Resirkülasyon Sistemi

BWR tipi reaktörlerde yoğuşturucudan gelen su, besleme suyu sistemi ve besleme suyu pompaları aracılığıyla yeniden reaktör kabına gönderilir. Bunun yanında, reaktör kabı içerisindeki suyun dolaşımını ve çekirdek üzerinden geçen akışın düzenlenmesini sağlayan resirkülasyon sistemi bulunur.

Klasik BWR tasarımlarında resirkülasyon sistemi genellikle iki bağımsız resirkülasyon döngüsü üzerinden çalışır. Reaktör kabından alınan su, resirkülasyon pompaları tarafından basınçlandırılır ve tekrar reaktör kabına gönderilir.

Böylece reaktör kalbinden geçen soğutucu debisi artırılıp azaltılabilir. Soğutucu akışının değiştirilmesi, çekirdek içerisindeki kaynama koşullarını ve buhar boşluklarının miktarını etkiler. Bu özellik, BWR teknolojisinin güç kontrol mekanizmasının önemli bir parçasıdır.

Resirkülasyon pompaları, reaktör kabından alınan suyu tekrar reaktör kabına göndererek çekirdek içerisindeki soğutucu akışını düzenleyen büyük kapasiteli pompalardır.

Pompa debisinin değiştirilmesiyle reaktör kalbinden geçen su miktarı kontrol edilebilir. Özellikle değişken hızlı pompa sistemlerine sahip BWR tasarımlarında pompa hızı, reaktör gücünün ayarlanmasında kullanılan önemli işletme parametrelerinden biridir.

Resirkülasyon debisi artırıldığında çekirdekten geçen su miktarı artar. Bunun sonucunda çekirdek içerisindeki buhar boşluklarının oranı azalır ve reaktörün nötronik özellikleri değişerek reaktör gücünün yükselmesine katkıda bulunur.

Tersine, resirkülasyon debisinin azaltılması çekirdek içerisindeki buhar boşluğu oranının artmasına ve reaktivitenin azalmasına yol açarak reaktör gücünün düşmesine katkıda bulunur.

Resirkülasyon sisteminin önemli bileşenlerinden biri de jet pompalarıdır. Jet pompaları, BWR reaktör kabı ile reaktör kalbi çevresindeki yapıların arasında yer alır ve çekirdek içerisindeki toplam soğutucu akışının oluşturulmasına katkıda bulunur.

Jet pompalarının önemli bir özelliği, hareketli mekanik parçalarının bulunmamasıdır. Pompalama etkisi, resirkülasyon pompalarından gelen yüksek hızlı suyun oluşturduğu basınç farkından yararlanılarak elde edilir.

BWR tasarımına bağlı olarak reaktör kabı içerisinde çok sayıda jet pompası bulunabilir. Geleneksel tasarımlarda yaklaşık 16–24 jet pompası kullanıldığı örnekler mevcuttur. Gerçek sayı ve geometrik yapı, reaktörün tasarımına göre değişir.

Resirkülasyon pompasından gelen yüksek basınçlı ve yüksek hızlı su, jet pompasının daraltılmış giriş nozülünden geçirilir. Akışın hızlanması, nozül çevresinde bir basınç düşüşü oluşturur.

Oluşan basınç farkı, reaktör kabındaki çevre suyunun jet pompasının emiş bölgesine doğru çekilmesini sağlar. Böylece resirkülasyon pompasından gelen itici akış ile çevredeki sudan çekilen indüklenen akış birleşir.

Bu iki akış jet pompasının karışım bölgesinde birleşerek aşağı doğru yönlendirilir ve reaktör kalbine doğru ilerleyen güçlü bir soğutucu akışı oluşturur.

Jet pompalarının sağladığı en önemli katkılardan biri, resirkülasyon pompalarının doğrudan sağlayabileceğinden daha büyük bir toplam çekirdek debisinin oluşturulmasına yardımcı olmalarıdır.

Geleneksel BWR tasarımlarında jet pompaları, toplam resirkülasyon akışının önemli bir bölümünü oluşturabilir. Eski teknik kaynaklarda bu katkının yaklaşık üçte iki seviyesine ulaşabildiği belirtilmektedir. Gerçek oran, kullanılan reaktör tasarımına ve işletme koşullarına bağlıdır.

Bu hidrolik kazanç sayesinde dış resirkülasyon pompalarının çok daha büyük debileri tek başına sağlaması gerekmemekte, böylece sistemin toplam pompalama ihtiyacı daha uygun bir tasarımla karşılanabilmektedir.

BWR teknolojisini diğer birçok reaktör tasarımından ayıran önemli özelliklerden biri, reaktör gücünün çekirdek içerisindeki buhar boşluğu (void) miktarı ile güçlü şekilde ilişkili olmasıdır.

Çekirdek içerisindeki su kaynadıkça buhar miktarı artar. Buhar, suya göre çok daha düşük yoğunluğa sahip olduğundan nötronları daha az yavaşlatır. Bu durum, reaktörün nötronik özelliklerini değiştirerek reaktivitenin azalmasına ve gücün düşmesine yol açan önemli bir negatif geri besleme mekanizması oluşturur.

Resirkülasyon debisinin artırılması ise çekirdek içerisindeki sıvı su miktarını artırarak buhar boşluğu oranını azaltır. Böylece nötronların yavaşlatılması daha etkin hâle gelir ve reaktör gücü artma eğilimi gösterir.

Resirkülasyon sisteminin reaktör soğutucusunun dolaşımına katkıda bulunması nedeniyle sistem doğal olarak önemli bir hidrolik ve termohidrolik işleve sahiptir. Ancak BWR'daki rolünü yalnızca “soğutma sistemi” olarak tanımlamak eksik olur.

Normal işletme koşullarında resirkülasyon sisteminin en önemli işlevlerinden biri, reaktör kalbindeki soğutucu akışını ve buna bağlı olarak buhar boşluğu oranını kontrol ederek reaktör gücünün ayarlanmasına katkıda bulunmaktır.

Bununla birlikte reaktörün güvenli soğutulması yalnızca resirkülasyon sistemine bağlı değildir. BWR santrallarında normal ve acil durum koşulları için çok sayıda farklı güvenlik ve soğutma sistemi bulunur. Bu sistemler, tasarımın savunma derinliği yaklaşımı içerisinde birlikte değerlendirilir.

Sonuç olarak BWR resirkülasyon sistemi, yalnızca suyu reaktör içerisinde dolaştıran bir pompalama sistemi değildir. Resirkülasyon pompaları ve jet pompalarının birlikte oluşturduğu hidrolik yapı, çekirdekten geçen soğutucu akışını düzenler ve BWR teknolojisinin karakteristik özelliklerinden biri olan void geri beslemesi üzerinden reaktör gücünün kontrol edilmesine katkı sağlar.

BWR Ana Sayfasına Dön