قلب المفاعل النووي

المفاعل النووي هو مركز تحويل الطاقة لمحطة الطاقة النووية. وتتمثل وظيفتها الأساسية في تحويل الطاقة النووية للوقود النووي (مثل اليورانيوم 235) إلى طاقة حرارية من خلال تفاعل انشطار نووي متسلسل متحكم فيه، ودفع نظام توليد الطاقة لإنتاج الكهرباء. باعتباره "قلب" محطة الطاقة النووية، يتكون المفاعل من مكونات رئيسية مثل القلب، وقضبان التحكم، وأوعية الضغط، وحلقات التبريد: يتم ترتيب قضبان الوقود النووي الموجودة في القلب في مصفوفة محددة، ويؤدي تأثير النيوترونات إلى الانشطار ويطلق كمية كبيرة من الحرارة؛ يمكن لقضبان التحكم (التي تحتوي على كربيد البورون أو مواد الفضة والإنديوم والكادميوم) ضبط تدفق النيوترونات بدقة للحفاظ على معدل تفاعل مستقر؛ يدور سائل التبريد (مثل الماء أو المعدن السائل أو الهيليوم) في وعاء الضغط، وينقل حرارة القلب إلى مولد البخار، مما يدفع التوربين البخاري لتوليد الكهرباء. إذا أخذنا مفاعل الماء المضغوط (PWR) كمثال، فإن الماء عالي الضغط في الحلقة الأولى (ضغط حوالي 15.5 ميجا باسكال) ينقل درجة الحرارة العالية البالغة 330° درجة مئوية إلى الحلقة الثانية لتوليد البخار، مما يحقق التحويل المتتالي للطاقة النووية والطاقة الكهربائية، مع ضمان عدم تسرب المواد المشعة من خلال العزل المادي. تدمج تكنولوجيا المفاعلات الحديثة (مثل الجيل الثالث من "هوالونج ون" والجيل الرابع من المفاعلات المبردة بالغاز عالية الحرارة) حواجز أمان متعددة: يمكن لاحتواء الخرسانة المجهدة مسبقًا أن يتحمل الزلازل بقوة 9 درجات واصطدام الطائرات، ولا تزال أنظمة التبريد السلبية (مثل خزان المياه الأساسي لـ AP1000) قادرة على إزالة الحرارة المتبقية تلقائيًا عند انقطاع التيار الكهربائي، تقليل خطر الانهيار الأساسي بشكل كبير. أدى التكرار التكنولوجي للمفاعلات النووية (مثل زيادة تخصيب الوقود إلى 5% وتمديد دورة التزود بالوقود الأساسية إلى 18 شهرًا) إلى تحسين كفاءة توليد الطاقة بشكل كبير (الكفاءة الحرارية لأكثر من 35%)، وتصميمها المعياري (مثل المفاعل الصغير SMR) واختراقات التوطين (يتجاوز معدل الاعتماد على الذات للمعدات الرئيسية 90%) كما دعموا الطاقة النووية لتصبح ركيزة استراتيجية للتحول إلى الطاقة منخفضة الكربون. هناك أكثر من 400 وحدة عاملة في جميع أنحاء العالم، ويمثل توليد الطاقة السنوي أكثر من 10% من إجمالي الكهرباء في العالم.