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schema di funzionamento di un reattore ad acqua bollente (BWR) – solo in tedesco Origine: Deutsches Atomforum e. V.
Come reattori ad acqua pressurizzata, reattori ad acqua bollente (BWR) appartengono al design della luce-acqua-reattore.
Rispetto al reattore ad acqua pressurizzata (PWR), vi è una pressione relativamente bassa nel contenitore a pressione del reattore del reattore ad acqua bollente (circa 70 bar, quindi circa la metà rispetto al PWR).
L’acqua del refrigerante scorre attraverso il nucleo del reattore dal basso verso l’alto, scaricando il calore prodotto negli elementi di combustibile. Parte di esso evapora sopra il nucleo del reattore a circa 290°C (cupola del vapore). Il vapore che emerge viene portato direttamente alla turbina, guidandola. Questo viene fatto tramite essiccatori a vapore che separano l’umidità contenuta nel vapore.
Sistema di acqua di raffreddamento
Info: Reattori ad acqua leggera
La differenza tra i vari tipi di reattori sta nel refrigerante utilizzato (acqua, gas o metallo liquido) e nel moderatore utilizzato (una sostanza che rallenta i neutroni veloci, consentendo e mantenendo così la reazione a catena – fissione termica). L’acqua o il carbonio sotto forma di grafite possono essere usati come moderatori.
Reattori ad acqua leggera
Oggi, i reattori ad acqua leggera sono utilizzati in Germania, che sono i tipi più comuni di reattori utilizzati in tutto il mondo. Tra i reattori ad acqua leggera ci sono i reattori ad acqua pressurizzata e i reattori ad acqua bollente. Nei reattori ad acqua leggera, l’acqua normale (acqua leggera) viene utilizzata come refrigerante. Allo stesso tempo l’acqua funge da moderatore.
Una molecola di acqua (H2O) è costituita da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Se entrambi gli atomi di idrogeno (H) hanno un solo protone (modulo caricato positivamente) nel nucleo ma nessun neutrone (modulo non caricato del nucleo), la combinazione con l’ossigeno è definita “acqua leggera”.
Nel caso di “acqua pesante”, d’altra parte, entrambi gli atomi di idrogeno nel nucleo hanno un protone e un neutrone ciascuno. Questi atomi di idrogeno sono anche chiamati deuterio-un isotopo di idrogeno.
Il numero di protoni e neutroni nel nucleo determina il numero di massa di un nucleo. Gli atomi di idrogeno dell’acqua pesante mostrano una massa maggiore (u≈2) rispetto agli atomi di idrogeno nell’acqua leggera (u≈1).
Il vapore “esaurito” che ha trasferito gran parte della sua energia alla turbina, viene raffreddato nel condensatore con l’aiuto di un altro circuito (sistema ad acqua di raffreddamento), si condensa nuovamente in acqua e viene ricondotto al nucleo del reattore attraverso pompe.
I materiali radioattivi raggiungono la turbina
Le condutture (linee principali del vapore e linee dell’acqua di alimentazione) conducono dal contenimento alla centrale elettrica. Poiché il vapore acqueo può contenere materiali radioattivi, le linee di flusso principale, la turbina, il condensatore e le linee dell’acqua di alimentazione possono contenere depositi radioattivi. Per questo motivo, nel caso del BWR, anche la centrale elettrica fa parte dell’area di controllo dell’impianto ed è adeguatamente protetta (ad es. schermatura della turbina).
Sono stati installati diversi dispositivi di sicurezza per separare immediatamente il reattore dalla centrale elettrica in caso di incidente (cosiddetto isolamento di penetrazione).
Controllo della fissione nucleare nella BWR
Le pompe di circolazione integrate nel recipiente a pressione del reattore mescolano l’acqua di alimentazione pompata dal condensatore con l’acqua nel recipiente a pressione del reattore che non è evaporata. A seconda del volume circolato, la temperatura del liquido di raffreddamento che scorre attraverso gli elementi di combustibile cambia. Ciò influenza anche la quota di vapore nell’area del nucleo del reattore.
Il vapore ha un effetto di moderazione inferiore rispetto all’acqua. Più vapore c’è nell’area del nucleo del reattore, meno fissioni nucleari si verificano. Pertanto, la potenza del reattore diminuisce (coefficiente di bolla di vapore negativo). Modificando la velocità delle pompe di circolazione, la potenza del reattore può quindi essere influenzata dalla quota di bolle di vapore nell’acqua del refrigerante. Una portata inferiore del refrigerante riduce la potenza del reattore aumentando la quota di bolle di vapore e viceversa.
Le barre di controllo del reattore contenenti materiale che assorbe i neutroni (i cosiddetti veleni neutronici) vengono caricate nel nucleo del reattore dal basso e regolano il reattore. In caso di attacco del reattore, le barre di controllo vengono “sparate” pneumaticamente nel nucleo del reattore, terminando così la reazione a catena.
Altre informazioni
- Reattori ad acqua pressurizzata