Ano ang tinatawag na nuclear reactor. Kung saan ang gasolina ay ginagamit para sa nuclear reactors at kung bakit ang mga elemento ng kemikal ay inihalal

Para sa isang ordinaryong tao, ang mga modernong high-tech na aparato ay napakahiwaga at mahiwaga na angkop nilang sambahin sila bilang sinaunang pagsamba kidlat. Ang mga aralin sa paaralan ng physics na sagana sa mga kalkulasyon ng matematika ay hindi malulutas ang problema. Ngunit maaari mo ring sabihin sa iyo kahit tungkol sa atomic reaktor, ang prinsipyo kung saan kahit isang tinedyer ay nauunawaan.

Paano gumagana ang isang atomic reactor?

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng high-tech na aparato ay ang mga sumusunod:

1. Kapag sumisipsip ng nuclear fuel ng nuclear (madalas ito uranus-235. O. plutonium-239.) Ang nuclear kernel ay hinati;
2. Ang kinetic energy, gamma radiation at free neutrons ay inilabas;
3. Ang kinetiko na enerhiya ay binago sa thermal (kapag ang nuclei ay nakaharap sa mga nakapaligid na atoms), ang radiation ng gamma ay nasisipsip ng reaktor mismo at nagiging init;
4. Ang ilan sa mga neutrons na nabuo ay nasisipsip ng mga atomo ng gasolina, na nagiging sanhi ng isang kadena reaksyon. Upang kontrolin ito ay gumagamit ng mga absorbers at neutron moderator;
5. Sa tulong ng heat carrier (tubig, gas o likido sodium), ang init ay nag-aalis mula sa site ng reaksyon;
6. Sa ilalim ng presyon ng singaw mula sa pinainit na tubig ay ginagamit upang magdala ng steam turbines sa pag-ikot;
7. Gamit ang generator, ang mekanikal na enerhiya ng pag-ikot ng turbines ay na-convert sa isang alternating electric kasalukuyang.

Lumalapit sa pag-uuri

Ang mga lugar para sa typology ng reactors ay maaaring maging isang set:

• Nuclear reaction.. Dibisyon (lahat ng mga komersyal na pag-install) o synthesis (thermonuclear power engineering ay ibinahagi lamang sa ilang nii);
• Sa pamamagitan ng heat carrier.. Sa ganap na karamihan ng mga kaso, ang tubig (kumukulo o mabigat) ay ginagamit para sa layuning ito. Minsan ang mga alternatibong solusyon ay ginagamit: likido metal (sosa, lead-bismuth haluang metal, mercury), gas (helium, carbon dioxide o nitrogen), nilusaw na asin (fluoride salts);
• Sa pamamagitan ng henerasyon. Ang una ay ang unang mga prototypes na walang anumang komersyal na kahulugan. Ang pangalawa ay ang karamihan ng kasalukuyang NPP na ginamit, na itinayo hanggang 1996. Ang ikatlong henerasyon ay naiiba mula sa nakaraang isa lamang sa mga maliliit na pagpapabuti. Trabaho sa ikaapat na henerasyon ay pa rin underway;
• Sa pamamagitan ng aggregative estado Gasolina (gas sa ngayon ay umiiral lamang sa papel);
• Para sa paggamit(Para sa produksyon ng kuryente, pagsisimula ng engine, produksyon ng hydrogen, desalization, transmutasyon ng mga elemento, pagkuha ng neural radiation, teoretikal at mausisa na layunin).

Ang aparato ng atomic reactor

Ang mga pangunahing bahagi ng reactors sa karamihan ng mga halaman ng kapangyarihan ay:

1. Nuclear fuel - substance na kinakailangan para sa init produksyon para sa enerhiya turbines (karaniwang mababa-enriched uranium);
2. Ang aktibong zone ng nuclear rector - narito na ang isang nuclear reaksyon ay sumasailalim;
3. Neutron retarder - binabawasan ang bilis ng mabilis na neutrons, i-on ang mga thermal neutrons;
4. Simula neutron source - ginagamit para sa maaasahan at matatag na paglulunsad ng isang nuclear reaksyon;
5. Neutron absorber - ay magagamit sa ilang mga halaman ng kapangyarihan upang mabawasan ang mataas na reaktibiti ng sariwang gasolina;
6. Neutron Gaubitiza - ginagamit upang muling simulan ang reaksyon pagkatapos i-off;
7. Coolant (purified water);
8. Control rods - upang kontrolin ang bilis ng fission ng uranium o plutonium nuclei;
9. Tubig pump - pumped tubig sa steam boiler;
10. Steam turbine - lumiliko ang thermal enerhiya ng singaw sa paikot na mekanikal;
11. Cooling Towers - isang aparato para sa pag-alis ng labis na init sa kapaligiran;
12. Reception at imbakan sistema ng radioactive basura;
13. Mga sistema ng seguridad (emergency diesel generators, mga aparato para sa emergency paglamig ng aktibong zone).

Paano nakaayos ang mga pinakabagong modelo

Ang huling ika-4 na henerasyon ng mga reactor ay magagamit para sa komersyal na operasyon. hindi mas maaga kaysa sa 2030.. Sa kasalukuyan, ang prinsipyo at ang aparato ng kanilang trabaho ay nasa yugto ng pag-unlad. Ayon sa modernong data, ang mga pagbabago na ito ay magkakaiba mula sa umiiral na mga modelo tulad mga Bentahe:

• Sistema ng mabilis na paglamig ng gas. Ipinapalagay na ang helium ay gagamitin bilang isang cooling substance. Ayon sa dokumentasyon ng proyekto, kaya maaari mong palamig ang mga reactor na may temperatura ng 850 ° C. Para sa operasyon sa tulad ng mataas na temperatura, ang mga tiyak na raw na materyales ay kinakailangan: composite ceramic materyales at actinide compounds;
• Ang isang lead o lead-bismuth haluang metal ay posible bilang pangunahing coolant. Ang mga materyales na ito ay may mababang tagapagpahiwatig ng pagsipsip ng neutron at isang medyo mababa ang natutunaw na punto;
• Gayundin, ang isang halo ng mga tinunaw na asing-gamot ay maaari ding gamitin bilang pangunahing coolant. Kaya, posible na gumana sa mas mataas na temperatura kaysa sa mga modernong analogue na may tubig na pinalamig.

Natural analogs sa likas na katangian

Ang nuclear reaktor ay nakikita sa pampublikong kamalayan ng eksklusibo bilang isang produkto ng mataas na teknolohiya. Gayunpaman, ang una ay ang una ang aparato ay may natural na pinagmulan. Ito ay natagpuan sa rehiyon ng oklo, na sa Central African State of Gabon:

• Ang reaktor ay nabuo dahil sa pagbaha ng mga bato ng uranium sa ilalim ng tubig sa ilalim ng lupa. Kumilos sila bilang neutron retarder;
• Ang thermal enerhiya, inilabas sa panahon ng pagkabulok ng uranium, lumiliko ang tubig sa singaw, at ang kadena reaksyon hihinto;
• Matapos ang temperatura drop sa coolant temperatura, ang lahat ay paulit-ulit na muli;
• Kung ang likido ay hindi magtapon at hindi tumigil sa reaksyon, ang sangkatauhan ay haharap sa isang bagong kalamidad;
• Ang self-sustained division ng nuclei ay nagsimula sa reaktor na ito tungkol sa isa at kalahating bilyong taon na ang nakalilipas. Sa panahong ito, ang tungkol sa 0.1 milyong watts ng output kapangyarihan ay inilalaan;
• Ang isang katulad na himala ng liwanag sa mundo ay ang tanging kilala. Ang hitsura ng bago ay imposible: ang bahagi ng uranium-235 sa natural na hilaw na materyales ay mas mababa kaysa sa antas na kinakailangan upang mapanatili ang isang kadena reaksyon.

Gaano karaming mga atomic reactors sa South Korea?

Mahina sa likas na yaman, ngunit ang industriya na binuo at sobrang popular na Republika ng Korea ay nakakaranas ng matinding pangangailangan para sa enerhiya. Laban sa background ng pagtanggi ng Alemanya mula sa isang mapayapang atom, ang bansang ito ay naglalagay ng mataas na pag-asa para sa mga teknolohiya ng nuclear:

• Ito ay binalak na sa pamamagitan ng 2035 ang bahagi ng kuryente na nabuo sa nuclear power plants ay umabot sa 60%, at ang pinagsama-samang produksyon ay higit sa 40 gigavatts;
• Ang bansa ay may mga atomic na armas, ngunit ang pananaliksik sa nuclear physics ay patuloy na isinasagawa. Ang mga siyentipiko ng Korea ay bumuo ng mga proyekto ng mga modernong reactor: modular, hydrogen, na may likidong metal, atbp;
• Ang mga tagumpay ng mga lokal na mananaliksik ay nagpapahintulot sa amin na magbenta ng mga teknolohiya sa ibang bansa. Inaasahan na sa susunod na 15-20 taon, ang bansa ay nag-export ng 80 tulad ng mga pag-install;
• Ngunit sa ngayon, karamihan sa mga NPP ay itinayo sa tulong ng mga siyentipiko ng Amerikano o Pranses;
• Ang bilang ng mga umiiral na istasyon ay medyo maliit (apat lamang), ngunit ang bawat isa sa kanila ay may malaking bilang ng mga reaktor - sa kabuuan ng 40, at ang figure na ito ay lalago.

Sa neutron bombardment, ang nuclear fuel ay dumating sa isang kadena reaksyon, bilang isang resulta ng kung saan ang isang malaking halaga ng init ay nabuo. Ang tubig na nasa sistema ay tumatagal ng init at nagiging isang pares na umiikot sa turbine na gumagawa ng kuryente. Narito ang isang simpleng pamamaraan ng atomic reactor, ang pinaka-makapangyarihang mapagkukunan ng enerhiya sa Earth.

Video: Paano magtrabaho sa atomic reactors.

Sa video na ito, sasabihin ng nuclear physicist Vladimir Teagkin, sa tulong ng kuryente ay ginaganap sa atomic reactors, ang kanilang detalyadong aparato:

Aparato at prinsipyo ng operasyon

Mekanismo ng pagpapatupad ng enerhiya

Ang conversion ng sangkap ay sinamahan ng paglabas ng libreng enerhiya lamang kung ang sangkap ay may reserba ng mga enerhiya. Ang huli ay nangangahulugan na ang microparticles ng sangkap ay nasa isang estado na may lakas ng pahinga na mas malaki kaysa sa iba pang posible, ang paglipat na umiiral. Ang isang kusang paglipat ay palaging pinipigilan ang hadlang sa enerhiya, upang mapagtagumpayan kung saan ang microparticle ay dapat makakuha ng ilang halaga ng enerhiya-paggulo enerhiya. ExoEnergetic reaksyon ay na sa susunod na pagbabagong paggulo, ang enerhiya ay inilabas higit sa ay kinakailangan upang pukawin ang proseso. Mayroong dalawang mga paraan upang mapagtagumpayan ang hadlang sa enerhiya: alinman dahil sa kinetiko enerhiya ng colliding particle, o dahil sa enerhiya ng koneksyon ng pagsali tipik.

Kung iniisip mo ang macroscopic extension ng release ng enerhiya, ang kinetiko na enerhiya na kailangan upang pukawin ang mga reaksyon ay dapat magkaroon ng lahat o hindi bababa sa ilang bahagi ng mga particle ng sangkap. Ito ay matamo lamang sa isang pagtaas sa temperatura ng daluyan upang magnitude, kung saan ang init kilusan ng init ay papalapit sa halaga ng enerhiya threshold na naglilimita sa kurso ng proseso. Sa kaso ng mga molekular na pagbabagong-anyo, may mga reaksiyong kemikal, ang gayong pagtaas ay karaniwang daan-daang Kelvinov, sa kaso ng mga reaksiyong nukleyar - ito ay hindi bababa sa 10 7 dahil sa napakataas na taas ng mga barrier ng Coulomb ng nakatagpo nuclei. Ang thermal excitation ng nuclear reaksyon ay isinasagawa sa pagsasanay lamang sa synthesis ng pinakamadaling nuclei, kung saan ang mga barrier ng Coulomb ay minimal (thermonuclear synthesis).

Ang paggulo ng mga particle ng pagkonekta ay hindi nangangailangan ng malaking kinetiko na enerhiya, at, samakatuwid, ay hindi nakasalalay sa temperatura ng daluyan, dahil ito ay nangyayari dahil sa hindi ginagamit na mga koneksyon na likas sa mga particle ng mga pwersang pang-akit. Ngunit nangangailangan ito ng mga particle mismo upang pukawin ang mga reaksyon. At kung muli nilang iniisip ang isang hiwalay na pagkilos ng reaksyon, ngunit upang makakuha ng enerhiya sa isang macroscopic scale, posible lamang ito kapag nangyayari ang kadena reaksyon. Ang huli ay nangyayari kapag lumitaw muli ang reaksyon ng paggulo ng maliit na butil bilang mga produkto ng reaksyon ng EXO-Energy.

Disenyo

Ang anumang nuclear reactor ay binubuo ng mga sumusunod na bahagi:

• Aktibong zone na may nuclear fuel at moderator;
• Neutron reflector na nakapalibot sa aktibong zone;
• Kadena reaksyon control system, kabilang ang emergency proteksyon;
• Proteksyon ng radiation;
• Remote control system.

Pisikal na prinsipyo ng trabaho

Tingnan din ang mga pangunahing artikulo:

Ang kasalukuyang estado ng nuclear reactor ay maaaring characterized sa pamamagitan ng isang mahusay na koepisyent ng neutron pagpaparami. k. o reaktibiti ρ na may kaugnayan sa sumusunod na ratio:

Ang mga halagang ito ay nailalarawan sa mga sumusunod na halaga:

• k. \u003e 1 - ang kadena reaksyon ay nagdaragdag sa oras, ang reaktor ay nasa sucritical. kondisyon, reaktibiti nito ρ > 0;
• k. < 1 - реакция затухает, реактор - subcritical., ρ < 0;
• k. = 1, ρ \u003d 0 - ang bilang ng mga core divisions patuloy, ang reaktor ay nasa matatag mapanganib kondisyon.

Ang kalagayan ng kritikalidad ng nuclear reaktor:

Ang apela ng koepisyent ng pagpaparami ay maaaring makamit sa pamamagitan ng isang balanse ng neutron pagpaparami sa kanilang mga pagkalugi. Ang mga sanhi ng pagkalugi ay talagang dalawa: makuha nang walang dibisyon at neutron leakage na lampas sa kakulangan ng kuryente.

Malinaw, 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 para sa thermal reactors ay maaaring tinutukoy ng tinatawag na "formula ng 4th facilities":

• η ay ang ani ng neutrons para sa dalawang pagsipsip.

Ang mga volume ng modernong enerhiya reactors ay maaaring maabot ang daan-daang mga m³ at higit sa lahat tinutukoy ng mga di-kritikal na kondisyon, at ang mga kakayahan ng init.

Kritikal na dami Ang nuclear reaktor ay ang dami ng aktibong zone ng reaktor sa kritikal na kalagayan. Kritikal na masa - Ang masa ng reaktor substance na nasa kritikal na kondisyon.

Ang pinakamababang kritikal na masa ay may reactors kung saan ang gasolina ay ang may tubig solusyon ng mga asing-gamot ng purong balbula isotopes na may isang bapor reflector ng neutrons. Para sa 235 U, ang masa na ito ay 0.8 kg, para sa 239 Pu - 0.5 kg. Gayunpaman, ito ay malawak na kilala na ang kritikal na masa para sa reaktor ng Lopo (unang reaktor sa mundo sa enriched uranium), na may reflector ng beryllium oxide, ay 0.565 kg, sa kabila ng katotohanan na ang antas ng pagpayaman sa Isotope 235 ay isang maliit na higit sa 14%. Theoretically, ang pinakamaliit na kritikal na masa ay, kung saan ang halaga na ito ay 10 g lamang.

Upang mabawasan ang neutron leakage, ang aktibong zone ay binibigyan ng isang spherical o malapit sa spherical na hugis, tulad ng isang maikling silindro o kubo, dahil ang mga figure ay may pinakamaliit na ratio ng ibabaw na lugar sa volume.

Sa kabila ng katotohanan na ang halaga (E - 1) ay karaniwang maliit, ang papel na ginagampanan ng pagpaparami sa mabilis na neutrons ay masyadong malaki, dahil para sa mga malalaking nuclear reactors (K ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

Para sa simula ng kadena reaksyon, ito ay karaniwang sapat na neutrons, ipinanganak sa kusang dibisyon ng uranium nuclei. Posible rin na gumamit ng panlabas na neutron source upang simulan ang reaktor, halimbawa, mga mixtures at, o iba pang mga sangkap.

Jodid Yama.

Ang yodo pit ay ang estado ng nuclear reaktor pagkatapos na ito ay naka-off, nailalarawan sa pamamagitan ng akumulasyon ng short-lived xenon isotope. Ang prosesong ito ay humahantong sa pansamantalang hitsura ng makabuluhang negatibong reaktibiti, na kung saan, ay ginagawang imposible upang makuha ang reaktor sa kapasidad ng disenyo sa isang tiyak na panahon (mga 1-2 araw).

Pag-uuri

Sa pamamagitan ng patutunguhan

Sa pamamagitan ng likas na katangian ng paggamit ng nuclear reactors ay nahahati sa:

• Enerhiya reactors.Nilayon para sa produksyon ng mga de-koryenteng at thermal enerhiya na ginagamit sa sektor ng enerhiya, pati na rin para sa desalination ng tubig sa dagat (reactors para sa desalination ay tinutukoy din bilang pang-industriya). Ang pangunahing paggamit ng naturang reactors na natanggap sa nuclear power plants. Ang thermal power ng modernong enerhiya reactor ay umabot sa 5 gw. Sa isang hiwalay na grupo na ilaan:
  • Transportasyon reactors.dinisenyo upang matustusan ang mga engine engine ng sasakyan. Ang pinakamalawak na grupo ng application ay ang mga reaktor ng transportasyon sa dagat na ginagamit sa mga submarino at iba't ibang mga sasakyang pang-ibabaw, pati na rin ang mga reaktor na ginagamit sa teknolohiya ng espasyo.
• Eksperimental Reactors.nilayon para sa pag-aaral ng iba't ibang pisikal na dami na ang halaga ay kinakailangan para sa disenyo at pagpapatakbo ng mga nuclear reactor; Ang kapangyarihan ng naturang reactors ay hindi lumampas sa ilang kW.
• Research reactors.Sa kung saan ang neutron at gamma-quanta flow na nilikha sa aktibong zone ay ginagamit para sa pananaliksik sa larangan ng nuclear physics, solid physics katawan, radiation kimika, biology, para sa mga materyales ng pagsubok na dinisenyo upang gumana sa intensive neutron daloy (kabilang ang mga bahagi ng mga bahagi nuclear reactors ), para sa produksyon ng isotopes. Ang kapangyarihan ng mga reactor ng pananaliksik ay hindi lalampas sa 100 MW. Madaling enerhiya ay karaniwang hindi ginagamit.
• Industrial (Armas, Isotopic) Reactors.Ginagamit upang bumuo ng isotopes na ginagamit sa iba't ibang larangan. Ang pinaka-malawak na ginagamit upang makabuo ng mga armas nukleyar, tulad ng 239 nana. Gayundin, ang pang-industriya ay kabilang sa mga reaktor na ginagamit para sa desalination ng tubig sa dagat.

Madalas na mga reactor ay ginagamit upang malutas ang dalawa at mas iba't ibang mga gawain, kung saan ang mga ito ay tinatawag multipurpose.. Halimbawa, ang ilang mga reactor ng enerhiya, lalo na sa bukang-liwayway ng atomic energy, ay inilaan pangunahin para sa mga eksperimento. Ang mabilis na neutron reactors ay maaaring sa parehong oras energetic, at gumawa ng isotopes. Ang mga pang-industriya na reaktor, bilang karagdagan sa kanilang pangunahing gawain, ay madalas na gumagawa ng elektrikal at thermal energy.

Ayon sa spectrum ng neutron.

• Reactor sa thermal (mabagal) neutrons ("thermal reaktor")
• Mabilis na neutron reactor ("mabilis reaktor")

Sa paglalagay ng gasolina

• Heterogeneous reactors, kung saan ang gasolina ay inilagay sa aktibong zone discretely sa anyo ng mga bloke, sa pagitan ng kung saan ang moderator ay matatagpuan;
• Homogenous reactors, kung saan ang gasolina at ang retarder ay kumakatawan sa isang homogenous mixture (homogenous system).

Sa isang heterogeneous reactor, ang gasolina at ang retarder ay maaaring spatially separated, sa partikular, sa strip reaktor, ang retarder-reflector ay pumapaligid sa lukab na may isang gasolina na hindi naglalaman ng isang moderator. Mula sa isang nuclear physical point of view, ang criterion ng homogeneity / heterogeneity ay hindi isang nakabubuti na disenyo, ngunit ang paglalagay ng fuel bloke sa layo na lumalampas sa haba ng pagbagal down ang neutrons sa retarder na ito. Kaya, ang mga reaktor na may tinatawag na "malapit na grid" ay kinakalkula bilang homogenous, bagaman ang gasolina ay karaniwang nahiwalay mula sa retarder.

Ang mga bloke ng nuclear fuel sa isang heterogeneous reactor ay tinatawag na Fuel Assemblies (TV), na matatagpuan sa aktibong zone sa mga node ng tamang ihawan, na bumubuo mga cell.

Sa pamamagitan ng uri ng gasolina

• uranus isotopes 235, 238, 233 (235 u, 238 u, 233 u)
• plutonium isotope 239 (239 PU), din Isotopes 239-242 PU sa anyo ng isang halo na may 238 U (MOX-FUEL)
• thorium Isotope 232 (232 th) (sa pamamagitan ng conversion sa 233 u)

Ayon sa antas ng pagpayaman:

• natural Urana.
• mahina enriched uranium
• mataas na enriched uranium

Sa pamamagitan ng kemikal na komposisyon:

• metal U.
• Uc (uranium carbide), atbp.

Sa pamamagitan ng uri ng carrier ng init

• Gas, (tingnan ang grapayt gas reaktor)
• D 2 o (mabigat na tubig, tingnan ang heavyweight nuclear reactor, candu)

Ng genus ng moderator

• C (grapayt, tingnan ang grapayt gas reaktor, graphite-water reactor)
• H 2 O (tubig, tingnan ang isang magaan na reaktor, water-water reactor, vver)
• D 2 o (mabigat na tubig, tingnan ang heavyweight nuclear reactor, candu)
• Metal hydrides.
• Nang walang retarder (tingnan ang reaktor sa mabilis na neutrons)

Sa pamamagitan ng pagtatayo

Ayon sa henerasyon na paraan ng Steam.

• Reactor na may panlabas na steam generator (tingnan ang reaktor ng tubig-tubig, vver)

Pag-uuri ng IAEA.

• PWR (pressurized water reactors) - Water-water reactor (presyon reaktor sa ilalim ng presyon);
• BWR (kumukulo na tubig reaktor) - kumukulong reaktor;
• Fbr (mabilis na breeder reaktor) ay isang reaktor-multiplier sa mabilis neutrons;
• GCR (gas-cooled reaktor) - gas cooled reactor;
• LWGR (light water graphite reactor) - Graphite-water reactor
• Phwr (pressurized heavy water reactor) - heavyweight reactor

Ang pinaka-karaniwan sa mundo ay tubig-tubig (tungkol sa 62%) at kumukulo (20%) reactors.

Mga materyales na reaksyon

Ang mga materyales mula sa kung saan ang mga reactors build ay pinatatakbo sa mataas na temperatura sa neutron field, γ-quanta at dibisyon fragment. Samakatuwid, hindi lahat ng mga materyales na ginamit sa iba pang mga industriya ay angkop para sa reaktor konstruksiyon. Kapag pumipili ng mga materyales sa reaktor, ang kanilang radiation resistance, kemikal inertness, ang seksyon ng pagsipsip ng pagsipsip at iba pang mga ari-arian ay isinasaalang-alang.

Ang kawalan ng kakayahan ng mga materyales ng radiation ay mas apektado sa mataas na temperatura. Ang kadaliang paglipat ng mga atomo ay nagiging napakalaki na ang posibilidad ng pagbabalik mula sa kristal na sala-sala ng mga atomo sa lugar nito o ang recombination ng hydrogen at oxygen sa molekula ng tubig ay lubhang nadagdagan. Kaya, ang radioliz ng tubig ay hindi gaanong mahalaga sa enerhiya noncompliewing reactors (halimbawa, vver), habang sa malakas na research reactors mayroong isang malaking halaga ng rattling pinaghalong. May mga espesyal na sistema sa reactors para sa pagsunog nito.

Ang mga materyales sa reaktor ay nakikipag-ugnay sa bawat isa (isang coolant shell na may isang coolant at nuclear fuel, fueling cassettes - na may isang coolant at isang retarder, atbp.). Naturally, ang pakikipag-ugnay sa mga materyales ay dapat na chemically inert (compatible). Ang isang halimbawa ng hindi pagkakatugma ay uranium at mainit na tubig, na pumapasok sa kemikal na reaksyon.

Sa karamihan ng mga materyales, ang mga katangian ng lakas ay lumala nang masakit sa pagtaas ng temperatura. Sa mga reactor ng enerhiya, ang mga materyales sa istruktura ay nagpapatakbo sa mataas na temperatura. Nililimitahan nito ang pagpili ng mga materyales sa istruktura, lalo na para sa mga bahagi ng reaktor ng enerhiya na dapat makatiis ng mataas na presyon.

Nasusunog at pagpaparami ng nuclear fuel.

Sa proseso ng pagtatrabaho ng isang nuclear reactor dahil sa akumulasyon sa gasolina ng mga fragment ng dibisyon, ang isotopic at kemikal na komposisyon ay nagbabago, ang pagbuo ng mga elemento ng transuran, pangunahing isotopes. Ang impluwensiya ng mga fragment ng dibisyon sa reaktibiti ng isang nuclear reaktor ay tinatawag na pagkalason (para sa mga radioactive fragment) at nakabitin (Para sa matatag na isotopes).

Ang pangunahing sanhi ng pagkalason ng reaktor ay ang pinakamalaking seksyon ng pagsipsip ng neutron na pagsipsip (2.6 · 10 6 na ipinanganak). Half-life 135 xe. T. 1/2 \u003d 9.2 h; Ang dibisyon ay 6-7%. Ang pangunahing bahagi 135 XE ay nabuo bilang isang resulta ng pagkabulok ( T. 1/2 \u003d 6.8 h). Sa kaso ng pagkalason, ang EF ay nag-iiba sa 1-3%. Ang isang malaking cross seksyon ng 135 XE pagsipsip at ang pagkakaroon ng intermediate isotope 135 ako humantong sa dalawang mahalagang phenomena:

1. Sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng 135 XE at, samakatuwid, sa isang pagbaba sa reaktibiti ng reaktor pagkatapos nito stop o pagbabawas ng kapangyarihan ("iodine pit"), na ginagawang imposible para sa panandaliang hinto at pagbabago sa kapangyarihan ng output . Ang epekto na ito ay nagtagumpay sa pagpapakilala ng reaktibiti sa mga regulatory body. Ang lalim at tagal ng hukay ng yodo ay depende sa daloy ng neutron f: sa φ \u003d 5 · 10 18 neutron / (cm² · s) tagal ng yodo pit ~ 30 h, at ang malalim na 2 beses ay lumampas sa hindi gumagalaw na pagbabago sa EF, sanhi ng pagkalason 135 XE.
2. Dahil sa pagkalason, spatial-temporal oscillations ng neutron flux f, at, samakatuwid, ang reaktor power ay maaaring mangyari. Ang mga oscillations na ito ay nangyari sa φ\u003e 10 18 neutrons / (cm² · s) at malalaking sukat ng reaktor. Panahon ng mga oscillations ~ 10 h.

Kapag naghahati nuclei mayroong isang malaking bilang ng mga matatag na fragment, na naiiba sa mga seksyon ng pagsipsip ng cross kumpara sa seksyon ng pagsipsip ng isang hinati na isotope. Ang konsentrasyon ng mga fragment na may malaking halaga ng seksyon ng pagsipsip ay umaabot sa saturation sa unang gabi ng operasyon ng reaktor. Higit sa lahat, ang mga ito ay ang mga iba't ibang "edad".

Sa kaganapan ng isang kumpletong kapalit ng gasolina, ang reaktor ay may labis na reaktibiti na kailangang bayaran, samantalang sa pangalawang kaso, ang kompensasyon ay kinakailangan lamang kapag ang reaktor ay unang nagsimula. Ang patuloy na labis na karga ay posible upang madagdagan ang lalim ng burnout, dahil ang reactivity reactivity ay tinutukoy ng average na konsentrasyon ng paghahati isotopes.

Ang masa ng load fuel ay lumampas sa mass disloaded dahil sa "timbang" ng enerhiya na pinaghiwalay. Matapos itigil ang reaktor, pangunahin dahil sa dibisyon sa pamamagitan ng mga neutrons na naantala, at pagkatapos, pagkatapos ng 1-2 minuto, dahil sa β- at γ-radiation ng paghihiwalay ng mga elemento ng dibisyon at transuran, patuloy ang pagpapalabas ng enerhiya sa gasolina . Kung ang reaktor ay nagtrabaho nang matagal hanggang sa paghinto ng paghinto, pagkatapos ng 2 minuto pagkatapos ng paghinto, ang excretion ng enerhiya ay tungkol sa 3%, pagkatapos ng 1 h - 1%, pagkatapos ng isang araw - 0.4%, sa isang taon - 0.05 % ng paunang kapangyarihan.

Ang ratio ng bilang ng mga naghahati pu isotopes nabuo sa isang nuclear reaktor sa bilang ng nasunog 235 u ay tinatawag na conversion Coefficient. K k. Ang halaga ng K K ay nagdaragdag sa pagbawas sa pagpayaman at pagkasunog. Para sa mabigat na reaktor sa natural na uranium, kapag nasusunog ang 10 gw · araw / t k k \u003d 0.55, at may maliliit na burnouts (sa kasong ito, tinatawag ang K K paunang plutonium koepisyent.) K K \u003d 0.8. Kung ang nuclear reactor ay sumunog at gumagawa ng parehong isotopes (reaktor-multiplier), pagkatapos ay ang ratio ng bilis ng pagpaparami sa bilis ng burnout ay tinatawag na koepisyent ng pagpaparami Sa V. sa nuclear reactors sa thermal neutrons sa< 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. lumalaki, A. ngunit. Bumaba.

Pamamahala ng nuclear reactor.

Ang nuclear reactor control ay posible lamang dahil sa ang katunayan na ang isang bahagi ng mga neutron sa dibisyon ay lumilipad sa labas ng mga fragment na may pagkaantala, na maaaring mula sa ilang millisecond hanggang ilang minuto.

Upang kontrolin ang reaktor, ang pagsipsip ng mga rod na pinangangasiwaan sa aktibong zone na ginawa mula sa mga materyales na sumisipsip ng mga neutron ay ginagamit (higit sa lahat iba pa) at / o isang solusyon ng boric acid, sa isang tiyak na konsentrasyon na idinagdag sa coolant (boric regulation). Ang kilusan ng baras ay kinokontrol ng mga espesyal na mekanismo, nag-drive ng pagpapatakbo sa mga signal mula sa operator o ang awtomatikong kontrol ng neutron flux.

Sa kaso ng iba't ibang mga sitwasyong pang-emergency, ang bawat reaktor ay nagbibigay ng emergency cessation ng isang kadena reaksyon na isinagawa sa pamamagitan ng pag-reset sa aktibong zone ng lahat ng mga sumisipsip na rod - isang sistema ng proteksyon sa emerhensiya.

Residual init dissipation.

Ang isang mahalagang problema na direktang may kaugnayan sa kaligtasan ng nukleyar ay ang natitirang release ng init. Ito ay isang tiyak na tampok ng nuclear fuel, na kung saan ay, pagkatapos ng pagtigil ng kadena reaksyon ng dibisyon at ang karaniwan para sa anumang kapangyarihan pinagmulan ng thermal inertia, init release sa reaktor patuloy para sa isang mahabang panahon, na lumilikha ng isang bilang ng mga technically complex problems.

Ang natitirang henerasyon ng init ay isang resulta ng β- at γ-pagkabulok ng mga produkto ng fission, na naipon sa gasolina sa panahon ng operasyon ng reaktor. Ang mga core ng mga produkto ng fission dahil sa pagkabulok ay inilipat sa isang mas matatag o ganap na matatag na estado sa pagpapalabas ng malaking enerhiya.

Kahit na ang kapangyarihan ng natitirang pagwawaldas ng init ay mabilis na bumagsak sa magnitude, maliit kumpara sa mga hindi gaanong halaga, sa makapangyarihang enerhiya reactor ito ay makabuluhan sa ganap na mga halaga. Para sa kadahilanang ito, ang natitirang henerasyon ng init ay nagsasangkot ng pangangailangan para sa isang mahabang panahon upang matiyak ang init lababo mula sa aktibong zone ng reaktor pagkatapos nito stop. Ang gawaing ito ay nangangailangan ng presensya sa disenyo ng pag-install ng reaktor ng mga sistema ng soloing na may maaasahang supply ng kuryente, at nagiging sanhi din ng pangangailangan para sa isang mahaba (para sa 3-4 taon) na imbakan ng ginugol na gasolina ng nuclear sa mga storage na may espesyal na rehimeng temperatura - mga pool ng pagkakalantad , na karaniwang matatagpuan sa kagyat na paligid ng reaktor.

Tingnan din

• Listahan ng mga atomic reactor na dinisenyo at itinayo sa Unyong Sobyet

Literatura

• Levin V. E. Nuclear physics at nuclear reactors. 4th ed. - m.: Atomizdat, 1979.
• Shukolyukov A. Yu. "Uranus. Natural nuclear reactor. "Kimika at buhay" No. 6, 1980, p. 20-24.

Mga Tala

1. "Unang nuclear reaktor ng Zeep - Canada, Canada Science and Technology Museum.
2. Syrilov A. A., Echpov N. D., Matushchenko A. M. Nuclear shield. - M.: Logos, 2008. - 438 p. -

Back forward.

Pansin! Ang mga slide ng preview ay eksklusibo para sa mga layuning pang-impormasyon at hindi maaaring magbigay ng mga ideya tungkol sa lahat ng kakayahan sa pagtatanghal. Kung interesado ka sa gawaing ito, mangyaring i-download ang buong bersyon.

Mga Layunin Aralin:

• Pang-edukasyon: aktwal na umiiral na kaalaman; Ipagpatuloy ang pagbuo ng mga konsepto: dibisyon ng uranium nuclei, kadena nuclear reaksyon, mga kondisyon ng daloy nito, kritikal na masa; Ipakilala ang mga bagong konsepto: nuclear reactor, ang mga pangunahing elemento ng nuclear reactor, ang aparato ng nuclear reactor at ang prinsipyo ng pagkilos nito, kontrol ng nuclear reaksyon, ang pag-uuri ng mga nuclear reactor at ang kanilang paggamit;
• Pagbuo: ipagpatuloy ang pagbuo ng mga kasanayan upang obserbahan at gumuhit ng mga konklusyon, pati na rin bumuo ng intelektwal na kakayahan at kuryusidad ng mga mag-aaral;
• Pang-edukasyon: Ipagpatuloy ang edukasyon ng mga saloobin patungo sa pisika bilang pang-eksperimentong agham; Pag-aaral ng maingat na saloobin sa trabaho, disiplina, positibong saloobin sa kaalaman.

Uri ng aralin: Aaral ng isang bagong materyal.

Kagamitan: Pag-install ng multimedia.

Sa mga klase

1. Organisasyon sandali.

Guys! Ngayon, sa aralin, ulitin namin ang dibisyon ng uranium nuclei, kadena nuclear reaksyon, ang mga kondisyon para sa daloy nito, kritikal na masa, matutunan kung ano ang nuclear reactor, ang mga pangunahing elemento ng nuclear reactor, ang aparato ng nuclear reactor at ang prinsipyo Sa operasyon nito, ang kontrol ng nuclear reaction, ang pag-uuri ng mga nuclear reactor at ginagamit ang mga ito.

2. Suriin ang pinag-aralan na materyal.

1. Ang mekanismo ng paghati uranium nuclei.
2. Sabihin sa amin ang tungkol sa mekanismo ng pag-agos ng kadena nuclear reaksyon.
3. Magbigay ng isang halimbawa ng isang nuclear fission reaksyon ng uranium core.
4. Ano ang tinatawag na kritikal na masa?
5. Paano ang kadena reaksyon sa uranium, kung ang masa nito ay mas kritikal, mas kritikal?
6. Ano ang katumbas ng kritikal na masa ng uranium 295, posible bang bawasan ang kritikal na masa?
7. Anong mga paraan ang maaari mong baguhin ang kurso ng kadena nuclear reaksyon?
8. Ano ang layunin ng pagbagal ng mabilis na neutrons?
9. Anong mga sangkap ang ginagamit bilang isang retarder?
10. Dahil sa kung ano ang mga kadahilanan ay maaaring dagdagan ang bilang ng mga libreng neutrons sa isang pagsuso ng uranium, sa gayon tinitiyak ang posibilidad ng reaksyon sa ito?

3. Paliwanag ng bagong materyal.

Guys, sagutin ang tanong na ito: Ano ang pangunahing bahagi ng anumang nuclear power plant? ( nuclear reactor.)

Magaling. Kaya ang mga lalaki ay mananatili ngayon sa isyung ito.

Makasaysayang sanggunian.

Igor Vasilyevich Kurchatov - isang natitirang pisika ng Sobyet, akademiko, tagapagtatag at unang direktor ng Institute of Atomic Energy mula 1943 hanggang 1960, ang pangunahing pang-agham na lider ng atomic na problema sa mga layuning pang-peaceful. Academician ng USSR Academy of Sciences (1943). Ang mga pagsusulit ng unang atomic soviet bomb ay isinasagawa noong 1949. Pagkalipas ng apat na taon, ang matagumpay na mga pagsubok ay isinagawa muna sa mundo ng bomba ng hydrogen. At noong 1949, si Igor Vasilyevich Kurchatov ay nagsimulang magtrabaho sa proyekto ng isang nuclear power plant. Nuclear power plant - Herald ng mapayapang paggamit ng atomic energy. Matagumpay na natapos ang proyekto: Hulyo 27, 1954 Ang aming nuclear power plant ang naging una sa mundo! Kurchatov flayed at pagkakaroon ng masaya bilang isang bata!

Pagpapasiya ng isang nuclear reactor.

Ang nuclear reactor ay tinatawag na isang aparato kung saan ang kinokontrol na reaksyon ng kadena ng paghahati ng ilang mabigat na nuclei ay suportado.

Ang unang nuclear reactor ay itinayo noong 1942 sa Estados Unidos sa ilalim ng pamumuno ni E. Fermi. Sa ating bansa, ang unang reaktor ay itinayo noong 1946 sa ilalim ng pamumuno ni I. V. Kurchatov.

Ang mga pangunahing elemento ng nuclear reaktor ay:

• nuclear fuel (uranium 235, uranium 238, plutonium 239);
• neutron retarder (mabigat na tubig, grapayt, atbp.);
• ang coolant para sa output ng enerhiya na nabuo sa panahon ng operasyon ng reaktor (tubig, likido sosa, atbp.);
• Regulating rods (boron, cadmium) - mataas na sumisipsip neutrons
• Protective shell, pagkaantala ng radiation (kongkreto na may filler ng bakal).

Operating principle. nuclear reactor.

Ang nuclear fuel ay matatagpuan sa aktibong zone sa anyo ng mga vertical rod na tinatawag na mga elemento ng gasolina (TVEL). Ang mga twineters ay dinisenyo upang kontrolin ang kapangyarihan ng reaktor.

Ang masa ng bawat rod ng gasolina ay mas mababa ang kritikal, samakatuwid, sa isang tungkod, ang kadena reaksyon ay hindi maaaring mangyari. Nagsisimula ito pagkatapos ng paglulubog sa aktibong zone ng lahat ng mga rod ng uranium.

Ang aktibong zone ay napapalibutan ng isang layer ng sangkap na sumasalamin sa neutrons (reflector) at isang proteksiyon na kaluban ng kongkreto, na naghihintay ng mga neutron at iba pang mga particle.

Pagkagambala ng init mula sa mga cell ng gasolina. Ang coolant ay ang tubig ishes ang baras, init hanggang sa 300 ° C sa mataas na presyon, pumapasok sa init exchangers.

Ang papel na ginagampanan ng init exchanger - tubig, pinainit sa 300 ° C, ay nagbibigay ng init ng ordinaryong tubig, lumiliko sa singaw.

Pamamahala ng nuclear reaksyon.

Ang kontrol ng reaktor ay isinasagawa gamit ang mga rod na naglalaman ng kadmyum o boron. Na may mga rods sa\u003e 1 pinalawig mula sa aktibong zone, at kapag ganap na perspired - sa< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.

Reaktor sa mabagal na neutrons.

Ang pinaka-epektibong dibisyon ng uranium-235 nuclei ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mabagal na neutron. Ang ganitong mga reactor ay tinatawag na mabagal na neutron reactor. Ang mga sekundaryong neutron na nabuo bilang isang resulta ng fission reaksyon ay mabilis. Para sa kanilang kasunod na pakikipag-ugnayan sa mga kernels ng uranium-235 sa kadena reaksyon, ang mga ito ay pinaka-epektibong pagbagal, pagpasok ng isang moderator sa aktibong zone - isang sangkap na binabawasan ang kinetic neutron energy.

Mabilis na reaktor ng neutron.

Ang mabilis na neutron reactors ay hindi maaaring gumana sa natural na uranium. Ang reaksyon ay maaaring mapanatili lamang sa isang enriched mixture na naglalaman ng hindi bababa sa 15% ng uranium isotope. Ang bentahe ng mabilis na neutron reactors ay na sa kanilang operasyon ng isang malaking halaga ng plutonium ay nabuo, na maaaring magamit bilang nuclear fuel.

Homogenous at heterogeneous reactors.

Ang mga nuclear reactor, depende sa mutual placement ng gasolina at ang retarder, ay nahahati sa homogenous at heterogeneous. Sa isang homogenous reactor, ang aktibong zone ay isang homogenous mass ng gasolina, isang moderator at isang coolant sa anyo ng isang solusyon, isang halo o matunaw. Ang heterogeneous ay tinatawag na reaktor kung saan ang gasolina sa anyo ng mga bloke o fuel assemblies ay inilalagay sa retarder, na bumubuo ng tamang geometric grid dito.

Pagbabagong-anyo ng panloob na enerhiya ng atomic nuclei sa elektrikal na enerhiya.

Ang nuclear reactor ay ang pangunahing elemento ng nuclear power plant (NPP) na nagbabago ng thermal nuclear energy sa electric. Ang conversion ng enerhiya ay nangyayari ayon sa sumusunod na pamamaraan:

• panloob na enerhiya ng uranium nuclei -
• kinetic neutron energy at core fragments -
• panloob na lakas ng tubig -
• panloob na enerhiya ilang -
• kinetic Energy Couple -
• kinetic energy ng rotor ng turbine at ang generator rotor -
• electric energy.

Paggamit ng nuclear reactors.

Depende sa layunin, ang mga nuclear reactor ay enerhiya, converter at multiplier, pananaliksik at maraming layunin, transportasyon at pang-industriya.

Ang mga nuclear power reactor ay ginagamit upang makabuo ng kuryente sa mga nuclear power plant, sa mga halaman ng barko ng barko, mga nuclear power plant, pati na rin sa mga nuclear power plant.

Ang mga reaktor na inilaan para sa produksyon ng pangalawang nuclear fuel mula sa natural na uranium at thorium ay tinatawag na converter o multiplier. Sa reaktor-converter ng pangalawang nuclear fuel, mas mababa kaysa sa orihinal na ginugol.

Sa reaktor-multiplier, pinalawak na pagpaparami ng nuclear fuel ay isinasagawa, i.e. Ito ay lumiliko nang higit pa kaysa sa ginugol nito.

Ang mga research reactor ay ginagamit upang pag-aralan ang mga proseso ng pakikipag-ugnayan sa neutron na may sangkap, pag-aaral ng pag-uugali ng mga materyales sa reaktor sa mga intensive field ng neutron at gamma radiation, radiochemicals sa biological studies, produksyon ng mga isotopes, experimental studies ng nuclear reactor physics.

Ang mga reactor ay may iba't ibang kapangyarihan, nakatigil o pulse mode. Ang lahat ng layunin ay mga reactor na nagsisilbi para sa ilang mga layunin, halimbawa, upang makabuo ng enerhiya at makakuha ng nuclear fuel.

Mga sakuna sa kapaligiran sa mga nuclear power plant.

• 1957 - aksidente sa UK.
• 1966 - bahagyang pagtunaw ng aktibong zone matapos ang kabiguan ng reactor cooling ay hindi malayo mula sa Detroit.
• 1971 - Maraming maruming tubig ang napunta sa Ilog ng Estados Unidos
• 1979 - ang pinakamalaking aksidente sa USA.
• 1982 - paglabas ng radioactive steam sa atmospera
• 1983 - isang kahila-hilakbot na aksidente sa Canada (20 minuto ang dumaloy ng radioactive water - sa isang tonelada bawat minuto)
• 1986 - aksidente sa UK.
• 1986 - aksidente sa Germany.
• 1986 - Chernobyl Npp.
• 1988 - Sunog sa NPPs sa Japan

Ang mga modernong NPP ay nilagyan ng PC, at bago, kahit na matapos ang isang aksidente, ang mga reactor ay patuloy na nagtatrabaho, dahil walang awtomatikong sistema ng pag-shutdown.

4. Pag-fasten ng materyal.

1. Ano ang tinatawag na nuclear reactor?
2. Ano ang nuclear flammable sa reaktor?
3. Anong substansiya ang nagsisilbing neutron retarder sa isang nuclear reactor?
4. Ano ang layunin ng neutron retarder?
5. Ano ang mga regulasyon para sa mga rods para sa? Paano mo ginagamit ang mga ito?
6. Ano ang ginagamit bilang isang coolant sa nuclear reactors?
7. Ano ang kailangan para sa masa ng bawat lahi ng uranium upang maging mas kritikal na masa?

5. Pagsubok pagpapatupad.

1. Anong mga particle ang lumahok sa dibisyon ng uranium nuclei?
   A. protons;
   B. Neutron;
   V. ELECTRONS;
   G. Kernel Helia.
2. Ano ang kritikal na Misa ng Uranium?
   A. Ang pinakamalaking, kung saan ang kadena reaksyon ay posible;
   B. Anumang timbang;
   B. ang pinakamaliit, kung saan ang kadena reaksyon ay posible;
   Massa, kung saan ang reaksyon ay titigil.
3. Ano ang tinatayang katumbas ng kritikal na masa ng uranium 235?
   A. 9 kg;
   B. 20 kg;
   B. 50 kg;
   G. 90 kg.
4. Anong mga sangkap mula sa mga nakalista sa ibaba ang maaaring magamit sa mga nuclear reactor bilang neutron retarder?
   A. grapayt;
   B. Cadmium;
   V. mabigat na tubig;
   G. BOR.
5. Para sa daloy ng kadena nuclear reaksyon sa NPP, kinakailangan na ang neutron reproduction koepisyent ay:
   A. ay 1;
   B. Higit sa 1;
   B. Mas mababa sa 1.
6. Ang regulasyon ng division rate ng mga core ng mabigat na atoms sa nuclear reactors ay isinasagawa:
   A. Dahil sa pagsipsip ng neutron kapag binababa ang mga rods sa absorber;
   B. Dahil sa isang pagtaas sa init lababo sa pamamagitan ng pagtaas ng coolant bilis;
   B. Sa pamamagitan ng pagtaas ng kuryente sa mga mamimili;
   G. Sa pamamagitan ng pagbawas ng masa ng nuclear fuel sa mga aktibong zone kapag inaalis ang mga rods na may gasolina.
7. Anong mga pagbabago sa enerhiya ang nangyayari sa isang nuclear reactor?
   A. Ang panloob na enerhiya ng atomic nuclei ay lumiliko sa liwanag na enerhiya;
   B. Ang panloob na enerhiya ng atomic nuclei ay nagiging mekanikal na enerhiya;
   B. Ang panloob na enerhiya ng atomic nuclei ay nagiging elektrikal na enerhiya;
   G. Kabilang sa mga sagot ay walang karapatan.
8. Noong 1946, ang unang nuclear reactor ay itinayo sa Unyong Sobyet. Sino ang pinuno ng proyektong ito?
   A. S. Korolev;
   B. I. Kurchatov;
   V. D. Sakharov;
   G. A. Prokhorov.
9. Anong paraan ang itinuturing mong pinaka-katanggap-tanggap upang mapabuti ang pagiging maaasahan ng mga nuclear power plant at pumipigil sa panlabas na impeksiyon sa kapaligiran?
   A. Pag-unlad ng mga reaktor na may kakayahang awtomatikong paglamig ng aktibong zone ng reaktor, hindi alintana ang kalooban ng operator;
   B. Nadagdagan ang karunungang bumasa't sumulat ng operasyon ng mga nuclear power plant, antas ng propesyonal na paghahanda ng mga operator ng NPP;
   B. Pag-unlad ng mataas na mahusay na pagtatanggal ng mga teknolohiya para sa mga nuclear power plant at recycling ng radioactive waste;
   Ang lokasyon ng reactors malalim sa ilalim ng lupa;
   D. pagtanggi sa pagtatayo at pagpapatakbo ng mga nuclear power plant.
10. Anong mga mapagkukunan ng polusyon sa kapaligiran ang nauugnay sa gawain ng NPP?
    A. Industriya ng uranium;
    B. nuclear reactors ng iba't ibang uri;
    B. Radiochemical industry;
    G. Mga lugar ng pagproseso at pagtatapon ng radioactive waste;
    D. Ang paggamit ng radionuclides sa pambansang ekonomiya;
    E. nuclear explosions.

Mga sagot: 1 b; 2 sa; 3 sa; 4 a, b; 5 a; 6 a; 7 v; 8 b; 9 B. sa; 10 A, B, B, G, E.

6. Ang mga resulta ng aralin.

Anong bagong natutunan ngayon sa aralin?

Ano ang gusto mo sa aralin?

Ano ang mga tanong?

Salamat sa trabaho sa aralin!

Upang maunawaan ang prinsipyo ng operasyon at ang aparato ng nuclear reactor, kailangan mong gumawa ng isang maliit na iskursiyon sa nakaraan. Ang atomic reaktor ay isang siglo-lumang embodiment, kahit na hindi sa dulo, ang pangarap ng sangkatauhan tungkol sa hindi mauubos na mapagkukunan ng enerhiya. Ang kanyang sinaunang "ninuno" - isang sunog mula sa mga tuyong sanga, sa sandaling gutom at pinainit ng mga kuweba, kung saan ang ating malayong mga ninuno ay kaligtasan. Nang maglaon, pinagkadalubhasaan ng mga tao ang mga hydrocarbons - karbon, pisara, langis at likas na gas.

Nagkaroon ng isang bagyo, ngunit maikli ang buhay na panahon ng isang pares, na pinalitan ng isang mas kamangha-manghang panahon ng kuryente. Ang mga lungsod ay puno ng liwanag, at ang tindero ay ang ugong ng walang uliran na tirahan ng mga makina na hinimok ng mga electric motors. Pagkatapos ay tila na ang pag-unlad ay umabot sa kanyang apogee.

Ang lahat ay nagbago sa dulo ng XIX century, nang aksidenteng natuklasan ng French chemist na si Antoine Henri Becquer na ang mga soles ng uranium ay nagtataglay ng radyaktibidad. Pagkalipas ng dalawang taon, ang kanyang mga kababayan na si Pierre Curie at ang kanyang asawa na si Maria Sklodovskaya-curie ay natanggap mula sa kanila radium at polonium, at ang antas ng kanilang radioactivity sa milyun-milyong beses ay lumampas sa mga tagapagpahiwatig ng thorium at uranium.

Kinuha ng baton ang Ernest Rutherford, na pinag-aralan nang detalyado ang likas na katangian ng radioactive ray. Kaya nagsimula ang edad ng isang atom, na kung saan ay sa liwanag ng kanyang paboritong bata - isang atomic reaktor.

Unang nuclear reactor.

"Firstborn" ng Estados Unidos. Noong Disyembre 1942, binigyan niya ang unang kasalukuyang reaktor, na nakuha ang pangalan ng kanyang Creator - isa sa pinakadakilang mga physicist ng siglo sa pamamagitan ng E. Fermi. Pagkalipas ng tatlong taon, ang pag-install ng zeep nuclear ay nakakuha ng buhay sa Canada. Ang "Bronze" ay napunta sa unang reaktor ng Sobyet F-1 na inilunsad sa katapusan ng 1946. Ang pinuno ng domestic nuclear project ay I. V. Kurchatov. Ngayon, higit sa 400 mga yunit ng nuclear power ay matagumpay na nagtatrabaho sa mundo.

Mga uri ng nuclear reactors.

Ang kanilang pangunahing layunin ay upang mapanatili ang isang kinokontrol na nuclear reaction na gumagawa ng kuryente. Sa ilang mga reactors ay isotopes. Kung sa madaling sabi, ang mga ito ay mga aparato, sa kalaliman na kung saan ang ilang mga sangkap ay na-convert sa iba na may release ng isang malaking bilang ng thermal enerhiya. Ito ay isang uri ng "pugon", kung saan sa halip ng mga tradisyonal na fuels "paso" uranium isotopes - U-235, U-238 at plutonium (PU).

Sa kaibahan, halimbawa, mula sa isang kotse na dinisenyo para sa ilang mga uri ng gasolina, ang bawat uri ng radioactive fuel ay tumutugma sa uri ng reaktor nito. Mayroong dalawa sa kanila sa mabagal (na may U-235) at mabilis (C U-238 at PU) neutrons. Karamihan sa mga nuclear power plant ay nag-install ng mga reaktor sa mabagal na neutrons. Bilang karagdagan sa mga nuclear power plant, gumagana ang "trabaho" sa mga sentro ng pananaliksik, atomic submarines at.

Paano nakaayos ang reaktor.

Ang lahat ng mga reaktor ay humigit-kumulang isang pamamaraan. Ang kanyang "puso" ay isang aktibong zone. Maaari itong maging confentionally kumpara sa pugon ng ordinaryong kalan. Tanging sa halip na kahoy na panggatong may nuclear fuel sa anyo ng mga elemento ng gasolina na may isang retarder - fwells. Ang aktibong zone ay nasa loob ng isang kakaibang kapsula - ang neutron reflector. Ang mga twiers ay "hugasan" ng coolant - tubig. Dahil ang "puso" ay isang napakataas na antas ng radyaktibidad, napapalibutan ito ng maaasahang proteksyon sa radiation.

Kinokontrol ng mga operator ang pagpapatakbo ng pag-install sa tulong ng dalawang pinakamahalagang sistema - na kumokontrol sa kadena reaksyon at ang remote control system. Kung ang isang abnormal na sitwasyon ay lumitaw, ang proteksyon sa emerhensiya ay agad na na-trigger.

Paano gumagana ang reaktor

Ang atomic "Flame" ay hindi nakikita, dahil ang mga proseso ay nangyayari sa antas ng core division. Sa panahon ng kadena reaksyon, mabigat nuclei disintegrate sa mas maliit na mga fragment, na, na sa nasasabik na estado, maging mapagkukunan ng neutrons at iba pang mga subatomatic particle. Ngunit ang prosesong ito ay hindi nagtatapos. Ang mga neutron ay patuloy na "pagdurog", bilang resulta kung saan ang mataas na enerhiya ay inilabas, iyon ay, nangyayari ito, kung saan itinatayo ang NPP.

Ang pangunahing gawain ng mga tauhan ay upang mapanatili ang isang kadena reaksyon sa control rods sa isang pare-pareho, adjustable antas. Sa ganitong paraan, ang pangunahing pagkakaiba nito mula sa atomic bomba, kung saan ang proseso ng nuclear decay ay hindi pinahintulutan at mabilis na nagpapatuloy, sa anyo ng isang malakas na pagsabog.

Ano ang nangyari sa Chernobyl NPP.

Ang isa sa mga pangunahing sanhi ng sakuna sa Chernobyl NPP noong Abril 1986 ay isang malawak na paglabag sa mga panuntunan sa kaligtasan sa pagpapatakbo sa proseso ng pagsasagawa ng regulasyon na gawain sa ika-4 na yunit ng kuryente. Pagkatapos, 203 graphite rods ay sabay-sabay na inalis mula sa aktibong zone sa halip na 15 na pinahihintulutan ng mga regulasyon. Bilang resulta, ang unmanaged chain reaksyon ay nagsimula sa isang thermal pagsabog at kumpletong pagkawasak ng yunit ng kapangyarihan.

Reactors ng bagong henerasyon

Sa nakalipas na dekada, ang Russia ay naging isa sa mga pinuno ng pandaigdigang kapangyarihan ng nukleyar. Sa sandaling ito, ang Rosatom State Corporation ay nagtatayo ng isang nuclear power plant sa 12 bansa kung saan ang 34 na yunit ng kapangyarihan ay itinayo. Ang gayong mataas na demand ay isang mataas na antas na katibayan ng modernong teknolohiya ng nuclear ng Russia. Ang queue ay ang mga reaktor ng bagong 4th generation.

Brest.

Ang isa sa kanila ay "brest", ang pag-unlad ng kung saan ay isinasagawa sa loob ng balangkas ng "pambihirang tagumpay" na proyekto. Ngayon ang kasalukuyang mga sistema ng bukas na cycle ay nagpapatakbo sa mababang enriched uranium, pagkatapos ay may isang malaking halaga ng ginugol na gasolina upang ilibing, na nangangailangan ng napakalaking gastos. Brest - Ang reaktor sa mabilis na neutrons ay natatangi sa isang closed cycle.

Sa loob nito, ang ginugol na gasolina pagkatapos ng kaukulang pagproseso sa reaktor sa mabilis na neutrons ay nagiging isang buong gasolina, na maaaring ma-download pabalik sa parehong pag-install.

Nagtatampok ang Brest ng mataas na antas ng seguridad. Hindi siya "lumalaki" kahit na ang pinaka-seryosong aksidente, napaka-ekonomiko at ligtas sa kapaligiran, dahil muling ginagamit ang kanyang "na-update" na uranium. Imposibleng gamitin para sa operasyon ng armory plutonium, na nagbukas ng pinakamalawak na prospect para sa pag-export nito.

Vver-1200.

Vver-1200 - makabagong henerasyon reaktor "3+" na may kapasidad ng 1150 MW. Dahil sa mga natatanging teknikal na kakayahan nito, mayroon itong halos absolute operational kaligtasan. Ang reaktor sa kasaganaan ay nilagyan ng passive security system na gagana kahit na sa kawalan ng supply ng kuryente sa awtomatikong mode.

Ang isa sa mga ito ay isang sistema ng passive init pagwawaldas, na kung saan ay awtomatikong activate na may ganap na de-energization ng reaktor. Ang kasong ito ay nagbibigay ng emergency hydroinatures. Sa pamamagitan ng maanomalyang presyon drop sa unang circuit, isang malaking halaga ng tubig na naglalaman ng isang boron, na extinguishes isang nuclear reaksyon at sumisipsip ng mga neutrons ay nagsisimula.

Isa pang kaalaman-kung paano matatagpuan sa ilalim ng proteksiyon shell - ang "bitag" ng matunaw. Kung gayon pa man, bilang isang resulta ng aksidente, ang aktibong zone na "dumadaloy", ang "bitag" ay hindi magpapahintulot sa proteksiyon na shell na mabagsak at mapipigilan ang input ng mga radioactive na produkto sa lupa.

Itinayo sa ilalim ng kanlurang tribunes ng football field ng University of Chicago University at kasama noong Disyembre 2, 1942, ang Chicago Pile-1 (CP-1) ay ang unang nuclear reactor sa mundo. Ito ay binubuo ng mga bloke ng grapayt at uranium, pati na rin ang cadmium, indium at silver na nag-uugnay sa mga rods, ngunit walang proteksyon laban sa radiation at cooling system. Pang-agham na proyekto manager, physicist Enrico Fermi, inilarawan CP-1 bilang "raw tumpok ng itim na brick at wooden log."

Nagsimula ang trabaho sa reaktor noong Nobyembre 16, 1942. Tapos na ang mahirap na trabaho. Ang mga pisiko at kawani ng unibersidad ay nagtrabaho sa paligid ng orasan. Nagtayo sila ng grid ng 57 layers ng uranium oxide at uranium ingots na naka-embed sa mga bloke ng grapayt. Wooden frame suportadong disenyo. Fermi Protege, Leon Woods - Ang tanging babae sa proyekto - LED masusing sukat bilang "heap growth".

Noong Disyembre 2, 1942, handa na ang reaktor para sa pagsubok. Ito ay naglalaman ng 22,000 uranium ingots at 380 tonelada ng grapayt kinuha ito, pati na rin ang 40 tonelada ng uranium oksido at anim na tonelada ng metal uranium. 2.7 milyong dolyar ang natitira para sa paglikha ng reaktor. Nagsimula ang eksperimento sa 09-45. Ito ay dinaluhan ng 49 katao: Fermi, Compton, Scylary, Zinn, Hiberri, Woods, isang batang karpintero na gumawa ng mga bloke ng grapayt at mga cadmium rod, mga doktor, mga ordinaryong estudyante at iba pang mga siyentipiko.

Tatlong tao ang umabot sa "iskwad ng pagpapakamatay" - sila ay bahagi ng sistema ng seguridad. Ang kanilang gawain ay upang alisin ang apoy, kung may mali. Ito ay kontrolado: pagsasaayos ng mga rod na namamahala nang manu-mano at isang emergency rod, na nakatali sa rehas ng balkonahe sa reaktor. Sa kaganapan ng isang emergency, ang lubid ay dapat na pumutol ng isang espesyal na sa-net na tao sa balkonahe at ang baras ay magbabayad ng reaksyon.

Sa 15-53, sa unang pagkakataon sa kasaysayan, nagsimula ang isang self-sustaped chain nuclear reaction. Ang eksperimento ay nakoronahan ng tagumpay. Ang reaktor ay nagtrabaho nang 28 minuto.