Centrala nuclear. Reactorul nuclear.

O central nuclear este o instalaie complex de producere a energiei electrice din energia termic obinut prin iniierea i ntreruperea unei reacii nucleare de fisiune controlat n lan, proces realizat ntr-un reactor nuclear. n cazul unui reactor nuclear, combustibilul folosit conine uraniu. Cldura este produs n reactor prin scindarea atomilor de uraniu. Atunci cnd un aton este scindat n urma ciocnirii cu un neutron aflat n micare, are loc o eliberare semnificativ de energie i a altor doi, trei neutroni noi, Aceasta este o reacie nuclear denumit reacie de fisiune. Dac neutronii eliberai n urma fisiunii ar putea fi ncetinii sau moderai, probabilitatea unei noi ciocniri atomice generatoare de energie termic crete. n felul acesta avem de-a face cu o reacie de fisiune n lan, care multiplic energia ce se elibereaz. Se creeaz astfel suficient cldur, care transformat n abur poate antrena paletele unei turbine. n principiu, un reactor nuclear se compune dintr-o zon central, denumit zon activ, n care are loc reacia de fisiune n lan, un mediu de rcire care transfer cldura degajat m zona activ la generatorii de abur i moderatorul care permite ntreinerea reaciilor n lan prin reducerea vitezei neutronilor. n lume exist diverse tipuri de reactori nucleari, toi funcionnd pe baza aceluiai principiu: producerea cldurii prin fisiunea atomilor de uraniu. Ceea ce difereniaz aceste tipuri de reactori nucleari este modul de combinare a celor trei componente de baz, adic filierele nucleare. Tipul de reactor folosit n Canada, preluat i de ara noastr se numete CANDU (CANada Deuterium Uranium), nume ce rezum trei dintre caracteristicile principale ale reactorului: sistemul este canadian, el folosete apa grea(deuterium) ca moderator i combustibilul utilizat este uraniul natural. Zona activ (miezul) a unui reactor de tip CANDU se afl ntr-un rezervor cilindric orizontal numit Calandria prevzut la capete cu dou protecii de cap formate din plci de oel. Casul Calandria i proteciile de capt sunt strbtute de 380 de tuburi- tuburi Calandria- n care sunt amplasate 380 de tuburi ma mici, denumite tuburi de presiune. n aceste tuburi de presiune sunt introduse fascicule de combustibil, cntrind fiecare cca. 25 Kg n care uraniul natural se prezint sub forma unor pastile compactizate i sintetizate. Moderatorul (apa grea), fr de care reacia nuclear nu poate avea loc, nconjoar tuburile de presiune. Ca agent de rcire, ce preia cldura generat de reacia nuclear n cazul reactorilor CANDU, este utilizat apa grea pompat prin tuburile de presiune ce conin fascicule de combustibil. nclzit, apa grea este transportat la generatorii de abur ude cedeaz cldura apei obinuite, obinndu-se aburul, iar odat rcit, este recirculat napoi n reactor. Aburul este apoi transportat la turbina care rotete generatorul ce produce energia electric. n felul acesta circuitul reactorului nuclear, numit i circuit primar, este separat de circuitul destinat producerii energiei electrice, denumit circuit secundar. Fascicukeke de combustibil sunt nlocuite, pe msur ce se consum, cu fascicule de combustibil proaspt. Operaia de extragere a combustibilului consumat i realimentarea cu combustibil proaspt se face concomitent, cu reactorul n funciune, cu ajutorul a dou maini de ncrcare-descrcare. Realimentarea, ca i majoritatea operaiilor de rutin m cadrul centralei nucleare este controlat prin calculator. Un al doilea calculator este gata s intre n funciune n caz de defectare a primului calculator. Nivelul de putere al reactorului este meninut sub control prin intermediul unor bare de control. De asemenea, ntregul proces de producie, precum i ntregul reactor sunt protejate prin intermediul unor sisteme de siguran; un rol important n acest sens l au, cele dou sisteme de oprire n caz de accident.

Primul reactor nuclear a fost construit n anul 1942 de ctre Enrico Fermi. n reacia de fisiune stimulat a izotopului de uraniu 235U, rezult un nucleu compus instabil, prin captura unui neutreon lent din care se rup nuclee cu numrul atomic cuprins ntre 54-56, respectiv 36-38. Prin captura unui neutron lent,nucleul de uraniu se transform ntr-un nucleu intermediar(compus) care oscileaz ca o picatur de forma alungit se gatuie i se rupe n dou nuclee i trei neutroni rapizi cu energii cinetice mari. Nucleele rezultate sunt instabile i emit radiaii beta i gamma.Dup un timp ntr-un reactor nuclear se vor gsi nuclee radioactive de bariu,cripton,strontiu,etc. Prin fisiunea fiecrui nucleu se elibereaz energie(~200MeV). Clasificarea Reactorilor: A) Dup energia neutronilor: 1.termici 2.intermediari 3.rapizi B) Dup structura zonei active: 1.omogeni 2.eterogeni C) Dup combustibilul nuclear: 1.Reactori n care combustibilul fisil este 233U; 2.Reactori n care combustibilul fisil este 239Pu. D) Dup gradul de mbogatire n 235U reactorii pot fi: 1.Cu uraniu natural 2.Cu uraniu slab imbogit 3.Cu uraniu mbogit 4.Cu uraniu puternic mbogit E) Dup putere: 1.Putere zero(1W:1KW) 2.Putere medie(1:50MW) 3.De mare putere( 100MW) F) Dup destinaie: 1.reactor de cercetare 2.Reactori energetici G) Dup agentul de rcire i moderator, reactorii energetici se clasific: 1.Moderator H2O 2.Moderator D2O 3.Moderator Grafit

CONTROLUL REACTORULUI NUCLEAR:

Prin controlul reactorului trebuie s se asigure: A)Meninerea puterii la nivelul dorit. B)Oprirea reactorului. C)Compensarea pierderilor de radioactivitate datorit arderii combustibilului i acumulrii otrvurilor. D)Reglarea proceselor lente prin adaosuri de ardere. E)Prentmpinarea opririlor din lucru, a avariilor i accidentelor.

CENTRALA NUCLEAR DE LA CERNAVOD

n Romnia, a intrat n funciune, pe 2 decembrie 1996, centrala nuclear de la Cernavod, care funcioneaz cu ap grea ca moderator, folosete uraniu mbogit i produce cu un singur reactor, aproximativ 10% din totalul energiei electrice produse n ar. Centrala de la Cernavod se bazeaz pe sistemul canadian CANDU i are o putere instalat de 706 MW n prezent. Structura unui reactor CANDU const ntr-un recipient cilindric orizontal, cu tuburi pentru barele de combustibil i pentru lichidul de rcire (ap grea) plasate orizontal. n jurul acestor tuburi se afl ap grea, care acioneaz ca moderator. Apa grea conine doi atomi de deuteriu (un izotop neradioactiv al hidrogenului) i un atom de oxigen. Apa grea este mult mai eficient ca moderator dect apa obinuit i permite folosirea uraniului natural drept combustibil. Ea se obine n ntreprinderi specializate, prin separarea sa din apa natural (exist o astfel de ntreprindere la Drobeta Turnu-Severin). Centrala Nuclear de la Cernavod este unica central de acest tip din Romnia. Planul iniial, datnd de la nceputul anilor 1980, prevedea construcia a cinci uniti. Unitatea I a fost terminat n 1996 i produce 650 MW de energie electric. Unitatea II a fost finalizat n 2006 sau 2007. Reactoarele nucleare de la Cernavod utilizeaz tehnologia canadian cunoscut sub acronimul comercial CANDU. Necesarul de ap grea, folosit drept moderator, este produs la Drobeta-Turnu Severin. n august-septembrie 2003, dup o perioad foarte secetoas, centrala a fost oprit timp de trei sptmni din cauz c nivelul Dunrii era att de sczut nct nu permitea rcirea eficient. Romnia ar putea deveni independent din punct de vedere energetic dup punerea n functiune a reactoarelor 3 i 4 la centrala nuclear de la Cernavod. Cu reactoarele 3 i 4 de la Cernavod, energia produs n hidrocentrale i cea pe baz de crbuni, am putea asigura independena energetic a rii. Centrala nuclearo-electric de la Cernavod a fost proiectat pentru cinci uniti a reactoarelor. Centrala nuclear de la Cernavod a fost gata abia n anul 2012.