Kanada'nın CANDU Ağır Su Nükleer Reaktörleri Nasıl Çalışır?
CANDU nükleer reaktör adını aldı çünkü bu ağır su reaktörü tasarımı Kanada'da geliştirildi - bu, CANada Deuterium Uranyum'u temsil ediyor. Deuterium, ağır sudaki ana elementtir ve uranyum bu reaktör sınıfında kullanılan yakıttır.
Dünya çapında CANDU Ağır Su Nükleer Reaktörler
Kanada'nın 20 nükleer reaktörünün tamamı CANDU tasarımında. CANDU reaktörleri olan diğer ülkeler arasında Arjantin, Çin, Hindistan, Güney Kore, Pakistan ve Romanya bulunmaktadır.
Hindistan'da ayrıca 16 “CANDU türevleri” veya jenerik ağır suyla yönetilen reaktörler bulunmaktadır. 48 CANDU reaktör ve CANDU türevleri dünya çapında yaklaşık yüzde 11 oranında reaktör içermektedir.
CANDU tasarımını kullanan santrallerin, nükleer enerjinin ürettiği elektriğin yaklaşık yüzde 21'ini 23.000 megawatt'dan daha fazla üreteceği tahmin ediliyor. 750 ortalama büyüklükteki evlere güç vermek için bir megawatt yeterlidir.
CANDU Reaktörlerinin Hafif Su Reaktörlerinden Farkı
Ağır su nükleer reaktörleri ve hafif nükleer reaktörler, nükleer fizyonun karmaşık fiziğini nasıl oluşturdukları ve yönetecekleri ve jeneratörler tahrik etmek için buhar oluşturmak için enerji ve ısı üreten atom ayrıştırmaları bakımından farklılık gösterir. ABD'de kullanılan nükleer reaktörlerin hepsi hafif su tasarımlarıdır. Hafif su reaktörleri ve aşağıdaki tasarım özelliklerini içeren CANDU ağır su yönetimli tasarımı arasında bazı büyük farklılıklar ayırt edilir.
Çekirdek: Bir CANDU reaktörünün çekirdeği, calandria adı verilen yatay, silindirik bir tankta tutulur. Yakıt kanalları calandria'nın bir ucundan diğerine geçiyor. Calandria içerisindeki her kanalın iki konsantrik tüpü vardır. Dış boru, calandria tüpüdür ve iç kısım basınçlı tüpdür. İç boru yakıtı ve basınçlı ağır su soğutucusunu tutar.
Bu tasarım, çalışma sırasında yakıt ikmaline izin verir.
Buna karşılık, bir hafif su reaktörü çekirdeği dikeydir ve yakıt topakları ile doldurulmuş metal boru demetleri olan dikey yakıt düzenekleri içerir. Reaktör çekirdeği bir muhafaza kabında tutulur.
Yakıt: Moderatör olarak zenginleştirilmiş uranyum yakıtı ve hafif suyu kullanmak üzere tasarlanan diğer nükleer reaktörlerden farklı olarak, CANDU ağır su reaktörleri, yakıt olarak zengin ve doğal uranyum oksit ve moderatör olarak ağır su kullanırlar.
Moderatör: Moderatör, reaktör çekirdeğindeki fisyondan salınan nötronları yavaşlatan malzeme olup, daha fazla fizyona neden olur ve zincir reaksiyonunu sürdürür. Hafif su reaktörlerinde moderatör, sıradan sudır, ancak CANDU ağır su reaktörü, D20 kimyasal formülüne sahip ağır su veya döteryum oksit kullanır.
H20'nin bilinen kimyasal bileşimi ile sıradan sudan farklı olarak, ağır su iki atom döteryum içerir. En yaygın haliyle nötron ve protonu olmayan sıradan hidrojenlerin aksine, döteryumun merkezinde bir nötron vardır.
Soğutma sıvısı: Soğutma sıvısı, bir nükleer reaktör göbeğinden ısıyı uzaklaştırır ve enerji üretimini durduracak bir erimeyi önler. Su moderatörü ayrıca hafif su reaktörlerinde birincil soğutucu olarak da işlev görür.
CANDU reaktörü, hafif veya ağır su soğutucuları kullanır.
Bir CANDU Reaktörünün Elektrik Nasıl Çalışır?
Ağır su soğutucu, kapalı bir döngü içinde reaktör çekirdeğinin tüplerinden pompalanır. Tüpler çekirdekte yer alan nükleer fizyondan üretilen ısıyı toplamak için yakıt demetleri içerir. Ağır su soğutma sıvısı döngüsü, ağır sudan gelen ısının normal suya yüksek basınçlı buharla kaynatıldığı buhar jeneratörlerinden geçer. Artık daha ağır olan ağır su, kapalı döngü soğutma döngüsü devam ettikçe reaktöre geri döner.
Buhar üreticisinden gelen yüksek basınçlı buhar, konvansiyonel türbinlere güç sağlamak için reaktör muhafaza binasının dışına borular. Bu türbinler, jeneratörleri şebekeye dağıtılan elektrik üretmeye yönlendiriyor. Nükleer reaktör, elektrik üretmek için kullanılan ekipmandan ayrıdır.
Türbinden çıkan buhar tekrar suya yoğuşturulur ve tekrar buhar üreticisine pompalanır.