Basınçlı su reaktörleri (PWR) en yaygın kullanılan reaktör türüdür. Dünyada ticari olarak kullanılan reaktörlerin yarıdan fazlası PWR'dır. PWR türü reaktör tasarımı, ilk olarak Westinghouse Bettis Atom Enerjisi Laboratuarında, ABD donanmasının nükleer denizaltı yapım programı sırasında düşünülmüştür. PWR’ların denizaltı sistemlerinde başarıyla uygulanmasının ardından, elektrik enerjisi üretmek amacıyla da kullanılabileceği fikri oluşmuş ve 1957 yılının aralık ayında ABD; 68 MW elektrik gücündeki Shippingport reaktörünü işletmeye alarak dünyanın ilk ticari PWR'ına sahip olmuştur. 2017 yılı Ocak ayı itibarıyla dünyada 234 adet basınçlı su reaktörü (PWR) türü reaktör bulunmaktadır. Bunların yarısından fazlası Fransa, Japonya, ABD ve Çin'de bulunmaktadır. Asea Brown Boveri – Combustion Engineering(ABB-CE), Framatome, KraftwerkUnion, Siemens, Mitsubishi, Babcock&Wilcox, AREVA, KEPCO E&C firmaları PWR türü reaktörleri tedarik etmiş veya hâlihazırda tedarik etmekte olan şirketlerdir.
Şekil 1. PWR Türü Nükleer Santral Basitleştirilmiş Şeması
Bu tür reaktörlerde hem soğutucu hem de yavaşlatıcı olarak "su" kullanılmaktadır. PWR'ler; Şekil 1’deki basitleştirilmiş şemada gösterildiği gibi 3 adet soğutucu suyu döngüsünden oluşmaktadır. Üretilen nükleer enerji ile birinci döngü soğutucu suyu ısıtılmakta, bu çok sıcak su, buhar üretecine taşınmaktadır. Buhar üretecinde soğutucu suyu “ters U” şeklinde borulardan geçerek enerjisini ikinci soğutucu döngüsüne aktarmakta ve pompa yardımıyla tekrar reaktör kabına geri dönmektedir. Bu şekilde sürekli devri daim halinde nükleer bölünme sonucunda oluşmuş enerji reaktör kabından buhar üretecine taşınmakta ve ikinci döngüdeki su kaynatılmaktadır. Birinci döngü, soğutucu suyunun buharlaşmaması amacıyla sürekli normal atmosfer basıncının 150–160 katı basınç altında tutulmaktadır. Birinci döngüdeki soğutma suyunun reaktör kabı ile buhar üreteçleri arasında devri-daim etmesini sağlayan çok güçlü ve büyük pompalar bulunmaktadır.Birinci döngü, reaktör tasarım gücüne göre 2, 3 veya 4 buhar üretecinden oluşabilmektedir.
İkinci döngüde oluşan yüksek enerjili buhar türbine gönderilmektedir. Enerjisini türbin kanatlarına çarparak bırakan buhar, türbin şaftının dönmesini sağlamakta, şaftın ucuna yerleştirilmiş jeneratörde elektrik üretimi sağlanmaktadır. Enerjisini kaybetmiş buhar, türbinin hemen altında bulunan yoğuşturucuya girmekte ve burada içinde denizden veya nehirden alınan su dolaştırılan borulara çarparak tekrar suya dönüştürülmektedir. Yoğuşturucunun altında biriken su, besleme suyu pompası yardımıyla ön ısıtıcılardan geçirildikten sonra tekrar buharlaşmak üzere buhar üretecine gönderilmektedir. Besleme suyunun ısıtılması için, türbine gelen buharın çok küçük bir kısmı ön-ısıtıcılara yönlendirilmektedir.
Yoğuşturucu boruları içinde devri-daim edilen üçüncü soğutma döngüsünde, soğuk su kaynağı olarak ya deniz ya da nehir suyu kullanılmaktadır. Denizden alınan su, pompa yardımıyla yoğuşturucuya gönderilmektedir. Üçüncü döngü, pompa yardımıyla deniz ile yoğuşturucu arasında sürekli devri daim etmektedir. Denizden alınan soğuk su biraz ısınmış olarak tekrar denize bırakılmaktadır.
PWR'lar yakıt olarak uranyum–235 izotopu açısından yaklaşık %3– %5 seviyelerine zenginleştirilmiş uranyum kullanmaktadır. PWR yakıtı gibi uranyum yakıt peletleri ile doldurulmuş 200–300 arası yakıt çubuğundan oluşan 14x14, 15x15 veya 17x17'lik demetler halinde düzenlenmiştir. Bu demetlerden 120–250 tanesi yan yana dizilerek silindire yakın şekle sahip bir yakıt bölgesi elde edilmektedir. Reaktör kalbi diye adlandırılan bu yakıt bölgesi 80–100 ton arası uranyum içermektedir. PWR'larda uranyum-plütonyum karışımı yakıtların kullanılması çalışmaları sürdürülmektedir.
PWR'larda enerji üretimini kontrol etmek veya reaktörü kapatmak amacıyla reaktör kalbine tepeden sokulan ve nötronları yutma özelliğine sahip kontrol çubukları kullanılmaktadır. PWR’larda kontrol çubukları tipik olarak gümüş-indiyum-kadmiyum alaşımından imal edilmektedir. PWR’larda soğutucuya eklenen nötron yutan malzemeler olan “çözünür zehir” yardımıyla, reaktör kalbinde üretilen güç yoğunluğu ayarlanabilmektedir. Bu amaçla nükleer terminolojide kısaca SOLBOR diye adlandırılan borik asit kullanılmaktadır. PWR’larda ayrıca reaktörün uzun vadede reaktör güç dağılımı düzenini sağlamak amacıyla yakıt peletlerine “sabit zehir” denen nötron yutucu malzemeler de eklenmektedir. PWR'larda soğutucu suyu aynı zamanda yavaşlatıcı görevi de görmektedir.
PWR'larda acil durumlarda kullanılmak amacıyla tasarlanmış birçok güvenlik sistemi ve bileşeni de bulunmaktadır. Bunlar arasında koruma kabuğu, yüksek ve alçak basınç kor soğutma sistemleri, koruma kabuğu sprey sistemi, kapalı haldeki reaktörden reaktör kalbinde bulunan radyoaktif maddelerden kaynaklanacak artık ısıyı uzun vadeli olarak uzaklaştırmak amacıyla tasarımlanmış sistemler bulunmaktadır.
Küçük Modüler Reaktörler (SMR), geleneksel büyük ölçekli reaktörlerden daha küçük, daha çok yönlü ve daha kolay konuşlandırılabilir olacak şekilde tasarlanmış yeni nesil nükleer reaktörlerdir. Yaklaşık 10 ila 300 megavat (MW) arasında değişen boyutlardaki bu reaktörler, nispeten kolay bir şekilde monte edilebilen ve taşınabilen modüler bileşenler kullanılarak inşa edilir. Bu modüler tasarım, daha akıcı bir inşaat süreci, daha hızlı konuşlandırma ve seri üretim potansiyeli sağlar. SMR'ler ayrıca, aktif mekanik sistemler yerine yerçekimi ve konveksiyon gibi doğal olaylara dayanan pasif güvenlik özellikleri sayesinde, daha büyük muadillerinden doğal olarak daha güvenli olacak şekilde tasarlanmıştır.
Nesil IV (Gen IV) reaktörler, nesil III reaktörlerin halefleri olarak öngörülen nükleer reaktör tasarım teknolojileridir. Nesil IV reaktörlerin gelişimini koordine eden uluslararası bir organizasyon olan Nesil IV Uluslararası Forumu (GIF), özellikle altı reaktör teknolojisini nesil IV reaktörler için aday olarak seçmiştir. Tasarımlar, iyileştirilmiş güvenlik, sürdürülebilirlik, verimlilik ve maliyeti hedeflemektedir. Dünya Nükleer Birliği, 2015 yılında bazılarının 2030'dan önce ticari faaliyete geçebileceğini öne sürmüştür.
Nükleer endüstri, tesis operasyonlarını geliştirmek için dijital araçları benimsiyor. 3B modelleme, Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT) sensörleri ve AI destekli tanılama gibi teknolojiler, ekipman sağlığını izlemek, bakım ihtiyaçlarını tahmin etmek ve performansı optimize etmek için uygulanıyor. Örneğin, Çin'deki Tianwan Enerji Santrali, performans parametrelerini gerçek zamanlı olarak analiz etmek için veri yönetimi yazılımı kullanıyor, böylece riskleri azaltıyor ve ekipman ömrünü uzatıyor.
Bizimle İletişime Geçin
Herhangi bir sorunuz, öneriniz veya iş birliği teklifiniz için benimle iletişime geçmekten çekinmeyin. Yalnızca birkaç adımda ulaşabileceğiniz bu sayfadan size en hızlı şekilde geri dönüş yapacağım. Beni e-posta veya iletişim formu aracılığıyla rahatlıkla bulabilirsiniz. Yardımcı olmaktan memnuniyet duyarım!
