Водо-водяной ядерный реактор — это распространённый тип реактора, в котором обычная вода выполняет двойную функцию: она служит замедлителем для нейтронов и одновременно является теплоносителем, отводящим тепловую энергию.
Конструкция и принцип действия
Конструктивно такой реактор представляет собой большой резервуар, заполненный водой. Внутри него размещена активная зона, состоящая из тепловыделяющих сборок (ТВС) — комплектов топливных стержней. Циркулирующий через активную зону водяной поток, нагнетаемый насосами (а в маломощных установках — движущийся естественным образом за счёт конвекции), забирает выделяющееся в результате цепной реакции тепло.
Основные типы энергетических реакторов
Существует два основных типа энергетических водо-водяных реакторов, различающихся по режиму работы теплоносителя:
1. Реактор с водой под давлением (PWR — Pressurized Water Reactor). В первом контуре вода находится под высоким давлением, что предотвращает её закипание. Нагретая вода отдаёт тепло во втором контуре через парогенераторы, где вода второго контура превращается в пар, вращающий турбины. По такому принципу, например, работают реакторы Нововоронежской АЭС.
2. Кипящий реактор (BWR — Boiling Water Reactor). В этом типе реактора вода, проходя через активную зону, частично кипит непосредственно внутри корпуса. Образовавшаяся пароводяная смесь затем разделяется (либо внутри корпуса, либо в сепараторах за его пределами). Полученный чистый пар напрямую подаётся на турбины.
Рабочие параметры и преимущества
Для эффективной работы в энергетике в таких реакторах поддерживается высокое давление: от 10 до 20 МПа (100–200 кгс/см²) в реакторах с водой под давлением и около 7 МПа (70 кгс/см²) в кипящих. Существуют также исследовательские реакторы, работающие при значительно более низких давлениях.
Широкое распространение водо-водяных реакторов обусловлено их ключевыми преимуществами. Вода обладает превосходными замедляющими и теплофизическими свойствами, что позволяет достигать высокой удельной мощности (количество энергии с единицы объёма активной зоны). Это делает строительство таких реакторов относительно рентабельным. Кроме того, они отличаются конструктивной простотой и высокой надёжностью в эксплуатации, что объясняет их повсеместное использование как в энергетике, так и в научно-исследовательской сфере.