Budowa reaktorów HTGR

Dwa typy reaktorów HTRG

Wysokotemperatorowe reaktory chłodzone gazem (HTGR - High Temperature Gas cooled Reactor) mają wiele elementów różniących je od najpopularniejszych reaktorów typu PWR i BWR.  Wyróżniamy dwa główne typy reaktorów HTGR:

  • z rdzeniem usypanym (pebble bed ) - konstrukcja niemiecka z paliwem w postaci kul grafitowych o średnicy 6 cm,
  • pryzmatyczne (prizmatic) - konstrukcja amerykańska z paliwem w postaci kolumn zbudowanych z sześciokątnych bloków grafitowych.

Niemieckie reaktory z rdzeniem usypanym...

Sześciocentymetrowe kule grafitowe zawierające 10-11 tys. granulek paliwowych TRISO są od góry umieszczane na stosie wypełniającym reaktor. Po przejściu przez reaktor są od dołu stosu odbierane, sprawdzane i sortowane - uszkodzone lub wypalone stają się odpadem, a dobre wracają od góry na stos.

W niemieckim kulowym reaktorze HTGR paliwo jest wymieniane w sposób ciągły
W reaktorze z rdzeniem usypanym grafitowe kule z paliwem są wymieniane w sposób ciągły

  • Zaletą takiego rozwiązania jest ciągła praca reaktora bez przestojów potrzebnych do przeładunku paliwa,
  • Wadą jest uszkadzanie kul podczas przechodzenia przez reaktor i układ zasilania; kule ścierają się produkując radioaktywny pył węglowy, trudny do dekontaminacji.

W reaktorach konstrukcji amerykańskiej...

...granulki paliwowe TRISO są pakowane w grafitowe gilzy umieszczne w pionowych kanałach sześciokątnych graniastosłupowych (prismatic) bloków grafitowych. Bloki są ustawiane w kolumny tworzące pierścienie wokół pionowej osi  reaktora. Od kształtu używanych bloków reaktory tej konstrukcji nazywamy pryzmatycznymi.

Amerykański reaktor HTGR z rdzeniem sześciokątnym (pryzmatycznym)
Sześciokątne graniastosłupy bloków paliwa amerykańskiego są ustawiane w kolumny otaczające pierścieniem oś reaktora

W reaktorach pryzmatycznych nie jest możliwy ciągły przeładunek paliwa, a kampanie paliwowe (od przeładunku do przeładunku) trwają około 1,5 roku.

W obu typach reaktorów HTGR uzyskuje się głębokie wypalenie paliwa, znacznie większe niż w powszechnie stosowanych reaktorach  PWR i BWR:
HTGR - 100 000 MWd/t (lub więcej),
PWR - 45 000 MWd/t,
BWR - 37 000-40 000 MWd/t.

Reaktory kulowe (ze złożem usypanym) osiągają moc do 250 MW, a pryzmatyczne do 600 MW.

W niemieckim kulowym reaktorze HTGR paliwo jest wymieniane w sposób ciągły
Amerykański reaktor HTGR z rdzeniem sześciokątnym (pryzmatycznym)