Chladivo v jaderném reaktoru je kapalná nebo plynná látka, která prochází aktivní zónou reaktoru a odebírá z ní teplo, které se uvolňuje v důsledku reakce jaderného štěpení .
U dvouokruhových energetických reaktorů (například VVER ) vstupuje chladivo z reaktoru do parogenerátoru , ve kterém se vyrábí pára, která pohání turbíny , a v jednookruhových reaktorech (například RBMK ) samotné chladivo ( pára-voda nebo plyn) může sloužit jako pracovní tekutina turbínového oběhu. Ve výzkumu (například nauka o materiálech) a speciálních reaktorech (například v reaktorech pro akumulaci radioaktivních izotopů) chladivo pouze ochlazuje reaktor, výsledné teplo se nevyužívá.
Požadavky na chladicí kapaliny jsou následující:
V tepelných neutronových reaktorech se jako chladivo používá voda (normální a těžká ), vodní pára , organické kapaliny, oxid uhličitý ; v rychlých neutronových reaktorech - kapalné kovy (hlavně sodík ), stejně jako plyny (například vodní pára, helium ). Chladicí kapalinou je často kapalina, která je také moderátorem .
Jednou z nejběžnějších chladicích kapalin je voda . Přírodní voda obsahuje malé množství těžké vody (0,017 %), různé nečistoty a rozpuštěné plyny . Přítomnost nečistot a plynů způsobuje, že voda je chemicky aktivní s kovy . Voda je proto před použitím jako nosič tepla očištěna od nečistot destilací a odvzdušněna , to znamená, že se z vody odstraní plyny.
V primárním okruhu cirkuluje radioaktivní voda. Hlavním zdrojem radioaktivity vody jsou nečistoty, jejichž výskyt ve vodě je spojen s korozí součástí primárního okruhu a technologickou kontaminací vnějšího povrchu palivových proutků štěpnými látkami . Koncentrace radioaktivních nečistot ve vodě se snižuje filtrací . Při působení neutronů na jádra kyslíku dochází k reakcím 18 O(n, γ) 19 O; 16 O(n, p) 16 N, ve kterých se tvoří radioaktivní jádra 19 O (T ½ = 29,4 s) a 16 N (T ½ = 4 s). Aktivita 19O a 16N je však ve srovnání s aktivitou nečistot nízká.
Nevýhodou vody jako chladiva je nízký bod varu (100 °C při tlaku 1 atm) a absorpce tepelných neutronů . První nedostatek je eliminován zvýšením tlaku v primárním okruhu. Absorpce tepelných neutronů vodou je kompenzována použitím jaderného paliva na bázi obohaceného uranu .
Viz také:
Těžká voda se svými chemickými a termofyzikálními vlastnostmi liší od obyčejné vody jen málo. Prakticky neabsorbuje neutrony, což umožňuje použití přírodního uranu jako jaderného paliva v reaktorech s těžkovodním moderátorem. Těžká voda je však při stavbě reaktorů stále málo využívána kvůli její vysoké ceně.
viz také
Z chladicích kapalin na bázi tekutých kovů je nejlépe zvládnutý sodík . S většinou kovů je chemicky aktivní při relativně nízké teplotě a tato aktivita sodíku je způsobena příměsí oxidů sodných. Sodík je proto důkladně očištěn od oxidů, načež do 600-900 °C nereaguje s mnoha kovy ( Mo , Zr , nerezová ocel atd.).
Viz také:
Z testovaných organických kapalin se některé polyfenyly, včetně difenylu a trifenylu , ukázaly jako nejstabilnější za podmínek zvýšených teplot a radiační zátěže . Navzdory výhodám se však tato chladiva ukázala jako příliš nestabilní vůči ozařování neutrony, a proto nebyly takové reaktory průmyslově využívány.
Viz také:
Hlavním chladivem plynu je oxid uhličitý . Je levný, vyznačuje se zvýšenou hustotou a objemovou tepelnou kapacitou ve srovnání s jinými plyny . Korozivní účinek oxidu uhličitého na kovy závisí na obsahu kyslíku. Je přítomen v oxidu uhličitém jako nečistota a navíc vzniká za vysokých teplot při procesu disociace molekul CO 2 na oxid uhelnatý CO a kyslík O 2 .
Viz také: