PWR εναντίον BWR: Διαφορά και σύγκριση

Βασικές τακτικές

1. Τύπος αντιδραστήρα: Ο PWR (Αντιδραστήρας νερού υπό πίεση) και ο BWR (αντιδραστήρας βρασμού νερού) είναι δύο τύποι πυρηνικών αντιδραστήρων ελαφρού νερού, που χρησιμοποιούν και οι δύο νερό ως ψυκτικό και ως επιβραδυντή νετρονίων, αλλά με διαφορετικές μεθόδους λειτουργίας.
2. Διαδικασία Ψύξης και Μετριασμού: Σε ένα PWR, το νερό στον πυρήνα του αντιδραστήρα διατηρείται υπό πίεση για να αποτραπεί ο βρασμός και η θερμότητα που παράγεται μεταφέρεται σε ένα δευτερεύον κύκλωμα για την παραγωγή ατμού. Σε ένα BWR, το νερό στον πυρήνα του αντιδραστήρα αφήνεται να βράσει και ο ατμός που παράγεται χρησιμοποιείται απευθείας για την κίνηση του στροβίλου.
3. Πολυπλοκότητα και Αποτελεσματικότητα: Τα PWR θεωρούνται πιο πολύπλοκα λόγω της ανάγκης για δύο ξεχωριστά κυκλώματα νερού, αλλά επωφελούνται από ελαφρώς υψηλότερη θερμική απόδοση και την πρόσθετη ασφάλεια που παρέχεται από τον διαχωρισμό του ραδιενεργού πρωτεύοντος κυκλώματος από τον στρόβιλο. Τα BWR έχουν απλούστερο σχεδιασμό με ένα μόνο κύκλωμα, αλλά αυτό σημαίνει επίσης ότι ο ατμός που διέρχεται από τον στρόβιλο είναι ραδιενεργός και απαιτεί πρόσθετα μέτρα ασφαλείας.

Τι είναι το PWR;

Ο αντιδραστήρας υπό πίεση νερού, κοινώς γνωστός ως PWR, είναι ένας εξέχων και ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος πυρηνικού αντιδραστήρα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Τα PWR χρησιμοποιούν ράβδους καυσίμου εμπλουτισμένου ουρανίου για τη διατήρηση των ελεγχόμενων αντιδράσεων πυρηνικής σχάσης. Ο πυρήνας του αντιδραστήρα είναι βυθισμένος σε νερό υψηλής πίεσης, το οποίο χρησιμεύει τόσο ως ψυκτικό όσο και ως συντονιστής.

Καθώς συμβαίνουν οι πυρηνικές αντιδράσεις, απελευθερώνουν σημαντική ποσότητα θερμότητας, με αποτέλεσμα το νερό να θερμαίνεται και να μετατρέπεται σε ατμό υψηλής πίεσης. Αυτός ο ατμός στη συνέχεια κατευθύνεται σε ένα ξεχωριστό σύστημα τουρμπίνας, όπου οδηγεί στροβίλους που συνδέονται με γεννήτριες ηλεκτρικής ενέργειας. 

Ο σχεδιασμός του PWR περιλαμβάνει πολλαπλά χαρακτηριστικά ασφαλείας, όπως ράβδους ελέγχου και συστήματα ψύξης έκτακτης ανάγκης, για τη διασφάλιση σταθερής και ασφαλούς λειτουργίας. Λόγω του αποδεδειγμένου ιστορικού της όσον αφορά την ασφάλεια, την απόδοση και την απόδοση ισχύος, η τεχνολογία PWR παραμένει κρίσιμος παίκτης στο παγκόσμιο ενεργειακό τοπίο, παρέχοντας σημαντικό μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας σε αμέτρητες κοινότητες παγκοσμίως.

Τι είναι το BWR;

Το BWR σημαίνει "αντιδραστήρας βρασμού νερού". Είναι ένας άλλος τύπος πυρηνικού αντιδραστήρα που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω αντιδράσεων πυρηνικής σχάσης. Οι BWR διαφέρουν από τους αντιδραστήρες υπό πίεση νερού (PWR) ως προς το σχεδιασμό και τη λειτουργία τους.

Σε έναν αντιδραστήρα βραστό νερό (BWR), καύσιμο εμπλουτισμένου ουρανίου τοποθετείται στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Ο πυρήνας είναι βυθισμένος σε νερό, το οποίο λειτουργεί τόσο ως ψυκτικό όσο και ως συντονιστής. Το ψυκτικό νερό αφήνεται να βράσει απευθείας μέσα στον πυρήνα του αντιδραστήρα λόγω της θερμότητας που παράγεται από την πυρηνική σχάση.

Ο ατμός που παράγεται από το βραστό νερό ανεβαίνει στην κορυφή του δοχείου του αντιδραστήρα, όπου συλλέγεται και κατευθύνεται σε ένα σύστημα στροβίλου.

Διαφορά μεταξύ PWR και BWR

1. Σε έναν αντιδραστήρα υπό πίεση νερού, το ψυκτικό και ο συντονιστής είναι ξεχωριστά. Το νερό χρησιμοποιείται ως ψυκτικό υγρό, το οποίο κυκλοφορεί μέσω του πυρήνα του αντιδραστήρα και μεταφέρει θερμότητα σε μια γεννήτρια ατμού. Η γεννήτρια ατμού, με τη σειρά της, θερμαίνει έναν ξεχωριστό βρόχο νερού για να παράγει ατμό για την κίνηση των στροβίλων και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σε έναν αντιδραστήρα βραστό νερό, το ψυκτικό και ο συντονιστής είναι η ίδια ουσία: νερό. Το νερό στον πυρήνα του αντιδραστήρα βράζει απευθείας λόγω της θερμότητας που παράγεται από την πυρηνική σχάση. Ο ατμός που προκύπτει ανέρχεται στο σύστημα του στροβίλου χωρίς να χρειάζεται ξεχωριστή γεννήτρια ατμού.
2. Τα PWR λειτουργούν σε υψηλή πίεση για να διατηρούν το ψυκτικό υγρό νερού σε υγρή κατάσταση, ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτή η κατάσταση υπό πίεση διατηρείται για να αποτραπεί ο βρασμός του ψυκτικού μέσα στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Τα BWR λειτουργούν σε χαμηλότερη πίεση σε σύγκριση με τα PWR, καθώς το ψυκτικό νερό αφήνεται να βράσει απευθείας στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Αυτή η χαμηλότερη πίεση απλοποιεί το σχεδιασμό και τη λειτουργία του αντιδραστήρα.
3. Σε ένα PWR, το νερό σε άμεση επαφή με τον πυρήνα του αντιδραστήρα παραμένει υγρό και μόνο ο ατμός κατευθύνεται στο σύστημα του στροβίλου. Ο ατμός είναι υψηλής ποιότητας (ξηρός ατμός) με ελάχιστη περιεκτικότητα σε υγρασία, συμβάλλοντας στην υψηλότερη απόδοση του στροβίλου. Σε ένα BWR, ο ατμός που παράγεται από βραστό νερό είναι χαμηλότερης ποιότητας (υγρός ατμός) αφού περιέχει κάποια υγρασία. Η παρουσία υγρασίας μπορεί να μειώσει την απόδοση του συστήματος του στροβίλου.
4. Τα PWR έχουν πιο πολύπλοκο σχεδιασμό με τη συμπερίληψη μιας γεννήτριας ατμού, που απαιτούν πρόσθετα εξαρτήματα και συστήματα για να λειτουργήσουν. Τα BWR έχουν σχετικά απλούστερο σχεδιασμό, καθώς εξαλείφουν την ανάγκη για ξεχωριστή γεννήτρια ατμού, με αποτέλεσμα μια πιο απλή διάταξη.
5. Σε ένα PWR, το νερό σε άμεση επαφή με το πυρηνικό καύσιμο παραμένει ξεχωριστό από το νερό που χρησιμοποιείται στο σύστημα του στροβίλου, μειώνοντας τον κίνδυνο ραδιενεργών ισοτόπων να φτάσουν στους στρόβιλους. Σε ένα BWR, δεδομένου ότι το νερό βράζει απευθείας στον πυρήνα του αντιδραστήρα, ορισμένα ραδιενεργά ισότοπα μπορεί να υπάρχουν στον ατμό που οδηγεί τους στρόβιλους. Υπάρχουν κατάλληλα μέτρα ασφαλείας για τον μετριασμό τυχόν πιθανών κινδύνων.

Σύγκριση μεταξύ PWR και BWR

Παράμετροι σύγκρισης	PWR	bwr
Διαμόρφωση καυσίμου	Συγκροτήματα καυσίμου εμπλουτισμένου ουρανίου	Συγκροτήματα καυσίμου εμπλουτισμένου ουρανίου
Μετριασμός νετρονίων	Χρησιμοποιεί Moderator για να επιβραδύνει τα νετρόνια	Χρησιμοποιεί το νερό ως συντονιστή
Ποιότητα ατμού	Ξηρός ατμός	Υγρός ατμός
Λειτουργία ράβδου ελέγχου	Απορροφά τα νετρόνια για τον έλεγχο της αντιδραστικότητας	Απορροφά τα νετρόνια για τον έλεγχο της αντιδραστικότητας
Πίεση πυρήνα	Υψηλή πίεση εντός του πυρήνα του αντιδραστήρα	Χαμηλή πίεση εντός του πυρήνα του αντιδραστήρα

αναφορές

1. https://link.springer.com/article/10.1007/s11661-003-0092-2
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900216307707

Τελευταία ενημέρωση: 23 Αυγούστου 2023