Quel est le volume
Le volume est une quantité physique de base . Le volume est une quantité dérivée qui exprime l’ étendue tridimensionnelle d’un objet . Le volume est souvent quantifié numériquement à l’aide de l’unité dérivée du SI, le mètre cube . Par exemple, le volume à l’intérieur d’une sphère (c’est-à-dire le volume d’une balle) est calculé comme étant V = 4 / 3πr 3 , où r est le rayon de la sphère. Autre exemple, le volume d’un cube est égal à côté fois côté fois. Comme chaque côté d’un carré est identique, il peut simplement s’agir de la longueur d’un côté coupé en cubes .
Si une case a un côté de 3 mètres, le volume sera de 3 mètres x 3 mètres x 3 mètres, soit 27 mètres cubes.
Volume d’un atome et d’un noyau
L’atome est constitué d’un noyau petit mais massif entouré d’un nuage d’ électrons se déplaçant rapidement . Le noyau est composé de protons et de neutrons . Les rayons nucléaires typiques sont de l’ordre de 10 à 14 m. En supposant une forme sphérique, les rayons nucléaires peuvent être calculés selon la formule suivante:
r = r 0 . A 1/3
où r 0 = 1,2 x 10-15 m = 1,2 fm
Si nous utilisons cette approximation, nous nous attendons donc à ce que le volume du noyau soit de l’ordre de 4 / 3πr 3 ou 7,23 × 10 -45 m 3 pour les noyaux d’hydrogène ou 1721 × 10 -45 m 3 pour les noyaux 238 U. Ce sont des volumes de noyaux et de noyaux atomiques (protons et neutrons) contenant environ 99,95% de la masse de l’atome.
Volume de liquide de refroidissement dans le système de refroidissement du réacteur
Source: gidropress.podolsk.ru
utilisé avec la permission de АО ОКБ “ГИДРОПРЕСС”
Dans les réacteurs à eau sous pression (REP) modernes et typiques , le système de refroidissement du réacteur (RCS), illustré sur la figure, se compose de:
- la cuve du réacteur , qui contient le combustible nucléaire
- quatre boucles de transfert de chaleur parallèles reliées à une cuve de réacteur.
- chaque boucle contient une pompe de refroidissement principale et un générateur de vapeur .
- le système comprend un pressuriseur et ses systèmes auxiliaires
Tous les composants RCS sont situés à l’intérieur du bâtiment de confinement .
En fonctionnement normal, il y a de l’eau liquide comprimée à l’ intérieur de la cuve du réacteur, des boucles et des générateurs de vapeur. La pression est maintenue à environ 16 MPa . À cette pression, l’eau bout à environ 350 ° C (662 ° F). La température d’entrée de l’eau est d’environ 290 ° C (554 ° F). L’eau (liquide de refroidissement) est chauffée dans le cœur du réacteur à environ 325 ° C (617 ° F) lorsque l’eau s’écoule à travers le cœur. Comme on peut le voir, le réacteur contient environ 25 ° C de liquide de refroidissement sous-refroidi (distance de la saturation).
Cette haute pression est maintenue par le pressuriseur , un récipient séparé qui est connecté au circuit primaire (jambe chaude) et partiellement rempli d’ eau (partiellement avec de la vapeur saturée ) qui est chauffée à la température de saturation (point d’ébullition) pour la pression souhaitée par radiateurs électriques immergés . La température dans le pressuriseur peut être maintenue à 350 ° C. Dans des conditions normales, environ 60% du volume du pressuriseur occupe l’ eau comprimée et environ 40% du volume occupe la vapeur saturée .
Les volumes de PWR typiques sont dans le tableau suivant.
Il s’agit d’un exemple illustratif, les données suivantes ne correspondent à aucune conception de réacteur.
Il faut noter que le volume de liquide de refroidissement change de manière significative avec la température du liquide de refroidissement. La masse totale du liquide de refroidissement reste toujours la même, un changement de volume d’eau n’est pas un changement de stock d’eau. Le volume de liquide de refroidissement du réacteur change avec la température en raison des changements de densité . La plupart des substances se dilatent lorsqu’elles sont chauffées et se contractent lorsqu’elles sont refroidies . Cependant, la quantité d’expansion ou de contraction varie selon le matériau. Ce phénomène est connu sous le nom de dilatation thermique . Le changement de volume d’un matériau qui subit un changement de température est donné par la relation suivante:
où ∆T est le changement de température, V est le volume d’origine, ∆V est le changement de volume et α V est le coefficient de dilatation du volume .
Le coefficient de dilatation thermique volumétrique pour l’eau n’est pas constant sur la plage de température et augmente avec la température (en particulier à 300 ° C ), donc le changement de densité n’est pas linéaire avec la température (comme indiqué sur la figure).
Voir aussi: Tables Steam
Dans des conditions normales, le volume total de liquide de refroidissement dans le système de refroidissement du réacteur est presque constant. D’un autre côté, dans des conditions de charge transitoire, le volume peut changer considérablement . Ces changements se reflètent naturellement dans un changement du niveau d’eau du pressuriseur. Lorsque la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur baisse progressivement, le volume total d’eau diminue également, ce qui abaisse le niveau du pressuriseur. Lors d’une reprise progressive de la charge, l’augmentation de la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur provoque une augmentation du volume total d’eau, ce qui augmente le niveau du pressuriseur. Ces effets doivent être contrôlés par le système de contrôle du niveau du pressuriseur.
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