PWR vs BWR: atšķirība un salīdzinājums

Atslēgas

1. Reaktora tips: PWR (spiedienūdens reaktors) un BWR (verdošā ūdens reaktors) ir divu veidu vieglā ūdens kodolreaktori, kuros abi izmanto ūdeni gan kā dzesēšanas šķidrumu, gan kā neitronu regulētāju, taču tiem ir dažādas darbības metodes.
2. Dzesēšanas un regulēšanas process: PWR ūdens reaktora aktīvā tiek turēts zem spiediena, lai tas nevārītos, un radītais siltums tiek pārnests uz sekundāro ķēdi, lai iegūtu tvaiku. BWR ūdenim reaktora kodolā ļauj vārīties, un radītais tvaiks tiek tieši izmantots turbīnas darbināšanai.
3. Sarežģītība un efektivitāte: PWR tiek uzskatīti par sarežģītākiem, jo ​​ir nepieciešami divi atsevišķi ūdens kontūri, taču tie gūst labumu no nedaudz augstākas termiskās efektivitātes un papildu drošības, ko nodrošina radioaktīvās primārās ķēdes atdalīšana no turbīnas. BWR ir vienkāršāka konstrukcija ar tikai vienu ķēdi, taču tas arī nozīmē, ka tvaiks, kas iet cauri turbīnai, ir radioaktīvs, tāpēc ir nepieciešami papildu drošības pasākumi.

Kas ir PWR?

Spiediena ūdens reaktors, ko parasti sauc par PWR, ir ievērojams un plaši izmantots kodolreaktora veids elektroenerģijas ražošanai. PWR izmanto bagātināta urāna degvielas stieņus, lai uzturētu kontrolētas kodola skaldīšanas reakcijas. Reaktora serde ir iegremdēta augstspiediena ūdenī, kas kalpo gan kā dzesēšanas šķidrums, gan kā moderators.

Notiekot kodolreakcijām, tās izdala ievērojamu daudzumu siltuma, izraisot ūdens uzsilšanu un pārvēršoties augstspiediena tvaikā. Pēc tam šis tvaiks tiek novirzīts uz atsevišķu turbīnu sistēmu, kur tas darbina turbīnas, kas savienotas ar elektroenerģijas ģeneratoriem. 

PWR dizains ietver vairākus drošības elementus, piemēram, vadības stieņus un avārijas dzesēšanas sistēmas, lai nodrošinātu stabilu un drošu darbību. Pateicoties pierādītajiem drošības, efektivitātes un jaudas rādītājiem, PWR tehnoloģija joprojām ir izšķirošs spēlētājs globālajā enerģētikas vidē, nodrošinot ievērojamu elektroenerģijas daļu neskaitāmām kopienām visā pasaulē.

Kas ir BWR?

BWR apzīmē “verdošā ūdens reaktors”. Tas ir cita veida kodolreaktors, ko izmanto elektroenerģijas ražošanai, izmantojot kodola skaldīšanas reakcijas. BWR atšķiras no spiediena ūdens reaktoriem (PWR) pēc savas konstrukcijas un darbības.

Verdošā ūdens reaktorā (BWR) bagātināta urāna degviela tiek ievietota reaktora serdeņos. Kodols ir iegremdēts ūdenī, kas darbojas gan kā dzesēšanas šķidrums, gan kā moderators. Dzesēšanas šķidruma ūdenim ļauj vārīties tieši reaktora aktīvā siltuma dēļ, kas rodas kodoldalīšanās rezultātā.

Tvaiki, kas rodas no verdošā ūdens, paceļas uz reaktora tvertnes augšdaļu, kur to savāc un novirza uz turbīnu sistēmu.

Atšķirība starp PWR un BWR

1. Spiediena ūdens reaktorā dzesēšanas šķidrums un moderators ir atsevišķi. Ūdens tiek izmantots kā dzesēšanas šķidrums, kas cirkulē caur reaktora serdi un nodod siltumu tvaika ģeneratoram. Tvaika ģenerators savukārt uzsilda atsevišķu ūdens cilpu, lai ražotu tvaiku turbīnu darbināšanai un elektroenerģijas ražošanai. Verdoša ūdens reaktorā dzesēšanas šķidrums un regulētājs ir viena un tā pati viela: ūdens. Reaktora aktīvā ūdens tieši vārās kodola skaldīšanas radītā siltuma dēļ. Iegūtais tvaiks paceļas uz turbīnu sistēmu bez nepieciešamības pēc atsevišķa tvaika ģeneratora.
2. PWR darbojas ar augstu spiedienu, lai ūdens dzesēšanas šķidrums būtu šķidrā stāvoklī pat paaugstinātā temperatūrā. Šis spiediena stāvoklis tiek uzturēts, lai novērstu dzesēšanas šķidruma vārīšanos reaktora aktīvās zonas iekšpusē. BWR darbojas ar zemāku spiedienu, salīdzinot ar PWR, jo ūdens dzesēšanas šķidrumam ir atļauts vārīties tieši reaktora serdeņos. Šis zemāks spiediens vienkāršo reaktora konstrukciju un darbību.
3. PWR ūdens, kas ir tiešā saskarē ar reaktora serdi, paliek šķidrs, un tikai tvaiks tiek novirzīts uz turbīnas sistēmu. Tvaiks ir augstas kvalitātes (sausais tvaiks) ar minimālu mitruma saturu, kas veicina augstāku turbīnas efektivitāti. BWR tvaiks, kas iegūts no verdoša ūdens, ir zemākas kvalitātes (slapjš tvaiks), jo tajā ir nedaudz mitruma. Mitruma klātbūtne var samazināt turbīnu sistēmas efektivitāti.
4. PWR ir sarežģītāks dizains ar tvaika ģeneratora iekļaušanu, un, lai darbotos, ir nepieciešami papildu komponenti un sistēmas. BWR ir salīdzinoši vienkāršāka konstrukcija, jo tie novērš vajadzību pēc atsevišķa tvaika ģeneratora, tādējādi nodrošinot vienkāršāku izkārtojumu.
5. PWR ūdens, kas ir tiešā saskarē ar kodoldegvielu, paliek atsevišķi no turbīnu sistēmā izmantotā ūdens, tādējādi samazinot radioaktīvo izotopu nokļūšanas risku turbīnās. Tā kā BWR ūdens vārās tieši reaktora aktīvās zonā, tvaikā, kas darbina turbīnas, var būt daži radioaktīvie izotopi. Ir ieviesti atbilstoši drošības pasākumi, lai mazinātu iespējamos riskus.

PWR un BWR salīdzinājums

Salīdzināšanas parametri	PWR	bwr
Degvielas konfigurācija	Bagātināta urāna degvielas komplekti	Bagātināta urāna degvielas komplekti
Neitronu mērenība	Izmanto moderatoru, lai palēninātu neitronu darbību	Izmanto ūdeni kā moderatoru
Tvaika kvalitāte	Sausais tvaiks	Mitrs tvaiks
Vadības stieņa darbība	Absorbē neitronus, lai kontrolētu reaktivitāti	Absorbē neitronus, lai kontrolētu reaktivitāti
Pamata spiediens	Augsts spiediens reaktora kodolā	Zems spiediens reaktora kodolā

Atsauces

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

Pēdējo reizi atjaunināts: 23. gada 2023. augustā