انواع دیگر نیروگاهها وجود دارد که در نوع طراحی و ماده خنک کننده و ماده میانی تفاوت دارند.در انگلیس نیروگاههایی رواج دارند که از گاز ( دی اکسید کربن ) بعنوان ماده خنک کننده استفاده میکند و ماده میانی آن گرافیت است. نوع جدیدی از این نیروگاه ها که AGR نامیده میشوند اکنون ساخته شده اند. در این نوع از نیروگاهها میتوان از اورانیوم طبیعی بعنوان سوخت استفاده کرد. در روسیه نیروگاههایی با گرافیت بعنوان ماده میانی و آب بعنوان ماده خنک کننده ساخته میشد. برای تامین سوخت این نیروگاهها اورانیوم باید کمی غنی میشد. نیروگاه چرنویل از این نوع بود.
نیروگاههای "پرورش دهنده سریع" یا FBR نوعی از نیروگاهها هستند که در آنها یا ماده میانی وجود ندارد و یا ماده میانی نظیر سدیم مایع مورد استفاده قرار میگیرد که سرعت نوترونها را کمتر کاهش میدهد.به این ترتیب نوترون پر سرعت در واکنشهای هسته ای مورد استفاده قرار میگیرد. در سوخت این نوع از نیروگاهها ?? تا ?? درصد پلوتونیوم وجود دارد و یا از اورانیوم با درصد بالایی از ایزوتوپ ??? استفاده میگردد. در این نوع از نیروگاهها با تبدیل اورانیوم ??? که ماده ای شکافت پذیر نیست به پلوتونیوم ??? که شکافت پذیری بالایی دارد ? عملا سوخت تولید میشود. در برخی از این نیروگاهها میزان سوخت تولید شده از سوخت مصرف شده بیشتر است. در فرانسه نوعی از این نیروگاهها ساخته شده است. در ژاپن مدل آزمایشی آن با موفقیت تست گردیده است. نوع دیگر نیروگاهها که اختلاف در محل ساخت اولین نمونه تجاری آن بالا گرفته بود نیروگاه همجوشی هسته ای است که درصورت موفقیت در ساخت آن بدون تولید پسماند رادیو اکتیو و بدون نیاز به اورانیوم از آب بعنوان سوخت استفاده میکند. ژاپن بسختی از ساخت آن در کشور خود حمایت کرد لیکن نهایتا تصمیم گرفته شد این نیروگاه در فرانسه ساخته شود.در صورتی که ساخت این نیروگاهها بصورت تجاری و به تعداد قابل توجه عملی گردد ? انقلابی در زمینه تولید انرژی صورت خواهد گرفت.
مشابه با نیروگاههای LWR نیروگاههای HWR نیز انواع مختلفی دارند. معروفترین نوع نیروگاه آب سنگین CANDU نام دارد و ساخت کشور کاناداست.
در این نیروگاهها از آب سنگین بعنوان ماده میانی و ماده خنک کننده استفاده میشود. تعداد ?? نیروگاه آب سنگین در ? کشور جهان در مجموع ظرفیت ??.? گیگا وات را دارند. ? نیروگاه از این نوع در حال ساخت است.تجربه عملیاتی بر روی این نیروگاهها در مجموع ??? نیروگاه در سال است که بسیار پایین تر از تجربه عملیاتی نیروگاههای آب سبک است. قدرت جذب پایین نوترون در آب سنگین امکان استفاده از اورانیوم با درصد کم اورانیوم ??? را بعنوان سوخت در نیروگاههای آب سنگین فراهم میکند. این نیروگاهها میتوانند از اورانیوم طبیعی ( بدون نیاز به غنی سازی ) بعنوان سوخت استفاده نمایند.در این نوع نیروگاهها بدون نیاز به اعمال تغییر عمده در طراحی ? امکان استفاده از سوخت مصرف شده نیروگاههای آب سبک بعنوان سوخت وجود دارد.این قابلیت باعث میشود استفاده بیشتر از منابع برای تولید انرژی مهیا گردیده و مشکل دفع پسماندهای هسته ای کاهش یابد. کشورهایی که دارای تکنولوژی ساخت نیروگاههای آب سنگین هستند ? عمدتا کشورهای پیشرفته صنعتی هستند. طرحهای جدید نیروگاههای آب سنگین عمدتا در کشورهای کانادا و هند در حال توسعه هستند. در کشور چین در یک کار مشترک جهانی شرکتهایی از کانادا ? چین ? ژاپن ? جمهوری کره و آمریکا در حال ساخت دو نیروگاه آب سنگین ??? مگاواتی با ? واحد هستند. واحد یک نیروگاه کینشان در اواخر سال ???? پس از ?? ماه از شروع عملیات ساخت آن ? با ظرفیت کامل آغاز به کار کرد. در هند ساخت دو نیروگاه ??? مگاواتی در تاراپور در اواخر سال ???? شروع شد که از تکنولوژی پیشرفته ای استفاده مینماید.
اتم هیدروژن بطور معمول از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده است. ایزوتوپ دیگری از این اتم ( دوتریوم ) دارای یک نوترون است و به این ترتیب از یک پروتون و یک نوترون در هسته و یک الکترون تشکیل شده است. دوتریوم با حرف لاتین D نمایش داده میشود و از نظر خواص شیمیایی تفاوتی با هیدروژن معمولی ندارد.در آب سنگین اتمهای دوتریوم با اکسیژن ترکیب شده اند و به این ترتیب از آب معمولی سنگین تر است ( حدود ?? درصد ). آب سنگین با D2O نمایش داده میشود و همان خواص شیمیایی آب سبک را داراست. در آب موجود در طبیعت ? درصد کمی آب سنگین وجود دارد.آب سنگین تولید نمیشود بلکه با روشهایی از آب سبک جدا میگردد.
کشور کانادا بزرگترین تولید کننده آب سنگین در جهان است. لازم است توجه داشته باشید که دوتریوم ایزوتوپی پایدار است و به این ترتیب آب سنگین رادیو اکتیو نیست و هیچ ضرری برای بشر و دیگر موجودات زنده ندارد.آب سنگین مولکولی کم یاب است و از هر ?? میلیون مولکول آب یکی مولکول آب سنگین است.آب سنگین ? ماده میانی بسیار خوبی است. ماده میانی خوب ماده ای است که قدرت کاهش سرعت نوترونهای پر انرژی را داشته باشد و قابلیت جذب نوترون آن پایین باشد.
عملا شامل نیروگاههای آب جوشان BWR و نیروگاهای آب تحت فشار PWR هستند. در جزئیات طراحی و عملکرد این نیروگاهها ممکن است تفاوتهایی وجود داشته باشد اما تحت دو عنوان فوق قابل طبقه بندی هستند. برای مثال نیروگاه بوشهر از نوع PWR طرح روسی است. نیروگاههای قبلی روسیه PWR مدل WWER-1000 / V320 بوده اند لیکن مدل جدیدتر WWER-1000 / V392 برای ایران ? چین و هند طراحی شده است. علاوه بر این دو واحد از این نوع برای نوورونژ طراحی گردیده است.
در مجموع تعداد ??? نیروگاه آب سبک ( BWR یا PWR) در ?? کشور جهان در حال کار است که ظرفیتی برابر با ??? گیگا وات دارند. ?? نیروگاه دیگر در حال ساخت است. تجربه عملیاتی موجود بر روی این نیروگاهها ???? نیروگاه در سال است. در کشورهای مختلفی از جهان کار تحقیقاتی برای بهبود طراحی و ساخت این نیروگاهها در حال انجام است. در حال حاضر ?? کشور جهان در کارگروه فنی تکنولوژی های پیشرفته طراحی نیروگاهها آب سبک شرکت دارند که تحت سرپرستی آژانس بین المللی انرژی اتمی تشکیل میگردد. ( آرژانتین و هند از بین کشورهای در حال توسعه عضو این کارگروه هستند و البته ایران عضو نیست )
عمده تلاش در این کارگروه ها افزایش برتری اقتصادی بکارگیری نیروگاههای اتمی و افزایش قابلیت اطمینان و امنیت این نیروگاهها است.
مشابه نیروگاههای آب جوشان BWR این نیروگاهها نیز از آب سبک بعنوان ماده خنک کننده و ماده میانی استفاده میکنند. تفاوت این نیروگاهها در این است که این آب ? تحت فشار بالا ( ?? اتمسفر ) قرار دارد و نقطه جوش آن در دمایی بالای ??? درجه است. به این ترتیب در این نیروگاهها در حالت عادی ( تحت کنترل ) آب به صورت مایع ولی دمای آن بالای ??? درجه ( ??? درجه سانتیگراد ) است.
این آب بوسیله پمپ از رادیاتورهای واحد انتقال ? عبور و گرمای خود را به آبی که درون محفظه ای مجزا است منتقل مینماید و پس از خنک شدن به محیط اصلی نیروگاه بازمیگردد. آب محفظه دوم با دریافت گرمای آب تحت فشار به بخار تبدیل شده و پره های توربین را برای تولید انرژی الکتریکی به گردش درمیاورد.به این ترتیب هر دو اشکال ذکر شده در نیروگاههای آب جوشان ? در این نوع از نیروگاهها برطرف شده است. مشکل این نیروگاهها ? تکنولوژی پیشرفته تر مورد نیاز برای ساخت آن و به طبع هزینه بالاتر ساخت آن است.نیروگاه اتمی بوشهر از این نوع است.
در این نوع از نیروگاهها آب معمولی ( آب سبک یا H2O ) بعنوان ماده میانی و ماد خنک کننده عمل مینماید. نوترونهای پر انرژی با برخورد با اتمهای هیدروژن آب انرژی خود را از دست داده و از سرعت آنها کاسته میشود. همچنین آب ? گرمای حاصل از واکنشهای هسته ای را جذب و به بخار تبدیل میشود. به این ترتیب میله های سوخت خنک میشوند و بخار حاصل برای چرخاندن توربین و تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. این بخار پس از سرد شدن دوباره به محیط اصلی نیروگاه پمپ شده و مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع نیروگاهها جزو ساده ترین انواع نیروگاهها هستند لیکن از دو جهت دارای ایمنی ضعیفی هستند:
?- وقتی آب موجود در بین میلهای سوخت به بخار تبدیل میشود ? با توجه به این که در حالت گازی فاصله بین مولکولها افزایش میابد ? احتمال برخورد نوترونهای پر انرژی با اتمهای مولکول کاهش میابد بنابر این آب بخار شده که حجمی از فضای بین میله های سوخت را اشغال کرده است نمیتواند بطور کامل وظیفه ماده میانی را انجام دهد. البته با کنترلهای دقیق ? سرعت واکنشهای هسته ای کنترل خواهند شد ولی عمل کنترل ? حساستر خواهد بود. همچنین میلهای سوخت با سرعت بیشتری فرسوده خواهند شد.به هر حال درصورتی که در کنترل نیروگاه خللی وارد شود حجم بخار موجود در بین میلها افزایش میابد که خود موجب سرعت گرفتن نیروگاه و تولید بخار بیشتر میشود. به این ترتیب نیروگاه با سرعت بیشتری ناپایدار میگردد.
?- بخار حاصل که از محیط اصلی نیروگاه و از مجاورت مواد رادیواکتیو خارج شده است برای به گردش درآوردن توربین مورد استفاده قرار میگیرد که احتمال نشط مواد رادیو اکتیو به خارج را افزایش میدهد.
علرغم این در جهان تعداد قابل توجه ای از این نیروگاهها مورد استفاده قرار میگیرد. در آلمان تعداد زیادی از این نیروگاهها در حال کار است.
نیروگاه اتمی از نظر نوع استفاده به دو نوع تحقیقاتی و تولید انرژی ( تجاری ) تقسیم میشود. در نیروگاههای اتمی تحقیقاتی ? گرمای حاصل از واکنشهای هسته ای مورد استفاده قرار نمیگیرد. این نیروگاهها عمدتا برای انجام تحقیقات و یا تولید مواد هسته ای مفید نظیر رادیو دارو ها مورد استفاده قرار میگیرند. ساخت این نیروگاهها ساده تر است و معمولا ابعاد کوچکتری دارند. یک نوع از این نیروگاهها از قبل از انقلاب در دانشگاه تهران راه اندازی گردیده است. در نیروگاههای تجاری عمدتا هدف تولید انرژی الکتریکی با استفاده از گرمای حاصل از واکنشهای هسته ای است.
مشکل عمده در هر نیروگاه حفظ امنیت آن است. در صورتی که سرعت واکنشهای هسته ای از کنترل خارج شود امکان انفجار نیروگاه وجود دارد. آخرین مورد انفجار نیروگاه چرنوویل بود که خسارات فراوانی برجا گذاشت. علاوه بر کنترل سرعت واکنشهای هسته ای باید مراقب عدم نشط مواد رادیواکتیو به محیط خارج بود. همچنین سلامت کارکنان نیروگاه و حفاظت آنها در مقابل تشعشع مواد رادیو اکتیو و حفاظت نیروگاه در مقابل حملات نظامی ? تروریستی و حوادث طبیعی نظیر سیل و زلزله در بحث امنیت نیروگاه مطرح است.
نیروگاه اتمی دارای احزاء متفاوتی است. مهمترین این اجزا از نظر درک نحوه عملکرد آن به شرح زیر است:
?- ماده خنک کننده : ماده ای است که با برداشت گرما از روی میله های سوخت ? میله های سوخت را خنک و با انتقال گرما به واحد تولید برق ? استفاده از انرژی حاصل از واکنشهای هسته ای به انرژی الکتریکی را فراهم میکند.
?- ماده میانی : ماده ای است که در بین میله های سوخت قرار میگیرد و انرژی نوترونها را کاهش میدهد. کاهش انرژی نوترونها به منظور کنترل سرعت واکنشهای هسته ای ضروریست.
?- میله سوخت: میله ای است از جنس ترکیبات اورانیوم با درصد مناسب از ایزوتوپهای مختلف که با توجه به نوع طراحی نیروگاه متفاوت است. شکل ? اندازه ? فاصله و نحوه قرار گیری میله های سوخت از موارد مهمی است که بر اساس طراحی نیروگاه مشخص میگردد. میله های سوخت در اثر فعل وانفعالات هسته ای تولید انرژی مینمایند. در صورتی که پس از استفاده از میله های سوخت استفاده بیشتر از آنها برای تولید انرژی ممکن نباشد ? میله ها از نیروگاه خارج و سوخت مصرف شده تلقی میگردند.
?- واحد انتقال گرما : این واحد با انتقال ماده خنک کننده به واحد تولید انرژی گرمای ماده خنک کننده را انتقال و سپس آنرا به محیط اصلی نیروگاه باز میگرداند تا دوبار به جذب انرژی میله های سوخت بپردازد.
?- واحد تولید انرژی : با جذب انرژی از واحد انتقال ? آب را تبدیل به بخار مینماید. این بخار باعث به حرکت درآمدن توربین ژنراتور و تولید انرژی الکتریکی میگردد.
?- واحد مدیریت : این واحد عهده دار مشاهده و کنترل عملکرد اجزاء مختلف نیروگاه است.
نحوه...
عناوین یادداشتهای وبلاگ
