PWR と BWR: 違いと比較

主要な取り組み

1. 反応器の種類: PWR (加圧水型原子炉) と BWR (沸騰水型原子炉) は XNUMX 種類の軽水炉で、どちらも冷却材と中性子減速材の両方として水を使用しますが、運転方法が異なります。
2. 冷却と緩和のプロセス: PWR では、炉心の水は沸騰を防ぐために圧力下に保たれ、発生した熱は二次回路に伝達されて蒸気が生成されます。 BWR では、炉心の水を沸騰させ、発生した蒸気を直接タービンの駆動に使用します。
3. 複雑さと効率性: PWR は 2 つの別個の水回路が必要なため、より複雑であると考えられていますが、熱効率がわずかに高く、放射性一次回路をタービンから分離することで安全性が高まるというメリットがあります。 BWR は回路が 1 つだけのシンプルな設計ですが、これはタービンを通過する蒸気が放射性物質であることも意味し、追加の安全対策が必要になります。

PWRとは何ですか?

一般に PWR として知られる加圧水型原子炉は、発電用に広く使用されている著名なタイプの原子炉です。 PWR は、制御された核分裂反応を維持するために濃縮ウラン燃料棒を使用します。 炉心は高圧水に浸漬されており、冷却材と減速材の役割を果たします。

核反応が起こると大量の熱が放出され、水が加熱されて高圧の蒸気に変わります。 この蒸気はその後、別のタービン システムに送られ、そこで発電機に接続されたタービンを駆動します。 

PWR の設計には、安定した安全な運転を確保するために、制御棒や緊急冷却システムなどの複数の安全機能が組み込まれています。 PWR 技術は、安全性、効率性、出力に関する実証済みの実績により、依然として世界のエネルギー情勢において重要な役割を果たしており、世界中の無数のコミュニティに電力の相当部分を供給しています。

BWRとは

BWRとは「沸騰水型原子炉」の略称です。 これは、核分裂反応によって発電するために使用される別のタイプの原子炉です。 BWR は、その設計と運用において加圧水型原子炉 (PWR) とは異なります。

沸騰水型原子炉 (BWR) では、濃縮ウラン燃料が炉心に配置されます。 炉心は水に浸されており、水は冷却材と減速材の両方として機能します。 冷却水は核分裂で発生する熱により炉心内で直接沸騰します。

沸騰した水から生成された蒸気は原子炉容器の上部に上昇し、そこで集められてタービン システムに送られます。

PWRとBWRの違い

1. 加圧水型原子炉では、冷却材と減速材は分離されています。 水は冷却材として使用され、原子炉炉心を循環して蒸気発生器に熱を伝達します。 次に、蒸気発生器は別の水ループを加熱して、タービンを駆動して発電するための蒸気を生成します。 沸騰水型原子炉では、冷却材と減速材は同じ物質、つまり水です。 炉心の水は核分裂によって発生する熱により直接沸騰します。 結果として生じる蒸気は、別個の蒸気発生器を必要とせずにタービン システムに上昇します。
2. PWR は高圧で動作し、高温でも冷却水を液体状態に保ちます。 この加圧状態は炉心内で冷却材が沸騰するのを防ぐために維持される。 BWR は、冷却水が炉心内で直接沸騰することができるため、PWR に比べて低い圧力で動作します。 この低い圧力により、反応器の設計と操作が簡素化されます。
3. PWR では、炉心と直接接触している水は液体のままで、蒸気だけがタービン システムに送られます。 蒸気は水分の少ない高品質な蒸気（乾き蒸気）となり、タービン効率の向上に貢献します。 BWR では、沸騰水から生成される蒸気はある程度の水分を含むため、品質が低くなります (湿り蒸気)。 湿気が存在すると、タービン システムの効率が低下する可能性があります。
4. PWR は蒸気発生器を含むより複雑な設計になっており、機能するには追加のコンポーネントとシステムが必要です。 BWR は、別個の蒸気発生器の必要性を排除するため、設計が比較的単純であり、その結果、より単純なレイアウトが得られます。
5. PWRでは、核燃料と直接接触する水はタービンシステムで使用される水から分離されたままとなり、放射性同位体がタービンに到達するリスクが軽減されます。 BWR では、水が炉心内で直接沸騰するため、タービンを駆動する蒸気中に放射性同位体が存在する可能性があります。 潜在的なリスクを軽減するために、適切な安全対策が講じられています。

PWRとBWRの比較

比較のパラメータ	PWR	BWR
燃料構成	濃縮ウラン燃料集合体	濃縮ウラン燃料集合体
中性子の緩和	減速材を使用して中性子の速度を低下させる	水をモデレータとして使用する
蒸気の質	ドライスチーム	湿り蒸気
制御棒の操作	中性子を吸収して反応性を制御	中性子を吸収して反応性を制御
コアプレッシャー	炉心内の高圧	炉心内の低圧

参考文献

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

最終更新日 : 23 年 2023 月 XNUMX 日