Mida nimetatakse tuumareaktoriks. Millist kütust kasutatakse tuumareaktorite jaoks ja miks need keemilised elemendid valitakse
Tavapärase isiku jaoks on kaasaegsed kõrgtehnoloogilised seadmed nii salapärane ja salapärane, et nad sobivad neid kummardama iidse kummardatud välk. Matemaatiliste arvutustega rikkaliku füüsika õppetunnid ei lahenda probleemi. Aga te võite isegi öelda teile isegi aatomireaktori kohta, mille põhimõte isegi teismeline on arusaadav.
Kuidas toimib aatomireaktorit?
Selle kõrgtehnoloogilise seadme kasutamise põhimõte on järgmine:
- Neutroni tuumakütuse neelamisel (kõige sagedamini see on uraan-235 või plutoonium-239) tuuma kernel on jagatud;
- Kineetiline energia, gammakiirgus ja vaba neutronid vabastatakse;
- Kinetic Energy transformeeritakse termiliseks (kui tuumade seisab ümbritseva aatomitega), imendub gammakiirgus reaktor ise ja muutub soojuseks;
- Mõned moodustunud neutronid imendub kütuseaatomite poolt, mis põhjustab ahelreaktsiooni. Selle kontrollimiseks kasutab see neelajaid ja neutronide moderaatorid;
- Soojusvedaja (vee, gaasi või vedela naatriumi) abil eemaldatakse reaktsioonisaitilt soojus eemaldamine;
- Auruturbiinide pöörlemiseks kasutatakse kuumutatud vett auru surve all;
- Generaatori kasutamine, turbiinide pöörlemise mehaaniline energia muundatakse vahelduva elektrilise vooluks.
Klassifikatsiooni lähenemisviisid
Reaktorite tüpoloogia põhjused võivad olla komplekt:
- Tuumareaktsioon. Division (kõik kaubanduspaigaldised) või sünteesi (termotuaarse elektrienergiatehnoloogia jaotatakse ainult mõnes NII-s);
- Soojuskandja poolt. Absoluutses enamuses juhtudel kasutatakse selleks otstarbeks vett (keemist või rasket). Mõnikord kasutatakse alternatiivseid lahuseid: vedelmetall (naatrium, plii-vismuti sulam, elavhõbe), gaas (heeliumi, süsinikdioksiidi või lämmastik), sulalamp (fluoriidi soolad);
- Põlvkonnaga. Esimene on varajane prototüübid, millel ei olnud kaubanduslikku mõtet. Teine on enamik kasutatud NPP-st, mis ehitati kuni 1996. aastani. Kolmas põlvkond erineb eelmisest ainult väikestest parandustest. Neljanda põlvkonna töö on veel käimas;
- Agregatiivse seisundi järgi Kütus (siiani gaas eksisteerib ainult paberil);
- Kasutamiseks(elektrienergia tootmiseks, mootori käivitamisel, vesiniku tootmiseks, tassimist, elementide transmutatsiooni, neuraalse kiirguse, teoreetiliste ja juurdluste eesmärkide saavutamisel).
Aatomireaktori seade
Enamiku elektrijaamade reaktorite peamised komponendid on järgmised:
- Tuumakütuse - aine, mis on vajalik energiaturbiinide soojuse tootmiseks (tavaliselt madala rikastatud uraan);
- Tuumarektori aktiivne tsoon - siin on tuumareaktsioon;
- Neutron retarter - vähendab kiire neutronite kiirust, keerates need termilise neutronitesse;
- Neutroni allika käivitamine - kasutatakse tuumareaktsiooni usaldusväärseks ja stabiilseks käivitamiseks;
- Neutroni absorber - mõnedel elektrijaamadel on saadaval värske kütuse kõrge reaktiivsuse vähendamine;
- Neutron Gaubitiza - kasutatakse reaktsiooni uuesti käivitamiseks pärast väljalülitamist;
- Jahutusvedelik (puhastatud vesi);
- Kontrollvardad - reduleerida uraani või plutooniumi tuuma lõhustusklaskust;
- Veepump - pumbatakse vee aurukatlasse;
- Auruturbiin - muutub auru soojusenergia pöörlemismehaaniliseks;
- Jahutustorgid - seade liigse soojuse eemaldamiseks atmosfääri;
- Radioaktiivsete jäätmete vastuvõtt ja ladustamissüsteem;
- Turvasüsteemid (avarii diisel generaatorid, seadmed hädaolukorras jahutamiseks aktiivse tsooni).
Kuidas uusimad mudelid on paigutatud
Viimase neljanda reaktorite põlvkond on kättesaadav kaubanduslikuks operatsiooniks. mitte varem kui 2030. Praegu on nende töö põhimõte ja seade arengutapis. Kaasaegsete andmete kohaselt erinevad need muudatused olemasolevatest mudelitest eelised:
- Fast gaasi jahutuse süsteem. Eeldatakse, et heeliumi kasutatakse jahutusainena. Projekti dokumentatsiooni kohaselt saate reaktorid jahtuda temperatuuriga 850 ° C. Toimimiseks sellistel kõrgetel temperatuuridel on vaja konkreetseid tooraineid: komposiitmaterjalid ja aktiniidühendid;
- Peamiseks jahutusvedelikule on võimalik juht- või plii-vismuti sulami. Nendel materjalidel on madal neutroni neeldumisnäitaja ja suhteliselt väike sulamispunkt;
- Samuti võib peamise jahutusvedelikuna kasutada ka suletud soolade segu. Seega on võimalik töötada kõrgematel temperatuuridel kui kaasaegsed analoogid vee jahutusega.
Looduslikud analoogid looduses
Tuumareaktorit tajutakse avalikkuse teadvuses ainult kõrgete tehnoloogiate tootena. Kuid esimene on esimene seadmel on loomulik päritolu. See leiti Oklo piirkonnas, mis Gaboni Kesk-Aafrika osariigis:
- Reaktor moodustati uraani kivide üleujutuste tõttu maa-aluste veekogude poolt. Nad tegutsesid neutroni aeglustajatena;
- Soojusenergia, mis vabaneb uraani lagunemise ajal, muutub vesi auruks ja ahelreaktsiooni peatub;
- Pärast temperatuuri langust jahutusvedeliku temperatuuri langemist korratakse kõik uuesti;
- Kui vedelik ei visanud ja ei peatanud reaktsiooni, oleks inimkond silmitsi uue loodusõnnetusega;
- Nuclei iseeneseisuline jaotus algas selles reaktoris umbes poolteist aastat tagasi. Selle aja jooksul eraldati umbes 0,1 miljonit vatti väljundvõimsust;
- Sarnane ime valguse maal on ainus teadaolev. Uue välimus on võimatu: Uraani-235 osa looduslikes toorainetes on palju väiksem kui ahela reaktsiooni säilitamiseks vajalik tase.
Kui palju aatomireaktorit Lõuna-Koreas?
Kehv loodusvarade suhtes, kuid tööstuslikult välja töötatud ja ülerahvastatud Korea Vabariik kogeb äärmuslikku vajadust energiat. Saksamaa keeldumise taustal rahumeelsest aatomi põhjal suures riigis suured lootused tuumatehnoloogiate piiramiseks:
- On kavandatud, et 2035. aastaks jõuab tuumaelektrijaamades tekkinud elektri osakaal 60% -ni ja kogutoodang on üle 40 gigaateri;
- Riikul on aatomirelvad, kuid tuumafüüsika uurimist käsitlevad uuringud on pidevalt läbi viidud. Korea teadlased on välja töötanud kaasaegsete reaktorite projektid: modulaarne, vesinik, vedela metall jne;
- Kohalike teadlaste edu võimaldab meil müüa välismaal tehnoloogiaid. Eeldatakse, et järgmise 15-20 aasta jooksul ekspordib riik 80 sellist rajatist;
- Kuid tänase seisuga on enamik NPP-d ehitatud Ameerika või Prantsuse teadlaste abiga;
- Olemasolevate jaamade arv on suhteliselt väike (ainult neli), kuid igal neist on märkimisväärne hulk reaktorid - tervikuna 40 ja see arv kasvab.
Neutroni pommitamisel toimib tuumkütus ahela reaktsiooni, mille tulemusena moodustub suur hulk soojust. Süsteemis olev vesi võtab selle soojuse ja muutub paari, mis pöörab elektrit tootva turbiini. Siin on aatomireaktori lihtne skeem, mis on maa peal kõige võimsam energiaallikas.
Video: Kuidas töötada Aatomi reaktorid
Selles videos räägib tuumafüüsist Vladimir Teagnkin, mille abil elektrit teostatakse aatomireaktorites, nende üksikasjalik seade:
Seade ja tööpõhimõte
Energia täitmise mehhanism
Aine konversiooniga kaasneb vaba energia vabastamine ainult siis, kui ainel on energiavaru. Viimane tähendab, et aine mikroosakesed on riigi energiaga suuremad kui teises võimalikus, üleminek sellele, mis on olemas. Spontaanne üleminek alati takistab energia barjääri, ületada, mida mikroosakeste peaks saama mõned energiatõhususe energiat. Eksoenergeetiline reaktsioon on see, et järgmise ergutamise ümberkujundamisel vabastatakse energia rohkem kui protsessi erutamiseks on vaja. Energiabarjääri ületamiseks on kaks võimalust: kas kokkupõrgete osakeste kineetilise energia tõttu või liitumise osakese ühenduse energia energia tõttu.
Kui hoiate kaasa energia vabastamise makroskoopilise laienduse, peaks reaktsioonide erutamiseks vaja kineetiline energia koguma vähemalt mõningase osa aine osakestest. See on saavutatav ainult keskmise suurusega temperatuuri suurenemisega, milles soojuse liikumise energia läheneb protsessi käigule piirava energiakünnise väärtusele. Molekulaarsete transformatsioonide puhul esineb keemilisi reaktsioone, nagu tuumareaktsioonide puhul tavaliselt sadu Kelvinov - see on vähemalt 10 7 tänu kodumaiste tuumade Coulombi tõkete väga kõrgele kõrgusele. Tuumareaktsioonide termiline ergastamine viidi läbi praktikas ainult kõige lihtsam tuumade sünteesi, kus coulombi tõkked on minimaalsed (termotuuma sünteesi).
Ühendusosakeste ergastamine ei vaja suurt kineetilist energiat ja seetõttu ei sõltu söötme temperatuurist, kuna see esineb kasutamata ühenduste tõttu, mis on seotud atraktsioonitugede osakestele. Aga see nõuab osakesi ennast erutada reaktsioone. Ja kui nad jällegi ei pea meeles mitte eraldi reaktsiooni akti, vaid selleks, et saada energiat makroskoopilises ulatuses, siis see on võimalik ainult siis, kui ahelreaktsioon toimub. Viimane tekib siis, kui osakeste ergastamise reaktsiooni ilmub ekstoore reaktsiooni tooted.
Disain
Iga tuumareaktor koosneb järgmistest osadest:
- Aktiivne tsoon tuumakütuse ja moderaatoriga;
- Aktiivse tsooni ümbritseva neutroni reflektor;
- Ahela reaktsioonijuhtimissüsteem, sealhulgas hädaabi kaitse;
- Kiirguskaitse;
- Kaugjuhtimispult.
Töö füüsilised põhimõtted
Vt ka peamised artiklid:
Tuumareaktori praegust olukorda võib iseloomustada neutronide paljunemise tõhus koefitsient. k. või reaktiivsus ρ seotud järgmise suhtega:
Neid väärtusi iseloomustavad järgmised väärtused:
- k. \u003e 1 - ahela reaktsioon suureneb aja jooksul, reaktor on sisse lülitatud sakriline seisund, selle reaktsioonivõime ρ > 0;
- k. < 1 - реакция затухает, реактор - subkriitiline, ρ < 0;
- k. = 1, ρ \u003d 0 - Põhiliste vaheseinte arv pidevalt, reaktor on stabiilne kriitiline tingimus.
Tuumareaktori kriitilisuse seisund:
kusReproefitsiendi apellatsioonikoefitsiendi saab saavutada neutroni reprodutseerimise tasakaaluga nende kahjumiga. Kahjumi põhjused on tegelikult kaks: lüüa ilma divisjoni ja neutroni lekketa väljaspool puudusvahendit.
Ilmselt k< k 0 , поскольку в конечном объёме вследствие утечки потери нейтронов обязательно больше, чем в бесконечном. Поэтому, если в веществе данного состава k 0 < 1, то цепная самоподдерживающаяся реакция невозможна как в бесконечном, так и в любом конечном объёме. Таким образом, k 0 определяет принципиальную способность среды размножать нейтроны.
k0 termilise reaktorite jaoks võib määrata nn "neljanda rajatise valemiga":
kus- η on neutronite saagis kahe imendumise jaoks.
Kaasaegsete energiareaktorite mahud võivad jõuda sadade m³-ni ja neid määratakse peamiselt mittekriitiliste tingimuste ja soojuse võimekusega.
Kriitiline maht Tuumareaktor on reaktori aktiivse tsooni maht kriitilises olekus. Kriitiline mass - kriitilises olukorras oleva reaktori aine mass.
Madalaim kriitilises massil on reaktorid, kus kütus on puhas ventiili isotoopide soolade vesilahused neutronite vee reflektoriga. 235 U puhul on see mass 0,8 kg, 239 PU - 0,5 kg. Siiski on laialdaselt teada, et LOPO reaktori kriitiline mass (maailma esimene reaktor rikastatud uraanis), mis oli berülliumoksiidi reflektor, oli 0,565 kg, hoolimata asjaolust, et Isotoop 235 rikastamise aste oli ainult veidi üle 14%. Teoreetiliselt on väikseim kriitiline mass, mille puhul see väärtus on ainult 10 g.
Neutroni lekke vähendamiseks antakse aktiivne tsoon sfäärilise või sfäärilise kuju, näiteks lühikese silindri või kuubiku lähedal, kuna need arvud on väikseim pindala suhe mahuni.
Hoolimata asjaolust, et väärtus (e - 1) on tavaliselt väike, on paljude kiirete neutronite roll üsna suur, sest suurte tuumareaktorite puhul (K ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.
Ajamireaktsiooni alguseks on see tavaliselt piisavad neutronid, mis on sündinud uraani nuclei spontaanses jagamisel. Samuti on võimalik kasutada välist neutroniallika, et käivitada reaktori, näiteks segude ja või muude ainete käivitamiseks.
Jodid Yama
Peamine artikkel: joodi pitJODINE PIT on tuumareaktori seisund pärast seda, kui see on välja lülitatud, mida iseloomustab lühiajalise ksenooni isotoobi kogunemine. See protsess toob kaasa olulise negatiivse reaktsioonivõime ajutisele välimusele, mis omakorda muudab reaktori reaktorit teatud aja jooksul (umbes 1-2 päeva) reaktorit.
Klassifitseerimine
Sihtkoha järgi
Tuumareaktorite kasutamise laadi jagatakse:
- EnergiareaktoridEnesendussektoris kasutatavate elektri- ja soojusenergia tootmiseks, samuti merevee magestamise tootmiseks (magestamise reaktorid nimetatakse ka tööstuslikuks). Selliste reaktorite peamine kasutamine tuumaelektrijaamades. Kaasaegsete energiareaktorite termiline võimsus jõuab 5 GW-ni. Eraldi grupis eraldatakse:
- Veoreaktoridkavandatud sõidukite mootorite energia tarnimiseks. Kõige laiaulatuslikumad rakendused on mereveo reaktorid, mida kasutatakse allveelaevadel ja erinevatel pindaladel, samuti kosmosetehnoloogias kasutatavad reaktorid.
- Eksperimentaalsed reaktoridette nähtud erinevate füüsikaliste koguste uurimiseks, mille väärtus on vajalik tuumareaktorite kavandamiseks ja toimimiseks; Selliste reaktorite jõud ei ületa mitu kW.
- TeadusreaktoridKui aktiivses tsoonis loodud neutron- ja gammakvantvoogusid kasutatakse tuumafüüsika, tahke kehafüüsika, kiirguse keemia, bioloogia, intensiivse neutroni voogude töötamiseks mõeldud uurimiseks mõeldud uurimiseks (kaasa arvatud osad Tuumareaktorid ) isotoopide tootmiseks. Uurimisreaktori võimsus ei ületa 100 MW. Lihtne energia ei kasutata tavaliselt.
- Tööstuslikud (relvad, isotoopsed) reaktoridKasutatakse erinevate valdkondade isotoopide arendamiseks. Kõige laialdasemalt kasutatakse tuumarelvade tootmiseks, näiteks 239 pus. Samuti tööstuse kuulub reaktorite magestamiseks merevee.
Sageli kasutatakse reaktorid kahe ja mitme erineva ülesande lahendamiseks, millisel juhul neid kutsutakse mitmeotstarbeline. Näiteks mõned energiareaktorid, eriti aatomienergia koitmaal, olid mõeldud peamiselt katseteks. Kiire neutroni reaktorid võivad olla samal ajal energilised ja toota isotoope. Tööstusreaktorid lisaks nende peamisele ülesandele toodavad sageli elektri- ja soojusenergiat.
Vastavalt neutronite spektrile
- Termilise (aeglase) neutronite reaktor ("termiline reaktor")
- Kiire neutroni reaktor (kiire reaktor ")
Kütuse paigutamise kohta
- Heterogeensed reaktorid, kus kütus pannakse aktiivse tsooni diskreetselt plokkide kujul, mille vahel moderaator asub;
- Homogeensed reaktorid, kus kütus ja aeglustaja esindavad homogeenset segu (homogeenne süsteem).
Heterogeenses reaktoris, kütust ja retardit saab ruumiliselt eraldada, eriti riba reaktoris, refleaari reflektor ümbritseb õõnsust kütusega, mis ei sisalda moderaatorit. Tuuma-füüsilisest seisukohast ei ole homogeensuse / heterogeensuse kriteerium konstruktiivne disain, vaid kütuseplokkide paigutamine kaugel, mis ületab neutraadise neutronite aeglustamise pikkust. Seega arvutatakse nn "tihe võrguga" reaktorid homogeenseks, kuigi kütus eraldatakse tavaliselt retardist.
Tuumakütuse plokid heterogeensetes reaktorites nimetatakse kütusekomplektideks (TV-d), mis asuvad õiges Grille'i sõlmedes aktiivses tsoonis, moodustades rakud.
Kütuse tüübi järgi
- uraan isotoobid 235, 238, 233 (235 U, 238 U, 233 U)
- plutoonium isotoop 239 (239 PU), samuti isotoobid 239-242 PU segu kujul 238 u (Mox-kütus)
- tHORIUM ISOTOTOPE 232 (232 TH) (konverteerimise teel 233 U)
Vastavalt rikastamise aste:
- looduslik urana
- nõrgalt rikastatud uraani
- väga rikastatud uraan
Keemilise koostise järgi:
- metal U.
- UC (uraani karbiid) jne
Soojuskandja tüübi järgi
- Gaas, (vt Grafiitgaasi reaktorit)
- D2 O (raske vesi, vaata raskekaalu tuumareaktorit, küünus)
Moderaatori perekonna poolt
- C (grafiit, vt grafiitgaasi reaktorit, grafiit-veereaktorit)
- H20 (vesi, vt kerge reaktorit, veevesi reaktorit, vver)
- D2 O (raske vesi, vaata raskekaalu tuumareaktorit, küünus)
- Metallhüdriidid
- Ilma aeglustajata (vt kiire neutronite reaktorit)
Ehituse järgi
Auru genereerimismeetodi kohaselt
- Välise aurugeneraatori reaktor (vt veevesi reaktorit, vver)
IAEA klassifikatsioon.
- PWR (survestatud veereaktorid) - Vee reaktsioon (rõhu all olev rõhureaktor);
- BWR (keeva veereaktor) - keeva reaktor;
- FBR (kiire kasvataja reaktor) on kiirete neutronite reaktori-kordaja;
- GCR (gaasijahutusega reaktor) - gaasijahutusega reaktor;
- LWGR (kerge vee grafiitreaktor) - grafiitvee reaktor
- PHWR (survestatud raske veereaktor) - raskekaalu reaktor
Kõige tavalisem maailmas on veevesi (umbes 62%) ja keetmine (20%) reaktorid.
Materjalide reaktorid
Materjalid, millest reaktorite ehitamist kasutatakse kõrgetel temperatuuridel neutronivälja, γ-kvantide ja jagunemise fragmentide juures. Seetõttu ei sobi kõik teistes tööstusharudes kasutatavad materjalid reaktori konstruktsioonile. Reaktorimaterjalide valimisel võetakse arvesse nende kiirguskindlust keemilist inertsedust, imendumise ristlõiget ja muid omadusi.
Materjalide kiirgus ebastabiilsus on kõrgetel temperatuuridel vähem mõjutatud. Aatomite liikuvus muutub nii suureks, et aatomite kristallvõrgust naasmise tõenäosus selle kohale või vesiniku ja hapniku rekombinatsioonini veemolekulis on oluliselt suurenenud. Seega on vee radioliz ebaoluline energia noncompleering reaktorid (näiteks VVER), samas võimas uurimisreaktorid on märkimisväärne hulk rööbast segu. Selle põletamiseks on reaktoris spetsiaalsed süsteemid.
Reaktorite materjalid kokku puutuvad üksteisega (jahutusvedeliku ja jahutusvedeliku ja tuumakütusega jahutusvedeliku ja tuumkütusega, kütuseta kassettide - jahutusvedeliku ja retardina jne). Loomulikult peaksid ühendust võtma materjalide kokkupuudet keemiliselt inertne (ühilduv). Vastuolu näide on uraan ja kuum vesi, mis siseneb keemilise reaktsiooni.
Enamikus materjalides halvenevad tugevuse omadused järsult suureneva temperatuuriga. Energiareaktoritel töötavad struktuurimaterjalid kõrgetel temperatuuridel. See piirab struktuurimaterjalide valikut, eriti energiareaktori nende osade puhul, mis peavad taluma kõrgsurve.
Tuumakütuse põletamine ja paljundamine
Tuumareaktori töötamise protsessis jagunemise fragmentide kütuse kogumise tõttu, selle isotoop- ja keemilise koostise muutused, tranuraani elementide moodustumine, peamiselt isotoopsed. Divisifragmentide mõju tuumareaktori reaktiivsusele nimetatakse mürgistus (radioaktiivsete fragmentide puhul) ja riputamine (Stabiilse isotoopide puhul).
Reaktori mürgituse peamine põhjus on suurim neutroni neeldumise ristlõige (2.6 · 10 6 sündinud). Half-Life 135 XE T. 1/2 \u003d 9,2 h; Jaotus on 6-7%. Peamine osa 135 XE moodustub lagunemise tulemusena ( T. 1/2 \u003d 6,8 h). Mürgituse korral varieerub EF 1-3%. Suur ristlõige 135 XE imendumist ja vahepealse isotoobi 135 juuresolekul põhjustan kaks olulist fenomena:
- Et suurendada kontsentratsiooni 135 XE ja seetõttu vähenemise reaktiivsuse reaktiivsuse pärast selle peatamise või vähendamise võimu ("joodi pit"), mis muudab võimatuks lühiajaliste peatuste ja kõikumine väljundvõimsus . See mõju ületatakse reguleerivate asutuste reaktiivsuse kasutuselevõtuga. Iodi kaevu sügavus ja kestus sõltub neutronite f voolust f: at φ \u003d 5 · 10 18 neutron / (cm² · s) joodi pit ~ 30 h kestus ja sügavus 2 korda ületab statsionaarse muutuse EF, mis on põhjustatud mürgistusest 135 XE.
- Mürgistuse, ruumiliste-ajaliste võnkumiste tõttu neutronivoolu f ja seetõttu võib reaktori võimsus tekkida. Need võnkumised tekivad φ\u003e 10 18 neutronit / (cm² · s) ja reaktori suuri suurused. Võnkumiste perioodid ~ 10 h.
Turude jagamisel on suur hulk stabiilseid kilmeseid, mis erinevad imendumis ristlõikest võrreldes jagatud isotoopi imendumisosaga. Imendumise sektsiooni suure väärtusega fragmentide kontsentratsioon jõuab küllastumisele reaktori operatsiooni esimesel õhtul. Peamiselt need on erinevad "vanuses".
Täieliku kütuse asendamise korral on reaktoril liigne reaktiivsus, mis tuleb kompenseerida, samas kui teisel juhul on hüvitise nõutav ainult siis, kui reaktor alustatakse esimest korda. Pidev ülekoormus võimaldab suurendada põletamise sügavust, kuna reaktori reaktsioonivõime määratakse jagavate isotoopide keskmise kontsentratsiooniga.
Kaetud kütuse mass ületab energia "kaalu" tõttu mahalaadimatu mass. Pärast reaktori peatamist, peamiselt tingitud jagunemisest hilinenud neutronite ja seejärel pärast 1-2 minutit, kuna divisjoni ja tranuraani elementide eraldamise β- ja γ-kiirguse tõttu jätkub energia vabanemine kütuses . Kui reaktor töötas üsna pikka aega kuni peatuse peatamiseni, siis 2 minutit pärast peatamist on energia eritumine umbes 3%, 1H-1% pärast ühe päeva pärast päeva - 0,4%, aastas - 0,05 % esialgsest võimsusest.
Tuumareaktoris moodustunud jagavate PU isotoopide ja põletatud 235 U arvu suhe nimetatakse konverteerimiskoefitsient K k. K K väärtus suureneb rikastamise ja läbipõlemise vähenemisega. Raske reaktori loomuliku uraani, kui põletamisel 10 GW · päev / t K K \u003d 0,55 ja väikeste läbipõletustega (sel juhul K K nimetatakse algne plutooniumi koefitsient) K K \u003d 0,8. Kui tuumareaktor põletab ja toodab samu isotoope (reaktor-kordaja), siis nimetatakse reprodutseerimise kiiruse suhet põletamise kiirusele reproduktsioonikoefitsient V. Tuumareaktoris termo neutronite< 1, а для реакторов на быстрых нейтронах К В может достигать 1,4-1,5. Рост К В для реакторов на быстрых нейтронах объясняется главным образом тем, что, особенно в случае 239 Pu, для быстрых нейтронов g. Kasvav, A. aga Langeb.
Tuumareaktori juhtimine
Tuumareaktori juhtimine on võimalik ainult tingitud asjaolust, et osa neutronite osakonnas lendab hilinemisega fragmentidest, mis võivad olla mitmest millisekundidest mitu minutit.
Reaktori reguleerimiseks kasutatavad neutronite absorbeeritavatele materjalidele manustatavad absorbeerivad vardad (peamiselt mõnda muud) ja / või boorhappe lahust, lisatakse jahutusvedelikule (boric määrus). Varda liikumist juhitakse spetsiaalsete mehhanismide, käitaja signaalide või neutronivoolu automaatse juhtimisega.
Erinevate hädaolukordade puhul annab iga reaktor iga absorbeerivate vardade aktiivsesse tsooni lähtestamisel läbi viidud ahela reaktor avariireaktsiooni.
Järelejäänud soojuse hajutamine
Tuumaohutusega otseselt seotud oluline probleem on soojuse vabanemise jääk. See on tuumakütuse konkreetne tunnusjoon, mis on pärast jaotuse katkestamist ja divisjoni reaktsiooni katkestamist ja termilise inertsi elektrienergiaallika tavapärasust, jätkab reaktoris soojuse vabanemist pikka aega, mis loob mitu tehniliselt keerulised probleemid.
Jääk soojustootmine on tagajärg β- ja γ-lagunemine lõhustuskaupade, mis on kogunenud kütuses töö ajal reaktori. Lagunemistoodete südamikud kantakse lagunemise tõttu kantakse stabiilsemale või täielikult stabiilsele seisundile märkimisväärse energia vabanemisega.
Kuigi jääkoojenduse hajumise võimsus langeb kiiresti ulatusse, väikeste võrreldes statsionaarsete väärtustega, võimsate energiareaktoritega on see oluline absoluutarvudes. Sel põhjusel jääkoojustootmine hõlmab vajadust pikka aega, et tagada soojusvaheti reaktori aktiivse tsooni pärast selle peatamist. See ülesanne nõuab, et usaldusväärse toitesüsteemide reaktori paigaldamise reaktori paigaldamise projekteerimisel ja põhjustab ka vajadust pikka (3-4 aastat) kulutatud tuumkütuse säilitamise vajadust erilise temperatuuri režiimi tagajärgedega , mis asuvad tavaliselt reaktori vahetus läheduses.
Vaata ka
- Nõukogude Liidu projekteeritud ja ehitatud aatomireaktorite loetelu
Kirjandus
- Levin V. E. Tuumafüüsika ja tuumareaktorid. 4. ed. - m.: Atomizdat, 1979.
- Shukoliyukov A. Y. "Uraan. Natural Tuumareaktor. "Keemia ja elu" nr 6, 1980, lk. 20-24.
Märkused
- "Zeep - Kanada esimene tuumareaktor", Kanada teaduse ja tehnoloogia muuseum.
- Syrilov A. A., Echpov N. D., Matushchenko A. M. Tuumakaitse. - m.: Logod, 2008. - 438 lk. -
Tagasi edasi
Tähelepanu! Eelvaate slaidid kasutatakse ainult informatiivsetel eesmärkidel ja ei pruugi anda ideid kõigi esitlusvõime kohta. Kui olete sellest tööst huvitatud, laadige alla täielik versioon.
Eesmärgid Õppetund:
- Haridus: olemasolevate teadmiste tegelikkus; Jätkake mõistete moodustamist: Uraani tuumaahela jagunemine, ahela tuumareaktsioon, selle voolu tingimused, kriitiline mass; tutvustada uusi kontseptsioone: tuumareaktor, tuumareaktori peamised elemendid, tuumareaktori seadistus ja selle tegevuse põhimõte, tuumareaktsiooni kontrollimine, tuumareaktori klassifikatsioon ja nende kasutamine;
- Arendamine: Jätkake oskuste teket, et jälgida ja teha järeldusi ning arendada intellektuaalseid võimeid ja uudishimu;
- Haridus: jätkata haridust hoiakute füüsika eksperimentaalse teadusena; Harida kohusetundliku suhtumise töösse, distsipliini, positiivse suhtumise vastu.
Õppeliigi tüüp: Uue materjali uurimine.
Varustus: Multimeedia paigaldus.
Klasside ajal
1. Organisatsiooni hetk.
Poisid! Täna, õppetund, me kordame jagamise uraani tuumareaktsiooni, nende voolu tingimusi, kriitilise massi tingimusi, õppida, mida tuumareaktor, tuumareaktori peamised elemendid, tuumareaktori seade ja põhimõte Selle toimimisest, tuumareaktsioonide kontrollimisest, tuumareaktori klassifikatsiooni ja nende kasutamiseks.
2. Kontrollige uuritud materjali.
- Uraani nuclei jagamise mehhanism.
- Rääkige meile ahela tuumareaktsiooni voolamise mehhanismi kohta.
- Esitage näide uraani tuuma tuumalõhustamise reaktsioonist.
- Mida nimetatakse kriitiliseks massiks?
- Kuidas on ahela reaktsioon uraani, kui selle mass on vähem kriitiline, kriitilisem?
- Mis on võrdne uraani kriitilise massiga 295, on võimalik vähendada kriitilist massi?
- Milliseid viise saate muuta keti tuumareaktsiooni käigus?
- Milline on kiire neutronite aeglustamise eesmärk?
- Milliseid aineid kasutatakse aeglustajana?
- Tänu sellele, millised tegurid võivad uraani imeda vaba neutronite arvu suurendada, tagades seeläbi selle reaktsiooni võimaluse?
3. Uue materjali selgitus.
Poisid, vastake sellele küsimusele: Mis on mis tahes tuumaelektrijaama peamine osa? ( tuumareaktor)
Hästi tehtud. Nii poisid nüüd elavad selles küsimuses.
Ajalooline viide.
Igor Vasilyevich Kurchatov - Aatomienergia Instituudi akadeemik, asutaja ja esimene direktor 1943. - 1960. Aatomiprobleemi peamine teaduslik juht NSVLis, üks tuumaenergia kasutamise asutajatest rahumeelsetel eesmärkidel. NSV Liidu Teaduste Akadeemia akadeemik (1943). Esimese aatomi Nõukogude pommi testid viidi läbi 1949. aastal. Neli aastat hiljem viidi edukad testid esmalt vesinikupommi maailmas. Ja 1949. aastal alustas Igor Vasilyevich Kurchatov tuumaelektrijaama projekti tööd. Tuumaelektrijaam - Aatomienergia rahumeelse kasutamise rahuosas. Projekt lõpetati edukalt: 27. juuli 1954 Meie tuumaelektrijaam sai esimene maailmas! Kurchatov Flayed ja lõbus lapsena!
Tuumareaktori määramine.
Tuumareaktorit nimetatakse seadmeks, kus toetatakse kontrollitud ahelreaktsiooni mõne raske tuumade jagamise reaktsiooni.
Esimene tuumareaktor ehitati 1942. aastal Ameerika Ühendriikides E. Fermi juhtimisel. Meie riigis ehitati esimene reaktor 1946. aastal I. V. Kurchatovi juhtimisel.
Tuumareaktori põhielemendid on:
- tuumakütus (uraani 235, uraani 238, plutoonium 239);
- neutronimängija (raske vesi, grafiit jne);
- jahutusvedelik reaktori (vee, vedela naatriumi jne) toimimise käigus tekkinud energia väljundi väljund;
- Reguleerivad vardad (boor, kaadmium) - väga neelavad neutronid
- Kaitsev kesta, kiirguse edasilükkamine (betoon raua täiteainega).
Tööpõhimõte tuumareaktor
Tuumakütus asub aktiivses tsoonis vertikaalsete vardade kujul, mida nimetatakse kütuseelementideks (TVEL). Mustandurid on mõeldud reaktori võimsuse reguleerimiseks.
Iga kütuse varraste mass on seega oluliselt vähem kriitiline, seetõttu ei saa ühel varras ahela reaktsiooni tekkida. See algab pärast kõigi uraani vardade aktiivses tsoonis sukeldamist.
Aktiivset tsooni ümbritseb aine kiht, mis peegeldab neutronite (reflektor) ja betooni kaitsekatte kaitset, neutronite ja teiste osakeste edasilükkamist.
Kütuserakkude soojuse häirimine. Jahutusvedelik on veesisalduse varras, kuumutage kõrgel rõhul kuni 300 ° C-ni, siseneb soojusvahetitele.
Soojusvaheti roll - vee, kuumutatud 300 ° C juures, annab tavalise vee soojuse, muutub auruks.
Tuumareaktsiooni juhtimine
Reaktorikontroll viiakse läbi kaadmiumi või boori sisaldavate vardade abil. Vardadega\u003e 1 laiendatud aktiivsest tsoonist ja kui see on täielikult perspektiivis - kuni< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.
Aeglase neutronite reaktor.
Uraani-235 tuuma kõige tõhusam jaotus toimub aeglase neutronite toimel. Selliseid reaktoreid nimetatakse aeglase neutroni reaktoritena. Lõhustamise reaktsiooni tulemusena moodustatud sekundaarsed neutronid on kiired. Selleks, et nende hilisema suhtlemine uraani-235 tuumaga ahelreaktsioonis on need kõige tõhusamalt aeglustuvad, sisestades moderaatori aktiivse tsooni - aine, mis vähendab kineetilist neutron energiat.
Kiire neutroni reaktor.
Fast Neutron reaktorid ei saa töötada loodusliku uraani. Reaktsiooni võib säilitada ainult rikastatud segus, mis sisaldab vähemalt 15% uraani isotoopi. Fast Neutron reaktorite eeliseks on see, et nende tööga moodustub märkimisväärne hulk plutooniumi, mida saab seejärel kasutada tuumakütusena.
Homogeensed ja heterogeensed reaktorid.
Tuumareaktorid, sõltuvalt kütuse ja retardse vastastikusest paigutusest jagunevad homogeenseks ja heterogeenseks. Homogeenses reaktoris on aktiivne tsoon kütuse homogeenne mass, moderaator ja jahutusvedelik lahuse, segu või sulami kujul. Heterogeenset nimetatakse reaktoriks, milles kütuse plokkide või kütusekomplektide kujul asetatakse aeglustajasse, moodustades selle õige geomeetrilise võrgu.
Aatomituumade sisemise energia ümberkujundamine elektrienergiaks.
Tuumareaktor on tuumaelektrijaama põhielement (NPP) termilise tuumaenergia muutmine elektriliseks. Energia muundamine toimub järgmise skeemi järgi:
- uraani nuclei sisemine energia -
- kineetiline neutronne energia ja põhilised fragmendid -
- vee sisemine energia -
- sisemine energiapaar -
- kineetiline energiapaar -
- turbiini rootori kineetiline energia ja generaatori rootor -
- electric Energy.
Tuumareaktori kasutamine.
Sõltuvalt eesmärgist on tuumareaktorid energia-, muundurid ja mitmekordsed, teadusuuringud ja mitmeotstarbelised, transport ja tööstuslikud.
Tuumaenergiareaktorit kasutatakse tuumaelektrijaamade elektrienergia tootmiseks laevaelektrijaamades, tuumaelektrijaamades, samuti tuumaelektrijaamades.
Reaktorid, mis on ette nähtud loodusliku uraani ja tooriumi teisese tuumakütuse tootmiseks, nimetatakse muunduriteks või mitmekordistamiseks. Sekundaarse tuumakütuse reaktoris-konverteris on väiksem kui algselt kulutatud.
Reaktor-kordajates viiakse läbi tuumkütuse laiendatud reprodutseerimine, st. Selgub rohkem kui kulutatud.
Teadusreaktorit kasutatakse neutroni interaktsiooniprotsesside uurimiseks ainega, uurides reaktori materjalide käitumist neutroni ja gammakiirguse intensiivväljal, radioloogilistes uuringutes, isotoopide tootmine, tuumareaktori füüsika eksperimentaalsed uuringud.
Reaktoritel on erinev võimsus, statsionaarne või impulsirežiim. Mitmeotstarbeline on reaktorid, mis pakuvad näiteks mitmel eesmärgil, näiteks energia genereerimiseks ja tuumakütuse saamiseks.
Keskkonnakatastroofid tuumaelektrijaamades
- 1957 - UK-i õnnetus
- 1966 - Aktiivse tsooni osaline sulatamine pärast reaktori jahutuse ebaõnnestumist ei ole Detroiti kaugel.
- 1971 - USA jõgi läks palju saastunud vett
- 1979 - suurim õnnetus USAs
- 1982 - radioaktiivse auru emissioon atmosfääri
- 1983 - kohutav õnnetus Kanadas (20 minutit voolas radioaktiivse veega - ton minutis)
- 1986 - Õnnetus Ühendkuningriigis
- 1986 - Õnnetus Saksamaal
- 1986 - Chernobyl NPP
- 1988 - tulekahju NPPS-is Jaapanis
Modern NPPS on varustatud arvutiga ja enne, isegi pärast õnnetust jätkavad reaktorid töötavad, kuna automaatset sulgemissüsteemi ei toimunud.
4. Materjali kinnitamine.
- Mida nimetatakse tuumareaktoriks?
- Mis on tuumaenergia reaktoris tuleohtlik?
- Milline aine toimib neutroni retardina tuumareaktoris?
- Mis on neutroni retarbeli eesmärk?
- Mis reguleerivad vardad? Kuidas neid kasutada?
- Mida kasutatakse jahutusvedelikuna tuumareaktoritena?
- Mis on vaja iga uraani varda massi jaoks vähem kriitilise massi jaoks?
5. Katse täitmine.
- Millised osakesed osalevad uraani nuclei divisjonis?
A. prootonid;
B. Neutron;
V. Elektronid;
G. Kerneli Helia. - Mis on uraani mass on kriitiline?
A. suurim, kus keti reaktsioon on võimalik;
B. Iga kaalu;
B. väikseim, kus keti reaktsioon on võimalik;
Massa, kus reaktsioon lõpeb. - Mis on ligikaudu võrdne uraani kriitilise massiga 235?
A. 9 kg;
B. 20 kg;
B. 50 kg;
G. 90 kg. - Milliseid aineid allpool loetletud võib kasutada tuumareaktoritena neutronianalüüsi?
A. Grafiit;
B. Kaadmium;
V. Raske vesi;
G. BOR. - Voolu ahela tuumareaktsiooni tuumaelektrijaamas, on vaja, et neutronide paljunemise koefitsient oli:
A. on 1;
B. Rohkem kui 1;
B. Vähem kui 1. - Raskete aatomite rajooni määra reguleerimine tuumareaktorites toimub:
A. neutroni neeldumise tõttu neelade langetamisel absorbendiga;
B. Tänu suurenemisele jahutusradiaator suurendades jahutusvedeliku kiirust;
B. suurendades elektripuhkust tarbijatele;
G. vähendades tuumakütuse massi aktiivsetes tsoonides kütusega eemaldamisel aktiivsetes tsoonides. - Millised energia transformatsioonid esinevad tuumareaktoris?
A. Aatomituumade sisemine energia muutub kerge energiaks;
B. Aatomituumade sisemine energia muutub mehaaniliseks energiaks;
B. Aatomituumade sisemine energia muutub elektrienergiaks;
G. vastuste hulgas ei ole õigust. - 1946. aastal ehitati esimene tuumareaktor Nõukogude Liidus. Kes oli selle projekti juht?
A. S. Koroolev;
B. I. Kurchatov;
V. D. Sahharov;
G. A. Prokhorov. - Millisel viisil peate tuumaelektrijaamade usaldusväärsuse parandamiseks kõige vastuvõetavamaks parandamiseks ja väliskeskkonna infektsiooni vältimiseks?
A. reaktorite arendamine, mis on võimelised reaktori aktiivse tsooni automaatselt jahutama, olenemata operaatori tahtest;
B. Tuumaelektrijaamade toimimise suurendamine, NPP-ettevõtjate professionaalse valmisoleku tase;
B. Tuumaelektrijaamade väga tõhusate demonteerimistehnoloogiate arendamine ja radioaktiivsete jäätmete ringlussevõtt;
Reaktorite asukoht sügava maa all;
D. Tuumaelektrijaamade ehitamise ja toimimise keeldumine. - Millised keskkonnareostuse allikad on seotud NPP tööga?
A. Uraani tööstuse;
B. Erinevate tüüpide tuumareaktorid;
B. Radiokeemiline tööstus;
G. Radioaktiivsete jäätmete töötlemise ja kõrvaldamise kohad;
D. radionukliidide kasutamine riigi majanduses;
E. Tuumaplahvatused.
Vastused: 1 b; 2; 3; 4 A, B; 5 a; 6 a; 7; 8 b; 9 B. In; 10 A, B, B, G, E.
6. Õppetulemused.
Mis uut õppinud täna õppetund?
Mida sa õppetundis soovisid?
Millised on küsimused?
Täname õppetundi töö eest!
Tuumareaktori toimimise ja seadme mõistmiseks peate minevikule väike ekskursiooni tegema. Aatomireaktor on sajandi vanad teostusvariant, ehkki mitte lõpuni, inimkonna unistus ammendamatu energiaallikaga. Tema iidse "järglaste" - tulekahju kuivadest harudest, kui nälg ja soojendati koobaste poolt, kus meie kaugeid esivanemad olid päästmine. Hiljem õppisid inimesed süsivesinikke, põlevkivi, nafta ja maagaasi.
Seal oli tormiline, kuid lühike elava ajastu paar, mis asendati veelgi fantastilisem elektrienergia ajastu. Linnad olid täis valgusega ja poepidaja oli elektrimootorite ajendatud masinate enneolematu majutuse alandamine. Siis tundus, et edusammud olid jõudnud oma apogee.
Kõik on muutunud XIX sajandi lõpus, kui Prantsuse keemik Antoine Henri Becer avastas kogemata, et uraani tallad omavad radioaktiivsust. Kaks aastat hiljem, tema kaasmaalased Pierre Curie ja tema abikaasa Maria Sklodovskaya-Curie sai neist raadiumi ja poloonium ning nende radioaktiivsuse tase miljoneid korda ületas tooriumi ja uraani näitajaid.
Baton kiirenes Ernest Rutherford, õppis üksikasjalikult radioaktiivsete kiirte olemust. Nii algas aatomi vanus, mis oli tema lemmiklapse valguses - aatomireaktoris.
Esimene tuumareaktor
Ameerika Ühendriikide esmasündinu. 1942. aasta detsembris andis ta esimese praeguse reaktori, kes sai nime oma looja - üks suurimaid sajandi füüsikuid E. Fermi. Kolm aastat hiljem on zeep tuumarajatis Kanadas elu saanud elu. "Bronze" läks 1946. aasta lõpus esimesele Nõukogude F-1 reaktorile. Siseriikliku tuumaprojekti juht oli I. V. Kurchatov. Tänapäeval töötavad maailma edukalt rohkem kui 400 tuumaelektrijaama.
Tüübid Tuumareaktorid
Nende peamine eesmärk on säilitada elektrienergia tootmise kontrollitud tuumareaktsioon. Mõnes reaktoris on isotoopid. Kui lühidalt on need seadmed, mille sügavusel mõned ained muundatakse teistele suure hulga termilise energia vabanemisega. See on mingi "ahi", kus traditsiooniliste kütuste asemel "põletada" uraani isotoobid - U-235, U-238 ja Plutoonium (PU).
Seevastu näiteks autost, mis on ette nähtud mitmetele bensiini jaoks mõeldud autost, vastab iga radioaktiivse kütuse tüüp selle tüübile reaktoritüübile. Neil on kaks aeglast (U-235-ga) ja kiire (C U-238 ja PU) neutronite. Enamik tuumaelektrijaamade paigaldatud aeglase neutronite reaktorid. Lisaks tuumaelektrijaamadele töö "töö" uurimiskeskustes, aatomi allveelaevad ja.
Kuidas reaktor on paigutatud
Kõik reaktorid on ligikaudu üks skeem. Tema "süda" on aktiivne tsoon. Seda saab tavapäraselt võrrelda tavalise ahju ahjuga. Ainult küttepuude asemel on tuumkütus kütuseelementide kujul koos retarder-fwellsiga. Aktiivne tsoon on omapärane kapsli sees - neutroni reflektor. Jahutusvedeliku - veega "pesta" twiereid. Kuna "süda" on väga kõrge radioaktiivsuse tase, seda ümbritseb usaldusväärne kiirguskaitse.
Ettevõtjad kontrollivad paigaldamise toimimist kahe kõige olulisema süsteemi abil - ahela reaktsiooni reguleerimise ja kaugjuhtimissüsteemi reguleerimine. Kui tekib ebanormaalne olukord, käivitub hädaabi kaitse koheselt.
Kuidas reaktorit töötab
Aatomi "leek" on nähtamatu, sest protsessid toimuvad tuumaosakonna tasandil. Ajatusahela reaktsiooni ajal laguneb raske tuumas väiksemateks fragmentideks, mis on põnevil olekus olevad neutronite allikad ja muud subatomaatilised osakesed. Kuid see protsess ei lõpe. Neutronid jätkuvalt "purustamine", mille tulemusena kõrge energia vabastatakse, see tähendab, et mis tuumaelektrijaama ehitatakse.
Personali peamine ülesanne on säilitada ahela reaktsioon juhtivardadega konstantsel ja reguleeritavas tasemel. Selles selle peamine erinevus aatomipommist, kus tuumaenergia protsessi protsess on haldamata ja lähtub kiiresti võimas plahvatuse kujul.
Mis juhtus Chernobyl NPP-s
1986. aasta aprillis asuva Chernobyl NPP katastroofi peamised põhjused on operatiivsete ohutusnõuete raske rikkumine neljanda elektriüksuse regulatiivse töö läbiviimise protsessis. Seejärel eemaldati aktiivsest tsoonist samaaegselt 203 grafiitvardat, mitte määrusega lubatud 15 asemel 15 asemel. Selle tulemusena hakkas harjamatu ahelreaktsioon algas termilise plahvatuse ja elektriüksuse täieliku hävitamisega.
Uue põlvkonna reaktorid
Viimase kümne aasta jooksul on Venemaa muutunud üheks globaalse tuumaenergia juhiks. Hetkel Rosatom State Corporation ehitab tuumaelektrijaama 12 riigis, kus 34 toiteühikut püstitatakse. Selline suur nõudlus on kõrgetasemeline tõend kaasaegse Vene tuumatehnoloogia kohta. Järjekord on uue neljanda põlvkonna reaktorid.
Brest
Üks neist on "Brest", mille arendamine toimub "läbimurde" projekti raames. Nüüd töötavad avatud tsükli praegused süsteemid madala rikastatud uraanis, mille järel on maetud suur hulk kasutatud tuumkütust, mis nõuab tohutuid kulusid. Brest - reaktor kiire neutronite on unikaalne suletud tsükli.
Selles muutub kasutatud tuumkütus pärast vastava töötlemise reaktoris kiiresti neutronite uuesti täiskütusena, mida saab alla laadida tagasi samale paigaldamisele.
Brestil on kõrge turvalisuse tase. Ta ei ole kunagi "kasvab" isegi kõige tõsisema õnnetuse juures, väga ökonoomne ja keskkonnasäästlik, kuna taas kasutab oma "uuendatud" uraani. Samuti on võimatu kasutada relvaplutooniumi toimimiseks, mis avab nende ekspordi laiemaid väljavaateid.
VVER-1200
VVER-1200 - uuendusliku põlvkonna reaktor "3+", mille võimsus on 1150 MW. Oma ainulaadsete tehniliste võimaluste tõttu on tal peaaegu absoluutne tööohutus. Reaktor arvukus on varustatud passiivsete turvasüsteemidega, mis töötavad isegi toiteallika puudumisel automaatses režiimis.
Üks neist on passiivse soojuse hajumise süsteem, mis aktiveeritakse automaatselt reaktori täieliku de-energiseerimisega. Sellisel juhul tagab avariinfinaature. Anomaalse rõhu languse esimese ahela languse suure hulga vees sisaldav boor, mis kustutab tuumareaktsiooni ja neelab neutronite algab.
Teine oskusteave asub kaitsekoore allosas - sulamise "lõksu" allosas. Kui aga õnnetuse tulemusena ei võimalda aktiivse tsooni "voolab", ei lase "lõksu" kaitsekõlki kollaps ja takistab radioaktiivsete toodete sisendit maapinnale.
Sisseehitatud Chicago Ülikooli jalgpalliväljakute alla ja lisatud 2. detsembril 1942, Chicago Pile-1 (CP-1) oli maailma esimene tuumareaktor. See koosnes grafiidist ja uraaniplokkidest, samuti oli kaadmium, indium ja hõbe reguleerivad vardad, kuid ei kaitse kiirguse ja jahutussüsteemi kaitset. Teadusliku projektijuht, füüsik Enrico Fermi, kirjeldas CP-1 kui "mustade telliste ja puidust logide toores hundi."
Töö reaktoris alustati 16. novembril 1942. Tehti raske töö. Füüsikud ja ülikooli töötajad töötas ööpäevaringselt. Nad ehitasid grid 57 kiht uraanioksiidi ja uraani valuplokid sisseehitatud grafiitplokkide. Puidust raami toetatud disain. Fermi protege, Leon Woods - Ainus naine projekti - juhtis põhjalikke mõõtmisi kui "hunniku kasv".
2. detsembril 1942 oli reaktor katse jaoks valmis. See sisaldas 22 000 uraani valuplokki ja 380 tonni grafiidi, samuti 40 tonni uraanioksiidi ja kuus tonni metalli uraani. 2,7 miljonit dollarit lahkus reaktori loomiseks. Katse algas 09-45. Selle osales 49 inimest: Fermi, Compton, scylary, Zinn, Hiberri, Woods, noor puusepp, kes tegi grafiitplokkide ja kaadmiumi vardad, arstid, tavalised üliõpilased ja teised teadlased.
Kolm inimest moodustasid enesetapu "meeskonda" - nad olid osa turvasüsteemist. Nende ülesanne oli tuli välja panna, kui midagi läheb valesti. See oli ja kontrolli: Reguleerivad vardad, mis hallata käsitsi ja hädaabivarda, mis oli seotud reaktori rõduga rööbastega. Hädaolukorras oleks köis olema rõdul lõigatud spetsiaalselt net-mees ja varras maksaks reaktsiooni ära.
15-53, esmakordselt ajaloos, ise püsiv ahel tuumareaktsioon algas. Katse krooniti eduga. Reaktor töötas 28 minutit.