معرفی راکتور آب سنگین

راکتور آب سنگین (به انگلیسی: Heavy-Water Reactor) معروف به رآکتورهای HWR، از انواع رآکتور هسته‌ای صنعتی نوین در نیروگاه‌های هسته‌ای در جهان است که از انرژی هسته‌ای استفاده می‌کند. این رآکتورها با آب سنگین کار می‌کنند، [۱] از آب سنگین به عنوان کند کننده نوترون و خنک‌کاری استفاده می‌شود. رآکتورهای آب‌سنگین می‌توانند از اورانیوم معمولی یا غنی نشده هم استفاده کند، به همین دلیل تولید آب سنگین به بحث‌های مربوط به جلوگیری از توسعه سلاح‌های هسته‌ای مربوط است. تولید این رآکتورها از جنگ جهانی دوم آغاز و غالباً توسط کشور کانادا انجام گرفته. معروفترین این رآکتورها، راکتور کندو نام دارد. دو نوع رآکتور HWR امروزه در جهان مورد استفاده‌است: رآکتور آب‌سنگین فشرده راکتور آب‌سنگین فشرده (به انگلیسی: Pressurised Heavy Water Reactor) یا PHWR، یکی از انواع راکتورهای صنعتی انرژی هسته‌ای تولید شده در جهان است. این راکتورها تولید شرکت زیمنس آلمان بوده و همانند راکتور کندو از سوخت اورانیوم طبیعی استفاده می‌کنند. اما بجای استفاده از تیوب های فشاری کالاندریا، از محفظه فشاری متداول استفاده می‌کنند.[۱] آرژانتین صاحب چند واحد از این راکتورها است. ژاپن هم راکتور مشابهی دارد که Fugen نام دارد اما در ۲۰۰۵ کار روی آن متوقف شد. این راکتورها یکی از دو نوع راکتور آب سنگین هستند. راکتور کندو رآکتور کاندو رآکتور کاندو (به انگلیسی: CANDU reactor) (کوتاه شده عبارت اورانیوم دوتریم کانادایی) توسط کانادایی‌ها طراحی شده‌است. رآکتور کاندو رآکتور آب سنگین تحت فشار است. مخفف اشاره به اکسید-دوتریم به عنوان معتدل کننده و از آن برای سوخت اورانیوم (اصلی، اورانیوم) استفاده می‌شود. راکتور کاندو اولین بار در سال ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ با همکاری بین سازمان انرژی اتمی کانادا(AECL)، کمیسیون تولید برق هیدرو-الکتریکی آنتاریو (امروزه با نام تولید برق آنتاریو)، جنرال الکتریک کانادایی (امروزه با نام GE) و دیگر شرکت‌ها توسعه یافت. همه رآکتورهای ساخته شده در کانادا از نوع رآکتور کاندو است، مانند نیروگاه هسته‌ای براوس، دومین نیروگاه بزرگ هسته‌ای جهان با ظرفیت تولید ۶۲۷۲ مگاوات. این رآکتورها به بازارهای جهانی نیز راه یافته‌اند و واحدهای عملیاتی کاندو در حال حاضر در کشورهای هند، پاکستان، آرژانتین، کره جنوبی، رومانی و چین کار می‌کنند. در اکتبر ۲۰۱۱، دولت فدرال کانادا مجوز طراحی کاندو را برای انرژی کاندو صادر نمود که رآکتورهای سابق توسعه یابد و بخش بازاریابی توسط شرکت AECL در آن زمان صورت پذیرد. طراحی و عملکرد نیروگاه هسته‌ای براوس، دومین نیروگاه بزرگ هسته‌ای جهان دارای واحدهای کاندو است. نیروگاه تولید الکتریسیته کاندو در یک مد مشابه به عنوان یک ایستگاه تولید قدرت با سوخت فسیلی به شمار می‌رود. گرما توسط سوخت سوزانده شده تولید می‌شود و گرما برای چرخاندن توربین بخار به کار می‌رود که به طور معمول در جداکننده "سالن قدرت" نمایش داده می‌شود. در حالی که یک نیروگاه سوخت زغال سنگ، زغال سنگ با هوا می‌سوزد و اغلب تولید کربن دی اکسید و خاکستر می‌نماید، اما رآکتور کاندو سوخت هسته‌ای در داخل مصرف می‌کند، زمانی که سوخت می‌سوزد گرما از رآکتور خارج می‌شود و باقی‌مانده حاوی سطح بالای مواد رادیواکتیو می‌باشد. واکنش‌های شکافت در درون هسته رآکتور به آب سنگین فشرده شده که در حلقه اولیه خنک‌کننده قرار دارد انجام می‌شود. یک مبدل گرما که به عنوان یک تولید کننده بخار نیز به کار می‌رود، گرما را به آب سبک در حلقه دوم خنک‌کننده منتقل می‌کند که توان یک توربین بخار با ژنراتور تولید الکتریسیته به آن بستگی دارد (برای یک نوع از سیکل رانکین ترمودینامیکی). پس از آن، بخار خروجی از توربین‌ها خنک می‌شوند و به عنوان خوراک برای تولید بخار به کار می‌رود. اغلب خنک کاری آب با منبع نزدیک به آن صورت می‌گیرد، مانند دریاچه، رودخانه، یا اقیانوس، و از یک پخش کننده برای گستردن دمای خروجی در یک حجم زیاد، و داشتن تاثیرات محدود در محیط استفاده می‌شود. یک برج خنک‌کننده نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد اما با کاهش راندمان و افزایش قیمت خنک کاری همراه می‌شود.