نيروگاه اتمي بوشهر به عنوان يكي از بزرگ‌ترين طرح‌هاي ملي كشور در آستانه راه‌اندازي و تجلي خودباوري و تخصص جوانان ايراني است.
به گزارش خبرگزاري فارس از بوشهر، نيروگاه اتمي بوشهر علاوه بر جنبه‌هاي سياسي و اجتماعي كه در كشور و جهان داشته، با استفاده از فناوري‌ها و تكنولوژي‌هاي روز در آن و حضور جوانان متخصص ايراني در اجراي پروژه‌هاي مختلف، به عنوان نماد خودباوري و توانمندي ايرانيان در عرصه علم و تكنولوژي است.
در اين گزارش فرآيندهاي مختلف نيروگاه اتمي بوشهر از جمله فرايند عملياتي، شكافت هسته‌اي و راكتور و توربين تشريح ميشود.
* شرح فرآيند عملياتي
با وجود پيچيدگي تكنولوژيكي يك نيروگاه هسته‌اي از نوع نيروگاه بوشهر، فرآيند عملياتي نيروگاه كاملا ساده است، فرآيند توليد انرژي الكتريكي در نيروگاه هسته‌اي را مي‌توان به سه مرحله مدار اول، مدار دوم و مدار خنك‌كننده تقسيم كرد.
ـ مدار اول:
شكافت اورانيوم غني شده در راكتور منبع توليد انرژي به صورت گرمايي است. اين انرژي گرمايي توسط آب مدار اول كه در يك مسير بسته جريان دارد به مولدهاي بخار منتقل ميشود.
مولد بخار يك مبدل حرارتي است كه آب مدار اول دورن لوله‌هاي u شكل فولادي آن جريان دارد و آب مدار دوم در يك سيكل كاملا مجزا با گردش در اطراف اين لوله‌ها ضمن برداشت حرارت به بخار تبديل ميشود. آب مدار اول پس از خروج از مولد بخار توسط پمپ مدار اول براي برداشت مجدد گرما به راكتور بازگردانده ميشود.
ـ مدار دوم:
در مدار دوم بخار توليد شده در مولد بخار به توربين هدايت شده و در آنجا به انرژي مكانيكي تبديل ميشود سپس بخار خروجي از توربين به وسيله كندانسور به آب تبديل شده و مجددا براي تكميل و تكرار اين چرخه به مولد بخار بازگردانده ميشود.
ـ مدار خنك‌كننده:
براي چگالش بخار خروجي از توربين، آب دريا به عنوان خنك‌كننده در يك مدار كاملا مجزا از مدار دوم توسط پمپ‌هاي سيركولاسيون به كندانسور هدايت ميشود و پس از برداشت گرما از طريق يك كانال روباز به طول 400 متر و به دنبال چهار تونل 1200 متري در زير بستر دريا در عمق 7 متري به دريا باز مي‌گردد.
* شكافت هسته‌اي
نقش اصلي راكتور در نيروگاه هسته‌اي توليد انرژي گرمايي است. فرايندي كه در اين راكتور سبب توليد گرما ميشود شكافت نام دارد.
شكافت فرايندي است كه در طي آن يك هسته اتم سنگين به دو يا چند هسته كوچك‌تر تبديل ميشود و ضمن اين عمل مقداري انرژي به صورت گرما تابش ساطع ميشود.
در نيروگاه هسته‌اي با آب سبك فرايند شكافت غالبا توسط نوترون‌هاي حرارتي انجام ميشود، هسته اورانيوم 235 پس از جذب نوترون ناپايدار شده به دو يا چند جز به‌نام شكافپاره تقسيم ميشود، علاوه بر شكافپاره‌ها ود تا سه نوترون به علاوه مقداري انرژي و ذرات آلفا، بتا و تابش كاما نيز در هر شكافت به دست مي‌آيد.
به اين ترتيب يك عمل شكافت مي‌تواند منجر به شكافت‌هاي ديگري نيز شود كه آن‌ها نيز به نوبه خود شكافت‌هاي ديگري را به دنبال دارد، به اين واكنش كه به صورت تسلسل شكل ادامه مي‌يابد واكنش شكافت زنجيره‌اي مي‌گويند ضمن اينكه پايدار ماندن واكنش زنجيره‌اي در قلب راكتور مستلزم وجود جرم بحراني در قلب راكتور است.
انرژي آزاد شده از فرآيند شكافت به گرما تبديل ميشود حرارت توليد شده توسط آب مدار اول برداشت شده به آب مدار دوم انتقال مي‌يابد و در مدار دوم براي توليد بخار و چرخاندن توربين مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
تنظيم مقدار انرژي آزاد شده در يك راكتور هسته‌اي با تعداد شكافت‌هايي كه اتفاق مي‌افتد كنترل ميشود.
اين عمل با كنترل كردن تعداد نوترون‌هايي كه براي انجام عمل شكافت موجود است صورت مي‌گيرد هر چه تعداد شكافت‌ها نيز كمتر است يكي از روش‌هاي رسيدن به چنين كنترلي است كه ماده را در راكتور قرار دهند كه به آساني نوترون‌ها را جذب كند بنابراين با تنظيم مقدار اين ماده در راكتور، تعداد نوترون‌هاي موجود براي عمل شكافت مي‌تواند به ميزان مطلوب تنظيم شود.
* راكتور
راكتور نيروگاه هسته‌اي بوشهر از نوع آب سبك تحت فشار است كه توان توليد 3 هزارmw انرژي گرمايي را داشته و متشكل از يك پوسته از جنس فولاد كربني است كه با فولاد ضد زنگ پوشش داده شده است و درون آن قلب راكتور، سپر حرارتي و نوتروني، نگهدارنده قلب، محافظ كانال‌هاي هادي قرار گرفته و توسط درپوش راكتور بسته ميشود.
آب كه به عنوان كندكننده نوترون و خنك‌كننده استفاده ميشود توسط پمپ‌هاي مدار اول با فشار157bar و حرارت 291c از طريق 4 نازل خط سرد وارد راكتور ميشود و پس از برداشت حرارت از قلب راكتور با حرارت 321 از طريق 4 نازل خط گرم به سمت مولدهاي بخار هدايت شده و در آنجا با تبادل حرارت با آب مدار دوم بخار توليد ميشود.
منبع توليد گرما، سوخت هسته‌اي از نوع دي‌اكسيد اورانيوم غني شده با غناي02/4 درصد،62/3درصد،4/2 درصد و 6/1 درصد است.
سوخت هسته‌اي به صورت قرص‌هاي استوانه‌اي به قطر 57/7 و ارتفاع 12 ميلي‌متر ساخته شده كه درون ميله‌هاي سوخت قرار دارد.
تعداد 311 ميله سوخت با آرايش شش ضلعي يك مجتمع سوخت را مي‌سازند و تعداد 163 مجتمع سوخت در كنار هم قلب راكتور را تشكيل مي‌دهند.
مكانيزم توليد گرما، واكنش هسته‌اي شكافت اورانيوم و تبديل آن به پاره‌هاي شكافت سبك‌تر است كه هماره با آزاد شده انرژي و توليد نوترون براي ادامه اين زنجير است.
كنترل واكنش هسته‌اي و در نتيجه كنترل راكتور به كمك اسيدبوريك محلول در آب به همراه ميله‌هاي كنترل به محرك‌هاي سيستم كنترل و حفاظت متصل است انجام ميشود.
* توربين
مجموعه توربين بخار k-1000-60/3000-3 با قدرت نامي هزار مگاوات و سرعت 3 هزار دور در دقيقه براي به حركت درآوردن ژنراتور جريان متناوب به كار مي‌رود. ژنراتور به همراه مجموعه توربين به روي يك سازه بنتي سوار شده كه اين سازه به صورت مجزا از سازه اصلي ساختمان توربين، به روي فنرهاي مخصوصي قرار گرفته است.
توربوست نيروگاه اتمي بوشهر شامل چهار توربين از جمله يك توربين فشار بالا و سه توربين فشار پايين است.
مجموعه توربين مذكور تك محوري و هر چهار توربين از نوع دو طرفه متقارن است كه در هر طرف داراي 5 رديف پره هستند، روتور توربين‌هاي فشار پايين و فشار بالا به روش آهنگري و به صورت يكپارچه و بدون سوراخ مركزي ساخته ميشود كه اين كار موجب تمركز تنش در روتور ميشود.
سيكل آب و بخار نيروگاه اتمي بوشهر اين گونه است كه بخار توليد شده در مولدهاي بخار به ساختمان توربين هدايت و با حداكثر رطوبت 2/0 درصد و فشار 8/58 بار وارد توربين فشار قوي شده و پس از انجام كار به علت كاهش فشار و حرارت اوليه مرطوب ميشود.
براي اينكه اين رطوبت به پره‌هاي توربين فشار ضعيف آسيب نرساند بخار خشك و مجددا گرم ميشود تا پارامترهاي مطلوب دست يابد و پس از آن با فشار 8/6 بار به توربين فشار ضعيف هدايت ميشود، به دنبال آن در كندانسور تغيير حالت داده و طي مراحلي احيا شده و مجددا به مولدهاي بخار باز مي‌گردد.
واحد توربين نيروگاه اتمي بوشهر داراي مدار پيشرفته احيا از جمله چهار مرحله هيتر فشار پايين، دئراتور، يك مرحله هيتر فشار بالا و پمپ انتقال كندانس بخار گرم‌كننده است.
تمام هيترهاي فوق به غير از دئراتور كه از نوع مخلوطي است از نوع تبادل حرارت سطحي هستند. تمام هيترهاي احيا‌كننده غير از هيتر فشار پايين شماره چهار و دئراتور شامل دو پوسته هستند و در دو خط موازي قرار دارند.
* ژنراتور:
ژنراتور نيروگاه اتمي بوشهر از نوع سنكرون سه فاز است كه سيم پيچ استانور آن با آب خنك ميشود، خنك‌كننده روتور و هسته استاتورآن نيز هيدروژن است.
قدرت خروجي آن هزار مگاوات و داراي دو قطب بوده و با مارك tbb-1000-2/27- T3 معرفي ميشود و ولتاژ خروجي استاتور ان نيز 27 kv است.
* پست:
نيروگاه اتمي بوشهر داراي دو پست 230 و 400 كيلو وات است كه پست 400 كيلووات از نوع gis بوده و از طريق دو خط به پست چغادك و شبكه سراسري متصل ميشود و پست 230 كيلو ولت از نوع ais است و اتصال آن به شبكه سراسري توسط دو خط و از طريق پست بوشهر انجام ميشود.