deadheart
03-28-2010, 07:39 PM
أولا كما هو معروف انو هناك انواع عديدة للمفاعلات النووية.. متل ما انو هناك انواع عديدة للسيارات .. فهناك سيارات للنقل الجماعي .. واخرى للنقل .. وتالتة للاسعاف .. الخ
هناك مفاعلات نووية متخصصه للطاقة وتوليد الطاقة .. واخرى لتحلية مياه البحر .. واخر لصناعة الاسلحة .. ورابعه للابحاث العلمية والطبية ...وسوف نستعرض اشهر خمس انواع وهي :
مفاعلات الماء المغلي :
1 يوجد في قلب المفاعل عدد كبير من مجمعات الوقود حيث كل يمثل مجمع مصفوفة مربعة والكثير من المفاعلات تستعمل مصفوفة(7 ×7 )إلا أن الصنف الحديث (BWR6)يستعمل ( 8×8 )من أقلام الوقود حيث تكون قضبان الوقود أخف مما هي عليه في مجمعات الوقود القديمة وبنيةالقضيب مماثلة لمفاعلات pwr))والطول الفعال لا يقل على 3 6mلحزمة الوقود في مفاعل الماء المغلي غمد خارجي يحوي الحزمة كاملة وفائدته يعيد جريان الماء في هذه الحزمة من الوقود والفتحة الموجودة قي قعر حزمة الوقود تحدد معدل جريان الماء في مجمع الوقود المعين وان استقرارية مجمع الوقود تأتي نتيجة لصفائح الربط الـ ( 64 ) في مجمع الوقود( 8×8 )، يمكن أن يحتوي المجمع على قضبان مائية تعمل بمثابة مهدئ لحزمة الوقود ، مفاعل الماء المغلي يحوي عادة على( 764 )مجمع للوقود أي( 50 -40) ألف قلم وقود أي ما يقارب 180 طن من ثاني أكسيد اليورانيوم
* عنصر السيطرة الصليبي الشكل يكون محاطا بأربع حزم من الوقود ، يحتوي على قضبان متعددة
مملوءة بكر بيد البور ون حيث يحتوي كل نصف على ربع قضيب
* إن غليان المبرد في قلب المفاعل تقليل كثافةالمبرد وبالتالي تضعف عملية تهدئة النيترونات مما
يؤدي إلى انخفاض قيمة كثافات القدرة في الجزء العلوي لقلب المفاعل ، مما يجعل تسطيح القدرة ضرورية ......إن أحد طرق السيطرة في مفاعل الماء المغلي تتم عن طريق التحكم في معدل الجريان في المفاعل
* يحتوي الوعاء الفولاذي للمفاعل على قلب المفاعل والمعدات المرافقة بالإضافة لاحتواء وعاء المفاعل على مجمعات الوقود ، فهو يحتوي على مركبات أخرى :
قضبان السيطرة المتواجدة في قعر الوعاء و تحريكها إلى القلب يتم من الأسفل ، كما إن الجزء العلوي من المفاعل يمكن تحريكه لغرض خدمة عملية إعادة تحميل الوقود ، حيث تبلغ أبعاد وعاء مفاعل الماء المغلي الحاوي على جميع هذه المعدات حوالي(ارتفاعm 22 ، قطر6m) ، وهو مصنوع من الفولاذ الكربوني بسماكة ( 16 cm )
*الضغط في ( BWR ) يبلغ حوالي ( 7mp )، عند هذا الضغط درجة غليان الماء حوالي 285 درجة ، وليس جميع الماء في قلب المفاعل يتحول إلى بخار بل حوالي 13 % من الماء الخارج من القلب هو بخار
* يفصل البخار المتولد عن بقية المواد بواسطة مجموعة فاصلات البخار التي موضوعة فوق القلب ، وعند الحد الفاصل بين حالته الغازية والسائلة ، يمر البخار الناتج خلال مجمع التخفيف لإزالة النداوة ، ويسري البخار المجفف إلى خارج الوعاء من خلال جدران بئر التجفيف وبناية المفاعل متجهاً إلى المولد التوربيني ، وهذا البخار يكون مشعاً لتواجد ( N16 ) فيه والذي يمتاز بنصف عمر قصير حوالي ( 7 ) ثانية الكفاءة الحرارية لهذا المفاعل (33 % )
المنظومات المساعدة
1 مفاعل الماء المغلي يملك منظومات الكيمياء لسيطرة على المركبات كما في p w r ) )
2 منظومة إزالة حرارة الانحلال
3 منظومة التنظيف لإزالة نواتج الانشطار ونواتج التآكل والشوائب الأخرى والماء الجاري المسحوب من خلال مضخة تدوير الماء وإرجاعه من خلال مضخة تغذية الماء ، ويتم تنظيف الماء المبرد بواسطة وحدات تخليص الماء من المعادن باستخدام( filter ) وتستخدم هذه المنظومة لإزالة الماء الفائض نتيجة لانخفاض كثافة المبرد بسبب الغليان عند رفع قدرة المفاعل إلى الحد المقرر ، وتتم إزالة حرارة الانحلال بعد إطفاء المفاعل بواسطة منظومة إزالة الحرارة المتبقية والتي هي جزء من منظومة تبريد القلب
يختلف ( bwr ) عن ( pwr ) من حيث أن له كمية اكبر من الوقود لفرض تلبية القدرة المطلوبة ، ولكن توجد امكانيةغير اعتيادية لتغيير القدرة الناتجة لتلبية الاحتياج من الطاقة الكهربائية
النوع الثاني :المفاعلات السريعة :
مفاعلات التوليد السريعة المبردة بالمعادن المنصهرة وأخواتها FBR
هناك طريقان لغرض تحقيق مبدأ التوليد ضمن حدود الموازنة الاكتفائية في كميات المواد الإنشطارية المستهلكة أو المتوالدة أو عبور حدود الموازنة الذاتية:
1 المحافظة على النيترونات بمستوى عالٍ من الطاقة نسبياً بحيث يمكن الاستفادة من كميات النيترونات الناتجة على تفاعل pu 239 .
2 استخدام النور يوم 232 الذي يمكن استخدامه كمادة خصبة تولد u233 والتي تتميز بإنتاجية عالية للنيترونات .
وصل هذا النوع من المفاعلات مرحلة التجربة في بلدان عديدة .
وإذا ما تركت النيترونات السريعة بدون تهدئة فذلك سيساعد على الاستفادة من القيمة العالية لـ ( المردود النيتروني ) يتم توليد 7.2 نيترون لكل نيترون يتم اقتناصه من قبل pu239 . ولكن الصعوبة التي تواجهنا كون قيمة المقطع العرضي لتفاعل الانشطار وطئة جداً في حال النيترونات السريعة لذلك يجب توفير كميات كبيرة من المواد الإنشطارية وهذا ما يوضح سبب تحميل المفاعل بكميات كبيرة من المواد الإنشطارية .
التركيب النووي الأساسي متشابه لجميع مفاعلات التوليد السريعة .
يمكن أن يقسم قلب المفاعل الفعال active core غلاف خارجي blanket والتي ستكون من مادة خصبة وقلب المفاعل يدعى في بعض الأحيان بالبذرة seed والتي تمثل الكتلة الحرجة الحاوية على 15 % مادة انشطارية والباقي مادة خصبة .
وهناك خاصتان مهمتان لمفاعلات التوليد :
1 الحجم الصغير لقلب المفاعل يؤدي إلى الحصول على كثافة عالية للطاقة مقارنة بالمفاعلات الحرارية وهذا يتطلب استخدام نظام تبريد جيد وما يؤدي مواصفات جيدة .
2 تستخدم الـ FBR أقراصاً من أكاسيد الوقود مع أغلفة من الحديد المقاوم للصدأ بدلاً من الزركونيوم .
مفاعلات التوليد السريعة المبردة بالمعادن المنصهرة LMFBR
المعدن المنصهر المستخدم لهذا الغرض هو الصوديوم ، إن قلب المفاعل السريع قيد البحوث يحوي منظومات وقود صغيرة الحجم مقارنةً مع( l w r) والأعمدة أصغر قطراً أيضاً ، والمادة الإنشطارية هي pu239 لأنه من ناحية اقتصادية النيترونات أكثر فائدة بدلاً من u235 . إن قلب المفاعل يكون حاويا على أكاسيد pu و u ويحيط بها الغلاف المادي على u وستكون أغلبيته u239 الذي يعمل على توليد كميات من pu239 تفوق تلك التي تستهلك أثناء تفاعلات الانشطار .
تكون تفاعلات الانشطار في قلب المفاعل أما التوليد في قلب المفاعل والغلاف الخارجي وإن هذه المنظومات تحتاج إلى معاملة الوقود لاستخلاص المادة التي تولدت .
أعمدة الوقود المكونة من لغلاف المفاعل ذات تركيب متجانس أما أعمدة وقود قلب المفاعل فهو مكون من قاعدتها وقمتها مادة خصبة وفي وسطها مادة انشطارية تمثل البذرة ، وبهذا يكون القلب محاطاً بصورة كلية بمادة خصبة ، وكبديل لهذا التصميم يمكن تصميم يعتمد على أساس تقسيم على مناطق صغيرة كل منها يحوي منظومات تحوي مادة انشطارية وأخرى تحوي مادة صلبة .
إن معدن الصوديوم يمكن أن يستخدم بحالته السائلة وعلى مدى واسع من درجات الحرارة وله إمكانية استخدام تحت ظروف الضغط الاعتيادي ، وبالتالي مسألة تصميم دورة التبريد هذه تصبح أمراً سهلاً بالإضافة إلى سهولة التصميم مما يجعل إمكانية تشغيل المفاعل في درجة حرارة عالية مسألة ممكنة ، ولكن يقابل ذلك أيضاً من جهة أخرى فاعلية الصوديوم الكيماوية وخطورته فيما إذا امتزج مع الماء حيث يحدث انفجاراً وفرقعة بسبب تأثير الحرارة العالية الناتجة عن التفاعل والتي تحرق الهيدروجين المتحرر ، مما يؤدي إلى توجب أخذ الاحتياطات الشديدة لمنع حدوث كسر أو تآكل في الأنابيب أو أي جزء من أجزاء دورة التبريد . إن lmfbr مصممة على أن دورة الصوديوم تسخن دورة وسطى للصوديوم ، وفائدة هذه الدورة تسرب أية مواد مشعة . وإن ذلك يستدعي توفير مبادل حراري وسطي بين دورتي الصوديوم الرئيسية ووظيفته عزل دورة الصوديوم الرئيسية عن أي احتمال للاختلاط بالماء في الدورة الأخيرة .
هناك نوعان رئيسيان من FBRقيد النقاش :
1 لدى مجموعة الدول الأوروبية ( النوع الحاوي على حوض pooltype ) والذي يكون قلب المفاعل وأجزاء أخرى واقعة ضمن الوعاء الرئيسي . أي تكون منظومة إعادة تحميل الوقود ومضخة التبريد الرئيسية بالإضافة إلى المبادل الحراري تقع داخل الوعاء الرئيسي للمفاعل وذلك يؤدي إلى اختصار في كميات الأنابيب الخارجية .
2 يستخدم نظام الدورة LOOPTUPE في الولايات المتحدة ، تكون أجزاء منظومة الانتقال الحراري خارج وعاء المفاعل .
مفاعلات التوليد السريعة المبردة بالغاز (GCFBR)
إن هذه المفاعلات مشابهة ل LMFBR من الناحية النيترونية ولكن منظرها الخارجي شبيه ب HTGR من حيث استخدامها الغاز لتبريد قلب المفاعل و تتميز باحتوائها على وعاء كونكريتي ، و أيضا من حيث منظومة الانتقال الحراري
ان GCFBR تتميز بنسبة توليد أعلى من LMFBR و إن هذا يعزى جزئيا إلى غاز الهليوم الذي لا يمتص النيترونات بكمية كبيرة وكذلك لا يهدئها الى حدود وطئة في الطاقة بسبب قلة كثافته مقارنة مع الصوديوم السائل
هنا في هذه الحالة يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة في حالة فقد الضغط لتأمين قيام He بتبريد قلب المفاعل حيث الطاقة المتحررة عالية ، وتصميم وعاء المفاعل بحيث لا يسمح بتسرب الغاز بكميات كبيرة
كما أن استخدام He يزيل خطر استخدام Na وتنفي الحاجة لاستخدام دورة تبريد وسيطة ، كما أن هناك كمية كبيرة من الصوديوم تحيط بقلب المفاعل و التي لها القابلية على امتصاص كمية كبيرة من الحرارة المتولدة مما يجعل استمرارية ضخ الصوديوم مسألة غير حرجة بسبب تيارات الحمل الذاتية.
النوع التالت : المفاعلات المبردة بالغاز :
يعتبر الكربون كمهدئ بديل للهدروجين في المفاعل الحراري ، وتتطلب النيترونات اصطدامات أكثر لتبطئها عند استخدام الكربون كمهدئ عوضاً عن الهيدروجين ( الماء ) . وهذا يعني أن الكربون يمتص قسماً أصغر من النيترون مقارنة بالماء ، وإن تصميم المفاعل الذي يحتوي على كتلة كبيرة من الكربون له وقع تأثيري كبير من الناحية النيترونية ، وفي معظم الحالات التي تستخدم الكربون كمهدئ المفاعل فإن مائع التبريد لهذا المفاعل يكون غازا.
المفاعل المعروض من قبل شركة ( the general electric) المسمى بمفاعل الحرارة العالية المبردة بالغاز أي ( h t g r ) يستعمل الهيليوم كمبرد وقلب المفاعل يتكون من مجاميع الكربون المكدسة متضمناً مناطق صغيرة تحتوي على وقود اليورانيوم _ الثور يوم
المنظومات الأساسية لمفاعل درجة الحرارة العالية المبرد للغاز
إن الاختلاف جوهري على باقي تصاميم المفاعلات : في منظومة الوقود المهدئ من حيث أن الوقود يتكون من اسطوانات صغيرة جداً من اليورانيوم و الثور يوم الموجودة في مناطق الوقود لمجاميع المهدئ الكربوني ، ومنظومة التبريد الابتدائية المتميزة باستخدامها لغاز الهليوم كمبرد ومنظومة التبريد الابتدائية تقع ضمن وعاء المفاعل المصنع من الخرسانة .
* يتكون قلب مفاعل درجة الحرارة العالية المبردة بالغاز من كومة ضخمة من مجموعات الجرافيت السداسية والتي تحوي كل منهما على مناطق وقودية بالإضافة لاحتوائها على مناطق مرور غاز الهليوم المضغوط ، يتكون الوقود من ثاني أكسيد أو كار بيد سيراميكي ، حيث أنه يتواجد كنوبات وقود صغيرة مغطاة بمادة خزفية ، والوقود المكون بشكل اسطوانات صغيرة ( pellets ) لها أغلفة مختلفة لتسهيل عملية الفصل أثناء عملية معاملة الوقود ، حيث يتكون اسطوانات الوقود الصغيرة القابلة للانشطار من اليورانيوم ( u 238 ) المخصب بنسبة 9% من(u235 ) ، مغطاة بالكربون الحراري ( pyrolitic ) وكار بيد السيليكون ، أما الاسطوانات الصغيرة المنتجة ( th233 ) فهي مغطاة بالكربون فقط ، وعند اشتغال المفاعل فإن الكر بيد السيلسيكوني القابل للاحتراق يساعد في فصل النوعين في عملية معاملة الوقود .
هناك منفذ في وعاء المفاعل المصنوع في الخرسانة المسبقة الإجهاد ويقع فوق المجاميع المركزية إن هذا المنفذ يستخدم في عملية إعادة تحميل الوقود وكذلك لغرض تحريك قضبان السيطرة أثناء عملية اشتغال المفاعل ، تمتلك المجامع المركزية أيضاً قناة إضافية منها كربيد البور ون كاحتياط لمنظومة المفاعل .
تتكون منظومة التبريد الابتدائية من القلب وأربعة إلى ستة دوائر لمائع التبريد الابتدائي حيث تتضمن كل دائرة على مضخة التدوير ( circulate ) الخاصة بها وعلى مولدها البخاري يضخ غاز الهليوم بضغط مقداره ( mp5 ) إلى الأسفل خلال القلب ومن ثم يخرج بدرجة حرارة تبلغ حوالي ( 743 ) درجة حيث أن الدرجة الحرارية هي أعلى من درجة حرارة المفاعلات المبردة بالماء . بعدئذ يمر الغاز في أحد الأنابيب المؤدية إلى مولد البخار ، إن سبب اشتعال المفاعل على درجة حرارة عالية هو كنتيجة المبرد الغازي وللخصائص الجيدة لقلب المفاعل الذي يتحمل درجات الحرارة العالية حيث لا يوجد غلاف معدني حساس لدرجات الحرارة العالية في الوقود ، البخار الحاصل كنتيجة لدرجات الحرارة العالية يعطي طاقة كهربائية بكفاءة تعادل ( 39 % )
المنظـومــات الـمسـاعــدة
تتكون من اثنين أو ثلاث دوائر مساعدة ، حيث في حالة فشل إحدى دوائر التبريد الرئيسية فإن المنظومات المساعدة تعمل على إزالة حرارة الانحلال بعد إطفاء المفاعل ، وتتوفر منظومتان متماثلتان تخدمان غرض تنقية غاز الهليوم المبرد تتم عملية التنقية بهذه المنظومات على أساس إلصاق جزيئات الغاز بالسطح الصلب حيث يستخدم غاز الهيدروجين كمستأصل لإزالة الدقيقات والغازات الملوثة . لقد صممت منظومة عزل المولد البخاري لمنع تسرب الماء أو البخار إلى المبرد الابتدائي فإذا حصل تسرب للماء فإن من الممكن في هذه الحالة عزل دائرة التبريد المعطوبة عند إطفاء المفاعل ، بينما تترك بقية دوائر التبريد لتجهيز التبريد اللازم .
انواع المفاعلات النووية لكن ايها افضل ويتيح لنا تخصيب u238
هناك مفاعلات نووية متخصصه للطاقة وتوليد الطاقة .. واخرى لتحلية مياه البحر .. واخر لصناعة الاسلحة .. ورابعه للابحاث العلمية والطبية ...وسوف نستعرض اشهر خمس انواع وهي :
مفاعلات الماء المغلي :
1 يوجد في قلب المفاعل عدد كبير من مجمعات الوقود حيث كل يمثل مجمع مصفوفة مربعة والكثير من المفاعلات تستعمل مصفوفة(7 ×7 )إلا أن الصنف الحديث (BWR6)يستعمل ( 8×8 )من أقلام الوقود حيث تكون قضبان الوقود أخف مما هي عليه في مجمعات الوقود القديمة وبنيةالقضيب مماثلة لمفاعلات pwr))والطول الفعال لا يقل على 3 6mلحزمة الوقود في مفاعل الماء المغلي غمد خارجي يحوي الحزمة كاملة وفائدته يعيد جريان الماء في هذه الحزمة من الوقود والفتحة الموجودة قي قعر حزمة الوقود تحدد معدل جريان الماء في مجمع الوقود المعين وان استقرارية مجمع الوقود تأتي نتيجة لصفائح الربط الـ ( 64 ) في مجمع الوقود( 8×8 )، يمكن أن يحتوي المجمع على قضبان مائية تعمل بمثابة مهدئ لحزمة الوقود ، مفاعل الماء المغلي يحوي عادة على( 764 )مجمع للوقود أي( 50 -40) ألف قلم وقود أي ما يقارب 180 طن من ثاني أكسيد اليورانيوم
* عنصر السيطرة الصليبي الشكل يكون محاطا بأربع حزم من الوقود ، يحتوي على قضبان متعددة
مملوءة بكر بيد البور ون حيث يحتوي كل نصف على ربع قضيب
* إن غليان المبرد في قلب المفاعل تقليل كثافةالمبرد وبالتالي تضعف عملية تهدئة النيترونات مما
يؤدي إلى انخفاض قيمة كثافات القدرة في الجزء العلوي لقلب المفاعل ، مما يجعل تسطيح القدرة ضرورية ......إن أحد طرق السيطرة في مفاعل الماء المغلي تتم عن طريق التحكم في معدل الجريان في المفاعل
* يحتوي الوعاء الفولاذي للمفاعل على قلب المفاعل والمعدات المرافقة بالإضافة لاحتواء وعاء المفاعل على مجمعات الوقود ، فهو يحتوي على مركبات أخرى :
قضبان السيطرة المتواجدة في قعر الوعاء و تحريكها إلى القلب يتم من الأسفل ، كما إن الجزء العلوي من المفاعل يمكن تحريكه لغرض خدمة عملية إعادة تحميل الوقود ، حيث تبلغ أبعاد وعاء مفاعل الماء المغلي الحاوي على جميع هذه المعدات حوالي(ارتفاعm 22 ، قطر6m) ، وهو مصنوع من الفولاذ الكربوني بسماكة ( 16 cm )
*الضغط في ( BWR ) يبلغ حوالي ( 7mp )، عند هذا الضغط درجة غليان الماء حوالي 285 درجة ، وليس جميع الماء في قلب المفاعل يتحول إلى بخار بل حوالي 13 % من الماء الخارج من القلب هو بخار
* يفصل البخار المتولد عن بقية المواد بواسطة مجموعة فاصلات البخار التي موضوعة فوق القلب ، وعند الحد الفاصل بين حالته الغازية والسائلة ، يمر البخار الناتج خلال مجمع التخفيف لإزالة النداوة ، ويسري البخار المجفف إلى خارج الوعاء من خلال جدران بئر التجفيف وبناية المفاعل متجهاً إلى المولد التوربيني ، وهذا البخار يكون مشعاً لتواجد ( N16 ) فيه والذي يمتاز بنصف عمر قصير حوالي ( 7 ) ثانية الكفاءة الحرارية لهذا المفاعل (33 % )
المنظومات المساعدة
1 مفاعل الماء المغلي يملك منظومات الكيمياء لسيطرة على المركبات كما في p w r ) )
2 منظومة إزالة حرارة الانحلال
3 منظومة التنظيف لإزالة نواتج الانشطار ونواتج التآكل والشوائب الأخرى والماء الجاري المسحوب من خلال مضخة تدوير الماء وإرجاعه من خلال مضخة تغذية الماء ، ويتم تنظيف الماء المبرد بواسطة وحدات تخليص الماء من المعادن باستخدام( filter ) وتستخدم هذه المنظومة لإزالة الماء الفائض نتيجة لانخفاض كثافة المبرد بسبب الغليان عند رفع قدرة المفاعل إلى الحد المقرر ، وتتم إزالة حرارة الانحلال بعد إطفاء المفاعل بواسطة منظومة إزالة الحرارة المتبقية والتي هي جزء من منظومة تبريد القلب
يختلف ( bwr ) عن ( pwr ) من حيث أن له كمية اكبر من الوقود لفرض تلبية القدرة المطلوبة ، ولكن توجد امكانيةغير اعتيادية لتغيير القدرة الناتجة لتلبية الاحتياج من الطاقة الكهربائية
النوع الثاني :المفاعلات السريعة :
مفاعلات التوليد السريعة المبردة بالمعادن المنصهرة وأخواتها FBR
هناك طريقان لغرض تحقيق مبدأ التوليد ضمن حدود الموازنة الاكتفائية في كميات المواد الإنشطارية المستهلكة أو المتوالدة أو عبور حدود الموازنة الذاتية:
1 المحافظة على النيترونات بمستوى عالٍ من الطاقة نسبياً بحيث يمكن الاستفادة من كميات النيترونات الناتجة على تفاعل pu 239 .
2 استخدام النور يوم 232 الذي يمكن استخدامه كمادة خصبة تولد u233 والتي تتميز بإنتاجية عالية للنيترونات .
وصل هذا النوع من المفاعلات مرحلة التجربة في بلدان عديدة .
وإذا ما تركت النيترونات السريعة بدون تهدئة فذلك سيساعد على الاستفادة من القيمة العالية لـ ( المردود النيتروني ) يتم توليد 7.2 نيترون لكل نيترون يتم اقتناصه من قبل pu239 . ولكن الصعوبة التي تواجهنا كون قيمة المقطع العرضي لتفاعل الانشطار وطئة جداً في حال النيترونات السريعة لذلك يجب توفير كميات كبيرة من المواد الإنشطارية وهذا ما يوضح سبب تحميل المفاعل بكميات كبيرة من المواد الإنشطارية .
التركيب النووي الأساسي متشابه لجميع مفاعلات التوليد السريعة .
يمكن أن يقسم قلب المفاعل الفعال active core غلاف خارجي blanket والتي ستكون من مادة خصبة وقلب المفاعل يدعى في بعض الأحيان بالبذرة seed والتي تمثل الكتلة الحرجة الحاوية على 15 % مادة انشطارية والباقي مادة خصبة .
وهناك خاصتان مهمتان لمفاعلات التوليد :
1 الحجم الصغير لقلب المفاعل يؤدي إلى الحصول على كثافة عالية للطاقة مقارنة بالمفاعلات الحرارية وهذا يتطلب استخدام نظام تبريد جيد وما يؤدي مواصفات جيدة .
2 تستخدم الـ FBR أقراصاً من أكاسيد الوقود مع أغلفة من الحديد المقاوم للصدأ بدلاً من الزركونيوم .
مفاعلات التوليد السريعة المبردة بالمعادن المنصهرة LMFBR
المعدن المنصهر المستخدم لهذا الغرض هو الصوديوم ، إن قلب المفاعل السريع قيد البحوث يحوي منظومات وقود صغيرة الحجم مقارنةً مع( l w r) والأعمدة أصغر قطراً أيضاً ، والمادة الإنشطارية هي pu239 لأنه من ناحية اقتصادية النيترونات أكثر فائدة بدلاً من u235 . إن قلب المفاعل يكون حاويا على أكاسيد pu و u ويحيط بها الغلاف المادي على u وستكون أغلبيته u239 الذي يعمل على توليد كميات من pu239 تفوق تلك التي تستهلك أثناء تفاعلات الانشطار .
تكون تفاعلات الانشطار في قلب المفاعل أما التوليد في قلب المفاعل والغلاف الخارجي وإن هذه المنظومات تحتاج إلى معاملة الوقود لاستخلاص المادة التي تولدت .
أعمدة الوقود المكونة من لغلاف المفاعل ذات تركيب متجانس أما أعمدة وقود قلب المفاعل فهو مكون من قاعدتها وقمتها مادة خصبة وفي وسطها مادة انشطارية تمثل البذرة ، وبهذا يكون القلب محاطاً بصورة كلية بمادة خصبة ، وكبديل لهذا التصميم يمكن تصميم يعتمد على أساس تقسيم على مناطق صغيرة كل منها يحوي منظومات تحوي مادة انشطارية وأخرى تحوي مادة صلبة .
إن معدن الصوديوم يمكن أن يستخدم بحالته السائلة وعلى مدى واسع من درجات الحرارة وله إمكانية استخدام تحت ظروف الضغط الاعتيادي ، وبالتالي مسألة تصميم دورة التبريد هذه تصبح أمراً سهلاً بالإضافة إلى سهولة التصميم مما يجعل إمكانية تشغيل المفاعل في درجة حرارة عالية مسألة ممكنة ، ولكن يقابل ذلك أيضاً من جهة أخرى فاعلية الصوديوم الكيماوية وخطورته فيما إذا امتزج مع الماء حيث يحدث انفجاراً وفرقعة بسبب تأثير الحرارة العالية الناتجة عن التفاعل والتي تحرق الهيدروجين المتحرر ، مما يؤدي إلى توجب أخذ الاحتياطات الشديدة لمنع حدوث كسر أو تآكل في الأنابيب أو أي جزء من أجزاء دورة التبريد . إن lmfbr مصممة على أن دورة الصوديوم تسخن دورة وسطى للصوديوم ، وفائدة هذه الدورة تسرب أية مواد مشعة . وإن ذلك يستدعي توفير مبادل حراري وسطي بين دورتي الصوديوم الرئيسية ووظيفته عزل دورة الصوديوم الرئيسية عن أي احتمال للاختلاط بالماء في الدورة الأخيرة .
هناك نوعان رئيسيان من FBRقيد النقاش :
1 لدى مجموعة الدول الأوروبية ( النوع الحاوي على حوض pooltype ) والذي يكون قلب المفاعل وأجزاء أخرى واقعة ضمن الوعاء الرئيسي . أي تكون منظومة إعادة تحميل الوقود ومضخة التبريد الرئيسية بالإضافة إلى المبادل الحراري تقع داخل الوعاء الرئيسي للمفاعل وذلك يؤدي إلى اختصار في كميات الأنابيب الخارجية .
2 يستخدم نظام الدورة LOOPTUPE في الولايات المتحدة ، تكون أجزاء منظومة الانتقال الحراري خارج وعاء المفاعل .
مفاعلات التوليد السريعة المبردة بالغاز (GCFBR)
إن هذه المفاعلات مشابهة ل LMFBR من الناحية النيترونية ولكن منظرها الخارجي شبيه ب HTGR من حيث استخدامها الغاز لتبريد قلب المفاعل و تتميز باحتوائها على وعاء كونكريتي ، و أيضا من حيث منظومة الانتقال الحراري
ان GCFBR تتميز بنسبة توليد أعلى من LMFBR و إن هذا يعزى جزئيا إلى غاز الهليوم الذي لا يمتص النيترونات بكمية كبيرة وكذلك لا يهدئها الى حدود وطئة في الطاقة بسبب قلة كثافته مقارنة مع الصوديوم السائل
هنا في هذه الحالة يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة في حالة فقد الضغط لتأمين قيام He بتبريد قلب المفاعل حيث الطاقة المتحررة عالية ، وتصميم وعاء المفاعل بحيث لا يسمح بتسرب الغاز بكميات كبيرة
كما أن استخدام He يزيل خطر استخدام Na وتنفي الحاجة لاستخدام دورة تبريد وسيطة ، كما أن هناك كمية كبيرة من الصوديوم تحيط بقلب المفاعل و التي لها القابلية على امتصاص كمية كبيرة من الحرارة المتولدة مما يجعل استمرارية ضخ الصوديوم مسألة غير حرجة بسبب تيارات الحمل الذاتية.
النوع التالت : المفاعلات المبردة بالغاز :
يعتبر الكربون كمهدئ بديل للهدروجين في المفاعل الحراري ، وتتطلب النيترونات اصطدامات أكثر لتبطئها عند استخدام الكربون كمهدئ عوضاً عن الهيدروجين ( الماء ) . وهذا يعني أن الكربون يمتص قسماً أصغر من النيترون مقارنة بالماء ، وإن تصميم المفاعل الذي يحتوي على كتلة كبيرة من الكربون له وقع تأثيري كبير من الناحية النيترونية ، وفي معظم الحالات التي تستخدم الكربون كمهدئ المفاعل فإن مائع التبريد لهذا المفاعل يكون غازا.
المفاعل المعروض من قبل شركة ( the general electric) المسمى بمفاعل الحرارة العالية المبردة بالغاز أي ( h t g r ) يستعمل الهيليوم كمبرد وقلب المفاعل يتكون من مجاميع الكربون المكدسة متضمناً مناطق صغيرة تحتوي على وقود اليورانيوم _ الثور يوم
المنظومات الأساسية لمفاعل درجة الحرارة العالية المبرد للغاز
إن الاختلاف جوهري على باقي تصاميم المفاعلات : في منظومة الوقود المهدئ من حيث أن الوقود يتكون من اسطوانات صغيرة جداً من اليورانيوم و الثور يوم الموجودة في مناطق الوقود لمجاميع المهدئ الكربوني ، ومنظومة التبريد الابتدائية المتميزة باستخدامها لغاز الهليوم كمبرد ومنظومة التبريد الابتدائية تقع ضمن وعاء المفاعل المصنع من الخرسانة .
* يتكون قلب مفاعل درجة الحرارة العالية المبردة بالغاز من كومة ضخمة من مجموعات الجرافيت السداسية والتي تحوي كل منهما على مناطق وقودية بالإضافة لاحتوائها على مناطق مرور غاز الهليوم المضغوط ، يتكون الوقود من ثاني أكسيد أو كار بيد سيراميكي ، حيث أنه يتواجد كنوبات وقود صغيرة مغطاة بمادة خزفية ، والوقود المكون بشكل اسطوانات صغيرة ( pellets ) لها أغلفة مختلفة لتسهيل عملية الفصل أثناء عملية معاملة الوقود ، حيث يتكون اسطوانات الوقود الصغيرة القابلة للانشطار من اليورانيوم ( u 238 ) المخصب بنسبة 9% من(u235 ) ، مغطاة بالكربون الحراري ( pyrolitic ) وكار بيد السيليكون ، أما الاسطوانات الصغيرة المنتجة ( th233 ) فهي مغطاة بالكربون فقط ، وعند اشتغال المفاعل فإن الكر بيد السيلسيكوني القابل للاحتراق يساعد في فصل النوعين في عملية معاملة الوقود .
هناك منفذ في وعاء المفاعل المصنوع في الخرسانة المسبقة الإجهاد ويقع فوق المجاميع المركزية إن هذا المنفذ يستخدم في عملية إعادة تحميل الوقود وكذلك لغرض تحريك قضبان السيطرة أثناء عملية اشتغال المفاعل ، تمتلك المجامع المركزية أيضاً قناة إضافية منها كربيد البور ون كاحتياط لمنظومة المفاعل .
تتكون منظومة التبريد الابتدائية من القلب وأربعة إلى ستة دوائر لمائع التبريد الابتدائي حيث تتضمن كل دائرة على مضخة التدوير ( circulate ) الخاصة بها وعلى مولدها البخاري يضخ غاز الهليوم بضغط مقداره ( mp5 ) إلى الأسفل خلال القلب ومن ثم يخرج بدرجة حرارة تبلغ حوالي ( 743 ) درجة حيث أن الدرجة الحرارية هي أعلى من درجة حرارة المفاعلات المبردة بالماء . بعدئذ يمر الغاز في أحد الأنابيب المؤدية إلى مولد البخار ، إن سبب اشتعال المفاعل على درجة حرارة عالية هو كنتيجة المبرد الغازي وللخصائص الجيدة لقلب المفاعل الذي يتحمل درجات الحرارة العالية حيث لا يوجد غلاف معدني حساس لدرجات الحرارة العالية في الوقود ، البخار الحاصل كنتيجة لدرجات الحرارة العالية يعطي طاقة كهربائية بكفاءة تعادل ( 39 % )
المنظـومــات الـمسـاعــدة
تتكون من اثنين أو ثلاث دوائر مساعدة ، حيث في حالة فشل إحدى دوائر التبريد الرئيسية فإن المنظومات المساعدة تعمل على إزالة حرارة الانحلال بعد إطفاء المفاعل ، وتتوفر منظومتان متماثلتان تخدمان غرض تنقية غاز الهليوم المبرد تتم عملية التنقية بهذه المنظومات على أساس إلصاق جزيئات الغاز بالسطح الصلب حيث يستخدم غاز الهيدروجين كمستأصل لإزالة الدقيقات والغازات الملوثة . لقد صممت منظومة عزل المولد البخاري لمنع تسرب الماء أو البخار إلى المبرد الابتدائي فإذا حصل تسرب للماء فإن من الممكن في هذه الحالة عزل دائرة التبريد المعطوبة عند إطفاء المفاعل ، بينما تترك بقية دوائر التبريد لتجهيز التبريد اللازم .
انواع المفاعلات النووية لكن ايها افضل ويتيح لنا تخصيب u238