PWR ile BWR Türlerinin Karşılaştırılması

PWR ve BWR arasındaki en önemli fark, reaktör çekirdeğinde üretilen ısının buhar türbinine nasıl aktarıldığıdır. PWR'da reaktör soğutma suyunun kaynamasına izin verilmez ve bu enerji ayrı bir buhar jeneratörü üzerinden ikinci devreye aktarılır. BWR'da ise su doğrudan reaktör kabı içerisinde kaynar ve oluşan buhar türbine gönderilir.

BWR tasarımında reaktör kalbinden geçen su, fisyon sonucu açığa çıkan ısı ile doğrudan kaynatılır. Oluşan buhar, reaktör kabının üst bölümündeki nem ayırıcılar ve buhar kurutucularından geçirilir.

Nem içeriği azaltılmış buhar daha sonra ana buhar hatları üzerinden doğrudan türbine gönderilir. Böylece BWR'da PWR'daki gibi ayrı bir buhar jeneratörüne ihtiyaç duyulmaz.

Bunun önemli bir sonucu, reaktörün birincil soğutucu çevriminin türbin tarafındaki buhar çevrimiyle doğrudan bağlantılı olmasıdır. Bu nedenle türbin ve ilgili buhar sistemlerinin radyolojik kontrolü ve tasarımı BWR teknolojisinde özel önem taşır.

PWR tasarımında reaktör kalbinden geçen birincil devre suyu çok yüksek basınç altında tutulur. Bu nedenle normal işletme koşullarında suyun reaktör içerisinde kaynamasına izin verilmez.

Reaktör kalbinde kazanılan ısı, birincil devre tarafından buhar jeneratörüne taşınır. Buhar jeneratöründe ısı, ikinci devredeki suya aktarılır ve bu su buharlaştırılarak türbine gönderilir.

Böylece PWR'da reaktörün birincil soğutucu devresi ile türbinin bulunduğu ikincil devre fiziksel olarak ayrılmış olur.

BWR'da reaktör kalbinde üretilen buhar doğrudan türbine giderken, PWR'da türbine giden buhar reaktörün birincil devresinden ayrı olan ikinci devrede üretilir.

Bu fark, santral yerleşimini, ekipmanların boyutlarını, borulama sistemlerini ve işletme prosedürlerini etkileyen temel tasarım farklılıklarından biridir.

Her iki reaktör tipinde de zincirleme fisyon reaksiyonunun kontrol edilmesi için nötron soğurucu sistemler ve reaktör kontrol yöntemleri kullanılır. Ancak kontrol sistemlerinin tasarımı ve işletmedeki ağırlığı iki teknoloji arasında farklılık gösterir.

PWR'da Kontrol Çubukları

PWR'larda kontrol çubukları genellikle yakıt demetlerinin üst bölümünden reaktör kalbine doğru hareket ettirilir. Kontrol çubukları, nötronları soğurarak reaktiviteyi değiştirir.

Kullanılan nötron soğurucu malzeme reaktör tasarımına göre değişebilir. Tarihsel PWR tasarımlarında gümüş-indiyum-kadmiyum alaşımları kullanılmış olmakla birlikte, farklı modern tasarımlarda farklı soğurucu malzemeler de kullanılmaktadır.

BWR'da Kontrol Çubukları

BWR tasarımında kontrol çubukları genellikle reaktör kalbinin altından yukarı doğru hareket eder. Bunun temel nedeni, reaktör kabının üst bölümünde buhar ayırma ve kurutma ekipmanlarının bulunmasıdır.

BWR'larda kontrol çubuklarında bor karbür gibi nötron soğurucu malzemeler kullanılabilir. Ayrıca BWR'ın karakteristik özelliklerinden biri olan resirkülasyon debisi kontrolü, çekirdek içerisindeki buhar boşluğu oranını değiştirerek reaktör gücünün ayarlanmasına katkı sağlar.

BWR tasarımının karakteristik özelliklerinden biri, reaktör kabı içerisindeki soğutucu akışının resirkülasyon pompaları ve jet pompaları kullanılarak düzenlenmesidir.

Resirkülasyon debisi değiştirildiğinde çekirdek içerisindeki su ve buhar oranı da değişir. Bu durum, nötronların yavaşlatılma koşullarını etkileyerek reaktörün reaktivitesine ve dolayısıyla gücüne etki eder.

PWR ve BWR tasarımlarında reaktör soğutucu sistemlerinin işletme basınçları farklıdır. PWR'da suyun kaynamasını önlemek amacıyla birincil devre çok daha yüksek basınç altında işletilir.

BWR'da ise suyun reaktör kabı içerisinde kaynaması tasarımın temel özelliği olduğundan, reaktör basıncı PWR'a kıyasla daha düşüktür. Bununla birlikte BWR reaktör kabı yine de çok yüksek basınç ve sıcaklık koşullarına dayanacak şekilde tasarlanmış büyük bir basınçlı ekipmandır.

BWR reaktör kabının içerisinde buhar ayırma, buhar kurutma ve resirkülasyon sistemlerinin bulunması nedeniyle kabın iç yapısı ve hacmi, PWR reaktör kabından farklı özelliklere sahiptir.

PWR ve BWR teknolojilerinin her ikisi de kapsamlı güvenlik sistemleri, çoklu koruma katmanları ve savunma derinliği yaklaşımı temelinde tasarlanır. Ancak birincil devre ile türbin çevriminin ilişkisi, iki tasarımın güvenlik ve işletme sistemlerinin yapılandırılmasında farklılıklara neden olur.

BWR'da reaktörde üretilen buhar doğrudan türbin sistemine gittiğinden, türbin tarafındaki bazı ekipmanların radyolojik açıdan kontrol edilmesi gerekir. PWR'da ise birincil ve ikincil devre fiziksel olarak ayrıldığından türbin tarafındaki radyolojik koşullar farklıdır.

Bu farklılıklar, bir teknolojinin diğerinden otomatik olarak daha güvenli olduğu anlamına gelmez. Her iki tasarımın güvenlik performansı, kullanılan reaktör nesline, tasarım özelliklerine, güvenlik sistemlerine ve işletme uygulamalarına bağlı olarak değerlendirilmelidir.

PWR ve BWR, aynı temel fiziksel prensiplerden yararlanan ancak ısının reaktörden türbine aktarılması konusunda farklı çözümler kullanan iki önemli hafif su reaktörü teknolojisidir.

PWR'ın temel özelliği, reaktör soğutucusunun yüksek basınç altında tutulması ve ısının buhar jeneratörü üzerinden ayrı bir ikincil devreye aktarılmasıdır. BWR'da ise kaynama doğrudan reaktör kabında gerçekleşir ve üretilen buhar, nem ayırma ve kurutma işlemlerinden sonra türbine gönderilir.

Bu temel fark; reaktör kabı tasarımından buhar sistemlerine, kontrol yöntemlerinden santral yerleşimine kadar birçok mühendislik unsurunu etkiler. Bununla birlikte her iki teknoloji de günümüzde farklı nesillerde ve farklı güvenlik özelliklerine sahip çok sayıda reaktör tasarımıyla temsil edilmektedir.

BWR Ana Sayfasına Dön