تحقیق در مورد راکتورهای آب تحت فشار

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 42 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

گردآورنده: روح اله نوابی

راکتورهای آب تحت فشار

1- مقدمه:

در راکتورهای آب تحت فشار (PWR) آب نقش چندگانه خنک کننده، کند کننده و بازتابنده را بر عهده دارد. بنابراین این نوع راکتور از نوع حرارتی (thermal) می باشد. مزیت های آب، انتقال حرارت عالی، ایمنی، خواص ترمودینامیکی و فیزیکی شناخته شده می باشد.

بر خلاف BWR ها، خنک کننده در PWR در کل مسیر در فاز مایع باقی می ماند اما در توانهای بالا مقداریSub cooled boiling مجاز است. بدلیل قدرت کند کنندگی بالای آب سبک به تعداد زیادی میله کنترل احتیاج داریم. جاذبیت نوترون نسبتاً زیاد آب سبک، لازم می دارد که سوخت را اندکی غنی کنیم. درجه غنی سازی متغیر از 5/1% به بالاست، وابسته به نوع طراحی و حضور دیگر هسته ها در میله سوخت. یکی از مشکلات آب مخصوصاً در دمای بالا خورنده بودن آن (corrosive) می باشد.

به دلیل فقدان بخار و جوشش در درون قلب چرخش طبیعی (naturul circulation) در PWR تنها اگر قلب را به اندازه کافی بلند بسازیم ممکن است.

فشار کاری PWR ها نسبتاً زیاد (حدود 2200 psia) میباشد، بنابراین به یک دیگ فشار (pressure vessle) ضخیم، سنگین و گران احتیاج داریم.

بر خلافBWR، PWR ها برای تولید بخار به مبدل بخار (Steam Generator) خارج از راکتور نیاز دارد که منجر به جدایی خنک کننده اولیه از سیال کاری می شود به همین دلیل هیچ بخار رادیواکتیوی وارد توربین نمی شود.

طرح اولیه راکتورهای آب تحت فشار توسط Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory برای کاربرد در کشتیهای تجاری ارائه شد، پس از آن Westinghouse Nuclear Power Division کاربردهای تجاری آنرا ارائه کرد.

PWR ها متداولترین نوع راکتورهای هسته ای درجهان محسوب می شوند، به طوری که 230 واحد از آنها هم اکنون برای تولید توان الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. از حدود 110 راکتوری که در حال حاضر در آمریکا در حال کارند، 73 واحد از آنها PWR می باشد. این نوع راکتورها به طور عمده توسط شرکت هایی چون Backache & Wilcox's Westinghouse وCombustion Engineering Designed طراحی و ساخته شده اند.

نوع دیگر راکتورهای آب تحت فشار، راکتورهای آب سنگین (PHWR) هستند که ابتدا در کانادا و هند و اکنون در کره، چین، پاکستان و آرژانتین مورد استفاده قرار گرفته اند. طرح کانادایی آنها، CANDU نامیده می شود. کارخانجات زیمنس و ABB، که اکنون بخشی از Westinghouse هستند، و کارخانجات هندی از سازندگان این نوع راکتورها هستند. در این نوع راکتورها از آب سنگین هم به عنوان کند کننده و هم خنک کننده استفاده می شود، اما در طرحهای جدید آنها که تحت عنوان سری ACR پیشنهاد شده اند، آب سبک نقش خنک کننده و آب سنگین تنها کند کننده محسوب می شود. آب سنگین قدرت کند کنندگی کمتری دارد به همین دلیل این نوع راکتورها ابعاد بزرگتری دارند که باعث افزایش قیمت دیگ بخار آنها می شود. برای اجتناب از این کار از تیوب هایی که میله های سوخت را احاطه می کند و براحتی می تواند فشار سیستم را تحمل کند استفاده می کنیم که به این نوع طراحی Pressure- tube می گویند. آب سنگین دارای خواص فیزیکی و ترمودینامیکی تقریباً مشابه با آب معمولی دارد، اما چندان در دسترس نیست و گران می باشد.

راکتورهای PHWR تجاری در آمریکا مورد توجه قرار نگرفته اند. این نوع راکتورها به این دلیل دارای اهمیت می باشند که از سوخت اوارانیوم طبیعی استفاده می کنند و هزینه های ساخت و بهره برداری کمتری دارند. همچنین در حین کار می توانیم عمل refueling را انجام دهیم که خیلی اهمیت دارد، اما همین کار به علت عدم امکان بازرسی های بین المللی نگرانی هایی را ایجاد کرده است، از طرفی مقادیر نسبتاً زیاد pu-234 تولیدی در سوخت نیز موجب نگرانی شده است.

اولین راکتور تحت فشار Mark I prototype بود که در زیردریایی ناتیلوس در سال 1953 به کار گرفته شد. اولین نوع تجاری آن در آمریکا Shipping port با ظرفیت 60 Mw(e) بود که درسال 1957 به بهره برداری رسید و تا سال 1982 به فعالیت ادامه داد.

مروری بر نسلهای مختلف راکتورهای هسته ای:

-نسل اول راکتورها در دهه 50 و 60 ساخته شدند و شامل Prototype reactor های اولیه (shipping port و Deresten و فرمی) و برخی fastrector experimental ها بودند. واضح است که این راکتورها از لحاظ اقتصادی به صرفه نبوده و پسماند زیادی هم تولید می کردند. تنها راکتور نسل اولی که هنوز در حال کار است Magnox در انگلستان می باشد.

تحقیق در مورد طبقه بندی راکتورهای صنعتی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 45 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

طبقه بندی راکتورهای صنعتی

هدف از ارائه این فصل بررسی انواع راکتورهای صنعتی باشرح مختصری از مشخصات و امتیازها و محدودیت آنها می باشد. دراین فصل راجع به راکتور ناپیوسته (Batch) – نیمه پیوسته (semi-Batch) – مخلوط شونده (CSTR) - وبستر ثابت (Fixed bed) – وبستر سیال (Fluidized bed) خواهیم پرداخت.

راکتور ناپیوسته (Batch)

از دیدگاه تاریخی راکتورهای ناپیوسته از آغاز صنعت شیمیایی مورد استفاده بوده است و هنوز هم به صورت وسیعی در تولید مواد شیمیایی باارزش افزودنی بالا نظیر داروسازی مورد استفاده می باشد. راکتورهای ناپیوسته در موارد ذیل استفاده می گردد:

تولید در مقیاسهای کوچک صنعتی

آزمایش کردن فرآیندهای ناشناخته

تولید صنعتی محصولات گرانقیمت

برای محصولاتی که تولید صنعتی آنها در شرایط مداوم مشکل باشد.

امتیاز راکتورهای ناپیوسته (Batch) در این است که بادادن زمان لازم برای انجام واکنش مواد اولیه با درصد تبدیا بالا به محصولات موردنظر تبدیل می گردند. در حالیکه استفاده ازاین راکتورها محدود به واکنشهای متجانس فاز مایع می باشد. از دیگر محدودیتهای این نوع راکتورها بالا بودن هزینه تولید در واحد حجم محصول تولید شده می باشد (به دلیل بالا بودن زمان سیکل) و همچنین تولید صنعتی در مقیاس بالا در اینگونه راکتورها مشکل است. شکل (1-4) یک راکتور ناپیوسته را نشان می دهد.

همانطوریکه در شکل ملاحظه می گردد مواد ترکیب شونده از طریق دهانة ورودی به راکتور وارد می گردند.

***

راکتور نیمه پیوسته (semi-Batch)

این نوع راکتور در شکل زیر نشان داده شده است. راکتور نیمه پیوسته نیز همان محدودیت های راکتور ناپیوسته را دارد. از امتیازات راکتورهای نیمه پیوسته کنترل خوب حرارت و کنترل واکنشهای نامطلوب و محدود کردن تولید محصولات ناخواسته می باشد. این عمل از طریق وارد کردن تدریجی یکی از اجزاء ترکیب شونده با غلظت کم میسر می گردد.

راکتورهای نیمه پیوسته برای واکنشهای دوفازی که یکی از اجزاء ترکیب شونده گازی باشد مورد استفاده قرار می گیرد و جزء گازی به صورت حباب بداخل فاز مایع درون راکتور تغذیه می گردد.

***

راکتور مخلوط شونده (CSTR Mixed)

راکتور مخلوط شونده در شرایطی که یک واکنش شیمیایی احتیاج به همزدن شدید داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرد. راکتور مخلوط شونده یا به تنهایی و یا مطابق شکل (3-4) بصورت پشت سرهم متصل می گردند. کنترل حرارتی در این نوع راکتورها به آسانی انجام می گیرد.

یکی از محدودیت های این نوع راکتورها درصد تبدیل پایین تر آنها در واحد حجم محصول تولیدی در مقایسه با سایر راکتورهای سیستم باز می باشد. به همین دلیل حجم راکتور مذکور را باید خیلی بزرگ انتخاب کد تا به درصد تبدیل بالا دست یافت . راکتورهای Mixed برای اغلب واکنشهای متجانس در فاز مایع استفاده می شود.

***

راکتور لوله ای (Plug)

در صنایع شیمیایی برای فرآیندهای با مقیاس بزرگ معمولاً از راکتورهای لوله ای استفاده می شود. زیرا نگهداری سیستم راکتورهای لوله ای آسان می باشد (چون دارای قسمت های متحرک نیستند) و معمولاً بالاترین درصد تبدیل مواد اولیه در واحد حجم راکتور را در مقایسه با سایر راکتورهای سیستم جاری دارا هستند.

از محدودیت های این نوع راکتورها مشکل کنترل حرارتی برای واکنهشای گرمازاست که بسیار سریع عمل می کنند و نهایتاً منجر به تشکیل نقاط داغ (Hot spot) می گردند.

راکتورهای لوله ای بصورت تک لوله ای بوده و یا بصورت مجموعهای از چندین لوله کوتاهتر که با اتصال موازی مطابق شکل (4-4) به یکدیگر متصلند مورد استفاده قرار می گیرند. اغلب واکنشهای متجانس گازی در این نوع راکتورها انجام می گیرد.

***

راکتور بستر ثابت (Fixed bed reactor)

راکتورهای بسترثابت در واقع همان راکتورهای لوله ای پرشده از دانه های جامد کاتالیزور هستند (شکل 5-4). واکنشهای غیرمتجانس از نوع گازی و کاتالیزوری در این نوع راکتورها انجام می گیرد. از معایب این نوع راکتورها عدم کنترل حرارتی و مشکل جایگزینی کاتالیزور بعد از غیرفعال شدن آن می باشد.

***

همچنین بعضی اوقات پدیدة کانالیزه شدن موادگازی در حین عبور از درون راکتور باعث کاهش زمان اقامت لازم برای انجام واکنش می شود که این خود یکی دیگر از محدودیت های این نوع راکتور است. امتیاز این نوع راکتورها درصد تبدیل بالای آن در واحد وزن کاتالیزور مصرف شده در مقایسه با سایر راکتورهای کاتالیزوری می باشد.