PWR và BWR: Sự khác biệt và so sánh

Chìa khóa chính

1. Loại lò phản ứng: PWR (Lò phản ứng nước áp lực) và BWR (Lò phản ứng nước sôi) là hai loại lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ, cả hai đều sử dụng nước làm chất làm mát và chất điều tiết neutron, nhưng có phương pháp vận hành khác nhau.
2. Quá trình làm mát và điều tiết: Trong lò PWR, nước trong lõi lò phản ứng được giữ dưới áp suất để ngăn không cho nó sôi và nhiệt sinh ra được truyền sang mạch thứ cấp để tạo ra hơi nước. Trong BWR, nước trong lõi lò phản ứng được phép sôi và hơi nước tạo ra được sử dụng trực tiếp để chạy tuabin.
3. Sự phức tạp và hiệu quả: PWR được coi là phức tạp hơn do cần có hai mạch nước riêng biệt, nhưng chúng được hưởng lợi từ hiệu suất nhiệt cao hơn một chút và sự an toàn được tăng cường nhờ việc tách mạch sơ cấp phóng xạ khỏi tuabin. BWR có thiết kế đơn giản hơn chỉ với một mạch điện, nhưng điều này cũng có nghĩa là hơi nước đi qua tuabin có tính phóng xạ, cần có các biện pháp an toàn bổ sung.

PWR là gì?

Lò phản ứng nước điều áp, thường được gọi là PWR, là loại lò phản ứng hạt nhân nổi bật và được sử dụng rộng rãi để phát điện. PWR sử dụng các thanh nhiên liệu uranium đã được làm giàu để duy trì các phản ứng phân hạch hạt nhân có kiểm soát. Lõi lò phản ứng được ngâm trong nước áp suất cao, đóng vai trò vừa là chất làm mát vừa là chất điều tiết.

Khi các phản ứng hạt nhân xảy ra, chúng giải phóng một lượng nhiệt đáng kể, khiến nước nóng lên và biến thành hơi nước áp suất cao. Hơi nước này sau đó được dẫn đến một hệ thống tua bin riêng biệt, nơi nó điều khiển các tua bin kết nối với máy phát điện. 

Thiết kế của PWR bao gồm nhiều tính năng an toàn, chẳng hạn như thanh điều khiển và hệ thống làm mát khẩn cấp, để đảm bảo vận hành ổn định và an toàn. Do thành tích đã được chứng minh về độ an toàn, hiệu quả và sản lượng điện, công nghệ PWR vẫn đóng vai trò quan trọng trong bối cảnh năng lượng toàn cầu, cung cấp một phần điện đáng kể cho vô số cộng đồng trên toàn thế giới.

BWR là gì?

BWR là viết tắt của “Lò phản ứng nước sôi”. Đây là một loại lò phản ứng hạt nhân khác được sử dụng để tạo ra điện thông qua phản ứng phân hạch hạt nhân. BWR khác với Lò phản ứng nước áp lực (PWR) ở thiết kế và vận hành.

Trong Lò phản ứng nước sôi (BWR), nhiên liệu uranium đã làm giàu được đặt trong lõi lò phản ứng. Lõi được ngâm trong nước, đóng vai trò vừa là chất làm mát vừa là chất điều tiết. Nước làm mát được phép sôi trực tiếp trong lõi lò phản ứng do nhiệt sinh ra từ phản ứng phân hạch hạt nhân.

Hơi nước sinh ra từ nước sôi bốc lên trên đỉnh bình phản ứng, nơi nó được thu lại và dẫn đến hệ thống tua-bin.

Sự khác biệt giữa PWR và BWR

1. Trong Lò phản ứng nước điều áp, chất làm mát và chất điều tiết tách biệt. Nước được sử dụng làm chất làm mát, lưu thông qua lõi lò phản ứng và truyền nhiệt cho máy tạo hơi nước. Đến lượt mình, máy tạo hơi nước làm nóng một vòng nước riêng biệt để tạo ra hơi nước chạy tua-bin và tạo ra điện. Trong Lò phản ứng nước sôi, chất làm mát và chất điều tiết là cùng một chất: nước. Nước trong lõi lò phản ứng trực tiếp sôi do nhiệt sinh ra từ phản ứng phân hạch hạt nhân. Hơi nước thu được sẽ tăng lên hệ thống tuabin mà không cần máy tạo hơi nước riêng.
2. PWR hoạt động ở áp suất cao để giữ chất làm mát bằng nước ở trạng thái lỏng, ngay cả ở nhiệt độ cao. Điều kiện áp suất này được duy trì để ngăn chất làm mát sôi trong lõi lò phản ứng. BWR hoạt động ở áp suất thấp hơn so với PWR vì chất làm mát bằng nước được phép sôi trực tiếp trong lõi lò phản ứng. Áp suất thấp hơn này giúp đơn giản hóa việc thiết kế và vận hành lò phản ứng.
3. Trong lò PWR, nước tiếp xúc trực tiếp với lõi lò phản ứng vẫn ở dạng lỏng và chỉ có hơi nước được dẫn tới hệ thống tuabin. Hơi có chất lượng cao (hơi khô) với độ ẩm tối thiểu, góp phần nâng cao hiệu suất tuabin. Trong lò BWR, hơi nước được tạo ra từ nước sôi có chất lượng thấp hơn (hơi nước ướt) vì nó chứa một ít hơi ẩm. Sự hiện diện của độ ẩm có thể làm giảm hiệu suất của hệ thống tuabin.
4. PWR có thiết kế phức tạp hơn với việc bao gồm một máy tạo hơi nước, đòi hỏi các bộ phận và hệ thống bổ sung để hoạt động. BWR có thiết kế tương đối đơn giản hơn vì chúng loại bỏ nhu cầu về một bộ tạo hơi nước riêng biệt, dẫn đến cách bố trí đơn giản hơn.
5. Trong lò PWR, nước tiếp xúc trực tiếp với nhiên liệu hạt nhân vẫn tách biệt với nước được sử dụng trong hệ thống tuabin, giúp giảm nguy cơ đồng vị phóng xạ đến tuabin. Trong lò BWR, do nước sôi trực tiếp trong lõi lò phản ứng nên một số đồng vị phóng xạ có thể có trong hơi nước làm quay tua-bin. Các biện pháp an toàn thích hợp được áp dụng để giảm thiểu mọi rủi ro tiềm ẩn.

So sánh giữa PWR và BWR

Các thông số so sánh	PWR	bwr
Cấu hình nhiên liệu	Tổ hợp nhiên liệu Uranium đã làm giàu	Tổ hợp nhiên liệu Uranium đã làm giàu
điều tiết neutron	Sử dụng chất điều tiết để làm chậm neutron	Sử dụng nước làm người điều hành
Chất lượng hơi nước	Hơi khô	Hơi nước ướt
Hoạt động của thanh điều khiển	Hấp thụ neutron để kiểm soát phản ứng	Hấp thụ neutron để kiểm soát phản ứng
Áp suất lõi	Áp suất cao trong lõi lò phản ứng	Áp suất thấp trong lõi lò phản ứng

dự án

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

Cập nhật lần cuối: ngày 23 tháng 2023 năm XNUMX