vandreaktorer under tryk, som alle termiske reaktordesign, kræver, at de hurtige fissionsneutroner sænkes (en proces kaldet moderering eller termalisering) for at interagere med det nukleare brændstof og opretholde kædereaktionen. Kølevæskevandet bruges som moderator ved at lade neutronerne gennemgå flere kollisioner med lette hydrogenatomer i vandet og miste hastigheden i processen. Denne” moderering ” af neutroner vil ske oftere, når vandet er mere tæt (flere kollisioner vil forekomme). Brugen af vand som moderator er et vigtigt sikkerhedselement ved Pvar, da en stigning i temperaturen kan få vandet til at ekspandere, hvilket giver større ‘huller’ mellem vandmolekylerne og reducerer sandsynligheden for termalisering — hvilket reducerer i hvilket omfang neutroner sænkes og dermed reducerer reaktiviteten i reaktoren. Derfor, hvis reaktiviteten stiger ud over det normale, vil den reducerede moderering af neutroner få kædereaktionen til at bremse og producere mindre varme. Denne egenskab, kendt som negativ temperaturkoefficient for reaktivitet, gør reaktorer meget stabile. Denne proces kaldes ‘selvregulerende’, dvs.jo varmere kølevæsken bliver, jo mindre reaktiv bliver planten, lukker sig lidt ned for at kompensere og omvendt. Således styrer planten sig selv omkring en given temperatur indstillet af styrestængernes position.
i modsætning hertil har RBMK-reaktordesignet, der blev brugt i Tjernobyl, som bruger grafit i stedet for vand som moderator og bruger kogende vand som kølemiddel, en stor positiv termisk reaktivitetskoefficient, der øger varmegenereringen, når kølevæskevandstemperaturerne stiger. Dette gør RBMK-designet mindre stabilt end reaktorer under tryk. Ud over dets egenskab ved at bremse neutroner, når de tjener som moderator, har vand også en egenskab ved at absorbere neutroner, omend i mindre grad. Når kølevæskens vandtemperatur stiger, øges kogningen, hvilket skaber hulrum. Der er således mindre vand til at absorbere termiske neutroner, der allerede er blevet bremset af grafitmoderatoren, hvilket forårsager en stigning i reaktivitet. Denne egenskab kaldes tomrumskoefficienten for reaktivitet, og i en RBMK-reaktor som Tjernobyl er tomrumskoefficienten positiv og ret stor, hvilket forårsager hurtige transienter.Denne designkarakteristik for RBMK-reaktoren ses generelt som en af flere årsager til Tjernobyl-katastrofen.
tungt vand har meget lav neutronabsorption, så tunge vandreaktorer har en tendens til at have en positiv tomrumskoefficient, selvom CANDU-reaktordesignet mindsker dette problem ved hjælp af ikke-beriget, naturligt uran; disse reaktorer er også designet med et antal passive sikkerhedssystemer, der ikke findes i det originale RBMK-design.
Pvar ‘ er er designet til at blive opretholdt i en undermodereret tilstand, hvilket betyder, at der er plads til øget vandmængde eller densitet for yderligere at øge modereringen, fordi hvis moderering var nær mætning, kunne en reduktion i densitet af moderatoren/kølevæsken reducere neutronabsorptionen markant, mens moderering kun reduceres lidt, hvilket gør tomrumskoefficienten positiv. Også let vand er faktisk en noget stærkere moderator af neutroner end tungt vand, selvom tungt vands neutronabsorption er meget lavere. På grund af disse to fakta har lette vandreaktorer et relativt lille moderatorvolumen og har derfor kompakte kerner. En næste generations design, den superkritiske vandreaktor, er endnu mindre modereret. Et mindre modereret neutronenergispektrum forværrer indfangnings – / fissionsforholdet for 235U og især 239Pu, hvilket betyder, at flere fissile kerner ikke fissionerer på neutronabsorption og i stedet fanger neutronen for at blive en tungere ikke-fissil isotop, der spilder en eller flere neutroner og øger akkumuleringen af tunge transuraniske actinider, hvoraf nogle har lange halveringstider.
FuelEdit
uo
2) pulver affyres i en høj temperatur, sintringsovn til at skabe hårde, keramiske pellets af beriget uran. De cylindriske pellets er derefter beklædt i en korrosionsbestandig metallegering, der fyldes tilbage med helium for at hjælpe med varmeledning og detektere lækager. Sircaloy er valgt på grund af dets mekaniske egenskaber og dets lave absorptionstværsnit. De færdige brændstofstænger er grupperet i brændstofaggregater, kaldet brændstofbundter, som derefter bruges til at opbygge reaktorens kerne. En typisk PVR har brændselsaggregater på 200 til 300 stænger hver, og en stor reaktor ville have omkring 150-250 sådanne samlinger med 80-100 tons uran i alt. Generelt består brændstofbundterne af brændstofstænger bundtet 14 liter 14 til 17 liter 17. En PVR producerer i størrelsesordenen 900 til 1.600 MVI. 4 meter i længden.
tankninger til de fleste kommercielle kraftvarmeværker er på en 18-24 måneders cyklus. Ca.en tredjedel af kernen udskiftes hver tankning, selvom nogle mere moderne tankningsordninger kan reducere tankningstiden til et par dage og tillade tankning at forekomme på kortere periodicitet.
ControlEdit
i Pvar reaktorkraft kan ses som følgende damp (turbine) efterspørgsel på grund af reaktivitetsfeedback af temperaturændringen forårsaget af øget eller nedsat dampstrøm. (Se: negativ temperaturkoefficient.) Bor-og cadmium-kontrolstænger bruges til at opretholde primær systemtemperatur på det ønskede punkt. For at reducere effekten, operatøren gasspjæld lukker turbineindløbsventiler. Dette ville resultere i, at der trækkes mindre damp fra dampgeneratorerne. Dette resulterer i, at den primære sløjfe stiger i temperatur. Den højere temperatur får tætheden af det primære reaktorkølevæskevand til at falde, hvilket tillader højere neutronhastigheder, således mindre fission og nedsat effekt. Dette fald i effekt vil i sidste ende resultere i, at den primære systemtemperatur vender tilbage til sin tidligere steady state-værdi. Operatøren kan styre driftstemperaturen ved steady state ved tilsætning af borsyre og / eller bevægelse af styrestænger.
Reaktivitetsjustering for at opretholde 100% effekt, når brændstoffet brændes op i de fleste kommercielle kraftværker, opnås normalt ved at variere koncentrationen af borsyre opløst i det primære reaktorkølevæske. Bor absorberer let neutroner, og forøgelse eller nedsættelse af koncentrationen i reaktorkølevæsken vil derfor påvirke neutronaktiviteten tilsvarende. Et helt kontrolsystem, der involverer højtrykspumper (normalt kaldet opladnings-og nedladningssystem) er påkrævet for at fjerne vand fra højtrykets primære sløjfe og injicere vandet igen med forskellige koncentrationer af borsyre. Reaktorstyrestængerne, der indsættes gennem reaktorbeholderhovedet direkte i brændstofbundterne, flyttes af følgende grunde:for at starte reaktoren,for at lukke de primære nukleare reaktioner i reaktoren,for at imødekomme kortvarige transienter, såsom ændringer i belastningen på turbinen,
kontrolstængerne kan også bruges til at kompensere for nuklear giftopgørelse og til at kompensere for udtømning af nukleart brændstof. Imidlertid imødekommes disse virkninger mere normalt ved at ændre den primære kølevæskeborsyrekoncentration.
i modsætning hertil har Bpr ikke bor i reaktorkølevæsken og styrer reaktoreffekten ved at justere reaktorkølevæskestrømningshastigheden.