PWR против BWR: разница и сравнение

Основные выводы

1. Тип реактора: PWR (реактор с водой под давлением) и BWR (реактор с кипящей водой) — это два типа легководных ядерных реакторов, оба используют воду в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов, но с разными методами эксплуатации.
2. Процесс охлаждения и модерации: В реакторе PWR вода в активной зоне реактора находится под давлением, чтобы предотвратить ее кипение, а выделяемое тепло передается во вторичный контур для производства пара. В BWR вода в активной зоне реактора доводится до кипения, а образующийся пар непосредственно используется для привода турбины.
3. Сложность и эффективность: PWR считаются более сложными из-за необходимости иметь два отдельных водяных контура, но их преимуществом является несколько более высокий тепловой КПД и дополнительная безопасность, обеспечиваемая отделением радиоактивного первого контура от турбины. BWR имеют более простую конструкцию и имеют только один контур, но это также означает, что пар, проходящий через турбину, является радиоактивным, что требует дополнительных мер безопасности.

Что такое ПВР?

Реактор с водой под давлением, широко известный как PWR, является известным и широко используемым типом ядерного реактора для производства электроэнергии. В реакторах PWR используются топливные стержни из обогащенного урана для поддержания управляемых реакций ядерного деления. Активная зона реактора погружена в воду под высоким давлением, которая служит одновременно теплоносителем и замедлителем.

Когда происходят ядерные реакции, они выделяют значительное количество тепла, в результате чего вода нагревается и превращается в пар под высоким давлением. Затем этот пар направляется в отдельную турбинную систему, где он приводит в движение турбины, подключенные к генераторам электроэнергии. 

Конструкция PWR включает в себя множество функций безопасности, таких как стержни управления и системы аварийного охлаждения, для обеспечения стабильной и безопасной работы. Благодаря проверенным достижениям в области безопасности, эффективности и выходной мощности, технология PWR остается ключевым игроком в глобальной энергетической сфере, обеспечивая значительную часть электроэнергии бесчисленным сообществам по всему миру.

Что такое БВР?

BWR означает «Реактор с кипящей водой». Это еще один тип ядерного реактора, используемый для выработки электроэнергии посредством реакций ядерного деления. BWR отличаются от реакторов с водой под давлением (PWR) по своей конструкции и эксплуатации.

В реакторе с кипящей водой (BWR) обогащенное урановое топливо помещается в активную зону реактора. Активная зона погружена в воду, которая действует как теплоноситель и замедлитель. Теплоноситель может кипеть непосредственно внутри активной зоны реактора из-за тепла, выделяющегося в результате ядерного деления.

Пар, образующийся из кипящей воды, поднимается в верхнюю часть корпуса реактора, где собирается и направляется в турбинную систему.

Разница между PWR и BWR

1. В реакторе с водой под давлением теплоноситель и замедлитель разделены. В качестве теплоносителя используется вода, которая циркулирует по активной зоне реактора и передает тепло парогенератору. Парогенератор, в свою очередь, нагревает отдельный водяной контур для производства пара для привода турбин и выработки электроэнергии. В реакторе с кипящей водой теплоносителем и замедлителем является одно и то же вещество: вода. Вода в активной зоне реактора непосредственно закипает из-за тепла, выделяемого при делении ядер. Полученный пар поднимается в турбинную систему без необходимости использования отдельного парогенератора.
2. PWR работают под высоким давлением, чтобы поддерживать водный теплоноситель в жидком состоянии даже при повышенных температурах. Это состояние давления поддерживается для предотвращения кипения теплоносителя внутри активной зоны реактора. BWR работают при более низком давлении по сравнению с PWR, поскольку водный теплоноситель может кипеть непосредственно в активной зоне реактора. Такое более низкое давление упрощает конструкцию и эксплуатацию реактора.
3. В PWR вода, находящаяся в непосредственном контакте с активной зоной реактора, остается жидкой, а в турбинную систему направляется только пар. Пар высокого качества (сухой пар) с минимальным содержанием влаги, что способствует повышению эффективности турбины. В BWR пар, получаемый из кипящей воды, имеет более низкое качество (влажный пар), поскольку он содержит некоторое количество влаги. Наличие влаги может снизить эффективность турбинной системы.
4. PWR имеют более сложную конструкцию с включением парогенератора, требующую для работы дополнительных компонентов и систем. BWR относительно проще по конструкции, поскольку устраняют необходимость в отдельном парогенераторе, что обеспечивает более простую компоновку.
5. В PWR вода, находящаяся в прямом контакте с ядерным топливом, остается отдельной от воды, используемой в турбинной системе, что снижает риск попадания радиоактивных изотопов в турбины. В реакторе BWR, поскольку вода кипит непосредственно в активной зоне реактора, некоторые радиоактивные изотопы могут присутствовать в паре, приводящем в движение турбины. Приняты соответствующие меры безопасности для снижения любых потенциальных рисков.

Сравнение PWR и BWR

Параметры сравнения	PWR	БВР
Конфигурация топлива	Топливные сборки из обогащенного урана	Топливные сборки из обогащенного урана
Нейтронное замедление	Использует модератор для замедления нейтронов	Использует воду в качестве модератора
Качество пара	Сухой пар	Мокрый пар
Работа управляющего стержня	Поглощает нейтроны для контроля реактивности	Поглощает нейтроны для контроля реактивности
Давление в ядре	Высокое давление в активной зоне реактора	Низкое давление внутри активной зоны реактора

Рекомендации

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

Последнее обновление: 23 августа 2023 г.