CARACTERISTICILE

TERMOHIDRAULICE ALE REACTORILOR

NUCLEARI CANDU

• Reactori nucleari:

– de cercetare:

• flux ridicat de neutroni

• putere termica redusa

– energetici:

• flux cit mai mic de neutroni

• putere termica ridicata

REACTORI NUCLEARI ENERGETICI

• Clasificarea reactorilor nucleari • agentul de răcire

• moderator

• spectrul neutronilor

• producţia de combustibil

– reproducător (“breeder”)

– convertor

Primul reactor “Fermi pile” sau Chicago Pile 1

Filiere energetice

• Reactori cu apă sub presiune – PWR (“Pressurized Water Reactors”) • Reactori cu apă grea sub presiune – PHWR (“Pressurized Heavy

Water Reactors”) => CANDU (CANada-Deuterium-Uranium Power

System) :

– CANDU 6: Cernavodă din 1996 U1 in exploatare; U2

• Reactori cu apă uşoară în fierbere – BWR (“Boiling Water Reactors”)

• Reactori moderaţi cu grafit cu tuburi de presiune- PTGR (“Pressure-

Tube Graphite Reactor”) => RBMK

• Reactori răciţi cu gaz şi moderaţi cu grafit => HTGR (“High

Temperature Gas cooled Reactors)

• Reactori rapizi răciţi cu metale lichide => LMFBR (“Liquid-Metal

cooled Fast Breeder Reactors)

Genealogia RN energetici

Generatia I Primii reactori: EBR-I, Shippingport, Magnox, Obninsk

:1950 - 1960

Generatia II Generatia actuala PWR (VVER), BWR, CANDU: 1970-1980

Generatia II+ PWR actuali cu comb. imbunatatit:MOX, hydrid

Generatia III PWR proiect complet nou (sisteme pasive de securitate, nr

redus de armaturi, conducte mai scurte:AP1000, ABWR,

EPR; ACR? 1990-prezent

Generatia IV Proiecte complet noi sau resuscitarea unor proiecte vechi

2025 - ?

Generatia IV

Agent racire Spectrul

neutronilor

Scop: energie +

Heliu rapid Producere H2

Plumb-bismut rapid

Reactori de mici dimensiuni,

incapsulati, durata viata 30 ani

Saruri topite termic Producere H2, securitate

Sodiu rapid

Arderea actinidelor minore+ din

ciclul LWR

Apa parametrii

supracritici

termic Randament termic mult mai mare

decit LWR actuale, (H2)

Heliu termic Caldura pentru procese ce

necesita temperaturi foarte inalte

+actinide minore = actinide in combustibilul uzat in afara de uraniu si

plutoniu (actinide majore) =>neptuniu -237, americiu 241;243, curium242-

248, californium 249-252

PWR

CANDU6

BWR

FBR

VHTR

SCWR

Concept cu vas de presiune

Concept cu tuburi de presiune (CANDU-SCWR)

EVOLUŢIA REACTORILOR CANDU

• Neutronii sunt actorii principali în realizarea reacţiei de fisiune => economie de neutroni - unul din obiectivele proiectarii =>consecinţe directe asupra costului energiei produse

• Posibilităţi: • 1. mărirea probabilităţii de moderare a neutronilor: probabilitatea de

realizare a fisiunii creşte cu scăderea energiei neutronilor, fiind mult mai mare pentru neutronii încetiniţi decît pentru cei rapizi;

• 2. reducere probabilităţii de absorbţie a neutronilor; • 3. mărirea probabilităţii de fisiune

• Constrîngeri: securitate; cost; proces.

continuare

• U235 - singurul material fisil existent în natură în cantităţi semnificative

• Numai 0,72% în uraniul natural restul fiind U238 => procentaj prea

scăzut pentru a obţine criticitatea în combinaţie cu marea majoritate a

materialelor moderatoare

• Ce facem?

• îmbunătăţirea probabilităţii de fisiune => îmbogăţirea

combustibilului: proces costisitor însă permite utilizarea unui

moderator ieftin, apa uşoara => PWR

• îmbunătăţirea eficacităţii moderatorului => utilizarea unui

moderator foarte eficace, apa grea: moderator scump, permite utilizarea uraniului natural care este relativ ieftin => CANDU

continuare

• PWR => costul investiţiei este redus însă costul de operare este

ridicat (datorită preţului combustibilului)

• CANDU => costul investiţiei este mare (aici intrînd şi costurile legate

de inventarul iniţial de apă grea) iar costurile de operare sunt reduse.

• Este important de remarcat că per total se

obţine acelaşi cost global pentru perioada de funcţionare a centralei.

ACR

CANDU6 ACR 700 ACR 1000

Putere termica

[MWt]

2064

2034 3187

Temperatura

RIH [oC]

266 280 274

Temperatura

ROH [oC]

310 326 318

Presiune ROH

[Mpa(a)]

10 12.2 11.2

CANDU vs PWR

CANDU PWR

Caracteristici principale

Caracteristici pozitive

Caracteristici negative