Mitä kutsutaan ydinreaktoriksi. Mitä polttoainetta käytetään ydinreaktoreihin ja miksi nämä kemialliset elementit valitaan

Tavalliselle henkilölle nykyaikaiset korkean teknologian laitteet ovat niin salaperäisiä ja salaperäisiä, että ne sopivat palvomaan heitä muinaisina palvonnan salamana. Matemaattisten laskelmien fysiikan koulutusoperaatiot eivät ratkaise ongelmaa. Mutta voit jopa kertoa teille jopa atomi-reaktorista, jonka periaate, jonka jopa teini-ikäinen ymmärretään.

Miten atomi-reaktori toimii?

Tämän korkean teknologian laitteen toimintaperiaate on seuraava:

1. Kun absorboi neutronia ydinpolttoainetta (useimmiten se uranus-235 tai plutonium-239) ydin ydin on jaettu;
2. Kineettinen energia, gamma-säteily ja vapaat neutronit vapautetaan;
3. Kineettinen energia muuttuu lämpöksi (kun ytimessä on ympäröiville atomeille), reaktori imeytyy gammasäteilyksi ja muuttuu lämpöksi;
4. Jotkut muodostuneet neutronit imeytyvät polttoaineen atomeihin, mikä aiheuttaa ketjureaktion. Hallita sitä käyttää absorboijia ja neutronitarvoja;
5. Lämmönvarren (veden, kaasun tai nestemäisen natriumin) avulla lämmitä poistetaan reaktiokohdasta;
6. Höyryn paineen alaisena kuumennetusta vedestä käytetään höyrysturbiinien tukemiseen pyörimiseen;
7. Generaattorin käyttö turbiinien pyörimisen mekaaninen energia muunnetaan vuorotellen sähkövirtaan.

Lähestymistavat luokitukseen

Reaktorien typologian syyt voivat olla asetettu:

• Ydinreaktio. Divisioonan (kaikki kaupalliset asennukset) tai synteesi (Thermonuclear-energiatekniikka jaetaan vain joissakin NiIilla);
• Lämpöä. Tätä tarkoitusta varten käytetään tarpeiden absoluuttisesti suurimmassa osassa vettä (kiehuvaa tai raskasta). Joskus käytetään vaihtoehtoisia ratkaisuja: nestemäinen metalli (natrium, lyijy-bismumm-seos, elohopea), kaasu (helium, hiilidioksidi tai typpi), sula suola (fluoridisuolat);
• Sukupolven mukaan. Ensimmäinen on varhaiset prototyypit, joilla ei ollut kaupallista järkeä. Toinen on suurin osa nykyisestä NPP: stä, joka on rakennettu vuoteen 1996 saakka. Kolmas sukupolvi eroaa edellisestä ainoastaan \u200b\u200bpienissä parannuksissa. Neljännen sukupolven työtä on edelleen käynnissä;
• Yhteensä Polttoaine (kaasu tähän mennessä on vain paperilla);
• Käytettäväksi(Sähkön, moottorin käynnistyksen, vedyn tuotannon, suotoamisen, elementtien transmuation, hermosolujen säteilyn, teoreettisten ja tutkimusten tavoitteiden saavuttaminen).

Atomi-reaktorin laite

Reaktoreiden pääkomponentit useimmissa voimalaitoksissa ovat:

1. Ydinpolttoaine - aineet, jotka ovat välttämättömiä energiantuotantoon (yleensä matala rikastettu uraani);
2. Ydinrectorin aktiivinen vyöhyke - tässä on, että ydinreaktio on käynnissä;
3. Neutron Retarder - vähentää nopeiden neutronien nopeutta, kääntämällä ne lämpö neutroniksi;
4. Aloita neutronilähde - käytetään ydinreaktion luotettaviin ja vakaisiin lanseerauksiin;
5. Neutronin absorboija - ovat käytettävissä joillakin voimalaitoksilla vähentämään tuoreen polttoaineen suurta reaktiivisuutta;
6. Neutron Gaubitiza - käytetään reaktion aloittamiseen uudelleen pois päältä;
7. Jäähdytysneste (puhdistettu vesi);
8. Ohjaustangot - säädetään uraanin tai plutonium-ytimien fissioiden nopeutta;
9. Vesipumppu - pumpattu vesi höyrykattilaan;
10. Höyryturbiini - kääntää höyryn lämpöenergia pyörivään mekaaniseen;
11. Jäähdytystornit - laite ylimääräisen lämmön poistamiseksi ilmakehään;
12. Radioaktiivisen jätteen vastaanotto ja varastointijärjestelmä;
13. Turvajärjestelmät (hätä dieselgeneraattorit, aktiivisen vyöhykkeen hätäjäähdytyslaitteet).

Miten viimeisimmät mallit on järjestetty

Viimeisen neljännen sukupolven reaktori on käytettävissä kaupalliselle toiminnalle. ei aikaisintaan 2030. Tällä hetkellä periaate ja niiden työn laite ovat kehitysvaiheessa. Nykyaikaisten tietojen mukaan nämä muutokset poikkeavat nykyisistä malleista edut:

• Pikakaasun jäähdytyksen järjestelmä. Oletetaan, että heliumia käytetään jäähdytysaineena. Hankkeen dokumentaation mukaan voit siten jäähdyttää reaktorit 850 ° C: n lämpötilaan. Toiminnasta tällaisissa korkeissa lämpötiloissa vaaditaan erityisiä raaka-aineita: komposiittikeraamiset materiaalit ja aktinidiyhdisteet;
• Ensisijaisena jäähdytyksenä on mahdollista lyijy- tai lyijymmismuttiseos. Näillä materiaaleilla on alhainen neutronin absorptioindikaattori ja suhteellisen alhainen sulamispiste;
• Myös tärkein jäähdytysnestettä voidaan käyttää myös sulan suolojen seosta. Näin ollen on mahdollista toimia korkeammissa lämpötiloissa kuin nykyaikaiset analogit vedellä jäähdytetyllä tavalla.

Luonnolliset analogit luonnossa

Ydinreaktori havaitaan yleiseen tietoisuuteen yksinomaan korkean teknologian tuotteena. Ensimmäinen on kuitenkin ensimmäinen laitteella on luonnollinen alkuperä. Se löydettiin Oklo-alueella, joka Keski-Afrikan Gabonin tilassa:

• Reaktori muodostettiin uraanikivien tulvan vuoksi maanalaisilla vesillä. He toimivat neutronin hidastimina;
• Lämpöenergia, joka vapautuu uraanin hajoamisen aikana, kääntää vettä höyryyn ja ketjureaktio pysähtyy;
• Lämpötilan pudotuksen jälkeen jäähdytysnesteen lämpötilassa kaikki toistetaan uudelleen;
• Jos neste ei heittänyt ja ei lopettanut reaktiota, ihmiskunta kohdistuisi uuden luonnonkatastrofin;
• Ydin itsestään kestävä jakautuminen alkoi tässä reaktorissa noin puolitoista miljardia vuotta sitten. Tänä aikana noin 0,1 miljoonaa euroa tuotostehoa myönnettiin;
• Vastaava valon ihme maapallolla on ainoa tunnettu. Uuden ulkonäkö on mahdotonta: Uraani-235: n osuus luonnollisissa raaka-aineissa on paljon pienempi kuin ketjureaktion ylläpitämiseksi tarvittava taso.

Kuinka monta atomi reaktoria Etelä-Koreassa?

Köyhät luonnonvaroihin, mutta teollisesti kehitetty ja Korean ylikuormitus kokee äärimmäisen energian tarvetta. Saksan kieltäytymisen taustalla rauhanomaisesta atomisesta tällä maalla on suuria toiveita ydinteknologioiden hillitsemiseksi:

• On suunniteltu, että vuoteen 2035 ydinvoimaloilla syntyvän sähkön osuus saavuttaa 60 prosenttia ja kokonaistuotanto on yli 40 gigaattia;
• Maa on atomi-aseita, mutta ydinfysiikan tutkimusta tehdään jatkuvasti. Korean tutkijat ovat kehittäneet nykyaikaisten reaktorin hankkeita: modulaarinen, vety, nestemäisellä metallilla jne.;
• Paikallisten tutkijoiden onnistumiset antavat meille mahdollisuuden myydä teknologioita ulkomaille. Odotetaan, että seuraavien 15-20 vuoden aikana maa vienyt 80 tällaista laitosta;
• Mutta nykypäivänä suurin osa NPP: stä on rakennettu amerikkalaisten tai ranskalaisten tutkijoiden avulla;
• Nykyisten asemien määrä on suhteellisen pieni (vain neljä), mutta kullakin niistä on merkittävä määrä reaktoreita - kokonaisuudessaan 40, ja tämä luku kasvaa.

Neutroniprosessissa ydinpolttoaine tulee ketjureaktioon, jonka seurauksena on muodostettu valtava määrä lämpöä. Järjestelmässä oleva vesi ottaa sen lämpöä ja muuttuu pariksi, joka pyörii turbiinia tuottavaa sähköä. Tässä on yksinkertainen atomireaktorin järjestelmä, tehokkain energialähde maan päällä.

Video: Kuinka työskennellä atomiireaktorit

Tässä videossa ydinfyysikko Vladimir Teagkin kertoo, jonka avulla sähköä tehdään atomiireaktoreissa, niiden yksityiskohtainen laite:

Laite ja toimintaperiaate

Energian toteutusmekanismi

Aineen muuntaminen liittyy vapaan energian vapauttamiseen vain, jos aineella on energioita. Jälkimmäinen tarkoittaa, että aineen mikropartikkelit ovat tilassa, jonka energia on suurempi kuin toisessa mahdollisessa siirtymässä, johon on olemassa. Spontaani siirtyminen estää aina energianestejä, jotta mikropartikkeli saa jonkin verran energiaa - herätysenergiaa. Exoenergettinen reaktio on se, että seuraavalla viritysmuunnoksessa energia vapautuu enemmän kuin prosessin innostaa. Energia-esteen voittamiseksi on kaksi tapaa: joko törmäyshiukkasten kineettisen energian tai liitospartikkelin energian vuoksi.

Jos pidät mielessä energian vapautumisen makroskooppisen laajennuksen, reaktioiden innostamiseen tarvittavan kineettisen energian pitäisi olla kaikki tai ainakin jonkin verran osaa aineen hiukkasista. Tämä on saavutettavissa vain keskipitkän määrän lämpötilan nousu, jossa lämpöliikkeen energia lähestyy energian kynnysarvon arvoa, joka rajoittaa prosessin kulkua. Molekyylimuutosten tapauksessa on kemiallisia reaktioita, tällainen kasvu on tavallisesti satoja Kelvinovia ydinreaktioiden tapauksessa - tämä on vähintään 10 7 johtuen kohtaamattomien ytimien Coulomb-esteiden erittäin korkeasta korkeudesta. Ydinreaktioiden lämpökehitys suoritettiin käytännössä ainoastaan \u200b\u200bhelpoin ytimien synteesissä, jossa Coulomb-esteet ovat minimaalinen (lämpöhermonaalinen synteesi).

Liitospartikkeleiden heräte ei vaadi suurta kineettistä energiaa, joten se ei riipu väliaineen lämpötilasta, koska se esiintyy käyttämättömien liitosten, jotka liittyvät vetovoimajoukkoihin. Mutta se vaatii hiukkasia itseään reaktioihin. Ja jos ne taas pitävät mielessä ei erillistä reaktiotekniikkaa vaan saada energiaa makroskooppisessa mittakaavassa, niin tämä on mahdollista vain, kun ketjureaktio tapahtuu. Jälkimmäinen tapahtuu, kun hiukkasen viritysreaktio ilmenee jälleen ekso-energiareaktion tuotteina.

Design

Kaikki ydinreaktorit koostuvat seuraavista osista:

• Aktiivinen vyöhyke ydinpolttoaineella ja moderaattorilla;
• Neutron heijastin, joka ympäröi aktiivista vyöhykettä;
• Ketjureaktion ohjausjärjestelmä, mukaan lukien hätäsuoja;
• Säteilysuojelu;
• Kaukosäädinjärjestelmä.

Työn fyysiset periaatteet

Katso myös tärkeimmät artikkelit:

Ydinreaktorin nykytilaa voidaan luonnehtia tehokas neutronikorjauskerroin. k. tai reaktiivisuus ρ liittyvät seuraavaan suhteeseen:

Näille arvoille on ominaista seuraavat arvot:

• k. \u003e 1 - Ketjureaktio kasvaa ajoissa, reaktori on sancritical kunto, sen reaktiivisuus ρ > 0;
• k. < 1 - реакция затухает, реактор - subkriittiset, ρ < 0;
• k. = 1, ρ \u003d 0 - Ydinosastojen määrä jatkuvasti, reaktori on vakaa kriittinen kunto.

Ydinreaktorin kriittinen edellytys:

Kopioimiskerroksen vetovointi voidaan saavuttaa neutronin jäljennöksen tasapainolla niiden tappioiden kanssa. Tappioiden syyt ovat todella kaksi: kaappaus ilman jakoa ja neutroniverkkoja puutteiden väliaineen ulkopuolella.

Ilmeisesti 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.

k 0: n lämpöreaktoreille voidaan määrittää ns. "4th-tilat":

• η on neutronien saanto kahdelle imeytymiselle.

Nykyaikaisten energiareaktoreiden volyymit voivat saavuttaa satoja m³ ja pääasiassa määritellään ei-kriittiset olosuhteet ja lämmön ominaisuudet.

Kriittinen tilavuus Ydinreaktori on reaktorin aktiivisen vyöhykkeen tilavuus kriittisessä tilassa. Kriittinen massa - Reaktorin aineen massa, joka on kriittisessä kunnossa.

Pienimmällä kriittisellä massalla on reaktorit, joissa polttoaine on puhtaiden venttiili-isotooppien suolojen vesiliuokset veden heijastimella neutroneista. 235 u, tämä massa on 0,8 kg, 239 Pu - 0,5 kg. On kuitenkin tunnettua, että LopO-reaktorin kriittinen massa (maailman ensimmäinen reaktori rikastetussa uraanissa), jolla oli Berylliumoksidin heijastin 0,565 kg huolimatta siitä, että isotoopin 235 rikastusaste oli vain hieman yli 14%. Teoreettisesti pienin kriittinen massa on, jonka osalta tämä arvo on vain 10 g.

Neutroniverkkojen vähentämiseksi aktiivinen vyöhyke annetaan pallomaiseksi tai lähelle pallomaista muotoa, kuten lyhyt sylinteri tai kuutio, koska näillä kuvioilla on pienin pinta-alan suhde tilavuuteen.

Huolimatta siitä, että arvo (E - 1) on yleensä pieni, kopioinnin rooli nopeilla neutroneilla on melko suuri, koska suuret ydinreaktorit (k ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

Ketjureaktion alkuun, se on yleensä riittävä neutroneja, syntynyt spontaani-uraanin ytimessä. On myös mahdollista käyttää ulkoista neutronilähdettä reaktorin käynnistämiseksi esimerkiksi seoksista ja tai muista aineista.

Jodid Yama

Jodi-kuoppa on ydinreaktorin tila, kun se on pois päältä, tunnettu siitä, että lyhytaikaisen Xenon-isotoopin kertyminen. Tämä prosessi johtaa merkittävän negatiivisen reaktiivisuuden väliaikaiseen ulkonäköön, mikä puolestaan \u200b\u200btekee reaktorista mahdottomaksi suunnittelukapasiteettiin tietyn ajanjakson aikana (noin 1-2 päivää).

Luokitus

Määränpäähän

Ydinreaktoreiden käytön luonteella on jaettu:

• Energiareaktoritjotka on tarkoitettu energia-alalla käytettävän sähkö- ja lämpöenergian tuottamiseen sekä meriveden suolan (reaktorit desinaatiota varten kutsutaan myös teollisiksi). Ydinvoimaloissa vastaanotetut tällaiset reaktorien tärkein käyttö. Nykyaikaisten energiareaktoreiden lämpövoima saavuttaa 5 GW. Erillisessä ryhmässä varataan:
  • KuljetusreaktoritSuunniteltu toimittamaan ajoneuvon moottoreita energiaa. Kaikkein leveimmät sovellusryhmät ovat merenkulun kuljetusreaktoreita, joita käytetään sukellusveneihin ja eri pinta-aluksiin sekä avaruusteknologiaan käytettäviin reaktoreihin.
• Kokeelliset reaktoritTarkoitettu tutkimaan erilaisia \u200b\u200bfyysisiä määriä, joiden arvo on tarpeen ydinreaktoreiden suunnittelussa ja toiminnalle; Tällaisten reaktoreiden voima ei ylitä useita KW: tä.
• Tutkimusreaktoritjossa aktiivisessa vyöhykkeessä luotuja neutronia ja gamma-kvanta-virtoja käytetään ydinfysiikan, kiinteän kehon fysiikan, säteilykemian, biologian alalla, testausmateriaaleissa, jotka on suunniteltu toimimaan intensiivisessä neutronivirrassa (mukaan lukien osat ydinreaktorit ), isotooppien tuottamiseksi. Tutkimusreaktoreiden voima ei ylitä 100 MW. Helppo energiaa ei yleensä käytetä.
• Teolliset (aseet, isotooppiset) reaktoritKäytetään eri aloilla käytettävien isotooppien kehittämiseen. Yleisimmin käytetty ydinaseiden tuottamiseen, kuten 239 mätä. Myös teollisuus kuuluu meriveden suolanpoistoon käytettäviin reaktoreihin.

Usein reaktoreita käytetään kahden ja erilaisten tehtävien ratkaisemiseen, jolloin niitä kutsutaan monikäyttöinen. Esimerkiksi joitakin energiareaktoreita, erityisesti atomergian aamulla, tarkoituksena oli pääasiassa kokeissa. Nopeat neutronireaktorit voivat olla samanaikaisesti energinen ja tuottavat isotooppeja. Teollisuusreaktoreita päätehtävänsä lisäksi tuottaa usein sähkö- ja lämpöenergiaa.

Neutronien spektrin mukaan

• Reaktori lämpö (hidas) neutronit ("lämpöreaktori")
• Nopea neutronireaktori ("nopea reaktori")

Polttoaineen sijoittamisesta

• Heterogeeniset reaktorit, joissa polttoaine sijoitetaan aktiiviseen vyöhykkeeseen lohkojen muodossa, joiden välillä moderaattori sijaitsee;
• Homogeeniset reaktorit, joissa polttoaine ja hidastaja edustavat homogeenista seosta (homogeeninen järjestelmä).

Heterogeenisessä reaktorissa polttoaine ja hidastaja voidaan erottaa erityisesti nauha-reaktorissa, hidastimen heijastin ympäröi onteloa polttoaineella, joka ei sisällä moderaattoria. Ydinfysikaalisesta näkökulmasta homogeenisuuden / heterogeenisuuden kriteeri ei ole rakentava muotoilu, vaan polttoainesäiliöiden sijoittaminen etäisyydellä, joka ylittää neutronien pituuden tässä hidastimessa. Siten reaktorit ns. "Close Grid" lasketaan homogeeniseksi, vaikka polttoaine on yleensä erotettu hidastimesta.

Ydinpolttoaineen lohkoja heterogeenisessä reaktorissa kutsutaan polttoaineen kokoonpanoiksi (televisioiksi), jotka sijaitsevat aktiivisessa vyöhykkeessä oikean säleikön solmuissa, muodostaen solut.

Polttoaineen tyypin mukaan

• uraani-isotooppit 235, 238, 233 (235 U, 238 U, 233 U)
• plutonium-isotooppi 239 (239 PU), myös isotooppit 239-242 PU sen seoksena, jossa on 238 U (MOX-polttoaine)
• torium isotooppi 232 (232 T) (konversiona 233 u)

Rikastuksen mukaan:

• luonnollinen uranana
• heikosti rikastettu uraani
• erittäin rikastettu uraani

Kemiallisella koostumuksella:

• metalli U.
• UC (uraanikarbidi) jne.

Lämmönvarren mukaan

• Kaasu, (katso grafiitti kaasu reaktori)
• D 2 O (raskas vesi, katso raskas ydinreaktori, Candu)

Moderaattorin suku

• C (grafiitti, katso Graphite-kaasureaktori, grafiittiveden reaktori)
• H 2 O (vesi, katso kevyt reaktori, vesi-vesi reaktori, vver)
• D 2 O (raskas vesi, katso raskas ydinreaktori, Candu)
• Metallihydridit
• Ilman hidastinta (katso reaktori nopeilla neutroneilla)

Rakentamalla

Steamin sukupolven menetelmällä

• Reaktori ulkoisen höyrygeneraattorin kanssa (katso vesi-vesi reaktori, VVER)

IAEA: n luokittelu.

• PWR (paineistetut vesireaktorit) - vesi-vesi reaktori (paine-reaktori paineessa);
• BWR (kiehuttava vesireaktori) - kiehuva reaktori;
• FBR (nopea kasvattajareaktori) on reaktori-kerroin nopeilla neutroneilla;
• GCR (kaasujäähdytteinen reaktori) - kaasujäähdytteinen reaktori;
• LWGR (kevyt vesi grafiitti reaktori) - grafiittiveden reaktori
• PHWR (paineistettu raskas vesi reaktori) - raskas reaktori

Yleisin maailmassa on vesi-vesi (noin 62%) ja kiehuvaa (20%) reaktoria.

Materiaalireaktorit

Materiaalit, joista reaktorit rakentavat korkeissa lämpötiloissa neutronikentässä, γ-Quanta- ja Division Fragmentteissa. Siksi kaikki muut toimialoilla käytetyt materiaalit soveltuvat reaktorin rakentamiseen. Kun valitset reaktorimateriaalit, niiden säteilyvastus, kemiallinen inertiteet, absorptio poikkileikkaus ja muut ominaisuudet otetaan huomioon.

Materiaalien säteilyn epävakaus vaikuttaa vähemmän korkeissa lämpötiloissa. Atomien liikkuvuus tulee niin suureksi, että todennäköisyys palaa atomien kiteisestä ristestä sijaan tai vedyn ja hapen rekombinaatioon vesimolekyylissä kasvaa merkittävästi. Näin ollen veden radioliz on merkityksetön energianottoreiden (esimerkiksi VVER), kun taas voimakkaisissa tutkimusreaktoreissa on merkittävä määrä raiskatasetusta. Reaktoreissa on erityisiä järjestelmiä sen polttamiseen.

Reaktorimateriaalit ovat kosketuksissa toistensa kanssa (jäähdytysnesteen kuori, jossa on jäähdytysneste ja ydinpolttoaine, polttoainetta - jäähdytysneste ja hidastin jne.). Luonnollisesti ottaen yhteyttä materiaaleihin olisi oltava kemiallisesti inerttejä (yhteensopiva). Esimerkki yhteensopimattomuudesta on uraani ja kuuma vesi, jolloin saapuminen kemialliseen reaktioon.

Useimmissa materiaaleissa lujuusominaisuudet heikkenee jyrkästi kasvavan lämpötilan kanssa. Energiareaktoreissa rakenteelliset materiaalit toimivat korkeissa lämpötiloissa. Se rajoittaa rakenteellisten materiaalien valintaa erityisesti energiareaktorin osissa, joiden on kestettävä korkeapainetta.

Ydinpolttoaineen polttaminen ja lisääntyminen

Ydinreaktorin toimintaprosessissa, joka johtuu divisioonan fragmenttien polttoaineeseen, sen isotooppinen ja kemiallinen koostumus muuttuu, transuraanielementtien muodostuminen, pääasiassa isotooppit. Ydinreaktorin reaktiivisuutta koskevien fragmenttien vaikutusta kutsutaan myrkytys (radioaktiivisten fragmenttien osalta) ja riippuva (Vakaa isotooppeille).

Reaktorimyrkytyksen pääasiallinen syy on suurin neutronin absorptio poikkileikkaus (2.6 · 10 6 Syntynyt). Half-Life 135 XE T. 1/2 \u003d 9,2 h; Divisioona on 6-7%. Pääosa 135 XE on muodostettu hajoamisen seurauksena ( T. 1/2 \u003d 6,8 h). Myrkytyksen tapauksessa EF vaihtelee 1-3%. Suuri poikkileikkaus 135 XE-imeytymisestä ja välituotteen isotoopin 135 läsnäolo johtaa kahteen tärkeään ilmiöön:

1. 135 XE: n pitoisuuden kasvuun ja siten reaktorin reaktiivisuuden vähenemiseen sen lopettamisen tai tehon lopettamisen jälkeen ("jodia kuoppaan"), mikä tekee mahdottomaksi lyhytaikaisille pysähdyksille ja lähtötehon vaihteluille . Tämä vaikutus on voitettu ottamalla käyttöön reaktiivisuus sääntelyelimissä. Jodi-kuopan syvyys ja kesto riippuvat neutronien virtauksesta f: φ \u003d 5 · 10 18 neutronia / (cm2 · s) jodin kuoppaan ~ 30 h ja syvyys 2 kertaa ylittää kiinteän muutoksen EF, aiheutti myrkytyksen 135 XE.
2. Koska neutronivirvauksen F: n myrkytys, spatiaaliset värähtelyt, ja sen vuoksi reaktoriteho voi ilmetä. Nämä värähtelyt esiintyvät φ\u003e 10 18 neutronit / (cm² · s) ja suuret reaktorin koot. Värähtelyjaksot ~ 10 h.

Kun ytimiä jakamalla on suuri määrä stabiileja fragmentteja, jotka eroavat absorptiorsukoneista verrattuna jaetun isotooppin absorptioosuuteen. Fragmenttien pitoisuus, jolla on suuri arvo absorptioosasta, saavuttaa kyllästymisen reaktorin ensimmäisen yön yli. Pääasiassa nämä ovat eri "ikäisiä".

Täydellisen polttoaineen vaihdon sattuessa reaktoriin on liiallinen reaktiivisuus, joka on kompensoitava, kun taas toisessa tapauksessa korvaus vaaditaan vain, kun reaktori käynnistetään ensin. Jatkuva ylikuormitus mahdollistaa polttoaineen syvyyden lisäämisen, koska reaktorireaktiivisuus määritetään jako-isotooppien keskimääräisillä pitoisuuksilla.

Laatetun polttoaineen massa ylittää massan, joka on purettu energian "painosta", joka on erotettu. Reaktorin pysäyttämisen jälkeen ensin pääasiassa viivästyneiden neutronien jakautumisen jälkeen ja sen jälkeen 1-2 minuutin kuluttua jakautumisen ja transuraanielementtien erottelun β- ja y-säteilyn ansiosta energian vapautus jatkuu polttoaineessa . Jos reaktori toimi melko kauan, kunnes pysäytin pysähtyminen, sitten 2 minuuttia pysäytyksen jälkeen energian erittyminen on noin 3% 1 h - 1% päivän jälkeen - 0,4% vuodessa - 0,05 % alkuperäisestä voimasta.

Ydinreaktorissa muodostettujen PU-isotooppien määrän suhde poltettujen 235 U: n määrään kutsutaan tuloskerroin K k. K k: n arvo kasvaa rikastuksen ja burnoutin vähenemisellä. Raskaaseen reaktoriin luonnollisessa uraanissa, kun poltat 10 GW · · · t k \u003d 0,55 ja pienillä paloksilla (tässä tapauksessa K k kutsutaan ensimmäinen plutoniumkerroin) K k \u003d 0,8. Jos ydinreaktori palaa ja tuottaa samoja isotooppeja (reaktorin kerroin), sitten toistuvan nopeuden suhde burnout nopeuteen kutsutaan lisääntymiskerroin V. ydinreaktoreissa terminen neutroneilla< 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. Kasvava, A. mutta Putoaa.

Ydinreaktorin hallinta

Ydinreaktorin ohjaus on mahdollista vain sen vuoksi, että osan osa divisioonan neutroneista lentää fragmentteista viiveellä, mikä voi olla useista millisekunteista useita minuutteja.

Reaktorin ohjaamiseksi absorboivat tangot, jotka on annettu aktiiviselle vyöhykkeelle, jotka on valmistettu materiaaleista, joita imeytyy neutroneja (lähinnä jonkin muun) ja / tai boorihapon liuosta tiettyyn konsentraatioon lisätään jäähdytysnesteeseen (borainen säätö). Tangon liikettä ohjataan erikoismekanismeilla, jotka toimivat operaattorin signaaleilla tai neutronivirvuisen automaattisen ohjauksen.

Erilaisten hätätilanteiden tapauksessa kukin reaktori tarjoaa ketjureaktion hätätilanteen, joka on suoritettu nollaamalla kaikki absorboiva sauvat - hätäsuojausjärjestelmä.

Jäljellä oleva lämmönsiirto

Tärkeä ongelma, joka liittyy suoraan ydinturvallisuuteen, on jäännöslämmön vapautuminen. Tämä on ydinpolttoaineen erityispiirre, joka on, että divisioonan ketjureaktion lopettamisen jälkeen ja tavanomaisen lämmönhimattimen virtalähdettä varten lämmön vapautuminen reaktorissa jatkuu pitkään, mikä luo useita teknisesti monimutkaisia \u200b\u200bongelmia.

Jäljelle jäävä lämmöntuotanto on seurausta fissiotuotteiden β- ja γ-hajoamisesta, jotka ovat kerääneet polttoaineeseen reaktorin toiminnan aikana. Discanin johtuvien fissiotuotteiden ytimet siirretään vakaampaan tai täysin vakaan tilaan huomattavan energian vapauttamiseksi.

Vaikka jäljelle jääneen lämpöhäviö on nopeasti suuruusluokkaa, pieni verrattuna kiinteisiin arvoihin, voimakkaat energiareaktorit ovat merkittäviä absoluuttisilla arvoilla. Tästä syystä jäljelle jääneen lämmöntuotanto edellyttää tarvetta pitkään varmistaakseen reaktorin aktiivisesta vyöhykkeestä sen pysäytyksen jälkeen. Tämä tehtävä vaatii, että reaktorin asentaminen solujärjestelmien reaktorin asennuksen suunnittelussa luotettavalla virtalähteellä ja aiheuttaa tarvetta pitkään (3-4 vuotta) käytetyn ydinpolttoaineen varastointiin erikoislämpötila-altaiden varastoissa , joka sijaitsee yleensä reaktorin välittömässä läheisyydessä.

Katso myös

• Luettelo atomien reaktoreista, jotka on suunniteltu ja rakennettu Neuvostoliittoon

Kirjallisuus

• Levin V. E. Ydinfysiikka ja ydinreaktorit. 4. Ed. - M.: Atomizdat, 1979.
• Shukolyukov A. Yu. "Uranus. Luonnollinen ydinreaktori. "Kemia ja elämä" nro 6, 1980, s. 20-24.

Toteaa

1. "Zeep - Kanadan ensimmäinen ydinreaktori", Kanadan tiede- ja teknologiamuseo.
2. Syrilov A. A., Echpov N. D., Matushchenko A. M. Ydinsuoja. - M.: LOGOS, 2008. - 438 s. -

Takaisin eteenpäin

Huomio! Esikatsele diat käytetään yksinomaan informaatiotarkoituksiin, eivätkä ne saa tarjota ideoita kaikista esittelyominaisuuksista. Jos olet kiinnostunut tästä työstä, lataa koko versio.

Tavoitteet Oppitunti:

• Koulutuksellinen: olemassa olevan tiedon toteutuminen; Jatka käsitteiden muodostumista: Uraanin ytimien jakautuminen, ketjun ydinreaktio, virtauksen olosuhteet, kriittinen massa; Ota käyttöön uusia käsitteitä: ydinreaktori, ydinreaktorin pääosat, ydinreaktorin laite ja sen toiminnan periaate, ydinreaktion valvonta, ydinreaktoreiden luokittelu ja niiden käyttö;
• Kehitys: Jatka taitojen muodostumista päätelmien noudattamiseksi ja piirtäminen sekä opiskelijoiden henkiset kyvyt ja uteliaisuus;
• Koulutuksellinen: Jatka asenteiden koulutusta fysiikkaan kokeellisena tiedettä; Koulutetaan tunnollinen asenne työhön, kurinalaisuuteen, positiiviseen tietämykseen.

Oppitunnin tyyppi: Uuden materiaalin tutkiminen.

Laitteet: Multimedia-asennus.

Luokkien aikana

1. Organisaation hetki.

Guys! Tänään oppitunnin toistumme uraanin ytimen, ketjun ydinreaktion, jakautumisen, sen virtauksen, kriittisen massan olosuhteet, oppivat, mitä ydinreaktoria, ydinreaktorin pääasialliset elementit, ydinreaktorin laite ja periaate Ydinreaktion valvonta, ydinreaktoreiden luokittelu ja niiden käyttö.

2. Tarkista tutkittu materiaali.

1. Uraanin ytimien jakamisen mekanismi.
2. Kerro meille ketjun ydinreaktion virtaavan mekanismista.
3. Anna esimerkki uraanin ytimen ydinfissioreaktiosta.
4. Mitä kutsutaan kriittiseksi massaksi?
5. Miten ketjureaktio uraanissa, jos sen massa on vähemmän kriittinen, kriittisempi?
6. Mikä on suurempi kuin uraanin 295 kriittinen massa, onko mahdollista vähentää kriittistä massaa?
7. Millä tavoin voit muuttaa ketjun ydinreaktion aikana?
8. Mikä on tarkoitus hidastaa nopeita neutroneja?
9. Mitä aineita käytetään hidastimena?
10. Koska tekijät voivat lisätä vapaiden neutronien määrää uraanin imeessä, mikä varmistaa sen mahdollisuuden siihen?

3. Uuden materiaalin selitys.

Kaverit, vastaa tähän kysymykseen: Mikä on ydinvoimalaitoksen pääosa? ( ydinreaktori)

Hyvin tehty. Joten kaverit asuvat nyt tässä asiassa.

Historiallinen viittaus.

Igor Vasilyvich Kurchatov - erinomainen Neuvostoliiton fyysikko, akateikko, perustaja ja ensimmäinen johtaja Atomienergian instituutin johtaja vuodesta 1943-1960, Atomi-ongelman tärkein tieteellinen johtaja Neuvostoliitossa, joka on yksi ydinenergian käyttämisestä rauhanomaisiin tarkoituksiin. USSR-Akatemian akatemian akatemian (1943). Ensimmäisen Atomic Neuvostoliiton pommin testit tehtiin vuonna 1949. Neljä vuotta myöhemmin onnistuneita testejä tehtiin ensin vedynpommin maailmassa. Ja vuonna 1949 Igor Vasilyvich Kurchatov alkoi työskennellä ydinvoimalaitoksen projektissa. Ydinvoimalaitos - atomien energian rauhallinen käyttö. Hanke valmistui onnistuneesti: 27. heinäkuuta 1954 Ydinvoimalaitos tuli ensimmäinen maailmassa! Kurchatov flayed ja hauskaa lapsena!

Ydinreaktorin määrittäminen.

Ydinreaktoria kutsutaan laitteeksi, jossa tuetaan jonkin raskaan ytimien jakamisen ohjattua ketjureaktiota.

Ensimmäinen ydinreaktori rakennettiin vuonna 1942 Yhdysvalloissa E. Fermin johdolla. Maassamme ensimmäinen reaktori rakennettiin vuonna 1946 I. V. Kurchatovin johdolla.

Ydinreaktorin tärkeimmät elementit ovat:

• ydinpolttoaine (uraani 235, uraani 238, plutonium 239);
• neutronin hidastin (raskas vesi, grafiitti jne.);
• jäähdytysneste reaktorin (vesi, nestemäinen natrium jne.) Syntyvän energian tuottamiseksi;
• Säädökset tangot (boori, kadmium) - erittäin absorboivat neutronit
• Suojakuori, säteilyn viivästyminen (betoni rauta täyteaineen).

Toimintaperiaate ydinreaktori

Ydinpolttoaine sijaitsee aktiivisessa vyöhykkeessä pystysuorien tangon muodossa, joita kutsutaan polttoaineelementteiksi (TVEL). Twiners on suunniteltu säätämään reaktorin voimaa.

Jokaisen polttoainesäiliön massa on huomattavasti vähemmän kriittinen, joten yhdessä tangossa ketjureaktiota ei voi esiintyä. Se alkaa upotuksen jälkeen kaikkien uraanin sauvojen aktiivisessa vyöhykkeessä.

Aktiivista vyöhykettä ympäröi aineen kerros, joka heijastaa neutroneja (heijastin) ja betonin suojaava, viivästyminen neutroneja ja muita hiukkasia.

Lämmön häiritseminen polttokennoista. Jäähdytysneste on vesi, joka on sauva, kuumennetaan jopa 300 ° C korkeapaineessa, siirtyy lämmönvaihtimiin.

Lämmönvaihtimen rooli - vesi, joka kuumennetaan 300 ° C: seen, antaa tavallisen veden lämmön, muuttuu höyryyn.

Ydinreaktiohallinta

Reaktorin säätö suoritetaan käyttämällä sauvoja, jotka sisältävät kadmiumia tai booria. Kanssa tangot\u003e 1 laajennettu aktiivisesta vyöhykkeestä ja kun se on täysin perimä< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.

Reaktori hitaasti neutroneilla.

Uraani-235-ytimen tehokkain jakautuminen tapahtuu hitaiden neutronien vaikutuksen alaisena. Tällaisia \u200b\u200breaktoreita kutsutaan hitaasti neutronireaktoreiksi. Toissijaiset neutronit muodostuivat fissioreaktion seurauksena ovat nopeat. Jotta myöhempi vuorovaikutus uraani-235-ytimessä ketjureaktiossa ne hidastavat tehokkaimmin, syöttämällä moderaattori aktiivisille vyöhykkeelle - aine, joka vähentää kineettistä neutroninergiaa.

Nopea neutronireaktori.

Nopeat neutronireaktorit eivät voi työskennellä luonnollisella uraanilla. Reaktiota voidaan ylläpitää vain rikastetussa seoksessa, joka sisältää vähintään 15% uraanisotooppista. Nopeiden neutronireaktoreiden etu on se, että niiden toiminta on muodostettu merkittävä määrä plutoniumia, jota voidaan sitten käyttää ydinpolttoaineena.

Homogeeniset ja heterogeeniset reaktorit.

Ydinreaktorit riippuen polttoaineen keskinäisestä sijoittelusta ja hidastimesta, jaetaan homogeeniseen ja heterogeeniseen. Homogeenisessa reaktorissa aktiivinen vyöhyke on homogeeninen polttoaine, moderaattori ja jäähdytysneste liuoksen muodossa, seos tai sulaa. Heterogeenistä kutsutaan reaktoriksi, jossa lohkojen tai polttoaineen kokoonpanon muodossa oleva polttoaine sijoitetaan hidastimeen muodostaen oikean geometrisen verkkoon siinä.

Atomi-ytimien sisäisen energian muuttaminen sähköenergiaksi.

Ydinreaktori on ydinvoimalaitoksen (NPP) tärkein osa, joka muuntaa lämpöympäristöä sähköksi. Energian muuntaminen tapahtuu seuraavan järjestelmän mukaisesti:

• uraanin ytimien sisäinen energia -
• kineettinen neutronien energia ja ydinfragmentit -
• vesi sisäinen energia -
• sisäinen energiaparia -
• kinetic Energy Pari -
• turbiinin ja generaattorin roottorin roottorin kineettinen energia -
• sähköinen energia.

Ydinreaktoreiden käyttö.

Käyttötarkoituksesta riippuen ydinreaktorit ovat energiaa, muuntimia ja kertojia, tutkimus ja monikäyttöinen, liikenne ja teollisuus.

Ydinvoimalääkkeitä käytetään sähkön tuottamiseen ydinvoimaloissa, laivan voimalaitoksissa, ydinvoimalaitoksissa sekä ydinvoimaloissa.

Luonnon uraanin ja toriumin sekundäärisen ydinpolttoaineen tuotantoon tarkoitetut reaktorit kutsutaan muuntimiksi tai kerrannaisiksi. Toissijaisen ydinpolttoaineen reaktorimuunnissa on vähemmän kuin alun perin käytetty.

Reaktorikilplikylässä toteutetaan ydinpolttoaineen laajentaminen, ts. Se muuttuu enemmän kuin sitä käytettiin.

Tutkimusreaktoreita käytetään tutkimaan neutronin vuorovaikutusprosesseja aineen kanssa, opiskelemaan reaktorimateriaalien käyttäytymistä intensiivisillä alueilla neutronin ja gamma-säteilyn, radiokemiallisten biologisten tutkimusten, isotooppien tuotanto, ydinreaktorin fysiikan kokeelliset tutkimukset.

Reaktoreilla on erilainen teho, kiinteä tai pulssitila. Monikäyttöiset ovat reaktoreita, jotka toimivat useilla tarkoituksiin esimerkiksi energian tuottamiseksi ja ydinpolttoaineen saamiseksi.

Ympäristön katastrofit ydinvoimaloissa

• 1957 - onnettomuus Yhdistyneessä kuningaskunnassa
• 1966 - Aktiivisen vyöhykkeen osittainen sulaminen reaktorin jäähdytyksen epäonnistumisen jälkeen ei ole kaukana Detroitista.
• 1971 - Paljon saastunutta vettä meni Yhdysvaltojen joelle
• 1979 - suurin onnettomuus Yhdysvalloissa
• 1982 - radioaktiivisen höyryn päästöt ilmakehään
• 1983 - kauhea onnettomuus Kanadassa (20 minuuttia virtaa radioaktiivista vettä - tonni minuutissa)
• 1986 - onnettomuus Yhdistyneessä kuningaskunnassa
• 1986 - Saksan onnettomuus
• 1986 - Tšernobyl NPP
• 1988 - Tuli NPPS: ssä Japanissa

Modernit npps on varustettu tietokoneella ja ennen onnettomuuden jälkeen reaktorit jatkoivat töitä, koska ei ollut automaattista sammutusjärjestelmää.

4. Kiinnitys materiaali.

1. Mitä kutsutaan ydinreaktoriksi?
2. Mikä on ydinflambattava reaktorissa?
3. Mikä aine toimii neutronin hidastimena ydinreaktorissa?
4. Mikä on neutronin hidastajan tarkoitus?
5. Mitä säätelevät tangot? Miten käytät niitä?
6. Mitä käytetään jäähdytysnesteen ydinreaktoreissa?
7. Mitä tarvitaan kunkin uraanin sauvan massan olevan vähemmän kriittisen massan?

5. Testaa suorittaminen.

1. Mitä hiukkasia osallistuu uraanin ytimien jakamiseen?
   A. protonit;
   B. neutroni;
   V. elektronit;
   G. Kernel Helia.
2. Mikä on uraanin massa on kriittinen?
   A. Suurin, jossa ketjureaktio on mahdollista;
   B. Paino;
   B. Pienin, jossa ketjureaktio on mahdollista;
   Massa, jossa reaktio lakkaa.
3. Mikä on suunnilleen yhtä suuri kuin uraanin 235 kriittinen massa?
   A. 9 kg;
   B. 20 kg;
   B. 50 kg;
   G. 90 kg.
4. Mitä alla lueteltuja aineita voidaan käyttää ydinreaktoreissa neutronin hidastimina?
   A. Grafiitti;
   B. kadmium;
   V. Raskas vesi;
   G. BOR.
5. Ketjun ydinreaktion virtaus NP: ssä on välttämätöntä, että neutronikoneerot olivat:
   A. on 1;
   B. Yli 1;
   B. Alle 1.
6. Ydinreaktoreiden raskaiden atomien ytimien jakautumisnopeuden säätely toteutetaan:
   A. Neutronin imeytymisen vuoksi absorboijan sauvojen alentaminen;
   B. Lämpöalustan nousun vuoksi lisäämällä jäähdytysnesteen nopeutta;
   B. lisäämällä sähkövastuu kuluttajille;
   G. Vähentämällä ydinpolttoaineen massaa aktiivisissa vyöhykkeissä, kun irrotat tangot polttoaineella.
7. Mitä energian muutoksia esiintyy ydinreaktorissa?
   A. Atomi-ytimien sisäinen energia muuttuu kevyeksi energiaksi;
   B. Atomi-ytimien sisäinen energia muuttuu mekaaniseksi energiaksi;
   B. Atomi-ytimien sisäinen energia muuttuu sähköenergiaksi;
   G. Vastausten joukossa ei ole oikeutta.
8. Vuonna 1946 ensimmäinen ydinreaktori rakennettiin Neuvostoliittoon. Kuka oli tämän projektin pää?
   A. S. Korolev;
   B. I. KUCCHATOV;
   V. D. Saharov;
   G. A. Prokhorov.
9. Millä tavoin pidätte kaikkein hyväksyttävänä ydinvoimaloiden luotettavuuden parantamiseksi ja ulkoisen ympäristön infektion estämiseksi?
   A. Reaktorien kehittäminen, joka kykenee automaattisesti jäähdyttämään reaktorin aktiivista vyöhykettä, riippumatta operaattorin tahdosta;
   B. Ydinvoimaloiden käyttöoikeuden lisääminen, ydinvoimalaitosten toimijoiden ammatillisen varapuheen taso;
   B. Ydinvoimaloiden erittäin tehokkaiden purkamisen teknologioiden kehittäminen ja radioaktiivisen jätteen kierrätys;
   Reaktorien sijainti syvä maanalainen;
   D. Kieltäytyminen ydinvoimaloiden rakentamisesta ja toiminnasta.
10. Mitä ympäristön pilaantumisen lähteitä liittyy NPP: n työhön?
    A. Uraani teollisuus;
    B. Eri tyyppien ydinreaktorit;
    B. Radiokemiallinen teollisuus;
    G. Radioaktiivisen jätteen käsittely- ja hävittäminen;
    D. Radionuklidien käyttö kansallisessa taloudessa;
    E. Ydinelimet.

Vastaukset: 1 b; 2 in; 3 in; 4 a, b; 5 a; 6 a; 7 V;. 8 b; 9 B. in; 10 A, B, B, G, E.

6. Oppitunnin tulokset.

Mitä uutta oppinut tänään oppitunnilla?

Mitä pidit oppitunnissa?

Mitkä ovat kysymykset?

Kiitos työstä oppitunnin!

Ymmärtää toimintaperiaate ja ydinreaktorin laite, sinun on tehtävä pieni retki menneisyyteen. Atomi-reaktori on vuosisadan vanha suoritusmuoto, vaikka se ei ole loppuun, ihmiskunnan unelma siitä, että energian ehtymätön lähde. Hänen muinaisen "progenitor" - tulipalo kuivilta oksilta, kerran nälkää ja lämmittää luolia, jossa kaukaiset esivanhemmat olivat pelastusta. Myöhemmin ihmiset hallitsivat hiilivedyt - hiili, liuska, öljy ja maakaasu.

Oli myrskyinen, mutta parillinen aikakausi pari, joka korvattiin vielä entisestään sähkön aikakaudella. Kaupungit olivat täynnä valoa, ja kauppias oli ennennäkemätöntä majoitusta koneita, jotka ohjaavat sähkömoottoreita. Sitten tuntui, että edistys oli saavuttanut Apogee.

Kaikki on muuttunut XIX vuosisadan lopussa, kun ranskalainen kemisti Antoine Henri Becquer löysi vahingossa, että uraanin pohjat ovat radioaktiivisuutta. Kaksi vuotta myöhemmin, hänen maanmiehensä Pierre Curie ja hänen puolisonsa Maria Sklodovskaya-Curie sai heiltä radiumin ja Poloniumin ja niiden radioaktiivisuuden taso miljooninaikoina ylitti toriumin ja uraanin indikaattoreita.

Batton otti Ernest Rutherfordin, tutkittiin yksityiskohtaisesti radioaktiivisten säteiden luonteesta. Joten alkoi Atomin iän, joka oli hänen suosikki lapsensa valossa - atomireaktori.

Ensimmäinen ydinreaktori

"Fiosborn" Yhdysvaltojen. Joulukuussa 1942 hän antoi ensimmäisen nykyisen reaktorin, joka sai hänen luojansa nimen - E. Fermin suurimmista vuosisadan fyysistä. Kolme vuotta myöhemmin Zeepin ydinlaitos on saanut elämää Kanadassa. "Pronssi" meni ensimmäiseen Neuvostoliiton F-1-reaktoriin, joka käynnistettiin vuoden 1946 lopussa. Kotimaan ydinhankkeen päällikkö oli I. V. Kurchatov. Tänään yli 400 ydinvoimalaitosta työskentelee menestyksekkäästi maailmassa.

Ydinreaktoreiden tyypit

Niiden päätavoitteena on ylläpitää hallittua ydinreaktiota tuottavaa sähköä. Joissakin reaktoreissa on isotoopit. Jos ne ovat lyhyesti, ne ovat laitteita, joiden syvyydessä jotkut aineet muunnetaan muiksi suuren määrän lämpöenergiaa. Tämä on eräänlainen "uuni", jossa perinteisten polttoaineiden "polttaa" uraanin isotooppit - U-235, U-238 ja Plutonium (PU).

Sitä vastoin esimerkiksi useisiin bensiiniin suunniteltu auto, jokainen radioaktiivinen polttoaine vastaa sen tyyppiä reaktoria. On kaksi niistä hitaasti (U-235) ja nopeat (C U-238 ja PU) neutronit. Useimmat ydinvoimalaitokset asennetaan reaktorit hitaasti neutroneilla. Ydinvoimaloiden lisäksi työtä "työ" tutkimuskeskuksissa, atomi-sukellusveneissä ja.

Miten reaktori on järjestetty

Kaikki reaktorit ovat noin yksi järjestelmä. Hänen "sydän" on aktiivinen alue. Sitä voidaan tavanomaisesti verrattava tavallisen uunin uuniin. Vain polttopuut sen sijaan, että ydinpolttoaine on polttoaineen elementtien muodossa hidastaja - Fwells. Aktiivinen vyöhyke on erikoinen kapseli - neutroni heijastin. Twiers on "pesty" jäähdytysnesteellä - vesi. Koska "sydän" on erittäin korkea radioaktiivisuus, sitä ympäröi luotettava säteilysuojelu.

Operaattorit ohjaavat asennuksen toimintaa kahden tärkeimmän järjestelmän avulla - säätelevän ketjureaktion ja kaukosäätimen säätöjärjestelmän avulla. Jos epänormaali tilanne syntyy, hätäsuojelu käynnistyy välittömästi.

Miten reaktori toimii

Atomi "liekki" on näkymätön, koska prosessit esiintyvät ydinosaston tasolla. Ketjureaktion aikana raskas ydin hajoaa pienempiin fragmentteihin, jotka ovat innostuneessa tilassa, muuttuvat neutronien ja muiden subatomaattisten hiukkasten lähteistä. Mutta tämä prosessi ei pääty. Neutronit jatkavat "murskaamista", minkä seurauksena korkea energia vapautuu, eli se tapahtuu, josta NPP rakennetaan.

Henkilöstön päätehtävänä on ylläpitää ketjureaktiota kontrollitangojen kanssa vakiona, säädettävällä tasolla. Tässä tärkein ero atomipommille, jossa ydinvoiman hajoamisprosessi on hallitsematon ja etenee nopeasti voimakkaan räjähdyksen muodossa.

Mitä tapahtui Tšernobyl NPP: ssä

Yksi Tšernobyl NPP: n katastrofin tärkeimmistä syistä huhtikuussa 1986 on brutto-rikkomus operatiivisista turvallisuussääntöistä neljännen voimayksikön sääntelytyön johtamisessa. Sitten 203 grafiittitankoa poistettiin samanaikaisesti aktiivisesta vyöhykkeestä 15: n sijasta säädöksessä. Tämän seurauksena hallitsemattoman ketjureaktion alkoi lämpölääjällä ja täydellä tuhoutumalla voimayksikön.

Uuden sukupolven reaktorit

Viime vuosikymmenen aikana Venäjä on tullut yksi maailmanlaajuisen ydinvoiman johtajista. Tällä hetkellä Rosatom State Corporation rakentaa ydinvoimalaitoksen 12 maassa, jossa 34 voimalaitosta pystytetään. Tällainen suuri kysyntä on korkean tason todiste nykyaikaisesta venäläisestä ydinteknologiasta. Jono on uuden neljännen sukupolven reaktori.

Bresti

Yksi niistä on "Brest", jonka kehittäminen tapahtuu "läpimurto" -hankkeen puitteissa. Nyt avoimen syklin nykyiset järjestelmät toimivat matalan rikastetussa uraanissa, minkä jälkeen on olemassa suuri määrä käytettyä polttoainetta, mikä vaatii valtavia kustannuksia. Brest - Reaktori nopeilla neutroneilla on ainutlaatuinen suljetulla syklillä.

Siinä käytetyn polttoaineen jälkeen reaktorin vastaavan käsittelyn jälkeen nopeat neutronit tulevat jälleen täydelliseksi polttoaineeksi, joka voidaan ladata takaisin samaan asennukseen.

Brestissä on korkea turvallisuus. Hän ei koskaan "kasvaa", vaikka vakavin onnettomuus, erittäin taloudellinen ja ympäristön kannalta turvallinen, koska se käyttää uudelleen "päivitettyä" uraania. On myös mahdotonta käyttää armeijan plutoniumin toimintaa, joka avaa viennin laajimmat näkymät.

VVER-1200

VVER-1200 - Innovatiivinen sukupolvi reaktori "3+", jonka kapasiteetti on 1150 MW. Ainutlaatuisten teknisten valmiuksiensa ansiosta sillä on lähes ehdoton käyttöturvallisuus. Reaktori runsaasti on varustettu passiivisilla turvajärjestelmillä, jotka toimivat jopa virtalähteen puuttuessa automaattisessa tilassa.

Yksi niistä on passiivisen lämmönsiirron järjestelmä, joka aktivoituu automaattisesti reaktorin täydellisellä de-energisoinnilla. Tämä tapaus antaa hätätilan hydinateureja. Ensimmäisen piirin anomalisen painehäviön ansiosta suuri määrä vettä, joka sisältää boorin, joka sammuu ydinreaktioon ja absorboi neutronit.

Toinen osaaminen sijaitsee suojakuoren pohjalla - sulan "ansa". Jos onnettomuuden seurauksena on kuitenkin aktiivinen vyöhyke "virtaa", "ansa" ei salli suojakuoren romahtaa ja estää radioaktiivisten tuotteiden syöttö maahan.

Chicagon yliopiston jalkapallokentän Länsi-Tribunes rakennettu ja joka sisältyy 2. joulukuuta 1942, Chicago Pile-1 (CP-1) oli maailman ensimmäinen ydinreaktori. Se koostui grafiitista ja uraanilohkoista sekä oli kadmiumia, indiumia ja hopea-sävyjä, mutta ei suojaa säteily- ja jäähdytysjärjestelmää vastaan. Tieteellinen projektipäällikkö, fyysikko Enrico Fermi, kuvattu CP-1 "raaka kasa musta tiilet ja puiset lokit".

Reaktorin työskentely aloitettiin 16. marraskuuta 1942. Vaikea työtä tehtiin. Fyysiset ja yliopiston henkilökunta työskenteli ympäri vuorokauden. He rakensivat ruudukon 57 kerrosta uraanioksidia ja uraanin harkoja, jotka on upotettu grafiittilohkoihin. Puinen kehys tuettu muotoilu. Fermi Protege, Leon Woods - ainoa nainen hankkeessa - johti perusteelliset mittaukset "kasankasvu".

2. joulukuuta 1942 reaktori oli valmis testiin. Se sisälsi 22 000 uraanin harkot ja 380 tonnia grafiittiä, samoin kuin 40 tonnia uraanioksidia ja kuusi tonnia metallirataa. 2,7 miljoonaa dollaria lähti reaktorin luomiseen. Koe alkoi 09-45. Siihen osallistui 49 henkilöä: Fermi, Compton, Scylary, Zinn, Hiberri, Woods, nuori puusepäntyö, joka teki grafiittilohkoja ja kadmiumvauvoja, lääkäreitä, tavallisia opiskelijoita ja muita tutkijoita.

Kolme ihmistä oli "itsemurhan joukkue" - ne olivat osa turvajärjestelmää. Heidän tehtävänsä oli laittaa tulipalo, jos jokin menee pieleen. Se oli ja ohjaus: manuaalisesti ja hätätangon hallinnoivat tangot, jotka oli sidottu parvekkeen kaide reaktoriin. Hätätilanteessa köyden olisi pitänyt leikata erityisen verkossa oleva mies parvekkeella ja sauva maksaisi reaktion.

Vuonna 15-53, ensimmäistä kertaa historiassa alkoi itsevaltainen ketjuinen ydinreaktio. Koe kruunattiin menestyksellä. Reaktori toimi 28 minuuttia.