PWR vs BWR: Razlika i usporedba

Ključni za poneti

1. Vrsta reaktora: PWR (reaktor s vodom pod tlakom) i BWR (reaktor s kipućom vodom) dvije su vrste lakovodnih nuklearnih reaktora, oba koriste vodu kao rashladno sredstvo i moderator neutrona, ali s različitim operativnim metodama.
2. Proces hlađenja i moderacije: U PWR-u, voda u jezgri reaktora održava se pod tlakom kako bi se spriječilo ključanje, a stvorena toplina prenosi se u sekundarni krug za proizvodnju pare. U BWR-u, voda u jezgri reaktora je dopuštena da proključa, a stvorena para se izravno koristi za pogon turbine.
3. Složenost i učinkovitost: PWR-i se smatraju složenijima zbog potrebe za dva odvojena vodena kruga, ali imaju koristi od nešto veće toplinske učinkovitosti i dodatne sigurnosti koju pruža odvajanje radioaktivnog primarnog kruga od turbine. BWR imaju jednostavniji dizajn sa samo jednim krugom, ali to također znači da je para koja prolazi kroz turbinu radioaktivna, što zahtijeva dodatne sigurnosne mjere.

Što je PWR?

Vodeni reaktor pod tlakom, poznatiji kao PWR, istaknuta je i široko korištena vrsta nuklearnog reaktora za proizvodnju električne energije. PWR-ovi koriste gorivne šipke obogaćenog urana za održavanje kontroliranih reakcija nuklearne fisije. Jezgra reaktora uronjena je u vodu pod visokim pritiskom, koja služi i kao rashladno sredstvo i kao moderator.

Kako se odvijaju nuklearne reakcije, one oslobađaju značajnu količinu topline, uzrokujući zagrijavanje vode i pretvaranje u paru pod visokim pritiskom. Ta se para zatim usmjerava u zasebni turbinski sustav, gdje pokreće turbine spojene na generatore električne energije. 

Dizajn PWR-a uključuje više sigurnosnih značajki, kao što su kontrolne šipke i sustavi hlađenja u nuždi, kako bi se osigurao stabilan i siguran rad. Zbog svoje dokazane evidencije o sigurnosti, učinkovitosti i izlaznoj snazi, PWR tehnologija ostaje ključni igrač u globalnom energetskom krajoliku, osiguravajući značajan dio električne energije nebrojenim zajednicama širom svijeta.

Što je BWR?

BWR je kratica za "reaktor s kipućom vodom". To je još jedan tip nuklearnog reaktora koji se koristi za proizvodnju električne energije reakcijama nuklearne fisije. BWR se po svom dizajnu i radu razlikuju od tlačnovodnih reaktora (PWR).

U reaktoru s kipućom vodom (BWR), gorivo obogaćenog urana stavlja se u jezgru reaktora. Jezgra je uronjena u vodu, koja djeluje i kao rashladno sredstvo i kao moderator. Voda za hlađenje može ključati izravno u jezgri reaktora zbog topline nastale nuklearnom fisijom.

Para proizvedena iz kipuće vode diže se do vrha reaktorske posude, gdje se skuplja i usmjerava u turbinski sustav.

Razlika između PWR i BWR

1. U reaktoru s vodom pod tlakom, rashladno sredstvo i moderator su odvojeni. Kao rashladno sredstvo koristi se voda koja cirkulira kroz jezgru reaktora i prenosi toplinu generatoru pare. Generator pare, zauzvrat, zagrijava zasebnu vodenu petlju za proizvodnju pare za pogon turbina i proizvodnju električne energije. U reaktoru s kipućom vodom rashladno sredstvo i moderator su ista tvar: voda. Voda u jezgri reaktora izravno ključa zbog topline koju stvara nuklearna fisija. Rezultirajuća para se diže u turbinski sustav bez potrebe za posebnim generatorom pare.
2. PWR-i rade pri visokom tlaku kako bi vodeno rashladno sredstvo ostalo u tekućem stanju, čak i pri povišenim temperaturama. Ovo stanje pod tlakom se održava kako bi se spriječilo ključanje rashladne tekućine unutar jezgre reaktora. BWR-i rade na nižem tlaku u usporedbi s PWR-ima budući da je vodenom rashladnom sredstvu dopušteno ključati izravno u jezgri reaktora. Ovaj niži tlak pojednostavljuje dizajn i rad reaktora.
3. U PWR-u, voda u izravnom kontaktu s jezgrom reaktora ostaje tekuća, a samo se para usmjerava u turbinski sustav. Para je visoke kvalitete (suha para) s minimalnim udjelom vlage, što doprinosi većoj učinkovitosti turbine. U BWR, para proizvedena iz kipuće vode je niže kvalitete (mokra para) jer sadrži nešto vlage. Prisutnost vlage može smanjiti učinkovitost turbinskog sustava.
4. PWR-i imaju složeniji dizajn s uključivanjem generatora pare, zahtijevajući dodatne komponente i sustave za rad. BWR su relativno jednostavnijeg dizajna budući da eliminiraju potrebu za zasebnim generatorom pare, što rezultira jednostavnijim rasporedom.
5. U PWR-u, voda u izravnom kontaktu s nuklearnim gorivom ostaje odvojena od vode koja se koristi u turbinskom sustavu, smanjujući rizik da radioaktivni izotopi dospiju u turbine. U BWR-u, budući da voda izravno ključa u jezgri reaktora, neki radioaktivni izotopi mogu biti prisutni u pari koja pokreće turbine. Primjenjuju se odgovarajuće sigurnosne mjere za ublažavanje potencijalnih rizika.

Usporedba između PWR i BWR

Parametri usporedbe	PWR	bwr
Konfiguracija goriva	Gorivni sklopovi obogaćenog urana	Gorivni sklopovi obogaćenog urana
Umjerenost neutrona	Koristi moderator za usporavanje neutrona	Koristi vodu kao moderatora
Kvaliteta pare	Suha para	Mokra para
Rad kontrolne šipke	Apsorbira neutrone za kontrolu reaktivnosti	Apsorbira neutrone za kontrolu reaktivnosti
Pritisak jezgre	Visoki tlak unutar jezgre reaktora	Nizak tlak unutar jezgre reaktora

Reference

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

Zadnje ažuriranje: 23. kolovoza 2023