1. Univerzitet Sv. Kiril i Metodij - Skopje
Ma{inski fakultet - Skopje
institut za termotehnika i termoenergetika
Seminarska rabota:
>> Nuklearna energija PWR reaktori<<
Mentor:
Izrabotil:
Pro.d-r.Slave Armenski Siqanovski Milorad
br. na
indeks 17057

2. Skopje- 2006
Nuklearna energija - PWR reaktori
Nuklearnata reakcija e prvo iskoristena za dobivawe na nukle-
arno oru`je. Vo 1955 godina vo @eneva e odr`ana prvata me|una-
rodna konferencija za mirotvorno koristewe na nuklearnata energija. Vo
narednite godini }e se vlo`at posebni napori za
razvoj na nuklearnite reaktori. Nuklearnite reaktori se pose-
bni uredi vo koi se odviva kontrolirana nuklearna reakcija.
SL. 1
Kako gorivo za nuklearnite reaktori se koristat uraniumi izo-
topi, plutonium a ponekoga{ i torium. Del od energijata koja se
osloboduva pri reakcijata e vo vid na toplina, koja mo`eme da ja

3. odvedeme od nuklearniot reaktor i iskoristime za pridvi`uva-
we na razni toplinski ma{ini (pr. parni turbini ).
SL. 2
Osnovnite delovi na sekoj reaktor se: nuklearno gorivo, modera-
tor (usporuva~), upravuva~ki {ipki, reflektor, sistem za ladewe
i za{titni sistemi.
Nuklearnite reaktori mo`at da bidat homogeni i heterogeni.
Vo homogenite reaktori nuklearnoto gorivo se nao|a vo oblik
na rastvor ili prav, a vo heterogenite reaktori vo oblik na po-
sebni {ipki obvitkani so grafit.
So pomo{ na moderatorot se smaluva energijata na neutronite
koja nastanuva pri fisioniot proces. So toa se zgolemuva nivna-
ta efikasnost pri predizvikuvawe na fisijata. Kako usporuva~ se primenuva
grafit, deuterijum (vo vid na te{ka voda), soedine-
nija na berilijum i drugi.

4. SL. 3
Reflektori na neutronite imaat uloga da gi vra}aat neutronite,
koi ja napu{tile aktivnata zona vo reaktorskoto jadro, taka da
oni mo`at i ponatamu da predizvikuvaat fisionen proces.
So pomo{ na upravuva~kite {ipki se kontrolira re`imot na rabota na
reaktorot i spre~uva pregrevawe na reaktorot, posle golemite koli~ini na
toplotna energija oslobodena vo tekot na procesot. Naj~esto se koristat {ipki
napraveni od bor ili kadnium.
Kako sistem za ladewe mo`e da se koristi obi~na ili te{ka voda
ili drugi supstancii, koi imaat golem toplinski kapacitet. Si-
stemot za ladewe se postavuva okolu jadroto (aktivnata zona) na

5. nuklearniot reaktot. Pri fisijata vo nuklearniot reaktor doa|a
do osloboduvawe na gama-zra~ewe pa e potrebna za{tita. Kako za{tita
naj~esto se koristi specijalna vrsta na beton ili za{t-
ten sloj na voda. Debelinata na tie za{titni sloevi e takva da vo
okolinata na reaktorot da ne propu{ta zra~ewe so koe bi bile zagrozeni lu|eto
okolu reaktorot. Edna od najefikasnite merki e avtomatizacija i robotizacija
na rabotata na reaktorot.
Nuklearnata energija, vo mirotvorni celi prvpat bila primene-
ta vo 1954 godina vo SSSR. Toga{ e pu{tena vo eksploatacija prvata
nuklearna elektrana ~ija snaga bila okolu 500 KW.
Fisija
Vo 1932 godina angliskiot fizi~ar i dobidnik na nobelova na-
grada Xejms ^edvik go otkril neutronot. Nekolku godini poka-
sno Enriko Fermi i negovite sorabotnici vo Rim otkrile da so
bombardirawe na razli~ni elementi so neutroni se dobivaat novi radioaktivni
elementi.
Vo 1939 godina germanskite hemi~ari Oto Han i Friz [trosman
so neutroni bombardirale rastvori na uraniumi soli. Otkrile
deka nastanal barijum. Ovaa zagatka bila re{ena posle nekolku sedmici.
Fisijata e nuklearen proces vo koi {to te{koto jadro se razdvo-
juva na dve pomali jadra. Primer fisijata koja e iskoristena za
izrabotka na nuklearnata bomba i koja u{te se koristi vo nukle-
arnite reaktori e :
SL. 4

6. Produkt koj nastanuva pri ovaa reakcija e samo eden od mo`nite oblika. So
fisijata mo`e da nastanat bilo koi kombinacii na
lesni jadra, se dodeka zbirot na protoni i neutroni vo novonasta-
natoto jadro ne go pomine brojot vo po~etnoto jadro. Kako kaj fu-
zijata, golemata koli~ina na energija mo`e da se oslobodi i kaj
fisijata zatoa {to sobirokot na masata na lesnite jadra (produ-
kti) iznesuva pomalku od masata na jadroto koja {to nastanalo vo
procesot na fisija. Fisijata nastanuva poradi toa {to vo te{ki-
te jadra se nao|a elektrostati~ko odbivawe pome|u golemiot broj
pozitivni naelektrizirani protoni. Dve pomali jadra imaat po-
malku vnatre{no odbivawe otkolku edno golemo jadro. Taka da koga
edna{ edno golemo jadro bide vo situacija da gi sovlada jakite nuklearni
sili , koi go dr`at vo eden del, mo`e da stapi
vo procesot na fisija.Fisijata mo`eme da ja razbereme i kako bo-
rba me|u jakite privle~ni nuklearni sili i odbojnite elektro-
stati~ki sili.Vo reakcijata, pobeduva elektrostati~koto odbi-
vawe.
Sl. 5
Fisijata e proces koj vo vselenata se odviva ve}e milijardi god.
Kako {to ve}e ka`avme, lu|eto ne ja koristele fisijata samo za
proizveduvawe na atomski bombi, tuku i za proizvotstvo na ener-
gija vo nuklearnite postrojki.

7. Fuzija
Fuzijata e nuklearen proces vo koj dve lesni jadra kombiniraat edno te{ko
jadro. Primer fuzijata koja e mni|u va`na za termo-
nuklearnite bombi i vo idninata za nuklearnite reaktori, e re-
akcija izme|u dva razli~ni vodorodni izotopi da bi se dobilo
izotop na helium.
SL.6
Ovaa reakcija osloboduva golema koli~ina na energija koja e pogolema
pove}e od milion pati od onaa koja se osloboduva pri
obi~na hemiska reakcija. Takvata golema koli~ina na energija
vo procesot na fuzija se osloboduva koga dve lesni jadra }e se
spojat. Pri toa spojuvawe nastanuva jadro ~ija masa e pomala od zbirot na
dvete po~etni jadra. Iako fuzijata e energetski pogo-
dna reakcija za lesnite jadra, ne mo`e da se ostvari pad normalni
uslovi na zemjata bidej}i e potrebno da se potro{i golema koli-
~ina na energija. Zatoa {to dvete jadra, koi se nao|aat vo reakci-
ja se pozitivno naelektrizirani, doa|a do jako elektrostati~ko odbivawe koga
se spojuvaat. Samo koga jako }e gi stisneme eden
blizu drug, se sozdavaat jaki nuklearni sili, koi mo`at da gi na-
dminat elektrostati~kite sili i predizvikuvaat soedinuvawe na
jadrata.
Fuzijata e proces koj se slu~uva na yvezdite, kako {to e na{eto Sonce. Koga
ja ose}ame toplinata na sonceto ili ja gledame nego-
vata svetlost nie sme svedoci na proizvod na fuzijata. Site zna-
eme deka celiot `ivot na zemjata postoi poradi son~evite zraci
koi ja great na{ata zemja a so toa i ja toplat zemjata, pri {to do-
bivame hrana. Pa zatoa mo`eme da re~eme deka fuzijata e osnova za na{ite
`ivoti.

8. SL.7
Denes se istra`uva procesot na fuzija so nade{ deka naskoro }e mo`eme da
go kontrolirame procesot na fuzija so cel da proizve-
deme ~ista , eftina energija.
Voden Reaktor so pritisok (PWR)
PWR e skratenica od Voden reaktor so pritisok.Ovie reaktori bea prvobitno
dizajnirani od Westinghouse Bettis Atomic Po- wer Laboratory za
mornari~ki upotrebi,potoa od Westinghouse Nuclear Power Division
za komercijalni potrebi.Prvata komer- cijalna PWR postrojka vo SAD be{e
Shippingport,koja rabote{e za Duquesne Light od 1982 godina.
Na Westinghouse se priklu~uvaat Asea Brown boveri Combus- tion
Engineering(ABB-CE),Framatome,Kraftwerk Union,Siemens i
Mitsubishi go proizveduvaa ovoj vid reaktor niz celiot svet. Bablock&
Wilcox(B & W) sozdadoa dizajn za postrojka na PWR,no koristea
vertikalni ednonaso~ni parni generatori,koi bea podo- bri od dizajnot na U-
cevkite koristen od drugite snabduva~i.

9. SL.8
Vodeniot Reaktor so pritisok PWR ima tri oddelni razladuva- ~ki sistemi.Se
o~ekuva samo edniot od niv da bide radioaktiven razladuva~ki sistem.
Reaktor- Razladuva~ki Sistem,poka`an na {emata,sostaven od 2,3 ili 4
razladuva~ki”jamki” povrzani so reaktorot ,sekoja sodr`i razladuva~ka
pumpa i paren generator.Reaktorot ja zagreva voda- ta koja pominuva vo
obraten pravec od gorivoto so temperatura od okolu 530F do 590F.
Vriej}i,osven pomali meuri nare~eni nuklearno vriewe,drugo ne e dozvoleno
da se slu~i. Pritisokot e kontroliran od Pritiskuva~(koj ne e poka`an)
povrzan so razladuva~ki sistem.Pritisokot dostignuva pribli`no 2250 funti vo
kvadraten in~ preku zagreva~kiot i rasprskuva~kiot sistem vo
pritiskuva~ot.Vodata od Reaktorot se pumpa vo parniot generator i
pominuva niz cevkite.Razladuva~kiot sistem se o~ekuva da bide
edinstveniot so radioaktivni sostojki.Obi~no PWR ima 2,3 ili 4 reaktorni
razladuva~ki sistemni jamki vo sostavot.
Vo Vtorostepeniot razladuva~ki sistem(koj go vklu~uva Glavniot Paren
Sistem i Kondenzira~ki-Vodni Snabduva~ki Sistemi)razladenata voda
se pumpa od vodniot snabduva~ki sistem i pominuva od nadvore{nata
strana na tie parni generatori,se zagreva i se pretvara vo parea.Potoa pareata
pominuva preku glavnata parna linija do turbinata,za koja e povrzana i
se vra}a vo generatorot. Pareata od turbinata se kondenzira vo
kondenzatorot.Potoa kondenziranata voda se pumpa so pomo{ na

10. kondenzira~kite pumpi preku toplotni vodni snabduva~i so nizok
pritisok,pa do pumpite za snabduvawe so voda,potoa do toplotni vodni
snabduva~i so visok pritisok se do parnite generatori. Dijagramot go
poednostavuva procesot so poka`uvawe na kondenzatorot,pumpata i na
parniot generator.
Kondenzatorot raboti na vakuum koristej}i ili vakuum pumpi ili vozdu{ni
isfrla~i.Ladeweto na pareata se ovozmo`uva so kondenzator za ladewe
na vodata pumpana preku kondenzatorot so pomo{ na cirkulira~ki vodeni
pumpi, koi zemaat voda od okeanite,moriwata,ezerata,rekite ili
razladuva~kata kula..
Funkcija
Funkciite na Vodeniot reaktor pod pritisok se:
• da ovozmo`uva sostavna podr{ka za gorivo
• da ja kontrolora granicata na pritisokot za razladuva~ot na reaktorot
• da ja prenesuva toplinata od gorivoto do vodata
• da ne dozvoli glavniot del da vrie(nuklearno vriewe kako {to se gleda
na dnoto od sadot koe po~nuva da vrie e dozvoleno)
Dijagram i Pateka na te~ewe
Slikata 9. go poka`uva sadot na reaktorot.Zelenata i portokalovata sredina na
cilindarot e me|u sadot na reaktorot.Vodata vleguva preku ladni otvori,te~e
svrtena nadole vo prostorot me|u sredi{niot cilindar i sadot na
reaktorot,potoa te~e svrtena nagore preku dupkite na dnoto od plo~ata za
poddr{ka na koja se nao|a skladiranoto gorivo.Vodata te~e dol` skladiranoto
gorivo,nadvor od vrvot na plo~ata za poddr{ka,potoa vo povisokite delovi
na reaktorot.Od tamu vodata te~e nadvor od eden od toplite otvori.

11. SL.9
Ispaknatinite koi se pojavuvaat od najgolema toplina na reaktorot se
vsu{nost kontrolnite {ipki so dvi`e~ki mehanizam(CRDMs) i sredstva koi
ja poka`uvaat polo`bata. Aktivnite kontrolni {ipki se vnatre vo reaktorot i
prilepeni se delumno za vrvot na sobranoto gorivo.Ako se pottikne za{titniot
sistem na reaktorot,mo}ta se prekinuva od kontrolnite {ipki so dvi`e~ki
mehenizam i od CRDMs opa|a so te`inata vo reaktorot.Ima testirawe posle
sekoe povtorno polnewe so gorivo za da se odredi dali treba da se vnesat
{ipki vo period od 2-3 sekundi.
Uloga i izgled na sostavnite delovi na PWR:

12. SL.10
• Razladuva~ki reaktor sistem
• Sad na reaktorot
• Reaktor - razladuva~ka pumpa
• Parem generator
• Pritiskuva~
Patekite na te~eweto se objasneti so grafi~ki dijagram vo boja i crno-beli
linii.Objasneti se patekite na te~eweto ilustrirani vo detali,za sostavot i
pogolemite delovi.
• Reaktor-ovoj dijagram poka`uva kako e napraven reaktorot i koi se
negovite pogolemi delovi.Vodata na 530F vleguva vo reaktorot preku
otvori so sredna golemina.Vodata te~e svrtena nadole od
nadvore{nata strana na sredi{niot cilindar na dnoto od reaktorot.Potoa
tekot se vrti i e vo obraten pravec od skladiranoto gorivo,prenesuvaj}i
ja toplinata od skladot i zgolemuvaj}i ja temperaturata do 590-
600F.Otkako }e go pomine sredi{niot del,vodata se me{a vo
povisokiot del i izleguva od reaktorot preku otvori.Te~eweto potoa
odi vo...

13. • Parniot generator kade {to e radioaktivniot razladu- va~ki
sistem,vodata vleguva od dnoto,te~e preku mali (1/2-in~)prevrteni
U-cevki.Taa voda ja gubi sopstvenata toplina kako {to pominuva
preku cevkite i se ladi so ne-radioaktivna voda od nadvore{nata strana
na cevkata.Ne-radioaktivna nova voda vleguva preku otvorite so
sredna golemina od parniot generator na temperatura od okolu
425F.Vodata te~e svrtena nadole od nadvore{nata strana na
nadvore{nata obvivka do delot nad vnate{nata cevka kade {to vodata
se vra}a i te~e svrtena nagore vo U-cevkite. Vodata ja zgolemuva
temperaturata i se pretvara vo parea.toa e vla`na parea so okolu 510-
547F so proizveden pritisok od 720-1005 funti za kvadraten
in~.Vla`nata parea patuva svrtena nagore do parnite oddeluva~i
(separatori i lopatki koi se vrtat)koi ovozmo`uvaat 99.75% ~ista parea
da pomine preku parniot generator i ostanatata voda direktno se vra}a
vo poniskite delovi na parniot generator.Vodata od reaktor vo
razladuva~kiot sistem vleguva vo parniot generator na~590F i
izleguva na~530F.Potoa vodata te~e kon..
• Reaktor -razladuva~ka pumpa koj ja pumpa vodata nazad vo
reaktorot
• Pritiskuva~ se koristi za kontrola na pritisokot vo razladuva~ki
sistem za da ne se slu~i vriewe vo reakto- rot.Pritiskuva~ot isto taka
se koristi i kako za{titen rezervoar koj gi kontrolira promenite vo
nivoata na sistemot. Zagreva~ite se instalirani na dnoto od
pritiskuva~ot za zagrevawe na vodata do okolu 652F i 2250 funti za
kvadraten in~.Avtomatski ventili za kontrola na pritisokot(nare~eni
operativno-olesnitelni ventili)i za{titni ventili,se povrzani za dnoto na
pritiskuva~ot koi mo`at da go kontroliraat pritisokot.
• Vtorostepeni sistemi se vsu{nost pogolemiot del na sostavni delovi
od ne-radioaktivniot del na sistemot kade {to pareata te~e do
turbinata,se kondenzira vo kondenza- torot, potoa se pumpa nazad do
parniot generator, prvo so kondenzira~ki pumpi, potoa so pumpi za
nova voda. Zatopluva~ite na novata voda ja podobruvaat efikasnosta
na ciklusot so obnovuvawe i povtorno koristewe na ener- gijata koja
inaku bi bila iskoristena.So ova efikasnosta na ciklusot e zgolemena
za 33%.

14. PWR - reaktori: Gorivni zalihi
PWR gorivni zalihi se odredeni od BWR zalihi so
kontrolni {ipki(nare~eni {ipki so kontrolna grupa za
zaliha)ima od 16 do 20 {ipki i vleznite cevki za
sobirawe kako {to e poka`ano na slikata od levo.PWR
gorivni zalihi obi~no imaat ureduvawe na rod gorivoto
od 14x14 do 17x17.
SL.11
SL.12
PWR gorivnite zalihi se natovareni (ispora~ani 2)vo kontejner(plaviot
cilindar od levo).Za period krug od 2 godini trawe,40 do 60 novi gorivni
zalihi bi mo`ele da se dodadat.Gorivnite zalihi se neotpakuvani pred
proverkata kako {to e poka`ano na gornata slika.

15. PWR gorivnite zalihi se okolu 4 m dolgi. Celata
dol`ina na gorivnite zalihi se pregleduva od defekti
koga se prima vo postrojkata,kako {to e poka`anon a
slikata od desno.
SL.13
Забелешки:
− нема содржина на семинарската
− материјлот воопшто не е среден
− користени не ИСО ознаки
− непотребно е пишувано за фисија и фузија
− нема предговор
− нема заклучок