Pressurized heavy-water reactor (original) (raw)

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Un réacteur à eau lourde pressurisée ou pressurised heavy water reactor (PHWR) est un réacteur nucléaire qui utilise de l'uranium naturel comme combustible et de l'eau lourde (D2O) à la fois comme fluide caloporteur et comme modérateur.

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dbo:abstract مفاعل الماء الثقيل المضغوط (بالإنجليزية: pressurised heavy water reactor)‏ هو نوع من مفاعل نووي لإنتاج الطاقة الكهربائية، يستعمل عادة اليورانيوم الطبيعي (غير مخصب) كوقود نووي ويستخدم الماء الثقيل D2O (أكسيد الديوتيريوم)كمهدئ ومبرد في المفاعل. وطبقا لتصميم هذا المفاعل يبقى الماء الثقيل تحت ضغط عالي من أجل رفع درجة حرارة غليانه بحيث يمكن تسخينه إلى درجات حرارة أعلى بدون أن يغلي، وذلك كما يحدث في مفاعل الماء المضغوط. وبينما يتكلف الماء الثقيل تكلفة باهظة عن الماء العادي إلا أن له ميزات بالنسبة إلى خصائصة بالنسبة إلى النيوترونات، فهو يمتص النيوترونات قليلا مما يجعله صالحا لتشغيل المفاعل باليورانيوم الطبيعي بدون تخصيب. وتُستخدم مفاعلات الماء الثقيل المضغوط لتوليد الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية (ar) Un reactor d'aigua pesant pressuritzada o PHWR (de l'anglès, pressurized heavy water reactor) és un tipus de reactor nuclear que fa servir aigua pesant (òxid de deuteri, D₂O) a alta pressió com a moderador de neutrons i com a refrigerant. Els primers es van construir a Canadà als anys 50 i 60, i eren anomenats reactors , de CANada Deuterium Uranium, i després se n'han construir també a l'Índia, mitjançant el mètode d'enginyeria inversa a partir del model CANDU. Solen estar dissenyades per a un temps de vida de quaranta anys. En 1997 hi havia 28 reactors PHWR al món, amb una potència total de més de 15.000 MWe. La particularitat més important d'aquesta tecnologia és l'ús d'aigua pesant en comptes de l'aigua que es fa servir als reactors d'aigua bullent (PWR). Als PHWR l'aigua pesant a pressió es troba al seu punt de rosada per a poder assolir temperatures més elevades i així, com a refrigerant, poder transportar més calor del reactor fins a la turbina. Això en principi faria augmentar el rendiment del reactor, però l'inconvenient és que cal fabricar l'aigua pesant i, cosa que requereix un equipament molt car, i per tant disminueixen el rendiment total. (ca) Ο Αντιδραστήρας πεπιεσμένου βαρέος ύδατος είναι τύπος πυρηνικού αντιδραστήρα (PHWR - Pressurized Heavy Water Reactor) ο οποίος χρησιμοποιεί ως πυρηνικό καύσιμο το φυσικό ουράνιο. Αυτό το πετυχαίνει χρησιμοποιώντας βαρύ ύδωρ (D2O) σαν ψυκτικό και επιβραδυντή νετρονίων. Αυτό διατηρείται σε πολύ ψηλή πίεση ώστε να μη βράζει όπως και σε ένα αντιδραστήρα πεπιεσμένου νερού (PWR). Αν και το βαρύ ύδωρ κοστίζει αρκετά, προσφέρει υψηλή εξοικονόμηση νετρονίων επιτρέποντας τη χρήση φυσικού ουρανίου που κοστίζει ελάχιστα σε σχέση με το εμπλουτισμένο ουράνιο. Αυτό το είδος του αντιδραστήρα μπορεί να χρησιμοποιήσει πιο αποτελεσματικά το ουράνιο-235, αλλά επειδή το φυσικό ουράνιο περιέχει μόνο 0,7% σε αυτό το ισότοπο (το υπόλοιπο αποτελείται από ουράνιο-238 που δε μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αντιδραστήρες βραδέων νετρονίων), χρειάζεται συχνός ανεφοδιασμός. Σαν αποτέλεσμα, παράγονται περισσότερα απόβλητα, τα οποία, όμως, δεν παράγουν τόση πολλή θερμότητα όσο εκείνα των αντιδραστήρων ελαφρού ύδατος. Τέτοιοι αντιδραστήρες μπορούν να ανεφοδιαστούν ενώ λειτουργούν. Αν και αυτό φαίνεται πλεονέκτημα, η πολυπλοκότητα τους συνεπάγεται συχνές βλάβες κι έτσι οι ηλεκτροπαραγωγές εταιρείες δεν τους προτιμούν. (el) Un reactor de agua pesada presurizada o PHWR (del inglés,Pressurized heavy water reactor) es un tipo de reactor nuclear que usa agua pesada (óxido de deuterio, D2O) a alta presión como moderador de neutrones y como refrigerante. Como combustible utilizan uranio natural. El agua pesada se mantiene bajo presión, lo que permite aumentar su temperatura sin llegar a la ebullición, y así poder transportar más calor desde el corazón del reactor hasta la turbina, como en los reactores de agua a presión (PWR) y de manera opuesta a los reactores de agua en ebullición (BWR). El agua es excelente moderador, reduciendo la energía cinética de los neutrones, por la parecida masa de sus átomos de hidrógeno y los neutrones, lo que permite que aumente la probabilidad de que los neutrones causen fisión nuclear en el U235. Pero el agua también tiene afinidad a absorber los neutrones, lo que deja un número insuficiente de los mismos para reaccionar con las pequeñas cantidades de U235 presentes en el uranio natural (sobre un 0,72% del peso) . Es por ello que los reactores de agua ligera requieren uranio enriquecido. El agua pesada, óxido de deuterio, tiene unas propiedades como moderador similares al agua, aunque algo menores porque la masa del deuterio es alrededor del doble de la del hidrógeno. Sin embargo el agua pesada no absorbe los neutrones tan fácilmente ya que el deuterio ya dispone del neutrón extra que normalmente el agua tendería a absorber. Esto permite que el U235 presente en el uranio natural sea suficiente para mantener la criticidad. Aunque el agua pesada es relativamente cara (del orden de cientos de dólares por kilogramo), el reactor puede funcionar sin la necesidad de un costoso equipo de enriquecimiento de uranio, lo que equilibra los costos. Los primeros se construyeron en Canadá a años 50 y 60, y eran llamados reactores CANDU, de Canada Deuterium Uranium. Más tarde se construyeron también en la Argentina,​ y en la India, mediante ingeniería inversa a partir del modelo CANDU.​ Suelen estar diseñadas para un tiempo de vida de entre cuarenta a sesenta años. En 1997 había 28 reactores PHWR el mundo, con una potencia total de más de 15.000 MWe. (es) Un réacteur à eau lourde pressurisée ou pressurised heavy water reactor (PHWR) est un réacteur nucléaire qui utilise de l'uranium naturel comme combustible et de l'eau lourde (D2O) à la fois comme fluide caloporteur et comme modérateur. (fr) A pressurized heavy-water reactor (PHWR) is a nuclear reactor that uses heavy water (deuterium oxide D2O) as its coolant and neutron moderator. PHWRs frequently use natural uranium as fuel, but sometimes also use very low enriched uranium. The heavy water coolant is kept under pressure to avoid boiling, allowing it to reach higher temperature (mostly) without forming steam bubbles, exactly as for pressurized water reactor. While heavy water is very expensive to isolate from ordinary water (often referred to as light water in contrast to heavy water), its low absorption of neutrons greatly increases the neutron economy of the reactor, avoiding the need for enriched fuel. The high cost of the heavy water is offset by the lowered cost of using natural uranium and/or alternative fuel cycles. As of the beginning of 2001, 31 PHWRs were in operation, having a total capacity of 16.5 GW(e), representing roughly 7.76% by number and 4.7% by generating capacity of all current operating reactors. (en) Reaktor air berat atau reaktor air berat bertekanan (pressurized heavy-water reactor, PWHR) adalah reaktor nuklir daya PLTN generasi II drngan desain seaktor sejumlah selongsong banyak tabung horizontal bweisi bundel pelet bahan bakar uranium alam kadang uranium sedikit diperkaya yang menggunakan air berat sebagai zat pendingin dan moderator (pelambat) neutron. Air berat atau adalah air dengan isotop deuterium (2H) sebagai hidrogennya. Air berat ini diberi tekanan tinggi agar dapat menyerap panas dan memiliki suhu tinggi tanpa mengalami pendidihan. Prinsip ini mirip reaktor air tekanan tinggi biasa. Walaupun air berat jauh lebih mahal dibanding air biasa, penggunannya meningkatkan ekonomi neutron dari reaktor tersebut. Contoh jenis reaktor PHWR adalah yang dikembangkan oleh negara Kanada dan reaktor India. Pada awal tahun 2001, 31 PHWR beroperasi, memiliki kapasitas total 16,5 GW(e), mewakili sekitar 7,76% berdasarkan jumlah dan 4,7% dengan kapasitas pembangkit dari semua reaktor yang beroperasi saat ini. Air adalah moderator neutron cepat yang sangat baik, memungkinkan mereka untuk bertransisi menjadi neutron termal yang mampu mendukung reaksi berantai dari bahan bakar nuklir yang diperkaya (Uranium mengandung sekitar 3% isotop 235), karena selain memoderasi neutron, ia cenderung menyerap banyak jumlah itu dan untuk membentuk deuterium. Air berat hanyalah air yang bukannya hidrogen sudah memiliki isotop deuteriumnya, sudah dilengkapi dengan neutron, yang mempengaruhi kemampuan menyerap neutron dan oleh karena itu memungkinkan kelangsungan reaksi berantai bahan bakar yang tidak diperkaya. Keuntungan PHWR * Penggunaan Uranium yang Tidak Diperkaya. Reaktor air berat dapat menggunakan uranium alam, uranium yang sedikit diperkaya (konsentrasi U-235 0,71 hingga 2%). * Penggunaan uranium "bekas". Di CANDU juga diuji penggunaan "off uranium" (campuran plutonium dan limbah radioaktif lainnya) dari batangan bahan bakar bekas dari reaktor nuklir lain (tanpa pengolahan ulang kimia, melalui siklus Dupic). Meskipun cukup "dibakar", limbah yang dihasilkan dari penggunaan ini jauh lebih berbahaya karena mengandung persentase tinggi neptunium-237 (sangat larut dalam air), plutonium-239 dan xenon-110 (selain uranium-238). Saat ini, rendahnya biaya uranium membuat daur ulang tidak diperlukan. * Penggunaan Thorium sebagai bahan bakar. Thorium adalah logam aktinida, empat kali lebih umum dari uranium (lebih murah untuk mengekstrak dan "memurnikan" dari uranium, karena membutuhkan pengayaan).Thorium yang dikenakan fluks neutron termal berubah menjadi thorium-233, yang setelah peluruhan beta adalah transmuted ke dalam unsur uranium -233, yang fisil. * Radiotoksisitas rendah dari limbah thorium. * Keamanan pasif. Dalam reaktor air berat bertekanan, hilangnya (karena pecahnya pipa) atau penguapan zat pendingin (karena ledakan dahsyat setelah pembentukan gelembung hidrogen dan oksigen) sesuai dengan hilangnya moderator D 2 O, dan oleh karena itu reaksi fisi terkontrol akan berhenti secara spontan setelah kecelakaan serius ini. Meskipun deuterium tidak radioaktif, air berat dapat terkontaminasi dengan tritium dan partikel radioaktif lainnya dari pipa yang diaktifkan, dan oleh karena itu reaktor lebih aman di mana air tidak meninggalkan bangunan penahanan utama tetapi melalui penukar panas mentransfer energi panas ke bangunan eksternal berisi turbin yang menggerakkan generator listrik. * Produksi tritium. Produk sampingan dari radiasi neutron deuterium (dalam air berat) adalah tritium, yang suatu hari nanti dapat dimanfaatkan oleh beberapa jenis reaktor fusi nuklir yang diusulkan (tetapi juga dalam bom termonuklir, sebagai penambah litium hidrida).Kekurangan PHWR * Tingginya biaya air berat. Untuk reaktor nuklir dari rantai pasokan CANDU telah dihitung bahwa air berat mewakili rata-rata sekitar 20% dari biaya modal untuk setiap reaktor. Di Semenanjung Bruce di Ontario, sebuah pabrik dibangun yang mampu menghasilkan 1 liter air berat untuk setiap 320.000 liter air dari Great Lakes (ditenagai oleh energi panas dan listrik yang dihasilkan oleh reaktor itu sendiri), tetapi setelah akumulasi surplus besar-besaran air berat, dan karena meningkatnya masalah lingkungan yang disebabkan oleh hidrogen sulfida, pabrik ditutup dan kemudian dibongkar. * Iradiasi reaktor tinggi. Fluks intens neutron termal menyebabkan aktivasi radioaktif intens dari inti reaktor dan struktur bangunan penahan utama. Hal ini membutuhkan waktu tunggu yang lama antara de-fueling dan pembongkaran akhir reaktor nuklir, yang di lokasi dengan nilai komersial atau lanskap yang tinggi, dapat menyebabkan masalah ekonomi dan sosial yang signifikan. * Hilangnya tritium ke lingkungan. Salah satu bahaya reaktor PHWR adalah polusi karena hilangnya sejumlah kecil tritium (beta-emitter) dalam air dari sirkuit pendingin sekunder reaktor.Daftar Reaktor nuklir PHWR (in) Un reattore nucleare pressurizzato ad acqua pesante (sigla PHWR, dall'inglese: pressurized heavy water reactor) è un reattore nucleare, sottoclasse della classe ad acqua pesante (HWR) che comunemente utilizza uranio naturale come suo combustibile, e che utilizza acqua pesante (ossia ossido di deuterio D2O) come refrigerante e moderatore di neutroni. (it) Um Reator de água pesada pressurizada (PHWR) é um tipo de reator nuclear, geralmente utilizando urânio natural como combustível e água pesada (óxido de deutério D2O) como refrigerante e moderador de nêutrons. A água pesada refrigerante é mantida sob pressão, permitindo-lhe ser aquecida a temperaturas mais elevadas, sem ferver, tanto quanto em um reator de água pressurizada. Embora a água pesada seja significativamente mais cara do que a água leve ordinária, ela cria uma economia de nêutrons mais avançada, permitindo que o reator funcione sem combustível proveniente de instalações de enriquecimento (compensação a despesa adicional da água pesada) e aumentando a capacidade do reator de fazer uso de ciclos de combustível alternativos. Atualmente 49 reatores nucleares refrigeradas e moderados por água pesada estavam em operação, representando 12% dos reatores nucleares do Mundo. A maioria deles estavam em operação no Canadá e na Índia. Os reatores da série CANDU canadenses (com vários reatores exportados para países como a China e Romênia) pertencem a essa categoria de reator. (pt) Реактор на важкій воді (Pressurized heavy-water reactor, PHWR) — це ядерний реактор, який використовує важку воду (оксид дейтерію D2O) як теплоносій і сповільнювач нейтронів. PHWR часто використовують природний уран як паливо, але іноді також використовують дуже низькозбагачений уран. У важкій воді, яка використовується як теплоносій, підтримують тиск, щоб уникнути кипіння, дозволяючи їй досягти більш високої температури (переважно) без утворення парових бульбашок, як у водно-водяному реакторі. Хоча важку воду дуже дорого виділити зі звичайної води (на відміну від важкої води її часто називають легкою водою), її низьке поглинання нейтронів значно збільшує нейтронну ефективність реактора, уникаючи потреби у збагаченому паливі. Висока вартість важкої води компенсується зниженою вартістю використання природного урану та/або альтернативних паливних циклів. Так як дейтерій має менший переріз поглинання нейтронів, ніж легкий водень, такі реактори мають покращений нейтронний баланс (тобто для них потрібно менш збагачений уран), що дозволяє використовувати як паливо природний уран в енергетичних реакторах або використовувати зайві нейтрони для напрацювання ізотопів. В енергетичних реакторах використання природного урану значно знижує витрати на паливо, хоча економічний ефект дещо згладжується більшою ціною енергоблоку та теплоносія. Промислові важководні реактори широко використовувалися для виробництва тритію і плутонію, а також для широкого спектру ізотопної продукції, в тому числі і медичного призначення. Дослідницькі реактори також часто використовують важку воду. (uk)
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(it) مفاعل الماء الثقيل المضغوط (بالإنجليزية: pressurised heavy water reactor)‏ هو نوع من مفاعل نووي لإنتاج الطاقة الكهربائية، يستعمل عادة اليورانيوم الطبيعي (غير مخصب) كوقود نووي ويستخدم الماء الثقيل D2O (أكسيد الديوتيريوم)كمهدئ ومبرد في المفاعل. وطبقا لتصميم هذا المفاعل يبقى الماء الثقيل تحت ضغط عالي من أجل رفع درجة حرارة غليانه بحيث يمكن تسخينه إلى درجات حرارة أعلى بدون أن يغلي، وذلك كما يحدث في مفاعل الماء المضغوط. وتُستخدم مفاعلات الماء الثقيل المضغوط لتوليد الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية (ar) Un reactor d'aigua pesant pressuritzada o PHWR (de l'anglès, pressurized heavy water reactor) és un tipus de reactor nuclear que fa servir aigua pesant (òxid de deuteri, D₂O) a alta pressió com a moderador de neutrons i com a refrigerant. Els primers es van construir a Canadà als anys 50 i 60, i eren anomenats reactors , de CANada Deuterium Uranium, i després se n'han construir també a l'Índia, mitjançant el mètode d'enginyeria inversa a partir del model CANDU. Solen estar dissenyades per a un temps de vida de quaranta anys. En 1997 hi havia 28 reactors PHWR al món, amb una potència total de més de 15.000 MWe. (ca) Ο Αντιδραστήρας πεπιεσμένου βαρέος ύδατος είναι τύπος πυρηνικού αντιδραστήρα (PHWR - Pressurized Heavy Water Reactor) ο οποίος χρησιμοποιεί ως πυρηνικό καύσιμο το φυσικό ουράνιο. Αυτό το πετυχαίνει χρησιμοποιώντας βαρύ ύδωρ (D2O) σαν ψυκτικό και επιβραδυντή νετρονίων. Αυτό διατηρείται σε πολύ ψηλή πίεση ώστε να μη βράζει όπως και σε ένα αντιδραστήρα πεπιεσμένου νερού (PWR). Αν και το βαρύ ύδωρ κοστίζει αρκετά, προσφέρει υψηλή εξοικονόμηση νετρονίων επιτρέποντας τη χρήση φυσικού ουρανίου που κοστίζει ελάχιστα σε σχέση με το εμπλουτισμένο ουράνιο. (el) Un reactor de agua pesada presurizada o PHWR (del inglés,Pressurized heavy water reactor) es un tipo de reactor nuclear que usa agua pesada (óxido de deuterio, D2O) a alta presión como moderador de neutrones y como refrigerante. Como combustible utilizan uranio natural. El agua pesada se mantiene bajo presión, lo que permite aumentar su temperatura sin llegar a la ebullición, y así poder transportar más calor desde el corazón del reactor hasta la turbina, como en los reactores de agua a presión (PWR) y de manera opuesta a los reactores de agua en ebullición (BWR). (es) A pressurized heavy-water reactor (PHWR) is a nuclear reactor that uses heavy water (deuterium oxide D2O) as its coolant and neutron moderator. PHWRs frequently use natural uranium as fuel, but sometimes also use very low enriched uranium. The heavy water coolant is kept under pressure to avoid boiling, allowing it to reach higher temperature (mostly) without forming steam bubbles, exactly as for pressurized water reactor. While heavy water is very expensive to isolate from ordinary water (often referred to as light water in contrast to heavy water), its low absorption of neutrons greatly increases the neutron economy of the reactor, avoiding the need for enriched fuel. 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