Arama

Reaktör Nedir?

Güncelleme: 21 Kasım 2015 Gösterim: 1.988 Cevap: 0
Safi - avatarı
Safi
SMD MiSiM
21 Kasım 2015       Mesaj #1
Safi - avatarı
SMD MiSiM
REAKTÖR a. (fr. reacteuı). Çekird. fiz. Nükleer parçalanmalardan kaynaklanan ısıl enerjiyi kontrollü biçimde kullanıma sokan aygıt.

Sponsorlu Bağlantılar
—Isıl. mot. Katalitik reaktör, benzin ya da Diesel motorlu bir taşıtın egzos sistemine yerleştirilen ve soy metallerden oluşan katalitik maddeler yardımıyla egzos gazlarındaki zararlı maddelerin artyanmasını sağlayan aygıt. (Bk. ansikl. böl.)

—Kim. Reaktör gömleği, reaktörleri ısıtmaya yarayan elektrik dirençli düzenek.

—Kim. müh. TEPKİME KABI'nın eşanlamlısı.

—Nük. müh. Reaktör kabı, sodyumla soğutulan hızlı nötronlu bir reaktörde, sodyum dolu tankı ve bu tankın içerdiklerini (kalp, kontrol çubukları, yakıt yükleme sistemi), çelik ve betondan yapılmış üst kapama düzeneklerini, güvenlik tankını ve betondan koruma kabını kapsayan bütün. (Kalbin birincil soğutma devresi, Phönix ve Superphönix reaktörlerinde olduğu gibi, sodyum tankı içindeyse, bu durumda, birincil pompalar ve ara değiştiriciler de reaktör kabı içinde yer alır.) || Isı reaktörü, Dsı kaynağı olarak kullanılan reaktör. || Nükleer reaktör, içinde, kontrollü bir nükleer parçalanma tepkimesi ya da bir termonükleer kaynaşma tepkimesi oluşturulabilen aygıt. (Bk. ansikl. böl.)

—Petr. san. Buharla kraking işleminin yapıldığı petrokimya tesisi.

—ANSİKL. Isıl mot. Katalitik reaktör, çok sıcak egzos gazlarıyla temasa geçen tane ya da pastil halindeki katalitik maddeler, karbonmonoksidin (CO) karbondiokside (C02) yükseltgenmesini, azot oksitlerin (NO) indirgenmesini, yanmamış hidrokarbonların (HC) yükseltgenmesini ve nihayet daha az zararlı başka maddelerin uzaklaştırılmasını sağlayan tersinir kimyasal tepkimeler meydana getirir. Katalitik reaktörler Avrupa'da kullanılmamaktadır; bununla birlikte ABD’de ve Japonya'da trafiğe çıkan taşıtların tümü bu aygıtla donatılmıştır.

—Nük. müh. Nükleer reaktör.
ilkeler. Günümüzde kaynaşma reaktörleri ancak ön inceleme aşamasındadır. (TERMONÜKLEER enerji.) Bu nedenle nükleer reaktör terimi hemen bütünüyle nükleer parçalanmadan yararlanan aygıtlar için kullanılır.
Bir parçalanma reaktörü, belirli bir hacim (kalp) içinde akıllıca dağıtılmış belli sayıda bileşenden oluşur: bu hacim içinde, isteğe göre, zincirleme bir parçalanma tepkimesi başlatılabilir, bunun şiddeti ayarlanabilir ve durdurulabilir. Bu bileşenler arasında nükleer yakıt içerdiği ve en önemlileri uranyum 235 ve plütonyum 239 olan verimli nükleitlerle temel bir rol oynar. Bir zincirleme tepkimenin sürebilmesi için, parçalanmaların her birinden çıkan 2 ya da 3 nötronun (uranyum 235 için ortalama 2,5 nötron) ortalama en az birisinin bir başka parçalanabilir çekirdekte parçalanma oluşturması gerekir. Bu da özellikle parçalanabilir çekirdek yoğunluğunun oldukça yüksek ve kalp dışına kaçışlarla, çeşitli malzemeler içinde tutulmayla, ya da parçalanabilir çekirdeklerde parçalanma olmaksızın tutulmalarla nötron kayıplarının oldukça düşük olmasına dayanır. Bu sonuca erişmek için kuram ve deney, parçalanabilir çekirdeklerin toplam kütlesinin, kritik kütle denen ve kalbi oluşturan malzemelerin tür ve dağılımına ve kalbin boyutlarına bağlı bir minimum kütleye erişmesi gerektiğini göstermiştir. Kuram ve deney bir parçalanma reaktörünü gerçekleştirmek için iki temel yol olduğunu da göstermektedir: yavaş nötronlar yolu ve hızlı nötronlar yolu. Parçalanma sırasında yayılan nötronlar hızlı nötronlardır (10 000 km/sn dolayında hız), ama bunlar, örneğin bir uranyum 235 çekirdeğini bir yavaş nötrona göre (km/sn dolayında hız) çok daha az oranda parçalanmaya uğratabilir, işte bu nedenle, yavaş nötronlu reaktörler’de, kalp bileşenleri arasında bir yavaşlatıcı yer alır; bu yavaşlatıcı nötronları yavaşlatarak bir zincirleme tepkimenin sürmesini sağlar Nötronların yavaşlaması yavaşlatıcı üzerindeki bir dizi çarpışmayla gerçekleşir. Gerekli çarpışma sayısı mümkün olduğu kadar azaltılmalıdır; çünkü nötronun kırık çizgi halinde yolunu uzatan her şey bunun, kalbin bileşenlerinden biri tarafından yutulma olasılığını artırır, iyi bir yavaşlatıcı hafif bir element olmalıdır, çünkü kütlesi küçük olan nötron, kütlesi ne kadar az bir element çekirdeği ile çarpışırsa enerjisi de o kadar fazla azalır. Aynca iyi bir yavaşlatıcının kendisi de nötronları yakalayabil mektedir. Uygulamada kullanılan üç ya vaşlatıcı azalan değerlerine göre ağır su, karbon (grafit biçiminde) ve normal sudur, ilk iki yavaşlatıcı ile yakıt olarak doğal uranyum kullanan reaktörler yapılabilmiştir; burada doğal uranyum % 0,7 oranında uranyum 235 ve % 99,3 oranında uranyum 238 içerdiğinden parçalanabilir çekirdeklerin yoğunluğu çok düşüktür. Daha fazla nötron yutan normal su ile yaklaşık °/o 3 oranında uranyum 235 içeren zenginleştirilmiş uranyum kullanmak gerekir.
Hızlı nötronlu reaktörler'de, tersine, yavaşlatıcı malzemelerin kullanımından kaçınılır ve bir zincirleme tepkimeyi gerçekleştirebilmek için parçalanabilir çekirdek oranı yüksek olan, örneğin % 15 ya da daha fazla plütonyum 239 içeren bir yakıt kullanmak zorunluluğu ortaya çıkar. Fakat bu reaktörlerin parçalanabilir madde üreticisi olarak büyük bir önemi vardır. Nitekim, bir nötronun verimli bir nükleit çekirdeği tarafından yakalanması, sonuçta parçalanabilir bir nükleit verir Böylece, bir nötron yakalanması ile verimli uranyum 238 art arda uranyum 239, neptünyum 239 ve parçalanabilir plütonyum 239 verir. Parçalanabilir madde, yakıtlarında uranyum 238 bulunan ister yavaş nötronlu, ister hızlı nötronlu bütün reaktörlerde üretilebilir; bütün bu reaktörlerde oluşan plütonyum bir parçalanabilir madde katkısı sağlar ve zincirleme tepkimenin sürmesini kolaylaştırır. Ama, hızlı nötronlu reaktörlerde parçalanma başına ortalama nötron sayısı yavaş nötronlu reaktörlere göre daha yüksektir, plütonyum için 3'e kadar yükselebilir, öte yandan hızlı nötronlar kalbin çeşitli bileşenleri tarafından daha kolaylıkla yakalanabilir. Bu dikkate alınarak, hızlı nötronlu bir reaktör iyi tasarlanmışsa, her parçalanmada yayılan nötronlar yalnızca zincirleme tepkimeyi sürdürmekle kalmazlar (burada bir nötron tüketilir), uranyum 238 içinden birden fazla yakalanma gerçekleştirirler, böylece birden fazla plütonyum 239 çekirdeği oluşur. Örnek olarak, yakıtı plütonyum 239 ve uranyum 238'den oluşmuş bir hızlı nötronlu reaktörde, bir plütonyum 239 çekirdeğinin parçalanması, enerji verirken, birden fazla plütonyum 239 çekirdeği de üretir. Böyle bir reaktöre üstüretken reaktör denir. Hızlı nötronlu reaktörler böylece, yalnızca, parçalanabilir tek doğal madde olan uranyum 235'i tüketerek enerji üretmekle kalmazlar, 140 kez daha bol bulunan uranyum 238'i de tüketirler.
Reaktör tipi ne olursa olsun parçalanmalarla oluşan ısının, gerek, örneğin mekanik ya da elektrik enerjisi üretmek üzere kullanmak için, gerekse yalnızca kalbin sıcaklığının aşırı derecede yükselip reaktöre zarar vermemesi için kalpten atılması gerekir Bu nedenle lâlp içinde, ısıyı çekip taşıyan ısıtaşıyıcı denen bir akışkan dolaştırılır. Yavaş nötronlu reaktörler için en fazla kullanılan ısıtaşıyıcılar, yavaşlatıcı grafit olduğunda, basınç altında karbondioksit gazı (C02), yavaşlatıcı ağır su olduğunda basınçlı ağır su, yavaşlatıcı normal su olduğunda normal sudur. Bu sonuncu durumda, hem ısıtaşıyıcı, hem de yavaşlatıcı rolü oynayan aynı sudur. Halen geliştirilmekte olan bütün hızlı nötronlu reaktörlerde seçilen soğutma akışkanı ise sıvı sodyumdur.
Yakıt, ısıtaşıyıcı ve yavaş nötronlu reaktörler için yavaşlatıcı, kalbin temel bileşenleridir. Bununla birlikte, kimi işlevler başka öğeler tarafından yerine getirilir: yakıtın zarflanması ve mekanik dayanıklılığı, akışkanın geçtiği boru donanımı, nükleer tepkimenin denetimi, bu sonuncu işlev, kumanda odasından harekete geçirilen, içinde nötronları büyük ölçüde soğuran malzemeler, örneğin bor ve kadmiyum bulunan hareketli çubuklar'm kalp içinde az ya da çok derine sokulması gibi araçlardan yararlanır. Çeşitli biçimler altında bulunan (silindir, haç, küçük çaplı çubuklar salkımı, vb.) bu çubuklar, nötronların çoğalma çarpanı üzerine etki ederek nükleer tepkimeyi ayarlamaya yarar. Kalp bileşenleri genellikle düzgün bir ağ halinde yerleştirilmiştir. Bir yansıtıcı kalbi çevreleyerek nötron kaçaklarını azaltmaya yarar.

Gerekli koşullar. Birçok reaktör tipi tasarlanmıştır, ama bunların içinden ancak kısıtlı sayıda olanı deneysel aşamayı geçmiştir. Bir nükleer reaktör sonuç olarak üç genel amaç altında toplanacak kimi koşullan yerine getirmelidir.
ilk olarak reaktör belirli bir teknik amaca uyum sağlamalıdır. Bu nedenle gemilerin ve denizaltıların tahrikinde olduğu gibi bir türbine ya da bir (elektrik üretiminde olduğu gibi) türboalternatöre buhar vermek üzere yapılırlar ve her iki durumda da, nükleer kazan denen temel öğeyi oluştururlar Denizde çalışan araçların tahriki için kullanılan reaktörlerin ısıl gücü 30 ile 300 MW arasında değişir, elektrik santrallarını donatan reaktörlerin gücü ise birkaç bin MW'a erişebilir. Öte yandan, gerek sanayide (kâğıt hamuru, tarım-gıda sektörü, vb.), gerek deniz suyunun tuzunun giderilmesinde gerekse daha çok konutların ısıtılmasında önemli ısıl enerji gereksinimleri vardır. Kimi durumlarda bu gereksinimler, elektronükleer sandallardan atılan ısının bir bölümü kullanılarak karşılanır, ama özel amaçlı reaktörler de kullanılabilir. Nitekim Fransa’da kentlerin ısıtılması için 100 MW gücünde bir tesis inceleme aşamasındadır. Ama nükleer reaktörlerin tamamen farklı uygulamaları da vardır. Parçalanma tepkimesinin yanı sıra, çıkan nötron ışıması, özellikle temel ya da uygulamalı araştırmada, radyoaktif izotopların ya da plütonyum ve trityum gibi nükleer maddelerin üretilmesinde kullanılır. Bu uygulamalarda reaktörlerin gücü genellikle küçüktür; buna karşılık nötron akışının mümkün olduğu kadar yoğun olması istenir. Günümüzde cm2 ve saniye başına 10,5’ten büyük nötron akıları elde edilmektedir.
ikinci olarak, reaktör nükleer güvenlik gereklerini yerine getirmelidir; yani nükleer tepkime dolayısıyla yakıt içinde oluşan radyoaktif parçalanma ürünlerinin çevreye yayılmasını önleyecek şekilde tasarlanmış olmalıdır. Bu gerekler radyoaktif ürünler ile çevre arasında en az üç sızdırmaz engelin yerleştirilmesine yol açar; bunlar: yakıt zarfı, kalp soğutma devresinin zarfı ve güvenlik kabı rolü oynayan reaktör binasıdır. Bu gerekler ayrıca reaktörün ve bunun yardımcı donanımlarının olası çalışma kusurlarını saptamak ve düzeltici önlemleri almakla yükümlü çok gelişmiş bir koruma sistemi ile donatılmasını da gerektirir.
Üçüncü olarak ekonomi elde etmek gereklidir. Bu koşul kalp içinde bulunan yakıt kütlesinden ve tüketilen yakıttan mümkün olduğu kadar fazla yarar sağlamayı gerektirir. Böylece, bir enerji üretim tesisi gibi çok yaygın bir durumda tüketilen birim yakıt kütlesi başına mümkün olan en büyük ısıyı üretecek şekilde kalp tasarlanır ve çalıştırılır (yani mümkün olduğu kadar en yüksek kütlesel yanma'ya erişilmeye çalışılır); reaktörün ısıl enerjisi mekanik enerji (ve gerektiğinde elektrik enerjisi) elde etmek üzere kullanıldığında yüksek bir verim sağlanmaya, dolayısıyla, Carnot çevriminin kuramsal verimini veren formül gereğince, türbini besleyen akışkanın sıcaklığının mümkün olduğu kadar artırılmasına çalışılır. Bu düşünce yakıt ve ısı- taşıyıcının, aynı zamanda yüksek çalışma sıcaklığı ile uyum sağlayacak kalbin diğer bileşenlerinin seçiminde büyük bir rol oynar. Böylece yüksek güçte yavaş nötron- lu reaktörlerin büyük kısmının yakıtı olarak, bir zirkonyum alaşımı olan Zircaloy ile zarflanmış uranyum oksidin seçilmesini sağlamıştır. Bu, aynı zamanda, ağır su ya da normal su ile soğutulan reaktörlerde akışkanın reaktörden 300 °C dolayında sıcaklıklarla çıkışını sağlayacak şekilde bir basınç altında tutulmasını da sağlamıştır. Hızlı nötronlu reaktörlerde paslanmaz çelik zarf içinde uranyum ve plütonyum karma oksidinden oluşmuş yakıt ve atmosfer basıncında 880 °C’ta kaynayan ısıtaşıyıcı sıvı sodyum, reaktör çıkışında 550 °C dolayında bir akışkan elde edilmesini sağlarlar. Yavaş nötronlu reaktörlerin çok özel bir tipinde yakıt, ısıya dayanıklı malzemelerle örtülü parçalanabilir ve üretken maddelerden yapılmış küçük yumrulardan oluşur ve ısıtaşıyıcı, basınç altında helyumdur; bu reaktörlerde 1 000 °C dolayında ısı elde etmek mümkün olmaktadır. Yüksek sıcaklık reaktörü adını taşıyan bu tip henüz gelişmesinin başlangıcındadır.

Başlıca reaktör türleri. Bugüne kadar gerçekleştirilmiş olan elektronükleer sant- ral’ların hemen hepsi beş reaktör türünü kapsar, (bk. tablo.)
Santralların yaklaşık % 70’i bu türler arasında normal suyu yavaşlatıcı ve ısıta- şıyıcı olarak kullananlardır. Bir santralda, birkaç yüz MVV’tan bin MW’ın ötesine kadar değişen birim güçte bir ya da birçok birim bulunabilir; her birim temel olarak bir nükleer kazandan ve bir türboalterna- tör grubundan oluşur.
Basınçlı sulu reaktörlerde kalpte dolaşan su 150 barın üstünde bir basınçta tutulur ve reaktörden 300 °C’ın üzerinde bir sıcaklıkta çıkar. Buhar üreteçlerine gönderilen bu su ikincil devrede dolaşan suya ısısını aktarır ve onu kaynatır. Böylece üretilen ve karakteristikleri örneğin 280 °C ve 70 bar olan bu buhar, türbinin yüksek basınçlı kademesine gönderilir. Bu reaktörlere dolaylı soğutma çevrimli denir.
Kaynar sulu reaktörlerde buhar, reaktör kalbinin içinde üretilir. Sıcaklık ve basınç karakteristikleri, basınçlı sulu reaktörlerde buhar üreteçlerinde üretilen buharın karakteristikleriyle hemen hemen aynıdır. Bu reaktörlere dolaysız soğutma çevrimli denir. Gemilerde kullanılan nükleer kazan reaktörleri basınçlı sulu reaktörler türüne girer.
Temel ve uygulamalı araştırmalarda, geniş ölçüde, havuz tipi reaktör denen ve yakıt elemanları ağı ile bunlara ait kumanda organlarının su dolu bir havuzun içine daldırılmasıyla gerçekleştirilen bir reaktör tipi kullanılır. Su hem yavaşlatıcı hem de ısıtaşıyıcı rolünü oynar, aynı zamanda araştırmacıları ışımalardan koruyan bir ekran oluşturur. Bu reaktörlerin maliyeti düşüktür ve çalışmaları da güvenli ve basittir.
Hızlı nötronlu reaktörler 'in gerçekleştirilmeleri henüz az sayıda olmakla birlikte bu tür, üst üretkenlik sayesinde dünya nükleer yakıt kaynaklarını büyük ölçüde artırma imkânı sunduğundan çok sayıda ülkede büyük bir ilgi çekmektedir. Ayrıca, kalp çıkışında sıvı sodyumun yüksek sıcaklığı, sıcaklığı 500 °C dolayında olan buhar ile türbini beslemeyi sağlamakta, bu da ısıl enerjinin elektrik enerjisine dönmesinde % 40’a varan mükemmel bir verim sağlamaktadır.

Kaynak: Büyük Larousse

X-Sözlük Konusu: ne demek anlamı tanımı.

Benzer Konular

3 Mayıs 2017 / Misafir Çevre Bilimleri
3 Ocak 2014 / woski Cevaplanmış