O que é o volume de refrigerante no sistema de refrigerante do reator – Definição

Volume de líquido de refrigeração no sistema de líquido de refrigeração do reator

Nos modernos reatores de água pressurizada (PWRs) modernos , o Sistema de Líquido Refrigerante do Reator (RCS), mostrado na figura, consiste em:

• o vaso do reator , que contém o combustível nuclear
• quatro loops de transferência de calor paralelos conectados a um vaso do reator.
• cada circuito contém uma bomba de refrigeração principal e um gerador de vapor .
• o sistema inclui um pressurizadore seus sistemas auxiliares

Todos os componentes do RCS estão localizados dentro do prédio de contenção .

Em operação normal, há água líquida comprimida dentro do vaso do reator, loops e geradores de vapor. A pressão é mantida em aproximadamente 16MPa . A essa pressão, a água ferve a aproximadamente 350 ° C (662 ° F). A temperatura de entrada da água é de cerca de 290 ° C (554 ° F). A água (refrigerante) é aquecida no núcleo do reator a aproximadamente 325 ° C (617 ° F) à medida que a água flui através do núcleo. Como pode ser visto, o reator contém aproximadamente 25 ° C de líquido refrigerante sub-resfriado (distância da saturação).Essa alta pressão é mantida pelo pressurizador , um recipiente separado que é conectado ao circuito primário (perna quente) e parcialmente preenchido com água (parcialmente com vapor saturado ) que é aquecido até a temperatura de saturação (ponto de ebulição) para a pressão desejada por aquecedores elétricos submersos . A temperatura no pressurizador pode ser mantida a 350 ° C. Em condições normais, cerca de 60% do volume do pressurizador ocupa a água comprimida e cerca de 40% do volume ocupa o vapor saturado .

Os volumes de PWR típico estão na tabela a seguir.

É um exemplo ilustrativo, os dados a seguir não correspondem a nenhum projeto de reator.

Deve-se notar que o volume do líquido de refrigeração muda significativamente com a temperatura do líquido de refrigeração. A massa total do líquido de refrigeração permanece sempre a mesma, uma mudança no volume de água não é uma mudança no estoque de água. O volume do líquido de refrigeração do reator muda com a temperatura devido a alterações na densidade . A maioria das substâncias se expande quando aquecidas e contraem quando resfriadas . No entanto, a quantidade de expansão ou contração varia, dependendo do material. Esse fenômeno é conhecido como expansão térmica . A mudança no volume de um material que sofre uma mudança de temperatura é dada pela seguinte relação:

em que AT é a alteração de temperatura, V é o volume original, AV, é a alteração de volume, e α _V é o coeficiente de expansão de volume .

O coeficiente de expansão térmica volumétrico para a água não é constante na faixa de temperatura e aumenta com a temperatura ( especialmente a 300 ° C ); portanto, a mudança na densidade não é linear com a temperatura (como indicado na figura).

Veja também: Tabelas Steam

Em condições normais, o volume total de refrigerante no sistema de refrigeração do reator é quase constante. Por outro lado, durante condições de carga transitória, o volume pode mudar significativamente . Essas mudanças são naturalmente refletidas em uma alteração no nível da água do pressurizador. Quando a temperatura média do líquido de refrigeração do reator diminui gradualmente, o volume total de água também diminui, o que diminui o nível do pressurizador. Em uma captação gradual de carga, o aumento da temperatura média do líquido de refrigeração do reator faz com que o volume total de água se expanda, o que aumenta o nível do pressurizador. Esses efeitos devem ser controlados pelo sistema de controle de nível do pressurizador.