مفاعل الحرارة العالية

مفاعل الحرارة العالية (بالإنجليزية:(HTR) أو High Temperature Reactor ) هو مفاعل نووي يعمل في درجات حرارة عالية جدا بمقارنته بالمفاعلات النووية المعتادة التي تستخدم الماء. يعمل المفاعل في تلك الحرارة العالية عن طريف استخدامه لغاز خامل كمبرد وحامل للحرارة مع قلب للمفاعل من السيراميك بدلا من السبائك المعدنية ؛ والمفاعل يستخدم الجرافيت كمهديء للنيوترونات.

كرة جرافيت كمهديء ، ويوجد في وسطها وقود نووي (الكرة في حجم البرتقالة تقريبا).

مفاعل الحرارة العالية يسمى أيضا " مفاعل كومة الكرات" Kugelhaufenreaktor بالألمانية.

بنيت عدة مفاعلات من هذا النوع صغيرة للتجربة منذ الستينيات من القرن الماضي وعملت فترات طويلة، إلا أن مسألة التخلص من النفايات المشعة كانت عائقا في البداية. وبينما أجريت محاولات بعد ذلك لتشغيل مفاعلات كبيرة تجريبية في الثمانينيات والتسعينيات إلا أن الشركات الصناعية والمستثمرين لم يهتموا بها لصعوبتها وكثرة نفقاتها. .

الغرض من درجة الحرارة العالية

من المرغوب فيه هو درجة حرارة عالية تخرج مع غاز التبريد من المفاعل لأسباب التالية:

  • إذا كان المفاعل يستخدم لإنتاج التيار الكهربائي فإن درجة الحرارة العالية الخارجة مع غاز التبريد تكون كفيئة جدا بمقارنتها المفاعلات الأخرى وتكون بالتالي اقتصادية، ذلك لأن تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى طاقة كهربائية له كفاءة عالية كلما ارتفعت درجة حرارة الغاز .

إلا أن بخار الماء الذي يقوم بتدوير التوربين البخاري بعد اكتساب الماء الحرارة من الغاز الساخن عن طريق مبادل حراري لا تسمح بحرارة للبخار أعلى من نحو 550 درجة مئوية، على الرغم من درجة حرارة الغاز (الدائرة الرئيسية) تصل بين 650 - 700 درجة مئوية. يبين الجدول أسفله أن كفاءة إنتاج الكهرباء الحقيقية لا تعتمد فقط على درجة حرارة غاز التبريد. وعلى الرغم من ذلك فقد أجريت تجارب مبدئية لاستغلال الغاز الساخن مباشرة في إدارة توربين غازي ولكن ذلك لم يطبق في حالة المفعلات النووية بسبب احطياتات السلامة من المواد المشعة. ومن مميزات توربينات الغاز أيضا أن يمكن توصيلها بتوربين بخاري يأتي من بعدها، في تلك الحالة يمكن الوصول إلى كفاءة 60% (انظر محطة قوى بالغاز والبخار) .

  • المفاعلات النووية لا تستخدم فقط لإنتاج الكهرباء ولكن يمكن استخدامها أيضا لمد المصانع الكيميائية بالحرارة اللازمة للعمليات الكيميائية. ومن مميزات مفاعل الحرارة العالية أنها يمكن أن تنتج درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية، وكانت مفاعلات الحرارة العالية مرغوبة لهذا الغرض. إلا أن إنشاء مصنع كيماويات مع مفاعل الحرارة العالية يزيد من احتمال حدوث حوادث، لهذا تراجعت الصناعة والاستثمارات عنها.
أقصى درجة حرارة للغاز المبرد [1] والكفاءة النظرية (عند درجة حرارة الجو 25° [حرارة العادم]) والكفاءة الحقيقية
نوع المفاعل درجة الحرارة الناتجة °C كفاءة كارنو الكفاءة الحقيقية
مفاعل الماء المغلي 285 47 % 34-35 %
آر بي إم كي 285 47 % 31 %
مفاعل كاندو 300 48 % 31 %
مفاعل الماء المضغوط 320 50 % 33-35 % ( Areva EPR %37 )
مفاعل استنسال سريع, مبرد بالصوديوم 550 64 % 39 %
Advanced Gas-cooled Reactor 650 68 % 42 %
مفاعل عالي الحرارة 750 71 % 41 %

اقرأ أيضا

مراجع

  1. Kugeler u. Schulten (s. Literaturliste) S. 2
  2. http://www.gen-4.org/Technology/systems/msr.htm toter Link
  3. Massimo (s. Literaturliste)
  4. Zuoyi Zhang et al.: Current status and technical description of Chinese 2×250MWth HTR-PM demonstration plant Nuclear Engineering and Design 239 (2009) 1212–1219
  5. S. Brandes: DER KUGELHAUFENREAKTOR ALS THERMISCHER THORIUMBRUETER. KFA-Bericht Jül-474-RG (1967)
  6. Die Zeit 19. Juli 1968 Heißer deutscher Brüter http://www.zeit.de/1968/29/heisser-deutscher-brueter
  7. D. Freis, http://darwin.bth.rwth-aachen.de/opus3/volltexte/2010/3307/pdf/3307.pdf
    • بوابة طاقة نووية
    • بوابة طاقة
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.