PWR vs BWR: Ero ja vertailu

Keskeiset ostokset

1. Reaktorin tyyppi: PWR (Pressurized Water Reactor) ja BWR (Boiling Water Reactor) ovat kahden tyyppisiä kevytvesiydinreaktoreita, jotka molemmat käyttävät vettä sekä jäähdytysaineena että neutronien hidastajana, mutta niillä on erilaiset toimintatavat.
2. Jäähdytys- ja moderointiprosessi: PWR:ssä reaktorin sydämessä olevaa vettä pidetään paineen alaisena, jotta se ei kiehuisi, ja syntyvä lämpö siirretään toisiopiiriin höyryn tuottamiseksi. BWR:ssä reaktorin sydämessä olevan veden annetaan kiehua ja syntyvää höyryä käytetään suoraan turbiinin käyttämiseen.
3. Monimutkaisuus ja tehokkuus: PWR-laitteita pidetään monimutkaisempia, koska ne tarvitsevat kaksi erillistä vesikiertoa, mutta ne hyötyvät hieman korkeammasta lämpöhyötysuhteesta ja lisäturvallisuudesta, jonka radioaktiivinen primääripiiri erottaa turbiinista. BWR:t ovat rakenteeltaan yksinkertaisempia, ja niissä on vain yksi piiri, mutta tämä tarkoittaa myös sitä, että turbiinin läpi kulkeva höyry on radioaktiivista, mikä vaatii lisäturvatoimenpiteitä.

Mikä on PWR?

Painevesireaktori, joka tunnetaan yleisesti nimellä PWR, on näkyvä ja laajalti käytetty ydinreaktorityyppi sähköntuotantoon. PWR:t käyttävät rikastettua uraania polttoainesauvoja ylläpitämään hallittuja ydinfissioreaktioita. Reaktorin sydän upotetaan korkeapaineiseen veteen, joka toimii sekä jäähdytysaineena että hidastimena.

Ydinreaktioiden tapahtuessa ne vapauttavat huomattavan määrän lämpöä, jolloin vesi lämpenee ja muuttuu korkeapaineiseksi höyryksi. Tämä höyry ohjataan sitten erilliseen turbiinijärjestelmään, jossa se käyttää sähkögeneraattoreihin kytkettyjä turbiineja. 

PWR:n rakenne sisältää useita turvaominaisuuksia, kuten ohjaussauvoja ja hätäjäähdytysjärjestelmiä, jotka takaavat vakaan ja turvallisen toiminnan. Todistetun turvallisuuden, tehokkuuden ja tehon saavuttamisen ansiosta PWR-tekniikka on edelleen ratkaiseva toimija maailmanlaajuisessa energiamaailmassa ja tarjoaa merkittävän osan sähköstä lukemattomille yhteisöille maailmanlaajuisesti.

Mikä on BWR?

BWR tulee sanoista Boiling Water Reactor. Se on toisen tyyppinen ydinreaktori, jota käytetään sähkön tuottamiseen ydinfissioreaktioiden kautta. BWR:t eroavat painevesireaktoreista (PWR) suunnittelultaan ja toiminnaltaan.

Boiling Water Reactorissa (BWR) rikastettua uraanipolttoainetta sijoitetaan reaktorin sydämeen. Ydin on upotettu veteen, joka toimii sekä jäähdytysnesteenä että hidastimena. Jäähdytysveden annetaan kiehua suoraan reaktorin sydämessä ydinfissiosta syntyvän lämmön takia.

Kiehuvasta vedestä syntyvä höyry nousee reaktoriastian yläosaan, jossa se kerätään ja ohjataan turbiinijärjestelmään.

Ero PWR:n ja BWR:n välillä

1. Painevesireaktorissa jäähdytysneste ja hidastin ovat erillisiä. Jäähdytysaineena käytetään vettä, joka kiertää reaktorisydämen läpi ja siirtää lämpöä höyrystimeen. Höyrygeneraattori puolestaan ​​lämmittää erillistä vesipiiriä tuottaakseen höyryä turbiinien käyttämiseen ja sähkön tuotantoon. Kiehutusvesireaktorissa jäähdytysneste ja hidastin ovat sama aine: vesi. Reaktorin sydämessä oleva vesi kiehuu suoraan ydinfission tuottaman lämmön vaikutuksesta. Tuloksena oleva höyry nousee turbiinijärjestelmään ilman erillistä höyrynkehittimen tarvetta.
2. PWR:t toimivat korkeassa paineessa pitäen vesijäähdytysnesteen nestemäisessä tilassa jopa korkeissa lämpötiloissa. Tämä paineistettu tila ylläpidetään jäähdytysaineen kiehumisen estämiseksi reaktorin sydämessä. BWR:t toimivat pienemmällä paineella kuin PWR:t, koska vesijäähdytysnesteen annetaan kiehua suoraan reaktorin sydämessä. Tämä alhaisempi paine yksinkertaistaa reaktorin suunnittelua ja toimintaa.
3. PWR:ssä reaktorisydämen kanssa suorassa kosketuksessa oleva vesi pysyy nestemäisenä ja turbiinijärjestelmään ohjataan vain höyryä. Höyry on korkealaatuista (kuivahöyryä), jonka kosteuspitoisuus on minimaalinen, mikä parantaa turbiinin hyötysuhdetta. BWR:ssä kiehuvasta vedestä tuotettu höyry on huonompilaatuista (märkä höyry), koska se sisältää jonkin verran kosteutta. Kosteus voi heikentää turbiinijärjestelmän tehokkuutta.
4. PWR:t ovat monimutkaisempia, ja niissä on höyrygeneraattori, mikä vaatii lisäkomponentteja ja järjestelmiä toimiakseen. BWR:t ovat rakenteeltaan suhteellisen yksinkertaisempia, koska ne eliminoivat erillisen höyrygeneraattorin tarpeen, mikä johtaa yksinkertaisempaan layoutiin.
5. PWR:ssä ydinpolttoaineen kanssa suorassa kosketuksessa oleva vesi pysyy erillään turbiinijärjestelmässä käytetystä vedestä, mikä vähentää radioaktiivisten isotooppien riskiä joutua turbiiniin. BWR:ssä, koska vesi kiehuu suoraan reaktorin sydämessä, turbiineja käyttävässä höyryssä voi olla radioaktiivisia isotooppeja. Asianmukaiset turvatoimenpiteet mahdollisten riskien vähentämiseksi ovat käytössä.

PWR:n ja BWR:n vertailu

Vertailun parametrit	PWR	bwr
Polttoaineen kokoonpano	Rikastettu uraani polttoaineen kokoonpanot	Rikastettu uraani polttoaineen kokoonpanot
Neutronien moderointi	Käyttää moderaattoria neutronien hidastamiseen	Käyttää vettä moderaattorina
Steamin laatu	Kuiva höyry	Märkä höyry
Ohjaustangon toiminta	Imee neutroneja reaktiivisuuden säätelemiseksi	Imee neutroneja reaktiivisuuden säätelemiseksi
Ydinpaine	Korkea paine reaktorin sydämessä	Matala paine reaktorin sydämessä

Viitteet

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

Viimeksi päivitetty: 23. elokuuta 2023