برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

راکتورهای دارای سوخت اورانیوم طبیعی و کند کننده گرافیت در زمان جنگ دوم جهانی در ایالات متحده آمریکا به منظور تبدیل U 238به Pu 239برای مقاصد نظامی توسعه یافت . پس از جنگ این راکتور بنیان برنامه های تسلیحات هسته ای ایالات متحده امریکا و چند کشور دیگر را پایه گذاری کرد ، بنابراین جای تعجب نیست که راکتورهای با سوخت اورانیوم طبیعی آغازی برای توسعه صنعت نیروی هسته ای به ویژه در کشورهائی نظیر بریتانیا و فرانسه که در آن زمان فاقد امکانات تولید اورانیوم غنی شده مورد نیاز راکتورهای آب سبک بودند ، قرار گرفت. هر دو این ممالک در حال حاضر تاسیساات غنی کردن اورانیوم از نوع پخش گازی ساخته اند و هر دو کشور برای راکتورهای خود از سوخت غنی شده استفاده می کنند. راکتورهای اولیه مولد پلوتونیوم در ایالات متحده دارای دستگاه های خنک کننده با چرخه باز بودند که آب فقط یک بار از داخل قلب عبور می کرد . در حالی که راکتور مولد پلوتونیوم در بریتانیا دارای مدار خنک کننده هوا مدار باز بود که فقط یک بار هوا از داخل قلب عبور می کرد. بعدها در بریتانیا و فرانسه از مدار خنک کننده بسته هوا در راکتورهای قدرت استفاده کردند. این کار باعث شد که محفظه نگهدارنده به وجود آید که هم هسته های رادیواکتیو در آن محفوظ بماند و هم کنترلی روی مقدار آن باشد. در این راکتورها خنک کننده گاز CO2 است. این گاز ، جاذب نوترون حرارتی نیست در نتیجه خیلی رادیواکتیو نمی شود . در عین حال گاز CO2در درجه حرارت کمتر از ℉1000 از نظر شیمیائی پایدار است و با کند کننده یا سوخت هیچ گونه واکنشی انجام نمی دهد. شکل ظاهری راکتور هینکلی پوینت که در غرب انگلستان قرار دارد و راکتور آن از نوع راکتورهای گازی پیشرفته است که در شکل (1-9) نشان داده شده است. قلب راکتور یک حجم مکعبی 16 وجهی است که به یکدیگر متصل هستند و دارای کانال های عمودی سوخت می باشند که به صورت یک شبکه مربعی است. سوخت شامل قرص های اکسید اورانیوم (UO2) کمی غنی شده (4/1 تا 6/2 درصد در نواحی مختلف) می باشد. که در داخل لوله های فولادی زنگ نزن قرار دارند . این لوله های سوخت نیز در داخل یک استوانه توخالی گرافیتی قرار می‏گیرند که تشکیل یک میله سوخت را می دهند.[6]
میله های سوخت در داخل کانال ها به نحوی قرار گرفته اند که گاز CO2 به راحتی از بین سوخت و کند کننده عبور می کند.

مطلب مرتبط :   مقاله با موضوع ساختار شبکه و مطالعه

قلب راکتور


شبکه نگهدارنده قلب
برگرداننده گاز
خروجی دایره‏ای شکل گاز
مولد بخار
عایق حرارتی
محل نفوذ بخار
محل نفوذ بخار
ورودی آب تغذیه به مولد بخار
مجرای دستیابی به کابل‏های نگهدارنده محفظه بتونی
مولد گاز

شکل 1-9) راکتور گازی پیشرفته[2]
جریان واقعی گاز از داخل راکتور تا اندازه ای پیچیده است ولیکن جزئیات آن از نقطه نظر بحث حاضر چندان اهمیتی ندارد. گاز CO2از داخل کانال ها داخل قلب به طرف بالا می رود و از داخل شبکه نگهدارنده عبور می نماید و سپس از داخل یکی از چند مولد بخار که در اطراف قلب قرار دارند عبور می‏کند. گاز پس از عبور از مولدهای بخار از داخل پنکه ها یا دمنده ها که گاز را به جریان می اندازد عبور می کند و بدین ترتیب دوره گردش گاز کامل می شود.
به طوری که در شکل (1-9) نشان داده شده است ، قلب راکتورهای مولد بخار و پنکه ها همگی در داخل یک محفظه بتونی پیش فشرده بزرگ قرار دارند.
یکی از امتیازات راکتورهای خنک کننده گازی بهره زیاد آنهاست. نیروگاهی که در بالا شرح داده شد بخار فوق داغ با درجه حرارت حدود ℉ 1000و فشار psia 2400 تولید می کند و بهره کلی آن حدود 42% است که به اندازه بهترین نیروگاه های فسیلی موجود امروزی می باشد . با وجود این هنوز جای تردید وجود دارد که راکتور بریتانیائی گازی پیشرفته AGR در ایالات متحده اقتصادی باشد ، زیرا سرمایه گذاری برای ساختن نیروگاه در انگلیس کمتر از ایالات متحده در نظر گرفته شده ، قدرت تولیدی AGR به ارزانی راکتور آب معمولی امریکائی است.
کوشش های سال های گذشته در زمینه توسعه تکنولوژی راکتورهای گازی در ایالات متحده در شرکت جنرال گلف اتمیک متمرکز شده است و آنها سرگرم توسعه راکتور گازی با درجه حرارت بالا هستند. این راکتور حرارتی دارای کند کننده گرافیت است و با گاز هلیوم خنک می شود. از نقطه نظر خواص خنک کنندگی گازی ممتاز است. این گاز از گاز CO2 خنثی تر است و نوترون جذب نمی کند و بنابراین رادیواکتیو نمی شود. از شروع کار راکتور گازی درجه بالا از سوخت مخلوطی از توریوم و اورانیوم 235 دارای غنای بالا استفاده می شود. اما با گذشت زمان که اورانیوم 233 از تبدیل توریوم 232 به وجود می آید ، جایگزین مقداری از اورانیوم 235 می شود. این راکتور یک دستگاه زاینده نیست بنابراین همیشه بایستی مقداری اورانیوم 235 در آن وجود داشته باشد. وقتی قلب راکتور در حال تعادل قرار می گیرد دارای اورانیوم 235، توریوم 232 و اورانیوم 233 تولید شده است. از آنجا که سوخت این نوع راکتور دارای غنای بالا می باشد در مقایسه با راکتورهای گازی انگلیسی که اورانیوم طبیعی یا سوخت با غنای کم مصرف می کند به طور قابل ملاحظه‏ای کوچکتر است. در نتیجه سرمایه اولیه یک راکتور گازی درجه بالا خیلی کمتر از راکتور گازی انگلیسی است. سوخت راکتور گازی درجه بالا به صورت کره هایی کوچک متشکل از کاربید اورانیوم و توریوم CO2 (U, Th) با پوشش مخصوص می باشد که مانع نفوذ پاره های شکافت به اطراف می شود و کارخانه های سازنده میله های سوختی به طول 5 سانتیمتر و به قطر 12 میلیمتر پر از این ذرات که دارای ماده پیوند کربنی است می سازند.[7]

دسته بندی : علمی