نیروگاه اتمی بوشهر تجلی خودباوری و تخصص

* شرح فرآیند عملیاتی
با وجود پیچیدگی‌ تكنولوژیكی یك نیروگاه هسته‌ای از نوع نیروگاه بوشهر، فرآیند عملیاتی نیروگاه كاملا ساده است، فرآیند تولید انرژی الكتریكی در نیروگاه هسته‌ای را می‌توان به سه مرحله مدار اول، مدار دوم و مدار خنك‌كننده تقسیم كرد.

ـ مدار اول:
شكافت اورانیوم غنی شده در راكتور منبع تولید انرژی به صورت گرمایی است. این انرژی گرمایی توسط آب مدار اول كه در یك مسیر بسته جریان دارد به مولدهای بخار منتقل می‌شود.
مولد بخار یك مبدل حرارتی است كه آب مدار اول دورن لوله‌های u شكل فولادی آن جریان دارد و آب مدار دوم در یك سیكل كاملا مجزا با گردش در اطراف این لوله‌ها ضمن برداشت حرارت به بخار تبدیل می‌شود. آب مدار اول پس از خروج از مولد بخار توسط پمپ مدار اول برای برداشت مجدد گرما به راكتور بازگردانده می‌شود.

ـ مدار دوم:
در مدار دوم بخار تولید شده در مولد بخار به توربین هدایت شده و در آنجا به انرژی مكانیكی تبدیل می‌شود سپس بخار خروجی از توربین به وسیله كندانسور به آب تبدیل شده و مجددا برای تكمیل و تكرار این چرخه به مولد بخار بازگردانده می‌شود.

ـ مدار خنك‌كننده:
برای چگالش بخار خروجی از توربین، آب دریا به عنوان خنك‌كننده در یك مدار كاملا مجزا از مدار دوم توسط پمپ‌های سیركولاسیون به كندانسور هدایت می‌شود و پس از برداشت گرما از طریق یك كانال روباز به طول 400 متر و به دنبال چهار تونل 1200 متری در زیر بستر دریا در عمق 7 متری به دریا باز می‌گردد.

* شكافت هسته‌ای
نقش اصلی راكتور در نیروگاه هسته‌ای تولید انرژی گرمایی است. فرایندی كه در این راكتور سبب تولید گرما می‌شود شكافت نام دارد.
شكافت فرایندی است كه در طی آن یك هسته اتم سنگین به دو یا چند هسته كوچك‌تر تبدیل می‌شود و ضمن این عمل مقداری انرژی به صورت گرما تابش ساطع می‌شود.
در نیروگاه هسته‌ای با آب سبك فرایند شكافت غالبا توسط نوترون‌های حرارتی انجام می‌شود، هسته اورانیوم 235 پس از جذب نوترون ناپایدار شده به دو یا چند جز به‌نام شكافپاره تقسیم می‌شود، علاوه بر شكافپاره‌ها ود تا سه نوترون به علاوه مقداری انرژی و ذرات آلفا، بتا و تابش كاما نیز در هر شكافت به دست می‌آید.
به این ترتیب یك عمل شكافت می‌تواند منجر به شكافت‌های دیگری نیز شود كه آن‌ها نیز به نوبه خود شكافت‌های دیگری را به دنبال دارد، به این واكنش كه به صورت تسلسل شكل ادامه می‌یابد واكنش شكافت زنجیره‌ای می‌گویند ضمن اینكه پایدار ماندن واكنش زنجیره‌ای در قلب راكتور مستلزم وجود جرم بحرانی در قلب راكتور است.
انرژی آزاد شده از فرآیند شكافت به گرما تبدیل می‌شود حرارت تولید شده توسط آب مدار اول برداشت شده به آب مدار دوم انتقال می‌یابد و در مدار دوم برای تولید بخار و چرخاندن توربین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تنظیم مقدار انرژی آزاد شده در یك راكتور هسته‌ای با تعداد شكافت‌هایی كه اتفاق می‌افتد كنترل می‌شود.
این عمل با كنترل كردن تعداد نوترون‌هایی كه برای انجام عمل شكافت موجود است صورت می‌گیرد هر چه تعداد شكافت‌ها نیز كمتر است یكی از روش‌های رسیدن به چنین كنترلی است كه ماده‌ را در راكتور قرار دهند كه به آسانی نوترون‌ها را جذب كند بنابراین با تنظیم مقدار این ماده در راكتور، تعداد نوترون‌های موجود برای عمل شكافت می‌تواند به میزان مطلوب تنظیم شود.

* راكتور
راكتور نیروگاه هسته‌ای بوشهر از نوع آب سبك تحت فشار است كه توان تولید 3 هزارmw انرژی گرمایی را داشته و متشكل از یك پوسته از جنس فولاد كربنی است كه با فولاد ضد زنگ پوشش داده شده است و درون آن قلب راكتور، سپر حرارتی و نوترونی، نگهدارنده قلب، محافظ كانال‌های هادی قرار گرفته و توسط درپوش راكتور بسته می‌شود.
آب كه به عنوان كندكننده نوترون و خنك‌كننده استفاده می‌شود توسط پمپ‌های مدار اول با فشار157bar و حرارت 291c از طریق 4 نازل خط سرد وارد راكتور می‌شود و پس از برداشت حرارت از قلب راكتور با حرارت 321 از طریق 4 نازل خط گرم به سمت مولدهای بخار هدایت شده و در آنجا با تبادل حرارت با آب مدار دوم بخار تولید می‌شود.
منبع تولید گرما، سوخت هسته‌ای از نوع دی‌اكسید اورانیوم غنی شده با غنای02/4 درصد،62/3درصد،4/2 درصد و 6/1 درصد است.
سوخت هسته‌ای به صورت قرص‌های استوانه‌ای به قطر 57/7 و ارتفاع 12 میلی‌متر ساخته شده كه درون میله‌های سوخت قرار دارد.
تعداد 311 میله سوخت با آرایش شش ضلعی یك مجتمع سوخت را می‌سازند و تعداد 163 مجتمع سوخت در كنار هم قلب راكتور را تشكیل می‌دهند.
مكانیزم تولید گرما، واكنش هسته‌ای شكافت اورانیوم و تبدیل آن به پاره‌های شكافت سبك‌تر است كه هماره با آزاد شده انرژی و تولید نوترون برای ادامه این زنجیر است.
كنترل واكنش هسته‌ای و در نتیجه كنترل راكتور به كمك اسیدبوریك محلول در آب به همراه میله‌های كنترل به محرك‌های سیستم كنترل و حفاظت متصل است انجام می‌شود.

* توربین
مجموعه توربین بخار k-1000-60/3000-3 با قدرت نامی هزار مگاوات و سرعت 3 هزار دور در دقیقه برای به حركت درآوردن ژنراتور جریان متناوب به كار می‌رود. ژنراتور به همراه مجموعه توربین به روی یك سازه بنتی سوار شده كه این سازه به صورت مجزا از سازه اصلی ساختمان توربین، به روی فنرهای مخصوصی قرار گرفته است.
توربوست نیروگاه اتمی بوشهر شامل چهار توربین از جمله یك توربین فشار بالا و سه توربین فشار پایین است.
مجموعه توربین مذكور تك محوری و هر چهار توربین از نوع دو طرفه متقارن است كه در هر طرف دارای 5 ردیف پره هستند، روتور توربین‌های فشار پایین و فشار بالا به روش آهنگری و به صورت یكپارچه و بدون سوراخ مركزی ساخته می‌شود كه این كار موجب تمركز تنش در روتور می‌شود.
سیكل آب و بخار نیروگاه اتمی بوشهر این گونه است كه بخار تولید شده در مولدهای بخار به ساختمان توربین هدایت و با حداكثر رطوبت 2/0 درصد و فشار 8/58 بار وارد توربین‌ فشار قوی شده و پس از انجام كار به علت كاهش فشار و حرارت اولیه مرطوب می‌‌شود.
برای اینكه این رطوبت به پره‌های توربین فشار ضعیف آسیب نرساند بخار خشك و مجددا گرم می‌شود تا پارامترهای مطلوب دست یابد و پس از آن با فشار 8/6 بار به توربین فشار ضعیف هدایت می‌شود، به دنبال آن در كندانسور تغییر حالت داده و طی مراحلی احیا شده و مجددا به مولدهای بخار باز می‌گردد.
واحد توربین نیروگاه اتمی بوشهر دارای مدار پیشرفته احیا از جمله چهار مرحله هیتر فشار پایین، دئراتور، یك مرحله هیتر فشار بالا و پمپ انتقال كندانس بخار گرم‌كننده است.
تمام هیترهای فوق به غیر از دئراتور كه از نوع مخلوطی است از نوع تبادل حرارت سطحی هستند. تمام هیترهای احیا‌كننده غیر از هیتر فشار پایین شماره چهار و دئراتور شامل دو پوسته هستند و در دو خط موازی قرار دارند.
* ژنراتور:
ژنراتور نیروگاه اتمی بوشهر از نوع سنكرون سه فاز است كه سیم پیچ استانور آن با آب خنك می‌شود، خنك‌كننده روتور و هسته استاتورآن نیز هیدروژن است.
قدرت خروجی آن هزار مگاوات و دارای دو قطب بوده و با مارك tbb-1000-2/27- T3 معرفی می‌شود و ولتاژ خروجی استاتور ان نیز 27 kv است.