Vissza előre
Figyelem! A dia előnézete csak tájékoztató jellegű, és nem feltétlenül képviseli a bemutató teljes terjedelmét. Ha érdekli ez a munka, töltse le a teljes verziót.
Az óra céljai:
Az óra típusa:új anyagok tanulása.
Felszerelés: multimédiás telepítés.
Srácok! A mai órán megismételjük az urán atommagok hasadását, egy nukleáris láncreakciót, előfordulásának feltételeit, a kritikus tömeget, megtanuljuk, mi az atomreaktor, az atomreaktor fő elemei, az atommag tervezése reaktor és működési elve, nukleáris reakció szabályozása, az atomreaktorok osztályozása és felhasználása.
Srácok, válaszoljatok erre a kérdésre: Mi a fő része egy atomerőműnek? ( nukleáris reaktor)
Szép munka. Szóval, srácok, most foglalkozzunk ezzel a kérdéssel részletesebben.
Történeti hivatkozás.
Igor Vasziljevics Kurchatov - kiváló szovjet fizikus, akadémikus, az Intézet alapítója és első igazgatója atomenergia 1943 és 1960 között a Szovjetunió atomproblémájának tudományos vezetője, az atomenergia békés célú felhasználásának egyik megalapozója. A Szovjetunió Tudományos Akadémiájának akadémikusa (1943). Az első szovjet atombombát 1949-ben tesztelték. Négy évvel később a világon elsőként hidrogénbomba. És 1949-ben Igor Vasziljevics Kurchatov elkezdett dolgozni egy atomerőmű projektjén. Az atomerőmű az atomenergia békés célú felhasználásának hírnöke. A projekt sikeresen lezárult: 1954. július 27-én atomerőművünk a világon az első lett! Kurcsatov örült és szórakozott, mint egy gyerek!
Az atomreaktor definíciója.
Az atomreaktor olyan berendezés, amelyben egyes nehéz atommagok hasadásának szabályozott láncreakcióját hajtják végre és tartják fenn.
Az első atomreaktor 1942-ben épült meg az USA-ban E. Fermi vezetésével. Hazánkban az első reaktor 1946-ban épült IV. Kurcsatov vezetésével.
Az atomreaktor fő elemei a következők:
Működési elve nukleáris reaktor
A nukleáris üzemanyag az aktív zónában található, függőleges rudak, úgynevezett fűtőelemek (TVEL) formájában. Az üzemanyagrudakat a reaktor teljesítményének szabályozására tervezték.
Az egyes tüzelőanyag-rudak tömege jóval kisebb, mint a kritikus tömeg, így egy rúdban nem léphet fel láncreakció. Az összes uránrúd aktív zónájába való bemerítés után kezdődik.
Az aktív zónát egy neutronokat visszaverő anyagréteg (reflektor) és egy beton védőburkolat veszi körül, amely megfogja a neutronokat és egyéb részecskéket.
Hőelvezetés az üzemanyagcellákból. A hűtőfolyadék - víz mossa a rudat, 300 ° C-ra melegítve magas nyomáson, belép a hőcserélőkbe.
A hőcserélő szerepe - a 300 ° C-ra melegített víz hőt ad le a közönséges víznek, gőzzé alakul.
Nukleáris reakció szabályozása
A reaktort kadmiumot vagy bórt tartalmazó rudak vezérlik. A reaktormagból kinyújtott rudak esetén K > 1, és teljesen visszahúzott rudak esetén K< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.
Reaktor lassú neutronokon.
Az urán-235 atommagok leghatékonyabb hasadása lassú neutronok hatására megy végbe. Az ilyen reaktorokat lassú neutronos reaktoroknak nevezzük. A hasadási reakció során keletkező másodlagos neutronok gyorsak. Annak érdekében, hogy a láncreakció során az urán-235 atommagokkal való későbbi kölcsönhatásuk a leghatékonyabb legyen, lelassítják őket egy moderátor bejuttatásával a magba - egy anyag, amely csökkenti a neutronok kinetikus energiáját.
Gyors neutron reaktor.
A gyorsneutronos reaktorok nem működhetnek természetes uránnal. A reakció csak legalább 15% uránizotópot tartalmazó dúsított keverékben tartható fenn. A gyorsneutronos reaktorok előnye, hogy működésük során jelentős mennyiségű plutónium keletkezik, amely aztán nukleáris üzemanyagként hasznosítható.
Homogén és heterogén reaktorok.
Az atomreaktorokat az üzemanyag és a moderátor kölcsönös elrendezésétől függően homogén és heterogén reaktorokra osztják. Egy homogén reaktorban a mag egy homogén tömegű tüzelőanyag, moderátor és hűtőközeg oldat, keverék vagy olvadék formájában. Heterogénnek nevezzük azt a reaktort, amelyben blokkok vagy fűtőelem-kazetták formájában lévő üzemanyagot helyeznek a moderátorba, szabályos geometriai rácsot képezve benne.
Az atommagok belső energiájának átalakítása elektromos energiává.
Az atomreaktor az atomerőmű (Atomerőmű) fő eleme, amely hőt alakít át nukleáris energia elektromosba. Az energiaátalakítás a következő séma szerint történik:
Atomreaktorok használata.
A céltól függően az atomreaktorok energia-, átalakító- és tenyésztő-, kutatási és többcélú, szállítási és ipari reaktorok.
Az atomerőműveket atomerőművekben, hajóerőművekben, nukleáris kapcsolt hő- és erőművekben, valamint nukleáris hőszolgáltató állomásokon villamosenergia-termelésre használják.
A természetes uránból és tóriumból másodlagos nukleáris üzemanyag előállítására tervezett reaktorokat konvertereknek vagy tenyésztőknek nevezik. A reaktor-átalakítóban a másodlagos nukleáris üzemanyag kevesebb keletkezik, mint az eredetileg felhasznált.
A nemesítő reaktorban a nukleáris üzemanyag kiterjesztett reprodukálását végzik, azaz. többről kiderül, mint amennyit elköltöttek.
A kutatóreaktorokat a neutronok anyaggal való kölcsönhatásának folyamatainak tanulmányozására, a reaktor anyagok viselkedésének tanulmányozására a neutron- és gamma-sugárzás intenzív tereiben, radiokémiai és biológiai kutatásokat, izotópok előállítását, az atomreaktorok fizikájának kísérleti kutatását használják.
A reaktorok különböző teljesítményűek, álló vagy impulzus üzemmódúak. A többcélú reaktorok olyan reaktorok, amelyek többféle célt szolgálnak, például energiatermelést és nukleáris üzemanyag-termelést.
Környezeti katasztrófák az atomerőművekben
A modern atomerőművek PC-vel vannak felszerelve, és korábban, a baleset után is tovább működtek a reaktorok, mivel nem automatikus rendszer leállások.
Válaszok: 1 B; 2 V; 3 V; 4 A, B; 5 A; 6 A; 7 V;. 8 B; 9 B. V; 10 A, B, C, D, F.
Mi újat tanultál a mai órán?
Mi tetszett a leckében?
Mik a kérdések?
KÖSZÖNJÜK A LECKE MUNKÁJÁT!
Az atomreaktor zökkenőmentesen és pontosan működik. Ellenkező esetben, mint tudod, bajok lesznek. De mi történik odabent? Próbáljuk meg röviden, érthetően, megállásokkal megfogalmazni egy nukleáris (atomi) reaktor működési elvét.
Valójában ott is ugyanaz a folyamat megy végbe, mint egy atomrobbanásnál. Csak most a robbanás nagyon gyorsan megtörténik, és a reaktorban mindez tovább nyúlik hosszú idő. Végül minden épségben marad, és energiát kapunk. Annyira nem, hogy minden azonnal összetört körülötte, de eléggé ahhoz, hogy a város áramellátását biztosítsa.
hogyan működik egy reaktor Atomerőmű hűtőtornyok
Mielőtt megértené, hogyan működik egy szabályozott nukleáris reakció, tudnod kell, mi a nukleáris reakció általában.
A magreakció az atommagok átalakulási (hasadási) folyamata az elemi részecskékkel és a gamma-kvantumokkal való kölcsönhatás során.
A magreakciók mind abszorpcióval, mind energiafelszabadulással lejátszódhatnak. A második reakciót a reaktorban alkalmazzák.
Az atomreaktor olyan berendezés, amelynek célja szabályozott nukleáris reakció fenntartása energia felszabadításával.
Az atomreaktort gyakran atomreaktornak is nevezik. Vegyük észre, hogy itt nincs alapvető különbség, de a tudomány szempontjából helyesebb az „nukleáris” szó használata. Manapság sokféle atomreaktor létezik. Ezek hatalmas ipari reaktorok, amelyeket erőművek energiatermelésére terveztek, nukleáris tengeralattjáró reaktorok, kis kísérleti reaktorok tudományos kísérletek. Vannak még tengervíz sótalanítására használt reaktorok is.
Az atomreaktor létrehozásának története
Az első atomreaktort a nem is olyan távoli 1942-ben indították el. Ez az USA-ban történt Fermi vezetésével. Ezt a reaktort "chicagói farakásnak" hívták.
1946-ban Kurcsatov vezetésével beindult az első szovjet reaktor. A reaktor teste hét méter átmérőjű golyó volt. Az első reaktorok nem rendelkeztek hűtőrendszerrel, teljesítményük minimális volt. Egyébként a szovjet reaktor átlagos teljesítménye 20 watt volt, míg az amerikaié csak 1 watt. Összehasonlításképp: átlagos teljesítmény A modern reaktorok teljesítménye 5 gigawatt. Kevesebb mint tíz évvel az első reaktor elindítása után Obnyinszk városában megnyílt a világ első ipari atomerőműve.
A nukleáris (atomi) reaktor működési elve
Bármely atomreaktornak több része van: mag üzemanyaggal és moderátorral, neutron reflektor, hűtőfolyadék, vezérlő és védelmi rendszer. Az urán izotópjait (235, 238, 233), a plutóniumot (239) és a tóriumot (232) használják leggyakrabban üzemanyagként a reaktorokban. Az aktív zóna egy kazán, amelyen keresztül közönséges víz (hűtőfolyadék) áramlik. Egyéb hűtőfolyadékok között ritkábban használják a „nehézvizet” és a folyékony grafitot. Ha egy atomerőmű működéséről beszélünk, akkor az atomreaktort hőtermelésre használják. Magát a villamos energiát ugyanúgy állítják elő, mint más típusú erőművekben - a gőz forgatja a turbinát, és a mozgás energiája elektromos energiává alakul.
Az alábbiakban egy atomreaktor működési diagramja látható.
atomreaktor működési sémája Atomerőmű atomreaktorának sémája
Mint már említettük, a nehéz uránmag bomlása során könnyebb elemek és néhány neutron keletkezik. A keletkező neutronok más atommagokkal ütköznek, ami szintén hasadást okoz. Ebben az esetben a neutronok száma lavinaszerűen nő.
Itt szükséges megemlíteni a neutronszorzótényezőt. Tehát, ha ez az együttható meghaladja az eggyel egyenlő értéket, akkor van atomrobbanás. Ha az érték kisebb, mint egy, akkor túl kevés a neutron, és a reakció kialszik. De ha az együttható értékét egynek tartja, a reakció hosszú ideig és stabilan megy végbe.
A kérdés az, hogyan kell csinálni? A reaktorban az üzemanyag az úgynevezett fűtőelemekben (TVEL) van. Ezek olyan rudak, amelyekben kis tabletták formájában nukleáris üzemanyag. A tüzelőanyag-rudak hatszögletű kazettákba kapcsolódnak, amelyekből több száz is lehet a reaktorban. Az üzemanyagrudakkal ellátott kazetták függőlegesen helyezkednek el, míg minden üzemanyagrúdnak van egy olyan rendszere, amely lehetővé teszi a magba merülés mélységének beállítását. Magukon a kazettákon kívül vannak köztük vezérlőrudak és vészvédelmi rudak is. A rudak olyan anyagból készülnek, amely jól elnyeli a neutronokat. Így a vezérlőrudak a magban különböző mélységekbe süllyeszthetők le, ezáltal beállítható a neutronszorzótényező. A vészrudakat úgy tervezték, hogy vészhelyzet esetén leállítsák a reaktort.
Hogyan indul el egy atomreaktor?
Kitaláltuk a működési elvet, de hogyan kell elindítani és működőképessé tenni a reaktort? Nagyjából itt van - egy darab urán, de végül is láncreakció nem indul be benne magától. A tény az, hogy a magfizikában létezik a kritikus tömeg fogalma.
Nukleáris üzemanyag Nukleáris üzemanyag
A kritikus tömeg a nukleáris láncreakció elindításához szükséges hasadóanyag tömege.
A fűtőelemek és vezérlőrudak segítségével a reaktorban először egy kritikus tömegű nukleáris fűtőanyag jön létre, majd több lépcsőben hozzák létre a reaktort az optimális teljesítményszintre.
Tetszeni fog: Matematikai trükkök bölcsész és nem humán hallgatók számára (1. rész)
Ebben a cikkben megpróbáltuk megadni alapgondolat nukleáris (atomi) reaktor tervezéséről és működési elvéről. Ha továbbra is kérdése van a témával kapcsolatban, vagy az egyetem magfizikai problémát intézett, forduljon cégünk szakembereihez. Szokás szerint készen állunk a segítségére lenni tanulmányaival kapcsolatos bármely sürgető kérdés megoldásában. Addig is ezt csináljuk, a figyelmed egy újabb ismeretterjesztő videó!
blog/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/
Az atomerőművek fő és legveszélyesebb eleme az nukleáris (atomi) reaktor. Több mint fél évszázad telt el azóta, hogy 1942-ben elindították az első "Enrico Fermi" atomreaktort a chicagói (USA) egykori futballstadion teniszpályáján. Ez idő alatt a világ számos országában nagyszámú reaktort fejlesztettek és építettek. különféle típusok, amelyek méretükben és teljesítményükben is különböznek egymástól (a watt töredékétől a több százezer kilowattig). Oroszországban 1946-ban helyezték üzembe az első atomreaktort. Tekintet nélkül tervezési jellemzők kördiagramm Az összes reaktortípus közül ugyanaz marad, mint az első atomi "kazán" (reaktor), ahogyan korábban nevezték.
Céljuktól függően a reaktorokat több típusra osztják. A kutatóreaktorokat a reaktorok tervezésének és bizonyos tesztelésének új módszereinek tanulmányozására tervezték technológiai sémákés folyamatok. A nukleáris üzemanyag (például plutónium 239) előállítására használt reaktorokat termelőreaktoroknak nevezzük. Az energiatermelésre tervezett reaktorokat teljesítményreaktoroknak nevezzük. Ez utóbbiakat atomerőművekben telepítik.
A nukleáris (atomi) reaktor nemcsak energiaforrás, hanem izotópok "gyára" is. Egy radioaktív anyag maghasadási folyamata során a reaktorban radioaktív izotópok (hasadási termékek) halmozódnak fel, amelyek közül sokat széles körben alkalmaznak a tudomány és a technológia különböző területein. Ezen túlmenően, ha stabil elemeket helyeznek el a reaktorban, az ott kialakuló erőteljes neutronáramok hatására (az úgynevezett indukált aktivitás eredményeként) mesterségesen radioaktív izotópokká alakulnak át. Jelenleg a mesterségesen radioaktív izotópok széles körben alkalmazhatók. gyakorlati használat. Használják gyártási folyamatok szabályozására és fémek átvilágítására, orvosi diagnosztikai eljárásokra, endokrinológiai hormonállapot vizsgálatára, diagnosztikára. onkológiai betegségek, kötszerek sugársterilizálásához, gyógyszerek, gabonanövények vetés előtti besugárzása stb.
Tehát az atomreaktorok olyan eszközök, amelyekben nukleáris reakciók mennek végbe – egyesek átalakulásai kémiai elemek másoknak. Ezek a reakciók megkövetelik a hasadóanyag jelenlétét a reaktorban, amely bomlása során olyan elemi részecskéket szabadít fel, amelyek más atommagok bomlását okozhatják. Az uránizotópok - az urán-235 és az urán-238, valamint a plutónium-239 - jelenleg hasadóanyagként használhatók. Egy atomreaktorban láncreakció megy végbe. Az urán vagy plutónium atommagjai elbomlanak, miközben a periódusos rendszer közepén 2-3 mag képződik, energia szabadul fel, gamma-kvantumok bocsátanak ki és 2-3 neutron keletkezik, amelyek viszont reakcióba léphetnek más atomokkal. és a hasadásukat okozva folytatják a láncreakciót. Legmagasabb érték az atomenergia-technikában a neutronokat az atommaghasadás iniciátoraként használják. Sebességtől függően elemi részecske Kétféle neutron létezik: gyors és lassú. NÁL NÉL különböző típusok reaktorokat használnak különböző típusok neutronok.
Vannak atomreaktorok lassú (termikus) neutronok és gyorsneutronos reaktorok. Az elsőben az urán-235-öt nukleáris üzemanyagként használják, a másodikban - az urán-238-at (természetes) és a plutónium-239-et.
A legtöbb atomerőmű termikus neutronreaktorokkal van felszerelve. A termikus neutronreaktorok három alapvető eleme az üzemanyag, a moderátor és a hűtőfolyadék. Mint hőelszívó (nukleáris üzemanyag) uránizotópokat gyakran használnak. Az üzemanyagot fűtőelemekbe - üzemanyag-rudakba helyezik. A reaktor zónájában, ahol a fűtőelemek találhatók, az urán-235 atommagok hasadási reakciója játszódik le. A reakció során radioaktív hasadási termékek halmozódnak fel az üzemanyagrudakban. Moderátor szükséges a hatékonyabb láncreakcióhoz szükséges neutronok lelassításához az uránban 235. Moderátorok lehetnek víz vagy grafit. hűtőfolyadék szükséges a maghasadás hőenergiájának a turbinába történő átviteléhez, hogy azt elektromos árammá alakítsa. Így az atomerőművek zömében hőerőművek. Hőhordozóként fűtött és alá magas nyomású víz.
A gyorsneutronos reaktorokhoz nincs szükség moderátorra, hűtőközegként pedig folyékony fémeket, például folyékony nátriumot használnak. Jelenleg a gyorsneutronreaktorokat nem használják széles körben, elsősorban a tervezés bonyolultsága és a szerkezeti részek kellően stabil anyagok beszerzésének problémája miatt. Oroszországban egyetlen ilyen típusú reaktor működik. Úgy gondolják azonban, hogy a gyorsneutronreaktoroknak nagy jövője van.
Így tovább Ebben a pillanatban A világon 5 féle atomreaktor létezik (4 típus termikus neutronon és 1 gyorsneutronon):
ü VVER - nyomás alatti vizes reaktor,
ü RMBC - nagy teljesítményű csatornareaktor,
ü Nehézvizes reaktor,
ü Reaktor gömb töltéssel és gázkörrel,
ü Gyorsneutronreaktor. ( B. FÜGGELÉK lapon. 2-B"Atomreaktorok típusai")
Hazánkban a legtöbb atomerőmű VVER reaktorral van felszerelve. A Csernobili atomerőmű az RMBC reaktor működött. Az aktív zónák eltérő felépítése miatt ezeknek a reaktoroknak a működési paraméterei eltérőek. VVER - nyomástartó edényes reaktor (a nyomást a reaktor nyomástartó edénye tartja fenn), RMBC - csatornás reaktor (a nyomást minden csatornában egymástól függetlenül tartják fenn). A reaktor biztonsága érdekében fontos egy olyan paraméter, mint a reaktivitási együttható - egy érték, amely megmutatja, hogy a reaktor egyik vagy másik paraméterében bekövetkezett változások hogyan befolyásolják a láncreakció intenzitását. Ha ez az együttható pozitív, akkor annak a paraméternek a növekedésével, amellyel az együtthatót adják, a láncreakció a reaktorban növekedni fog és ellenőrizhetetlenné válik - a reaktor felgyorsul. A reaktor gyorsítása során intenzív hőleadás lép fel, ami a hőleadók megolvadásához és a reaktortartály tönkremeneteléhez vezet. radioaktív anyagok a környezetbe.
A reaktor működésében fellépő, annak gyorsulásával járó rendellenes helyzetek esetén a VVER reaktor leáll, az RMBC reaktor pedig egyre nagyobb intenzitással tovább gyorsul, ami radioaktív termékek kibocsátásával járó balesethez vezethet. Ezen az úton alakultak ki az események a csernobili atomerőmű balesete során. Ezért az RMBC reaktorban mindenhol fontosabb a védelmi rendszerek szerepe, amelyek vagy megakadályozzák a reaktor felgyorsulását, vagy sürgősen lehűtik. A modern RMBC típusú reaktorok kellően hatékony ilyen típusú rendszerekkel vannak felszerelve, amelyek gyakorlatilag semmissé teszik a balesetveszélyt (a csernobili atomerőműben a baleset éjszakáján az összes vészvédelmi rendszert teljesen kikapcsolták bűnügyi hanyagság miatt minden utasítást és tilalmat megszegve), de emlékezni kell erre a lehetőségre.
Az atomreaktorok típusaira vonatkozó koncentrált információk birtokában a következőket mondhatjuk. A VVER reaktorok működése meglehetősen biztonságos, de erősen dúsított uránt igényelnek. Az RMBC reaktorok csak akkor biztonságosak, ha megfelelően üzemelnek és jól megtervezett védelmi rendszerrel rendelkeznek, de alkalmasak alacsony dúsítású, vagy akár VVER reaktorokból származó kiégett fűtőelemek felhasználására. A nehézvizes reaktorok mindenki számára jók, de a nehézvíz előállítása túl drága. A gömbágyas reaktorok gyártásának technológiája még nem fejlett, bár ezt a reaktortípust a széles körű alkalmazásra legalkalmasabbnak kell elismerni, különösen azért, mert a reaktor elszabadulása esetén nincsenek katasztrofális következmények. A gyorsneutronreaktorok jelentik a jövőt az atomenergia-üzemanyag előállításának terén, de kialakításuk nagyon összetett és még mindig megbízhatatlan.
I. Atomreaktor tervezése
Az atomreaktor a következő öt fő elemből áll:
1) nukleáris üzemanyag;
2) neutron moderátor;
3) szabályozási rendszerek;
4) hűtőrendszerek;
5) védőképernyő.
1. Nukleáris üzemanyag.
A nukleáris üzemanyag energiaforrás. Jelenleg háromféle hasadóanyag ismert:
a) urán 235, amely 0,7% természetes uránban vagy 1/140 rész;
6) plutónium 239, amely egyes reaktorokban urán 238 bázison képződik, amely a természetes urán szinte teljes tömegét (99,3%, vagy 139/140 részt) teszi ki.
A neutronok befogásával a 238-as urán atommagjai a 93. elem, a neptúnium atommagjaivá alakulnak periodikus rendszer Mengyelejev; az utóbbiak viszont plutóniummagokká alakulnak - a periódusos rendszer 94. eleme. A plutónium kémiai úton könnyen kinyerhető a besugárzott uránból, és nukleáris üzemanyagként használható;
c) urán 233, amely a tóriumból nyert urán mesterséges izotópja.
A természetes uránban található urán 235-től eltérően a plutónium 239 és 233 csak mesterségesen állítják elő. Ezért másodlagos nukleáris üzemanyagnak nevezik; az urán 238 és a tórium 232 az ilyen üzemanyag forrása.
Így a fent felsorolt nukleáris üzemanyagok közül az urán a fő. Ez magyarázza az uránlelőhelyek kutatásának és feltárásának óriási kiterjedését minden országban.
Az atomreaktorban felszabaduló energiát néha összehasonlítják a közben felszabaduló energiával kémiai reakcióégő. Van azonban egy alapvető különbség köztük.
Az uránhasadás során keletkező hő mennyisége mérhetetlen több mennyiséget az égés során keletkező hő pl. kemény szén: 1 kg urán 235, ami egy doboz cigarettával egyenlő, elméletileg annyi energiát tud biztosítani, mint 2600 tonna szén.
Ezek az energialehetőségek azonban nincsenek teljesen kihasználva, mivel nem minden urán-235 választható el a természetes urántól. Ennek eredményeként 1 kg urán, az urán 235-tel való dúsításának mértékétől függően, jelenleg körülbelül 10 tonna szénnek felel meg. De figyelembe kell venni, hogy a nukleáris üzemanyag használata megkönnyíti a szállítást, és ennek következtében jelentősen csökkenti az üzemanyag költségét. Brit szakértők számításai szerint az urándúsítással 10-szeresére tudják növelni a reaktorokba kapott hőt, ami 1 tonna uránt 100 ezer tonna szénnek tesz majd ki.
A második különbség a hőkibocsátással járó maghasadás és a kémiai égés között az, hogy az égési reakcióhoz oxigénre van szükség, míg csak néhány neutronra és a kritikus tömeggel egyenlő tömegű nukleáris üzemanyagra van szükség. amelyek definícióját definiáljuk, szükségesek a láncreakció elindításához.. már az atombombáról szóló részben megadtuk.
És végül, a maghasadás láthatatlan folyamatát rendkívül káros sugárzások kibocsátása kíséri, amely ellen védelmet kell nyújtani.
2. Neutron moderátor.
A bomlástermékek reaktorban való terjedésének elkerülése érdekében a nukleáris üzemanyagot speciális héjakba kell helyezni. Az ilyen héjak gyártásához alumínium használható (a hűtő hőmérséklete nem haladhatja meg a 200 ° -ot), és még jobb, berillium vagy cirkónium - új fémek, amelyek tiszta formában történő előállítása nagy nehézségekkel jár.
A maghasadás során keletkező neutronok (egy nehéz elem magjának hasadása során átlagosan 2-3 neutron) rendelkeznek bizonyos energiával. Ahhoz, hogy más atommagok neutronjai általi hasadás valószínűsége a legnagyobb legyen, amely nélkül a reakció nem lesz önfenntartó, szükséges, hogy ezek a neutronok elveszítsék sebességük egy részét. Ezt úgy érik el, hogy egy moderátort helyeznek el a reaktorban, amelyben a gyors neutronok számos egymást követő ütközés következtében lassú neutronokká alakulnak. Mivel a moderátorként használt anyagnak körülbelül a neutronok tömegével, azaz a könnyű elemek atommagjainak tömegével kell rendelkeznie, ezért moderátorként kezdettől fogva nehézvizet használtak (D 2 0, ahol D a deutérium , amely a könnyű hidrogént váltotta fel a közönséges vízben H 2 0). Most azonban egyre több grafitot próbálnak felhasználni - olcsóbb és majdnem ugyanazt a hatást adja.
Egy tonna Svédországban vásárolt nehézvíz 70-80 millió frankba kerül. Az atomenergia békés célú felhasználásáról szóló genfi konferencián az amerikaiak bejelentették, hogy hamarosan 22 millió frankos tonnánkénti áron értékesíthetik a nehézvizet.
Egy tonna grafit 400 000, egy tonna berillium-oxid 20 millió frankba kerül.
A moderátorként használt anyagnak tisztának kell lennie, hogy elkerüljük a neutronok elvesztését, amikor áthaladnak a moderátoron. Futásuk végén a neutronok már átlagsebesség körülbelül 2200 m/s, míg az övék kezdősebesség körülbelül 20 ezer km/s volt. A reaktorokban a hő fokozatosan szabadul fel, és ezzel ellentétben szabályozható atombomba, ahol azonnal bekövetkezik és robbanás jellegét ölti.
A gyorsneutronos reaktorok bizonyos típusaihoz nincs szükség moderátorra.
3. Szabályozási rendszer.
Egy személynek képesnek kell lennie arra, hogy tetszés szerint előidézzen, szabályozzon és leállítson egy nukleáris reakciót. Ezt bóracélból vagy kadmiumból készült vezérlőrudak használatával érik el, amelyek olyan anyagok, amelyek képesek elnyelni a neutronokat. Attól függően, hogy milyen mélységig süllyesztik a vezérlőrudakat a reaktorba, a zónában növekszik vagy csökken a neutronok száma, ami végső soron lehetővé teszi a folyamat szabályozását. A vezérlőrudakat szervomechanikák automatikusan vezérlik; némelyik ilyen rúd veszély esetén azonnal a magba eshet.
Először attól tartottak, hogy a reaktor felrobbanása ugyanolyan károkat okoz, mint egy atombomba. Annak bizonyítására, hogy a reaktorrobbanás csak a megszokottól eltérő körülmények között következik be, és nem jelent komoly veszélyt az atomerőmű környékén élő lakosságra, az amerikaiak szándékosan felrobbantottak egy úgynevezett "forró" reaktort. Valóban, volt egy robbanás, amelyet "klasszikusnak", azaz nem nukleárisnak nevezhetünk; ez ismét bizonyítja, hogy a közelben lehet atomreaktorokat építeni települések anélkül, hogy ez utóbbira nagy veszélyt jelentene.
4. Hűtőrendszer.
A maghasadás során bizonyos energia szabadul fel, amely a bomlástermékekhez és a keletkező neutronokhoz kerül. Ez az energia a neutronok számos ütközésének eredményeként hőenergiává alakul, ezért annak elkerülése érdekében, gyors kilépés a reaktor nem működik, a hőt el kell távolítani. A radioaktív izotópok előállítására tervezett reaktorokban ezt a hőt nem használják fel, míg az energiatermelésre tervezett reaktorokban éppen ellenkezőleg, ez lesz a fő termék. A hűtés történhet gázzal vagy vízzel, amelyek speciális csöveken keresztül nyomás alatt keringenek a reaktorban, majd hőcserélőben lehűtik. A felszabaduló hő felhasználható a generátorhoz csatlakoztatott turbinát forgató gőz felmelegítésére; egy ilyen eszköz egy atomerőmű lenne.
5. Védőképernyő.
Annak érdekében, hogy elkerüljék káros hatások a reaktorból kirepülő neutronok, és a reakció során kibocsátott gamma-sugárzás elleni védekezéshez szükséges megbízható védelem. A tudósok kiszámították, hogy egy 100 ezer kW teljesítményű reaktor akkora radioaktív sugárzást bocsát ki, amelyet egy tőle 100 m távolságra lévő személy 2 perc alatt kap. halálos adag. A reaktort kiszolgáló személyzet védelmének biztosítása érdekében speciális betonból kétméteres falakat építenek ólomlapokkal.
Az első reaktort 1942 decemberében építette az olasz Fermi. 1955 végére körülbelül 50 atomreaktor működött a világon (USA -2 1, Anglia - 4, Kanada - 2, Franciaország - 2). Ehhez hozzá kell tenni, hogy 1956 elejére mintegy 50 további reaktort terveztek kutatási és ipari célokra (USA - 23, Franciaország - 4, Anglia - 3, Kanada - 1).
Ezeknek a reaktoroknak a típusai nagyon változatosak, a lassú neutronreaktoroktól grafit moderátorral és természetes uránnal üzemanyagként a gyorsneutronos reaktorokig, amelyek tüzelőanyagként plutóniumban dúsított uránt vagy tóriumból mesterségesen nyert urán 233-at használnak.
A két ellentétes típuson kívül számos reaktor van, amelyek különböznek egymástól akár a nukleáris üzemanyag összetételében, akár a moderátor típusában, vagy a hűtőközegben.
Nagyon fontos megjegyezni, hogy bár a kérdés elméleti oldalát jelenleg minden ország szakemberei alaposan tanulmányozzák, a gyakorlati területen különböző országokban még nem érték el ugyanazt a szintet. Az Egyesült Államok és Oroszország megelőzi a többi országot. Érvelhető, hogy az atomenergia jövője elsősorban a technológia fejlődésétől függ majd.
könyvből csodálatos világ az atommag belsejében [előadás iskolásoknak] szerző Ivanov Igor PierovicsAz LHC ütköztető készüléke Most néhány kép. Az ütköztető egy ütköző részecskegyorsító. Ott a részecskék két gyűrű mentén felgyorsulnak és ütköznek egymással. Ez a világ legnagyobb kísérleti létesítménye, mivel ennek a gyűrűnek a hossza - az alagút -
könyvből legújabb könyve tények. 3. kötet [Fizika, kémia és technológia. Történelem és régészet. Vegyes] szerző Kondrashov Anatolij Pavlovics Az Atomprobléma című könyvből írta Ren Philip Az 5b könyvből. elektromosság és mágnesesség szerző Feynman Richard Phillips A szerző könyvébőlVIII. fejezet Az atomreaktor működési elve és képességei I. Az atomreaktor felépítése Az atomreaktor a következő öt fő elemből áll: 1) nukleáris üzemanyag; 2) neutronmoderátor; 3) vezérlőrendszer; 4) hűtőrendszer 5) védő
A szerző könyvéből11. fejezet A DIELEKTROMOS BELSŐ KÉSZÜLÉKE §1. Molekuláris dipólusok§2. Elektronikus polarizáció 3. §. poláris molekulák; orientációs polarizáció§4. Elektromos mezők dielektrikum üregeiben §5. A dielektromos állandó folyadékok; Clausius formula - Mossotti§6.
Egy hétköznapi ember számára a modern csúcstechnológiás készülékek annyira titokzatosak és titokzatosak, hogy éppenséggel illik imádni őket, ahogyan a régiek a villámokat imádták. Az iskolai fizika órák, amelyek tele vannak matematikai számításokkal, nem oldják meg a problémát. De érdekes még egy atomreaktorról is mesélni, amelynek működési elve még egy tinédzser számára is világos.
Ennek a csúcstechnológiás eszköznek a működési elve a következő:
A reaktorok tipológiájának számos oka lehet:
A legtöbb erőműben a reaktorok fő összetevői a következők:
A reaktorok legújabb, 4. generációja kereskedelmi forgalomba kerül legkorábban 2030. Jelenleg a munkájuk elve és elrendezése fejlesztési szakaszban van. A jelenlegi adatok szerint ezek a módosítások annyiban térnek el a meglévő modellektől előnyöket:
A köztudatban az atomreaktort kizárólag a csúcstechnológia termékeként érzékelik. Valójában azonban az első a készülék rendelkezik természetes eredetű . Az Oklo régióban, a közép-afrikai Gabon államban fedezték fel:
Szegény tovább Természetes erőforrások, de az iparosodott és túlnépesedett Koreai Köztársaságnak égető szüksége van energiára. Annak hátterében, hogy Németország elutasítja a békés atomot, ez az ország nagy reményeket fűz a nukleáris technológia megfékezéséhez:
A nukleáris üzemanyag neutronokkal bombázva láncreakcióba lép, amelynek eredményeként hatalmas mennyiségű hő keletkezik. A rendszerben lévő víz felveszi ezt a hőt és gőzzé alakítja, ami elektromos áramot termelő turbinákat alakít. Itt van egy egyszerű diagram egy atomreaktor működéséről, a legerősebb forrás energia a földön.
Ebben a videóban Vlagyimir Csajkin atomfizikus elmondja, hogyan keletkezik az áram az atomreaktorokban, részletes felépítésüket:
