A EDIO GLOBAL 01
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Os fatos técnicos devem ser verificados com o material de origem citado.

3D INTERATIVO ESTAO DE PODER NUCLEAR

Como uma central nuclear produz eletricidade

Siga o calor de fissão através de um reator de água pressurizada de dois circuitos, um ciclo de vapor separado e um terceiro circuito de resfriamento. Inspecione os recortes, depois equilibre a entrada térmica contra a eletricidade líquida e o calor rejeitado.

Em 60 segundos: como funciona

Uma central nuclear usa o calor da divisão de átomos para ferver água. O vapor gira uma turbina que dirige um gerador, assim como em uma central de carvão ou gás.

  1. Dentro do reator, a divisão de átomos de urânio (fissão) libera calor.
  2. A água pressurizada em um loop selado transporta esse calor para longe. Neste projeto, nunca chega à turbina.
  3. A água quente ferve a água em um loop separado para fazer vapor.
  4. O vapor gira uma turbina conectada a um gerador, o que produz eletricidade.
  5. O vapor é resfriado de volta à água por um terceiro circuito de resfriamento e enviado de volta para ser aquecido novamente.
  6. Um transformador aumenta a tensão para que a eletricidade possa viajar para a rede.

Quer o detalhe da engenharia? Explore o Modelo 3D, então leia as notas de engenharia e Tipos e variações.

Por Centrais elétricas em todo o mundo Leitura relacionada atualizada · mbito de preparação e revisão. Ilustrações educacionais; nenhuma revisão independente de engenharia por pares é reivindicada.

EXPLORADOR DE ENGENHARIABlender 3D Visão geral da planta

Explore o equipamento em 3D

Gire o equipamento, siga os fluxos de energia e inspecione cada componente. Leia os passos abaixo a qualquer momento.

Escolha uma etapa para ler o processo. Ative o modelo 3D ou inicie uma visita guiada para usar os controles de animação.

Reator de água pressurizada de dois circuitos (PWR), turbinas a vapor de alta / baixa pressão, separador de umidade / reaquecimento (MSR) e gerador síncrono de quatro pólos. Circuitos primários, de vapor/água de alimentação e de refrigeração separados; vasos de pressão abertos e distâncias compactadas estão ensinando cutaways. Os estados fixos de vapor NIST e as perdas ilustrativas formam um caso de estado estacionário, não uma simulação primária de térmica-hidráulica, estrutural, de treinamento do operador ou de segurança. O movimento é retardado para inspeção. As sobreposições coloridas revelam o fluxo através do equipamento fechado; pulsos de ouro mostram a transferência elétrica líquida da energia, não elétrons individuais. A contenção externa está escondida apenas nas vistas de inspeção do reator, circuito primário, gerador de vapor e pressurizador, para expor os recortes de ensino.

UMA FONTE DE CÉU TRS CIRCUITOS DIstintos

Aqueça. Eletricidade e aqueça.

Um caso de ensino de estado estacionário de carga positiva, não controles de reator ou uma previsão de capacidade fora do projeto validada. MW significa megawatts; MWth é energia térmica e MWe é energia elétrica. Os estados de vapor, eficiências e subsídio auxiliar permanecem fixos. Nenhuma resposta de desligamento ou segurança é simulada.

Produção bruta do gerador
286.973 MWe
Plant auxiliaries
11.689 MWe
Exportação líquida após o transformador
273.908 MWe
Calor ambiental total
726.092 MWth
Eficiência térmica-eléctrica líquida
27.39%
Eixo / grade conectados
1500 rpm / 50 Hz
Inspecione um circuito completo

A seleção muda a visão, não a carga. O eixo de quatro pólos permanece em 1500 rotações por minuto (rpm); o movimento é mostrado a 1/100 de velocidade física antes do multiplicador de exibição. Sobreposições mostram a direção, não a velocidade do fluido ou a velocidade do elétron. [N2]

O PROCESSO COMPLETO

Como funciona

  1. Fissão nuclear controlada
  2. Calor transportado por líquido de arrefecimento
  3. Steam production
  4. Rotação da turbina
  5. Gerador de eletricidade
  6. Transformador e grade

Uma central nuclear usa calor liberado quando os núcleos atômicos se dividem em uma reação em cadeia controlada. O combustível transfere esse calor para um refrigerante; a rota do refrigerante depende do projeto do reator. No reator de água pressurizada mostrado aqui, o líquido líquido líquido permanece normal, enquanto o pressurizador conectado deliberadamente contém vapor acima do líquido. A água primária passa através de tubos geradores de vapor, aquecendo a água secundária separada em vapor. Esse vapor se expande através de uma turbina conectada a um gerador elétrico.

Após a turbina, um condensador remove o calor e transforma o vapor de volta em água para reutilização. Um sistema de resfriamento separado transporta o calor rejeitado para o meio ambiente. O líquido de arrefecimento do reator, vapor da turbina e água de resfriamento, portanto, têm trabalhos distintos e normalmente permanecem separados neste arranjo. Os sistemas de controle e proteção gerenciam a reação em cadeia, enquanto as barreiras contêm material radioativo. O resfriamento permanece necessário após o desligamento porque o decaimento radioativo no combustível continua a liberar calor.

CALOR DE FISSO CALOR CALOR CA

Siga o calor, mantenha os fluidos separados.

Reator de água pressurizada de dois circuitos (PWR), ciclo separado de vapor / alimentação e resfriamento de condensador separado. Os recortes conectam a função interna ao equipamento externo. Os números descrevem um caso de ensino inventado, de estado fixo, não uma estação nomeada ou um simulador de treinamento de operador.

Três circuitos de água separados e o caminho de exportação elétricaO líquido de arrefecimento primário circula o reactor para U-tubos para bombear para reactor. O calor atravessa a parede do tubo U para o vapor secundário, que se expande na turbina HP, é separado e reaquecido, depois expande-se na turbina LP e condensa-se. O sangramento da vapor principal aquece o reaquecedor; o seu dreno de humidade condensado e separado para o condensador. A água de alimentação retorna ao gerador de vapor. Os tubos de refrigeração de terceiro circuito indicam os canais de água de refrigeração no interior e os tubos de condensação separados.P líquido primário S – vapor secundário/água C refrigeração do condensadorCalor cruza paredes; sem mistura de fluidos. Eixo mecânico; 3 energia trifásica AC.P Perna quente Tubos U bomba de refrigeração perna friaReactor vesselCalor de fissão / núcleoPressuriserVapor sobre líquidoSteam generatorTube wall = boundaryS Condensado bombas água de alimentação Ambos geradores de vaporturbina HPSteam → torqueSeparator / reheatSecador tubos de aquecimentoLP turbinesMesma velocidade do eixoS hemorragia de vapor principal lado do tubo de aquecimentoSeparated moisture + heating-steam drainsCondensadorTubos exteriores a vaporC Tubos de águaBacia bomba condensador torre baciaTorre de refrigeraçãoHeat → environmentEixo mecânico (não um tubo fluido)Gerador G4 pólos / 50 HzSwitchgear → TStep-up transformer3 GRIDA água de refrigeração nunca entra no circuito de vapor / água de alimentação. A água primária nunca entra na turbina.Processo original / diagrama de linha única; equipamento agrupado para legibilidade, não projeto de tubulação de planta.
As setas representam a direção do material ou o calor líquido/energia elétrica, não a direção de corrente alternada instantânea. As válvulas de pressão-redução retornam ambos os drenos MSR ao condensador; o bombeamento fecha o ciclo da água. Uma única linha elétrica representa três condutores de fase separados. A proteção, a excitação e a fiação auxiliar não são projetos da instalação. [N1] [N3]

Selecionado: Visão geral do sistema inteiro.

Explicação simples

O reator produz calor, não eletricidade diretamente. A fissão deposita energia no combustível. A água transporta o calor do núcleo para os tubos U dentro de cada gerador de vapor. A água secundária circundante ferve, mas os fluidos permanecem separados por paredes de metal. O líquido refrigerante principal permanece líquido em operação normal; o pressurizador contém deliberadamente vapor acima do líquido. Pequenas bolhas sub-resfriadas locais não são um loop de volume fervente. [N1] [N3] [N6]

O vapor funciona, a água volta. O vapor se expande através da turbina de alta pressão (HP). Um separador / reaquecimento de umidade (MSR) remove o líquido e usa um ramo separado do vapor principal para aquecer o vapor contínuo através das paredes do tubo. Turbinas de baixa pressão (LP) adicionam o trabalho do eixo. O condensador transforma o vapor de escape de volta em água; as bombas de alimentação o devolvem aos geradores de vapor. O condensado de vapor de aquecimento e a umidade separada também retornam através de drenos. [N1] [N6]

O calor e a eletricidade têm saídas diferentes. A água de terceiro circuito flui dentro dos tubos de condensador, absorvendo calor sem misturar com o vapor da turbina. A torre transfere calor para o ar; sua pluma visível contém gotas de água condensadas, não fumaça. O eixo dirige um gerador síncrono; aparelhagem e um transformador conectam a corrente alternada trifásica (AC) à grade. As bombas e outros auxiliares consomem parte da geração bruta. [N1] [N2] [N6]

Saldo operacional actual

Saldo de estado estacionário atual MW, limites distintos (não linhas aditivas)
Measurement / boundaryPotência
Calor do reator fornecido ao circuito secundário1000.000
Saída do eixo da turbina (antes do gerador)292.830
Eletricidade bruta do gerador286.973
Entrada elétrica de alimentação3.080
Outras instalações de electricidade auxiliar8.609
Perda do transformador1.376
Eletricidade líquida exportada273.908
Rejeição de calor do condensador710.096
Perda do gerador5.857
Perda do motor de alimentação0.154
Calor ambiental total (incluindo outros auxiliares)726.092

1000.000 MWth = 273.908 MWe net export + 726.092 Calor ambiental MW. Resíduos não arredondados: 0.00e+0 W.

Auxiliaries total 11.689 MWe. Trabalho real da alimentação-bomba transferido à água (incluindo a dissipação hidráulica), 2.926 MW, já está contabilizado no balanço condensador / eixo; não é contado novamente como calor perdido. Outros auxiliares, em última análise, rejeitam o calor dentro do limite de planta inteira declarada. Todas as leituras de energia usam o mesmo cálculo.

Detalhes de engenharia: um modelo de massa e energia

Enthalpy h é energia por massa (kJ/kg); entropia s está em kJ/(kgK); volume específico v está em m3/kg; pressão p está em pascals (Pa). A taxa de fluxo de massa está em kg/s; a taxa de calor Q e o eixo/potência elétrica P estão em watts (W). Qualidade x is the vapour mass fraction of a saturated mixture, not a volume fraction. Efficiency η is dimensionless. Subscripts identify equipment/state boundaries. K means kelvin; 1 MPa = 10⁶ Pa; 1 kJ = 1000 J.

x_HP,s = (s_SG − s_f,1MPa) / (s_g,1MPa − s_f,1MPa)
h_HP,s = h_f,1MPa + x_HP,s (h_g,1MPa − h_f,1MPa)
h_HP = h_SG − η_HP (h_SG − h_HP,s)

SG denota gerador de vapor; o subscrito s denota a expansão ideal de entropia constante (isentropic); f/g denote saturated liquid/vapour. Actual HP quality follows from h_HP and the 1 MPa saturated enthalpies. An ideal separator sends only its vapour fraction onward. Saturated enthalpy/entropy differences use the rounded endpoint columns consistently, not independently rounded latent-heat columns. No kinetic/potential energy changes, piping heat losses or pressure drops are calculated. [N5] [N7]

β (h_SG − h_f,6MPa) = (1 − β) x_HP (h_RH − h_g,1MPa)

β is the main-steam mass fraction diverted to the reheater heating tubes; RH denotes reheated steam. The fixed 6 MPa heating steam condenses while the dry 1 MPa stream reaches 250 °C. Its 275.585 °C heating-side saturation temperature gives a positive terminal temperature difference. Both fluids are secondary-side water, but they occupy separate pressure passages. At this point β = 8.400%; a qualidade da tomada de HP é 86.773%.

ṁ_HP = (1 − β) ṁ; ṁ_LP = (1 − β) x_HP ṁ
ṁ_separator drain + ṁ_heater drain + ṁ_LP = ṁ
P_turbine = ṁ_HP (h_SG − h_HP) + ṁ_LP (h_RH − h_LP)

LP isentropic expansion uses the RH entropy and 0.010 MPa saturation data, followed by η_LP in the same enthalpy-drop definition. Both drains throttle at constant enthalpy into the condenser. Their flash vapour is condensed there and included in the heat ledger. No extraction is credited to the depicted feedwater heater: it is an unheated pass-through in this simplified case. The LP exit vapour mass fraction is 88.399%, um resultado de ensino calculado, não um limite de umidade da lâmina ou garantia do fornecedor.

w_pump = v_f Δp / η_pump; h_FW = h_f,condenser + w_pump
ṁ = Q̇_reactor / (h_SG − h_FW)
Q̇_reactor + P_pump,fluid = P_turbine + Q̇_condenser

Use joules/kg in power equations (multiply tabulated kJ/kg by 1000). FW means feedwater; Δp = 6.000 MPa − 0.010 MPa. The incompressible pump approximation uses the condenser-liquid specific volume and ideal/actual pump-work efficiency. Its derived enthalpy is not an independent temperature slider; compressed-water outlet temperature is not calculated. The two steam generators share total flow equally; the three parallel LP/condenser branches are grouped in the calculation. Primary flow, fuel temperature and pressuriser dynamics are not solved.

P_gross = η_generator P_turbine
P_aux = P_pump,fluid / η_motor + 0.03 P_gross
P_net = η_transformer (P_gross − P_aux)
Q̇_environment = Q̇_condenser + P_generator loss + P_motor loss + P_other aux + P_transformer loss
η_net = P_net / Q̇_reactor

Constantes ilustrativas: Eficiências de HP/LP 0,85; eficiência ideal/real da bomba-trabalho 0,80; motor 0,95; gerador 0,98; transformador 0,995. Outros auxiliares são 3% da produção bruta e excluem a bomba de alimentação contada separadamente. Sua franquia abrange bombas de resfriamento/refrigerador não modeladas do reator e serviços de estação sem reivindicar classificações individuais da bomba. As eficiências e os sistemas de extração do aquecedor/separador são idealizados.

n = 120 f / p_poles = 120 × 50 / 4 = 1500 rpm; ω = 2πn/60; T = P_turbine/ω

Aqui n é a velocidade do eixo físico em rpm; f é a frequência da grade em hertz (Hz), p_poles conta pólos totais (não pares de pólos), velocidade angular é em radianos / s, e torque T está em newton-metros (Nm). O torque do eixo atual é 1.864 MNm. A velocidade de exibição, a seleção e a pausa não alteram essas relações. [N2]

Exemplo verificado: 1000 MWth, não uma classificação real da estação

Com as premissas acima: vapor total SG 386.813 kg/s; eixo da turbina 292.830 MW; eletricidade bruta 286.973 MWe; auxiliares 11.689 MWe; exportação líquida 273.908 MWe. O calor ambiental é 726.092 MW; o balanço não arredondado fecha dentro da precisão do ponto flutuante. Estes valores são derivados dos estados da tabela abaixo, não dos contadores animados independentemente.

NIST table states selected for this lecture case fixa, não especificações de planta [N5]
EstadoPressão MPaTemperatura °Ch kJ/kgs kJ/(kgK)
Saída SG, vapor saturado6.000275.5852784.65.8901
Separador líquido / vapor seco1.000179.878762.52 / 2777.12.1381 / 6.5850
Entrada de LP reaquecida1.000250.0002943.16.9265
Condensador líquido saturado / vapor0.01045.806191.81 / 2583.90.64920 / 8.1488
Drenagem de vapor de aquecimento antes de estrangular6.000275.5851213.9— not used
Seis estados principais de medição calculados a partir do mesmo modelo de estado fixo
LimitePressão MPaTemperatura °Ch kJ/kgFracção mássica do vapor
1 Líquido condensador0.01045.806191.8100.0000
2 saída de alimentação-bomba6.000Não calculado199.374Não aplicável
3 vapor principal6.000275.5852784.6001.0000
4 saída de turbina HP1.000179.8782510.6360.8677
5 Entrada de LP reaquecida1.000250.0002943.100Não aplicável
6 tomada da turbina do LP0.01045.8062306.3920.8840

Fluxo secundário total 386.813 kg/s divide-se em admissão HP 354.320 kg/s e hemorragia do vapor de aquecimento 32.493 kg/s. Após a separação, fluxo de LP 307.455 kg/s, drenos de separador 46.865 kg/s e esgotos de vapor de aquecimento todos retornam ao condensador. Retorno total da água de alimentação: 386.813 kg/s.

Pressão, movimento e o corte

As folhas de tubo separam os espaços de pressão primária e secundária. O vaso do reator, o invólucro da bomba e a parede pressurizadora contêm pressão; um suporte estrutural carrega cargas para a fundação e não é uma passagem de fluido. As curvas de tubo ilustram o alojamento de expansão; os suportes e os rolamentos de sela permanecem fixos enquanto os eixos / acoplamentos giram. Os setores de parede removidos são para visibilidade, não uma condição operacional. Dimensões, contagens de tubos / lâminas e distâncias de acesso são compactadas ou ampliadas; sem tensão, fadiga, tensão, tensão, tensão, tensão, pressão, pressão, pressão térmica, pressão térmica, pressão térmica, pressão térmica, pressão, pressão térmica, pressão, pressão, pressão, pressão térmica, pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão de pressão [N1]

As hastes de controle e o calor de decaimento não são um simulador de segurança

As hastes de controle absorvem nêutrons e influenciam a reação em cadeia; o banco exibido permanece estabelecido durante este caso de ensino constante. Mesmo após a fissão ser suprimida, o decaimento radioativo produz calor que deve ser removido. Não há controle de haste, emergência, viagem, acidente ou exercício de desligamento aqui, nenhuma curva de decaimento-calor computada e nenhuma reivindicação de ensinar procedimentos operacionais. Os sistemas de segurança reais e o licenciamento estão fora dessa visualização. [N6]

PWR e BWR são circuitos diferentes

PWR mostrado em 3D: loops primários granel-líquido e um pressurizador; o calor cruza as paredes do tubo do gerador de vapor em um ciclo separado de vapor / água de alimentação da turbina. Um terceiro circuito de resfriamento remove o calor do condensador.

Reactor de água de ebulição (BWR), apenas para comparação: a água ferve no recipiente do reator; separadores/secadores preparam vapor que vai diretamente para a turbina. A água de alimentação retorna ao reator, sem um gerador de vapor no estilo PWR separando esses fluidos. O mesmo modelo PWR não é renomeado como um BWR. Leia a descrição separada do BWR. [N6]

Verifique sua compreensão

O refrigerante primário passa pela turbina?

Não. O calor atravessa as paredes do tubo gerador de vapor; o vapor secundário impulsiona a turbina. Um vazamento primário / secundário seria uma falha, não o circuito pretendido.

Um pressurizador contradiz “o líquido de refrigeração primário permanece líquido”?

Não. Seu espaço de vapor deliberado ajuda a regular a pressão; o loop principal não é descrito como totalmente livre de vapor.

Por que 2000 MWth significa 2000 MWe exportação?

Grande parte do calor de entrada é rejeitado no condensador. As perdas do gerador, do motor e do transformador e os auxiliares da planta reduzem ainda mais a eletricidade líquida. Dobrar o fluxo e o torque ilustrativos das mudanças de carga de calor, não a velocidade síncrona de 50 Hz.

Fontes, acesso de passagem e revisão

Passagens selecionadas de livro/propriedade verificadas . Lição original e verificações de software / geométrica; não engenharia independente peer revisado. Apenas as passagens listadas foram inspecionadas. Passagens técnicas Lamarsh / Baratta necessárias eram inacessíveis; seu catálogo é de leitura adicional, com a prévia do livro Glasstone / Sesonske legal fornecendo a fundação nuclear verificada.

  1. [N1] Glasstone & Sesonske. Engenharia de Reatores Nucleares, Vol. 2: Engenharia de Sistemas de Reatores, 4a ed., Chapman & Hall, 1994. DOI. Pré-visualizações de editores verificados: printed 501–502, §§9.1–9.5 e 759–760, §13.6. Contexto de conversão de calor e embarcação / suporte, não um projeto de planta completo verificado.
  2. [N2] Woodson & Melcher. Dinâmica Eletromecânica, Parte I, Wiley, 1968. MIT-hosted Chapter 4, §4.1.8, equation (4.1.95), PDF page 48 (one-based). Pole pairs translated explicitly to total poles.
  3. [N3] J. Pongpuak. “Reatores de água pressurizada,” Materiais e Reatores de Energia NuclearVol. I, EOLSS. Publisher sample, §2.1, PDF pages 4–5. Selected circuit passages checked; no publication year inferred from this sample.
  4. [N4] Lamarsh & Baratta. Introdução à Engenharia Nuclear, 4th ed., Pearson, print ISBN 9780134570051, published 2017 / ©2018. Required starting bibliography; metadata/contents-only further reading. Passagens técnicas relevantes não foram acessíveis ou verificadas.
  5. [N5] Allan H. Harvey. Propriedades termodinâmicas da água, NISTIR 5078, 1998, formulação IAPWS-95. NIST record; Table 2, printed 11, 13, 14; Table 3, printed 38. Linhas selecionadas verificadas pessoalmente; valores fixos, não um solucionador de propriedade de água implementado.
  6. [N6] Fontes primárias suplementares: US NRC PWR overview; Cook licence-renewal application, §2.3.1 pressuriser passage; AP1000 FSER §1.2.2.6, MSR arrangement; NRC glossary, decay heat; NRC PWR/BWR comparison; DOE EIS-0230 §4.3.5, cooling-plume droplets. Passagens de NRC indexadas substanciais selecionadas foram lidas; acesso direto a documentos NRC retornado HTTP 403, portanto, a revisão manual completa não é reivindicada. Classificações específicas de plantas não são transferidas para este exemplo.
  7. [N7] DOE. Manual de Fundamentos: Termodinâmica, Transferência de Calor e Fluxo Fluido, Vol. 1, DOE-HDBK-1012/1-92, 1992. Official handbook. Verificado impresso 79-82, 84 e 90-91: turbina de fluxo constante / bomba / trocador de calor e relações de ciclo de vapor; suplementar à fundação do livro didático verificado.

Baixe a cena original editável do Blender · Baixe o modelo de navegador otimizado. Reprodução e cálculo detalhes acompanhar o repositório de origem. Geometria é educacional, não aprovado projeto de instalação.

VER FECHADO

Dentro da engenharia

Siga a maquinaria, os fluidos de trabalho e a conexão elétrica.

Mecânica

Paredes de pressão fixas de vaso/bomba/turbina, folhas de tubo, selas e mancais envolvem eixos móveis selecionados. Dois caminhos primários de tubo U, um pressurizador líquido/vapor, passagens de separação/reaquecimento de umidade e tubos de condensador/cortes de poços de calor explicam os limites de fluxo. As hastes permanecem estabelecidas. Os acoplamentos de eixo coaxial carregam torque; os suportes de tubos e as curvas de expansão são estruturais, não passagens de fluido.

Térmico & químico

O calor de fissão atinge o vapor secundário através das paredes do tubo. O líquido refrigerante primário normal permanece líquido enquanto o pressurizador deliberadamente tem um espaço de vapor. O sangramento do vapor principal reaquece o vapor secundário separado; tanto os drenos MSR quanto o escape do LP retornam ao condensador. A água de resfriamento separada remove o calor sem entrar na água de alimentação. O aquecedor retratado não recebe crédito de extração numérica; a névoa da torre de resfriamento é gotas de água.

Elétrica

Eixos de turbina a vapor acionam um gerador síncrono no estado selecionado de 50 Hz / quatro pólos / 1500 rpm, independentemente da carga térmica; maior torque de mudanças de energia. Aparelhagem trifásica e a potência de exportação de transformação de passo-acima. Saída bruta, bomba de alimentação e outras cargas auxiliares, perdas de transformadores, exportação líquida e calor ambiental compartilham um equilíbrio verificado; potência reativa, excitação e proteção não são resolvidas.

COMPARA OS DESIGNS

Principais tipos e variações

O corte 3D representa um reator de água pressurizada (PWR), não todas as estações nucleares. As famílias de reatores diferem em equipamentos de refrigeração, comportamento de nêutrons e transferência de calor. “Reator modular pequeno” descreve o tamanho e a abordagem de construção e pode se sobrepor a várias dessas famílias.

Reator de água pressurizada (PWR)

As bombas circulam água pressurizada através dos geradores de núcleo e vapor. O calor atravessa as paredes do tubo do gerador de vapor para um circuito de vapor separado. Um pressurizador mantém a pressão do sistema primário, enquanto o vapor secundário impulsiona a turbina e retorna através do condensador e do sistema de água de alimentação.

O que muda na prática

Manter o líquido de arrefecimento do reactor separado do vapor da turbina define o layout principal. Os tubos geradores de vapor são superfícies de transferência de calor e uma importante barreira de separação.

NRC: PWR operation

Reator de água de ebulição (BWR)

A água ferve dentro do recipiente do reator. Separadores e secadores removem gotículas arrastadas antes que o vapor viaje diretamente para a turbina. O condensador transforma o vapor de escape de volta em água e as bombas de água de alimentação o devolvem ao navio. Um gerador de vapor separado no estilo PWR é desnecessário.

O que muda na prática

O reator e a turbina compartilham o circuito de água de vapor, portanto, esse design não pode ser entendido simplesmente copiando os loops primários e secundários separados do PWR.

NRC: BWR operation

Reator de água pesada pressurizado (PHWR)

Em um PHWR do tipo CANDU, o combustível fica em canais individuais de tubo de pressão. A água pesada serve como refrigerante e como moderador que retarda os nêutrons, em sistemas separados. O refrigerante quente transporta calor para geradores de vapor. Máquinas de abastecimento especiais podem substituir os pacotes de combustível enquanto o reator opera.

O que muda na prática

Os canais de combustível e o reabastecimento on-line distinguem esse layout de um reator de água leve de um único vaso. A condição do tubo de pressão é uma consideração importante de inspeção e manutenção.

CNSC: CANDU design and fuel channels

Reatores refrigerados a gás: AGR e HTGR

Um gás circulante transporta o calor para fora do núcleo em vez de água líquida. Os reatores refrigerados a gás avançados usam dióxido de carbono; projetos de reatores refrigerados a gás de alta temperatura usam hélio. O calor recuperado pode fornecer geração de eletricidade e, em projetos adequados de alta temperatura, processos industriais que também precisam de calor.

O que muda na prática

O resfriamento a gás altera os requisitos de equipamentos de transferência de calor e temperatura. Estes são reatores nucleares; o gás refrigerante é um transportador de calor, não um combustível de combustão.

IAEA: Gas-cooled reactor technologies

Reactores de neutrões rápidos

Os reatores rápidos sustentam a fissão usando nêutrons de alta energia em vez de primeiro abrandá-los com um moderador. Diferentes conceitos usam sódio, chumbo ou gás para transportar calor. O calor do reator ainda precisa de um sistema de conversão de energia; a palavra “rápido” descreve as energias de nêutrons, não a velocidade da turbina ou o tempo de inicialização.

O que muda na prática

A composição do combustível, a escolha do líquido de arrefecimento e o ciclo de combustível pretendido devem ser considerados em conjunto. Um reator rápido não é automaticamente um criador em todas as configurações.

IAEA: Fast reactor principles and fuel cycles

Pequenos reatores modulares (SMRs)

Os SMRs embalam um reator menor em um projeto destinado a usar fabricação ou construção modular. Alguns são reatores compactos refrigerados a água; outros usam diferentes refrigerantes e física do reator. Cada um ainda precisa de combustível, remoção de calor, conversão de energia, sistemas de proteção e uma conexão adequada com seus usuários.

O que muda na prática

“SMR” por si só não identifica o refrigerante ou o ciclo do vapor. Compare o estado real do projeto e do licenciamento ao invés de supor que todos os reatores pequenos operam igualmente.

IAEA: What small modular reactors are

Vale a pena saber

  • As estações nucleares produzem muito pouco dióxido de carbono enquanto operam.
  • Eles geralmente correm perto da saída completa por longos períodos entre as interrupções de reabastecimento.
  • O combustível gasto é altamente radioativo e deve ser armazenado e gerenciado por um longo tempo.

Veja exemplos reais

O atlas inclui 196 registos nucleares em todo o mundo.

Mostrar no mapa

Respostas relacionadas

Referências de livros didáticos

Antecedentes técnicos sugeridos para este tópico. Estes livros são leitura adicional, não prova de que todas as explicações foram verificadas em relação a cada edição. Veja o Bibliografia completa e âmbito de revisão.

  1. Introduction to Nuclear Engineering (4a ed.) — Lamarsh, J. R. & Baratta, A. J., Pearson, 2017 · ISBN 978-0-13-457005-1Fissão, física de nêutrons, tipos de reatores, remoção de calor e proteção contra radiação.
  2. Thermodynamics: An Engineering Approach (9a ed.) — engel, Y. A., Boles, M. A. & Kanolu, M., McGraw-Hill Educação, 2019 · ISBN 978-1-259-82267-4Ciclos de vapor Rankine usados no lado secundário da planta.

Fontes

Os recortes revelam equipamentos fechados. Layouts, dimensões, materiais e velocidades de animação são ilustrativos; este é um modelo educacional, O cálculo de estado fixo não é uma simulação térmica-hidráulica transitória ou de segurança.