Perché alcune centrali nucleari non hanno torri di raffreddamento?

 

 

 

I.Il metodo di raffreddamento determina la necessità di torri di raffreddamento

 

Il requisito principale di raffreddamento di una centrale nucleare è scaricare il calore di scarto del vapore di scarico dalle turbine a vapore. I sistemi di raffreddamento sono classificati in tre tipologie:una volta-durante il raffreddamento, raffreddamento a ricircolo-a circuito chiuso, Eraffreddamento ad aria. Le torri di raffreddamento vengono utilizzate solo nei sistemi di raffreddamento a ricircolo-a circuito chiuso.

 

 

 

2. Raffreddamento a ricircolo-a circuito chiuso (sono necessarie torri di raffreddamento)

 

Le centrali nucleari interne, vincolate da risorse idriche limitate, adottano ilcircolazione acqua + torre di raffreddamentomodalità. L'acqua circolante assorbe il calore nei condensatori e viene quindi pompata nelle torri di raffreddamento per la dissipazione del calore e la riduzione della temperatura attraverso l'evaporazione, prima di ritornare per il riutilizzo, evitando così gli sprechi d'acqua. I progetti di energia nucleare interna (ad esempio, alcune centrali nucleari interne in Europa e negli Stati Uniti) devono essere dotati di torri di raffreddamento come configurazione standard.

 

3. Sistema di raffreddamento ad aria (non sono necessarie torri di raffreddamento tradizionali)

 

Alcune centrali elettriche nelle regioni aride adottano il raffreddamento ad aria diretto o indiretto, dove la dissipazione del calore è ottenuta attraverso il contatto diretto o indiretto tra l'aria e le apparecchiature di scambio termico. Questo metodo non comporta perdite per evaporazione e non richiede torri di raffreddamento, ma ha un'efficienza di scambio termico inferiore e necessita di aree di scambio termico più grandi e un maggiore consumo energetico dei ventilatori.

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II. Impatto chiave delle condizioni geografiche e delle fonti d'acqua

 

1.Vantaggi delle località costiere/fluviali-adiacenti

 

L'abbondante acqua di mare e di fiume può soddisfare i requisiti di presa e scarico dell'acqua di una volta-attraverso il raffreddamento, eliminando la necessità di torri di raffreddamento. Al momento, tutte le centrali nucleari operative in Cina si trovano lungo la costa, quindi generalmente non vengono installate torri di raffreddamento.

 

2. Vincoli delle aree interne/acqua-scarse

 

Le regioni interne si trovano ad affrontare una scarsità di approvvigionamento idrico. Una volta-il raffreddamento è limitato dalle normative sulla protezione ambientale e dai limiti sul volume dell'acqua, rendendo il raffreddamento a ricircolo-a circuito chiuso una scelta obbligatoria e le torri di raffreddamento diventano quindi un componente standard. Ad esempio, le centrali nucleari interne negli Stati Uniti e in Francia sono tutte dotate di grandi torri di raffreddamento iperboloidi.

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III. Differenze nei tipi di reattori e nei refrigeranti

 

I progetti dei sistemi di raffreddamento variano a seconda dei diversi tipi di reattore e alcuni tipi di reattori intrinsecamente non richiedono torri di raffreddamento tradizionali.

 

Tipo di reattore	Liquido refrigerante	Caratteristiche di raffreddamento	Requisiti della torre di raffreddamento
Reattore ad acqua pressurizzata (PWR)	Acqua ad alta-pressione	I circuiti primario e secondario sono separati; il circuito secondario richiede il raffreddamento del vapore di scarico	Non richiesto per gli impianti costieri che utilizzano una sola-raffreddamento; richiesto per gli impianti interni che utilizzano il raffreddamento-a circuito chiuso
Reattore ad acqua bollente (BWR)	Acqua	Il liquido refrigerante bolle direttamente per generare vapore; il vapore di scarico deve essere condensato	Non richiesto per gli impianti costieri che utilizzano una sola-raffreddamento; richiesto per gli impianti interni che utilizzano il raffreddamento-a circuito chiuso
Reattore veloce-raffreddato al sodio	Sodio liquido	Il metallo liquido offre un'elevata efficienza di scambio termico; non è richiesto alcun raffreddamento evaporativo	Generalmente non sono necessarie torri di raffreddamento tradizionali
Reattore raffreddato con-gas-ad alta temperatura	Elio	Raffreddamento del gas con dissipazione del calore tramite scambiatori di calore	Non sono necessarie torri di raffreddamento tradizionali
Reattore a sali fusi a base di torio-	Sale fuso	Raffreddamento a sali fusi; il design del sistema non richiede l'evaporazione dell'acqua per la dissipazione del calore	Non sono necessarie torri di raffreddamento tradizionali

 

 

 

 

IV.Compro-tra protezione ambientale e fattori economici

 

1.Conformità ambientale

Una volta-il raffreddamento deve soddisfare gli standard ambientali relativi alla temperatura dell'acqua di scarico e all'inquinamento termico. Le aree costiere hanno grandi capacità di corpi idrici, il che rende facile soddisfare i requisiti di conformità. Il raffreddamento a ricircolo interno-a circuito chiuso controlla lo scarico del calore attraverso le torri di raffreddamento per conformarsi alle normative ambientali.

 

 

2.Economia

Una volta-il raffreddamento prevede bassi costi di costruzione e spese operative, ma è soggetto a vincoli relativi alla fonte d'acqua. Il raffreddamento a ricircolo-a circuito chiuso richiede la costruzione di torri di raffreddamento, che comporta investimenti di capitale elevati ma è adatto per aree con scarsità d'acqua-. I sistemi di raffreddamento ad aria consentono di risparmiare acqua-ma consumano molta energia per le ventole, con conseguenti costi operativi più elevati a lungo termine-.

                                                

Scenari speciali e ottimizzazione della progettazione

 

1.Impianti nucleari (navi/sottomarini)

A causa dello spazio limitato, vengono adottati sistemi di raffreddamento compatti (ad esempio, raffreddamento ad acqua di mare con-raffreddamento combinato con scambiatori di calore ad alta-efficienza), senza l'installazione di torri di raffreddamento.

 

2.Piccoli reattori modulari (SMR)

Alcuni progetti adottano il raffreddamento integrato o il raffreddamento ad aria, semplificando il sistema ed eliminando la necessità di grandi torri di raffreddamento.

 

In conclusione, se una centrale nucleare sia dotata di torri di raffreddamento è una decisione globale basata sui metodi di raffreddamento, sulle condizioni geografiche, sulla progettazione del reattore e su fattori economici. I sistemi di raffreddamento costieri "una volta"-attraverso, i tipi di reattori speciali (ad esempio, reattori veloci-raffreddati al sodio, reattori raffreddati a-gas-ad alta temperatura) e i sistemi di raffreddamento ad aria non richiedono torri di raffreddamento tradizionali, mentre i sistemi di raffreddamento a ricircolo interno-a circuito chiuso devono essere dotati di torri di raffreddamento. Con l'espansione dell'energia nucleare nelle aree interne e-con scarse risorse idriche, l'applicazione delle torri di raffreddamento diventerà sempre più diffusa. Nel frattempo, anche le tecnologie di raffreddamento dell’aria e i nuovi tipi di reattori stanno guidando la diversificazione dello sviluppo dei sistemi di raffreddamento.