Cos'è un pressurizzatore?
Un pressurizzatore è un grande serbatoio cilindrico installato all'interno di un sistema di raffreddamento di un reattore ad acqua pressurizzata. La sua funzione principale è regolare la pressione del refrigerante del sistema primario, sebbene venga utilizzato anche per il monitoraggio del livello dell'acqua e come dispositivo di sicurezza per il rilascio della pressione.
Parti del Pressurizzatore Nucleare
Come funziona un pressurizzatore?
Il refrigerante primario può essere riscaldato dal reattore o da riscaldatori elettrici alla base del pressurizzatore. Quando la temperatura del refrigerante primario aumenta, il suo volume si espande. L'espansione avviene anche all'interno del pressurizzatore, poiché è collegato al sistema di refrigerante primario tramite una linea di sovratensione. L'espansione termica del refrigerante primario causa la compressione del vapore nella parte superiore del pressurizzatore e l'aumento della pressione del sistema.
La pressione del sistema può essere ridotta spruzzando acqua relativamente fredda nel pressurizzatore tramite un ugello di spruzzo. Questo provoca la condensazione del vapore all'interno del pressurizzatore, riducendo il suo volume e abbassando la pressione del sistema di refrigerante primario.
I pressurizzatori sono componenti critici per la sicurezza all'interno di una centrale elettrica PWR, poiché mantengono il refrigerante primario in uno stato liquido, riducendo la probabilità di surriscaldamento del nucleo del reattore.
Pressurizzatori Dinamici e Statici
La pressione nel circuito primario di un reattore ad acqua pressurizzata (PWR) è mantenuta da un pressurizzatore. I pressurizzatori possono essere statici o dinamici; questo modello 3D rappresenta un pressurizzatore dinamico. Un pressurizzatore dinamico svolge le seguenti funzioni.
- Mantenere la pressione di un sistema al di sopra del suo punto di saturazione.
- Fornire un mezzo per controllare l'espansione e la contrazione del fluido del sistema.
- Fornire un mezzo per controllare la pressione di un sistema.
- Fornire un mezzo per rimuovere i gas disciolti dal sistema ventilando lo spazio del vapore del pressurizzatore.
Quali sono le principali parti di un pressurizzatore nucleare?
Serbatoio
Il pressurizzatore fornisce un punto nel sistema del reattore dove liquido e vapore possono essere mantenuti in equilibrio in condizioni sature, per scopi di controllo. Sebbene i progetti differiscano da impianto a impianto, un pressurizzatore tipico è progettato per un massimo di circa 2.500 psi (≈172 bar) e 680°F (≈360°C). Le teste emisferiche superiore e inferiore del pressurizzatore sono solitamente costruite in acciaio al carbonio, con rivestimento in acciaio inossidabile austenitico su tutte le superfici esposte al sistema dell'acqua del reattore.
Sfiato
Uno sfiato viene utilizzato per rimuovere i gas disciolti dal sistema; un deaeratore svolge una funzione simile in un circuito di alimentazione della caldaia. Sebbene molti gas disciolti vengano sfiatati dal pressurizzatore, la rimozione di ossigeno e anidride carbonica è di maggiore importanza. L'ossigeno rende l'acqua corrosiva, mentre l'anidride carbonica abbassa il pH dell'acqua, rendendola più acida e quindi più corrosiva.
Ugello di Spruzzo
La pressione all'interno del pressurizzatore è ridotta utilizzando un ugello di spruzzo. Un ugello di spruzzo è un dispositivo situato nella parte superiore del pressurizzatore; viene utilizzato per atomizzare l'acqua in arrivo dal ramo freddo. Spruzzare acqua fredda nel pressurizzatore riduce la temperatura dell'acqua all'interno del pressurizzatore e provoca la condensazione di parte del vapore, il che porta a una riduzione della pressione del sistema.
Diffusore di Sovratensione
Un diffusore di sovratensione è installato alla base del pressurizzatore. L'acqua scaricata dal pressurizzatore passa attraverso la linea di sovratensione e nel circuito primario.
Pacco Riscaldatori Elettrici
I riscaldatori elettrici vengono utilizzati per riscaldare l'acqua all'interno del pressurizzatore. Quando l'acqua raggiunge la sua temperatura di saturazione, inizia a bollire. L'acqua bollente riempie il vuoto sopra il livello normale di funzionamento dell'acqua, creando un ambiente saturo di acqua e vapore. La temperatura dell'acqua determina la quantità di pressione sviluppata nello spazio del vapore, più a lungo i riscaldatori sono attivi, più caldo diventa l'ambiente. Più caldo è l'ambiente, maggiore è la quantità di pressione.
Ugello di Rilevamento del Livello
I sensori di livello sono montati in vari punti sul serbatoio del pressurizzatore. Il monitoraggio in tempo reale del livello dell'acqua del pressurizzatore garantisce che il personale venga immediatamente avvisato in caso di diminuzione del livello dell'acqua del pressurizzatore. In questo modello 3D, il sensore di livello sarebbe montato in questa posizione e nella stessa posizione più in basso sul guscio del pressurizzatore.
Valvola di Sicurezza
Un pressurizzatore controlla la pressione del sistema di raffreddamento dell'acqua e funge da dispositivo di sicurezza per il rilascio della pressione per il sistema. Una valvola di sicurezza pilotata (PORV) è installata nella parte superiore del pressurizzatore. Se la pressione del sistema aumenta oltre un determinato setpoint, la PORV si apre e il vapore viene scaricato in un serbatoio di rilascio. Un dispositivo di sicurezza secondario (spesso un disco di rottura) è fornito come misura di sicurezza aggiuntiva.
Livello Normale di Funzionamento dell'Acqua (NOWL)
Il pressurizzatore è posizionato più in alto rispetto ad altri serbatoi di pressione dell'acqua di raffreddamento del reattore. È l'unico serbatoio non completamente allagato con acqua di raffreddamento. Poiché il pressurizzatore ha un livello normale di funzionamento dell'acqua, può essere misurato per fornire un avviso precoce in caso di diminuzione del livello del refrigerante del reattore.
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Risorse Aggiuntive
https://en.wikipedia.org/wiki/Pressurizer
https://www.nuclear-power.net/pressurizer
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/pressuriser