Um refrigerante em um reator nuclear é uma substância líquida ou gasosa que passa através do núcleo do reator e remove o calor da reação da fase nuclear.
Em reatores de dupla energia de circuito, ou fluido de refrigeração não entra em nenhum gerador de vapor, que produz vapor que aciona turbinas, e em reatores de um único circuito refrigerante (vapor ou gás) podem servir como ciclo de fluido de trabalho da turbina. Investigação (por exemplo, materiais de ciência) e reatores especiais (por exemplo, reatores para o acúmulo de isótopos radioativos) ou refrigerante ou reator de refinaria única, ou calor resultante não é usado.
Os seguintes requisitos são aplicados aos refrigerantes térmicos:
- Absorção fraca de nêutrons (reatores térmicos) ou enfraquecimento deles (reatores rápidos).
- Resistência química em condições de intensa exposição à radiação.
- Baixa corrosividade em relação a matérias-primas como quais ou refrigerantes é em contato.
- Alto coeficiente de transferência de calor.
- Calor elevado específico.
- Baixa pressão de trabalho a altas temperaturas.
Os reatores de neutron usam (normal e pesado), vapor de água, líquidos orgânicos, dióxido de carbono como refrigerante. Em reatores nucleares rápidos: metais líquidos (principalmente sódio) e também gases (por exemplo, vapor d'água, helio). Muitas vezes, ou líquido serve como refrigerante, que também é um moderador.
Possui dois refrigerantes
Água leve
Um dos transportadores de calor mais comuns é a água. A água natural contém uma pequena quantidade de água pesada (0,017%), várias impurezas e gases dissolvidos. A presença de impurezas e gases torna a água quimicamente ativa com metais. Portanto, antes de usá-lo como um transportador de calor, a água é purificada das impurezas por destilação e desarejada, isto é, os gases são removidos da água.
No primeiro circuito, a água radioativa circula. A principal fonte de radioatividade na água são as impurezas, cuja aparência na água se deve à corrosão dos nós do circuito primário e à contaminação tecnológica por substâncias físseis na superfície externa dos elementos combustíveis. A concentração de impurezas radioativas na água é reduzida por filtração.
As desvantagens de água como um refrigerante incluem baixo ponto de ebulição (100 ° C a uma pressão de 1 atm) e a absorção de neutrões térmicos. A primeira desvantagem é eliminada aumentando a pressão no circuito primário. A absorção de nêutrons térmicos pela água é compensada pelo uso de combustível nuclear baseado em urânio enriquecido.
Água pesada
A água pesada em suas propriedades químicas e térmicas é pouco diferente da água comum. Ele praticamente não absorve nêutrons, o que torna possível usar o urânio natural como combustível nuclear em reatores nucleares com um moderador de água pesada.
No entanto, a água pesada ainda é pouco utilizada na construção do reator devido ao seu alto custo.
Metais líquidos
Dos refrigerantes metálicos, o sódio é o mais desenvolvido. Este refrigerante é quimicamente ativo com a maioria dos metais a uma temperatura relativamente baixa, e esta atividade de sódio é devido à mistura de óxidos de sódio. Portanto, o sódio é completamente limpo dos óxidos, após o que não reage com muitos metais (Mo, Zr, aço inoxidável, etc.) a 600-900 ° C.
Líquidos orgânicos
Dos líquidos orgânicos testados, alguns dos polifenilos, incluindo difenil e trifenil, foram os mais estáveis sob condições de altas temperaturas e exposição à radiação. No entanto, apesar das vantagens, esses refrigerantes se mostraram instáveis demais para a irradiação de nêutrons, de modo que esses reatores não eram usados industrialmente.
Gás
O principal refrigerante do gás é o dióxido de carbono. É econômico, caracterizado por maior densidade e capacidade volumétrica de calor em comparação com outros gases. O efeito corrosivo do dióxido de carbono nos metais depende do teor de oxigênio.
