Para trás para a frente
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Lições objetivas:
Tipo de aula: aprendendo novos materiais.
Equipamento: instalação multimídia.
Rapazes! Hoje na lição vamos repetir a fissão dos núcleos de urânio, uma reação nuclear em cadeia, as condições para sua ocorrência, a massa crítica, vamos aprender o que é um reator nuclear, os principais elementos de um reator nuclear, o projeto de um reator nuclear reator e o princípio de sua operação, controle de uma reação nuclear, a classificação de reatores nucleares e seu uso.
Pessoal, respondam a esta pergunta: Qual é a parte principal de qualquer usina nuclear? ( Reator nuclear)
Bem feito. Então, pessoal, agora vamos nos debruçar sobre essa questão com mais detalhes.
Referência histórica.
Igor Vasilyevich Kurchatov - um excelente físico soviético, acadêmico, fundador e primeiro diretor do Instituto energia Atômica de 1943 a 1960, chefe científico do problema atômico na URSS, um dos fundadores do uso da energia nuclear para fins pacíficos. Acadêmico da Academia de Ciências da URSS (1943). A primeira bomba atômica soviética foi testada em 1949. Quatro anos depois, a primeira Bomba de hidrogênio. E em 1949, Igor Vasilievich Kurchatov começou a trabalhar no projeto de uma usina nuclear. A usina nuclear é um mensageiro do uso pacífico da energia atômica. O projeto foi concluído com sucesso: em 27 de julho de 1954, nossa usina nuclear se tornou a primeira do mundo! Kurchatov se alegrou e se divertiu como uma criança!
Definição de um reator nuclear.
Um reator nuclear é um dispositivo no qual uma reação em cadeia controlada de fissão de alguns núcleos pesados é realizada e mantida.
O primeiro reator nuclear foi construído em 1942 nos EUA sob a liderança de E. Fermi. Em nosso país, o primeiro reator foi construído em 1946 sob a liderança de IV Kurchatov.
Os principais elementos de um reator nuclear são:
Princípio de funcionamento Reator nuclear
O combustível nuclear está localizado na zona ativa na forma de hastes verticais chamadas elementos combustíveis (TVEL). As barras de combustível são projetadas para controlar a potência do reator.
A massa de cada barra de combustível é muito menor que a massa crítica, de modo que uma reação em cadeia não pode ocorrer em uma barra. Começa após a imersão na zona ativa de todos os bastonetes de urânio.
A zona ativa é cercada por uma camada de uma substância que reflete nêutrons (refletor) e uma casca protetora de concreto que retém nêutrons e outras partículas.
Remoção de calor das células de combustível. O refrigerante - a água lava a haste, aquecida a 300 ° C em alta pressão, entra nos trocadores de calor.
O papel do trocador de calor - a água aquecida a 300 ° C, libera calor para a água comum, se transforma em vapor.
Controle de reação nuclear
O reator é controlado por hastes contendo cádmio ou boro. Com as hastes estendidas do núcleo do reator, K > 1, e com as hastes totalmente retraídas, K< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.
Reator em nêutrons lentos.
A fissão mais eficiente dos núcleos de urânio-235 ocorre sob a ação de nêutrons lentos. Esses reatores são chamados reatores de nêutrons lentos. Os nêutrons secundários produzidos na reação de fissão são rápidos. Para que sua interação subsequente com os núcleos de urânio-235 em uma reação em cadeia seja mais eficaz, eles são desacelerados pela introdução de um moderador no núcleo - uma substância que reduz a energia cinética dos nêutrons.
Reator de nêutrons rápido.
Reatores de nêutrons rápidos não podem operar com urânio natural. A reação só pode ser mantida em uma mistura enriquecida contendo pelo menos 15% do isótopo de urânio. A vantagem dos reatores de nêutrons rápidos é que sua operação produz uma quantidade significativa de plutônio, que pode ser usado como combustível nuclear.
Reatores homogêneos e heterogêneos.
Os reatores nucleares, dependendo do arranjo mútuo de combustível e moderador, são divididos em homogêneos e heterogêneos. Em um reator homogêneo, o núcleo é uma massa homogênea de combustível, moderador e refrigerante na forma de solução, mistura ou fundido. Um reator é chamado de heterogêneo, no qual o combustível na forma de blocos ou conjuntos de combustível é colocado no moderador, formando nele uma rede geométrica regular.
Converter a energia interna dos núcleos atômicos em energia elétrica.
Um reator nuclear é o principal elemento de uma usina nuclear (NPP), que converte calor energia nuclear em elétrica. A conversão de energia ocorre de acordo com o seguinte esquema:
Uso de reatores nucleares.
Dependendo da finalidade, os reatores nucleares são energia, conversores e criadores, pesquisa e multiuso, transporte e industrial.
Os reatores de energia nuclear são usados para gerar eletricidade em usinas nucleares, em usinas de navios, usinas nucleares combinadas de calor e energia, bem como em estações de fornecimento de calor nuclear.
Os reatores projetados para produzir combustível nuclear secundário a partir de urânio natural e tório são chamados de conversores ou criadores. No combustível nuclear secundário do reator-conversor é formado menos do que o originalmente consumido.
No reator reprodutor, é realizada a reprodução expandida do combustível nuclear, ou seja, acontece mais do que foi gasto.
Reatores de pesquisa são usados para estudar os processos de interação de nêutrons com a matéria, estudar o comportamento de materiais de reatores em campos intensos de radiação de nêutrons e gama, pesquisas radioquímicas e biológicas, produção de isótopos, pesquisas experimentais em física de reatores nucleares.
Os reatores têm potência diferente, modo de operação estacionário ou pulsado. Reatores multiuso são reatores que atendem a múltiplos propósitos, como geração de energia e produção de combustível nuclear.
Desastres ambientais em usinas nucleares
As usinas nucleares modernas são equipadas com um PC, e antes, mesmo após o acidente, os reatores continuavam funcionando, pois não havia sistema automático desligamentos.
Respostas: 1B; 2V; 3V; 4A,B; 5A; 6A; 7V;. 8B; 9B.V; 10 A, B, C, D, F.
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O reator nuclear funciona sem problemas e com precisão. Caso contrário, como você sabe, haverá problemas. Mas o que está acontecendo lá dentro? Vamos tentar formular o princípio de funcionamento de um reator nuclear (atômico) de forma breve, clara, com paradas.
Na verdade, o mesmo processo está acontecendo lá como em uma explosão nuclear. Só que agora a explosão ocorre muito rapidamente, e no reator tudo isso se estende por muito tempo. No final, tudo permanece são e salvo, e obtemos energia. Não tanto que tudo ao redor se quebrou imediatamente, mas o suficiente para fornecer eletricidade para a cidade.
como funciona um reatortorres de resfriamento NPP
Antes de entender como funciona uma reação nuclear controlada, você precisa saber o que é uma reação nuclear em geral.
Uma reação nuclear é um processo de transformação (fissão) de núcleos atômicos durante sua interação com partículas elementares e gama quanta.
As reações nucleares podem ocorrer tanto com absorção quanto com liberação de energia. As segundas reações são usadas no reator.
Um reator nuclear é um dispositivo cuja finalidade é manter uma reação nuclear controlada com a liberação de energia.
Muitas vezes, um reator nuclear também é chamado de reator nuclear. Observe que não há diferença fundamental aqui, mas do ponto de vista da ciência, é mais correto usar a palavra "nuclear". Existem agora muitos tipos de reatores nucleares. São grandes reatores industriais projetados para gerar energia em usinas, reatores nucleares submarinos, pequenos reatores experimentais usados em experimentos científicos. Existem até reatores usados para dessalinizar a água do mar.
A história da criação de um reator nuclear
O primeiro reator nuclear foi lançado no não tão distante 1942. Aconteceu nos EUA sob a liderança de Fermi. Este reator foi chamado de "pilha de madeira de Chicago".
Em 1946, o primeiro reator soviético começou a funcionar sob a liderança de Kurchatov. O corpo deste reator era uma bola de sete metros de diâmetro. Os primeiros reatores não tinham sistema de refrigeração e sua potência era mínima. A propósito, o reator soviético tinha uma potência média de 20 watts, enquanto o americano tinha apenas 1 watt. Para comparação: potencia média reatores de potência modernos é de 5 Gigawatts. Menos de dez anos após o lançamento do primeiro reator, a primeira usina nuclear industrial do mundo foi inaugurada na cidade de Obninsk.
O princípio de operação de um reator nuclear (atômico)
Qualquer reator nuclear tem várias partes: núcleo com combustível e moderador, refletor de nêutrons, refrigerante, sistema de controle e proteção. Os isótopos de urânio (235, 238, 233), plutônio (239) e tório (232) são mais frequentemente usados como combustível em reatores. A zona ativa é uma caldeira através da qual flui água comum (refrigerante). Entre outros refrigerantes, “água pesada” e grafite líquido são menos comumente usados. Se falamos sobre a operação de uma usina nuclear, um reator nuclear é usado para gerar calor. A própria eletricidade é gerada da mesma maneira que em outros tipos de usinas de energia - o vapor gira uma turbina e a energia do movimento é convertida em energia elétrica.
Abaixo está um diagrama do funcionamento de um reator nuclear.
esquema de operação de um reator nuclearEsquema de um reator nuclear em uma usina nuclear
Como já dissemos, o decaimento de um núcleo pesado de urânio produz elementos mais leves e alguns nêutrons. Os nêutrons resultantes colidem com outros núcleos, também causando fissão. Neste caso, o número de nêutrons cresce como uma avalanche.
Aqui é necessário mencionar o fator de multiplicação de nêutrons. Assim, se este coeficiente exceder um valor igual a um, há explosão nuclear. Se o valor for menor que um, há poucos nêutrons e a reação se extingue. Mas se você mantiver o valor do coeficiente igual a um, a reação prosseguirá por um longo tempo e de forma estável.
A questão é como fazer? No reator, o combustível está nos chamados elementos combustíveis (TVELs). São bastonetes nos quais, na forma de pequenos comprimidos, Combustível nuclear. As barras de combustível são conectadas em cassetes hexagonais, das quais podem haver centenas no reator. Os cassetes com varetas de combustível estão localizados verticalmente, enquanto cada vareta de combustível possui um sistema que permite ajustar a profundidade de sua imersão no núcleo. Além dos próprios cassetes, existem hastes de controle e hastes de proteção de emergência entre elas. As hastes são feitas de um material que absorve bem os nêutrons. Assim, as hastes de controle podem ser abaixadas a diferentes profundidades no núcleo, ajustando assim o fator de multiplicação de nêutrons. As hastes de emergência são projetadas para desligar o reator em caso de emergência.
Como um reator nuclear é iniciado?
Descobrimos o próprio princípio de operação, mas como iniciar e fazer o reator funcionar? Grosso modo, aqui está - um pedaço de urânio, mas afinal, uma reação em cadeia não começa por si só. O fato é que na física nuclear existe o conceito de massa crítica.
Combustível NuclearCombustível Nuclear
A massa crítica é a massa de material físsil necessária para iniciar uma reação nuclear em cadeia.
Com a ajuda de elementos de combustível e hastes de controle, uma massa crítica de combustível nuclear é criada primeiro no reator e, em seguida, o reator é levado ao nível de potência ideal em vários estágios.
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Neste artigo, tentamos dar-lhe ideia geral sobre o projeto e o princípio de operação de um reator nuclear (atômico). Se você ainda tiver dúvidas sobre o tema ou a universidade fez um problema em física nuclear - entre em contato com os especialistas de nossa empresa. Nós, como sempre, estamos prontos para ajudá-lo a resolver qualquer questão urgente de seus estudos. Enquanto isso, estamos fazendo isso, sua atenção é outro vídeo educativo!
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O elemento principal e mais perigoso das usinas nucleares é reator nuclear (atômico). Mais de meio século se passou desde o lançamento do primeiro reator nuclear "Enrico Fermi" na quadra de tênis do antigo estádio de futebol de Chicago (EUA) em 1942. Durante este tempo, um grande número de reatores foi desenvolvido e construído em muitos países do mundo. Vários tipos, diferindo tanto em tamanho quanto em potência (de frações de watt a centenas de milhares de quilowatts). Na Rússia, o primeiro reator nuclear foi colocado em operação em 1946. Sem considerar características de design diagrama de circuito de todos os tipos de reatores permanece o mesmo que o da primeira "caldeira" atômica (reator), como era anteriormente chamada.
Dependendo de sua finalidade, os reatores são divididos em vários tipos. Os reatores de pesquisa são projetados para estudar novos métodos de projeto de reatores e testar certos esquemas tecnológicos e processos. Os reatores usados para produzir combustível nuclear (por exemplo, plutônio 239) são chamados de reatores de produção. Os reatores projetados para produzir energia são chamados de reatores de potência. Estes últimos são instalados em usinas nucleares de calor e energia.
Um reator nuclear (atômico) não é apenas uma fonte de energia, mas também uma "fábrica" de isótopos. No processo de fissão nuclear de uma substância radioativa, isótopos radioativos (produtos de fissão) se acumulam no reator, muitos dos quais são amplamente utilizados em diversos campos da ciência e tecnologia. Além disso, quando elementos estáveis são colocados no reator, sob a influência de poderosos fluxos de nêutrons ali formados (como resultado da chamada atividade induzida), eles são convertidos em isótopos artificialmente radioativos. Atualmente, isótopos artificialmente radioativos encontraram ampla aplicação. uso pratico. Eles são usados para o controle de processos de produção e transiluminação de metais, para procedimentos de diagnóstico médico, estudo do estado hormonal em endocrinologia, diagnósticos doenças oncológicas, para esterilização por radiação de curativos, medicamentos, irradiação pré-semeadura de culturas de grãos, etc.
Assim, os reatores nucleares são dispositivos nos quais ocorrem reações nucleares - as transformações de alguns elementos químicos para outros. Essas reações requerem a presença de material físsil no reator, que, durante seu decaimento, libera partículas elementares capazes de causar o decaimento de outros núcleos. Isótopos de urânio - urânio-235 e urânio-238, bem como plutônio-239 podem atualmente ser usados como material físsil. Uma reação em cadeia ocorre em um reator nuclear. Núcleos de decaimento de urânio ou plutônio, enquanto 2-3 núcleos de elementos no meio da tabela periódica são formados, energia é liberada, gama quanta são emitidos e 2-3 nêutrons são formados, que, por sua vez, podem reagir com outros átomos e, tendo causado sua fissão, continuam a reação em cadeia. Valor mais alto na engenharia de energia nuclear, os nêutrons são usados como iniciadores da fissão nuclear. Dependendo da velocidade partícula elementar Existem dois tipos de nêutrons: rápidos e lentos. NO tipos diferentes reatores são usados tipos diferentes nêutrons.
Existem reatores nucleares nêutrons lentos (térmicos) e reatores de nêutrons rápidos. No primeiro, o urânio-235 é usado como combustível nuclear, no segundo - urânio-238 (natural) e plutônio-239.
A maioria das usinas nucleares está equipada com reatores de nêutrons térmicos. Os três elementos essenciais para reatores de nêutrons térmicos são o combustível, o moderador e o refrigerante. Como extrator de calor (combustível nuclear) isótopos de urânio são comumente usados. O combustível é colocado em elementos combustíveis - barras de combustível. No núcleo do reator, onde estão localizados os elementos combustíveis, ocorre a reação de fissão dos núcleos de urânio-235. Durante a reação, os produtos radioativos da fissão se acumulam nas barras de combustível. Moderador necessário para desacelerar os nêutrons necessários para uma reação em cadeia mais eficiente no urânio 235. Os moderadores podem ser água ou grafite. refrigerante necessário transferir a energia térmica da fissão nuclear para a turbina para convertê-la em eletricidade. Assim, as usinas nucleares em massa são usinas termelétricas. Como um transportador de calor, um aquecido e sob alta pressão agua.
Reatores de nêutrons rápidos não requerem um moderador, e metais líquidos, como sódio líquido, são usados como refrigerante. Atualmente, reatores de nêutrons rápidos não são amplamente utilizados, principalmente devido à complexidade do projeto e ao problema de obtenção de materiais suficientemente estáveis para peças estruturais. Existe apenas um reator desse tipo na Rússia. No entanto, acredita-se que reatores de nêutrons rápidos tenham um grande futuro.
Assim, em este momento Existem 5 tipos de reatores nucleares no mundo (4 tipos de nêutrons térmicos e 1 de nêutrons rápidos):
ü VVER - reator de energia de água pressurizada,
ü RMBC - reator de canal de alta potência,
ü Reator de água pesada,
ü Reator com enchimento esférico e circuito de gás,
ü Reator de nêutrons rápido. ( APÊNDICE B aba. 2-B"Tipos de reatores nucleares")
A maioria das usinas nucleares em nosso país está equipada com reatores VVER. No Usina nuclear de Chernobyl o reator RMBC funcionou. Devido à estrutura diferente das zonas ativas, os parâmetros operacionais desses reatores são diferentes. VVER - reator de vaso de pressão (a pressão é mantida pelo vaso de pressão do reator), RMBC - reator de canal (a pressão é mantida independentemente em cada canal). Para a segurança do reator, um parâmetro como o coeficiente de reatividade é importante - um valor que mostra como as mudanças em um ou outro parâmetro do reator afetarão a intensidade da reação em cadeia nele. Se esse coeficiente for positivo, com um aumento no parâmetro pelo qual o coeficiente é dado, a reação em cadeia no reator aumentará e se tornará incontrolável - o reator acelerará. Durante a aceleração do reator, ocorre intensa liberação de calor, levando à fusão dos emissores de calor e à destruição do vaso do reator com a ejeção de substancias radioativas no ambiente.
Na ocorrência de situações anormais na operação do reator, acompanhadas de sua aceleração, o reator VVER irá parar, e o reator RMBC continuará acelerando com intensidade crescente, o que pode levar a um acidente com liberação de produtos radioativos. Foi nesse caminho que os eventos se desenvolveram durante o acidente na usina nuclear de Chernobyl. Portanto, no reator RMBC, o papel dos sistemas de proteção é mais importante do que em qualquer outro lugar, o que impedirá a aceleração do reator ou o resfriará com urgência. Os reatores modernos do tipo RMBC estão equipados com sistemas desse tipo suficientemente eficazes, que praticamente anulam o risco de acidente (na usina nuclear de Chernobyl na noite do acidente, todos os sistemas de proteção de emergência foram completamente desligados devido a negligência criminosa em violação de todas as instruções e proibições), mas essa possibilidade deve ser lembrada.
Tendo concentrado informações sobre os tipos de reatores nucleares, podemos dizer o seguinte. Os reatores VVER são bastante seguros para operar, mas requerem urânio altamente enriquecido. Os reatores RMBC são seguros apenas se forem operados adequadamente e tiverem sistemas de proteção bem projetados, mas são capazes de usar combustível de baixo enriquecimento ou até mesmo combustível irradiado de reatores VVER. Os reatores de água pesada são bons para todos, mas o processo de obtenção de água pesada é muito caro. A tecnologia para a produção de reatores com leito esférico ainda não está bem desenvolvida, embora este tipo de reator deva ser reconhecido como o mais adequado para ampla aplicação, em particular, devido à ausência de consequências catastróficas em um acidente de descontrole de um reator. Reatores de nêutrons rápidos são o futuro para a produção de combustível para energia nuclear, mas seu projeto é muito complexo e ainda não confiável.
I. Projeto de um reator nuclear
Um reator nuclear consiste nos seguintes cinco elementos principais:
1) combustível nuclear;
2) moderador de nêutrons;
3) sistemas regulatórios;
4) sistemas de refrigeração;
5) tela de proteção.
1. Combustível nuclear.
O combustível nuclear é uma fonte de energia. Atualmente são conhecidos três tipos de materiais cindíveis:
a) urânio 235, que é 0,7% em urânio natural, ou 1/140 parte;
6) plutônio 239, que é formado em alguns reatores à base de urânio 238, que compõe quase toda a massa de urânio natural (99,3%, ou 139/140 partes).
Capturando nêutrons, os núcleos de urânio 238 se transformam em núcleos de neptúnio - o 93º elemento sistema periódico Mendeleiev; os últimos, por sua vez, se transformam em núcleos de plutônio - o 94º elemento do sistema periódico. O plutônio é facilmente extraído do urânio irradiado por meios químicos e pode ser usado como combustível nuclear;
c) urânio 233, que é um isótopo artificial de urânio obtido a partir do tório.
Ao contrário do urânio 235, encontrado no urânio natural, o plutônio 239 e o urânio 233 são produzidos apenas artificialmente. Por isso, são chamados de combustível nuclear secundário; o urânio 238 e o tório 232 são a fonte desse combustível.
Assim, entre todos os tipos de combustível nuclear listados acima, o urânio é o principal. Isso explica o enorme alcance que as prospecções e explorações de jazidas de urânio estão assumindo em todos os países.
A energia liberada em um reator nuclear às vezes é comparada com aquela liberada durante reação química queimando. No entanto, há uma diferença fundamental entre eles.
A quantidade de calor produzida no processo de fissão do urânio é imensurável mais quantidade calor gerado durante a combustão, por exemplo, carvão duro: 1 kg de urânio 235, igual em volume a um maço de cigarros, poderia teoricamente fornecer tanta energia quanto 2.600 toneladas de carvão.
No entanto, essas possibilidades de energia não são totalmente utilizadas, pois nem todo urânio-235 pode ser separado do urânio natural. Como resultado, 1 kg de urânio, dependendo do grau de seu enriquecimento com urânio 235, equivale atualmente a cerca de 10 toneladas de carvão. Mas deve-se levar em consideração que o uso de combustível nuclear facilita o transporte e, consequentemente, reduz significativamente o custo do combustível. Especialistas britânicos calcularam que, enriquecendo o urânio, poderão aumentar em 10 vezes o calor recebido nos reatores, o que equivaleria a 1 tonelada de urânio a 100.000 toneladas de carvão.
A segunda diferença entre o processo de fissão nuclear, que ocorre com a liberação de calor, e a combustão química é que o oxigênio é necessário para a reação de combustão, enquanto apenas alguns nêutrons e uma certa massa de combustível nuclear, igual à massa crítica, cuja definição definimos, são necessários para iniciar uma reação em cadeia, já dada na seção sobre a bomba atômica.
E, finalmente, o processo invisível de fissão nuclear é acompanhado pela emissão de radiação extremamente nociva, da qual é necessário fornecer proteção.
2. Moderador de nêutrons.
Para evitar a propagação de produtos de decomposição no reator, o combustível nuclear deve ser colocado em conchas especiais. Para a fabricação de tais conchas, pode ser usado alumínio (a temperatura do refrigerador não deve exceder 200 °) e, melhor ainda, berílio ou zircônio - novos metais, cuja preparação em sua forma pura está associada a grandes dificuldades.
Os nêutrons formados no processo de fissão nuclear (em média 2-3 nêutrons durante a fissão de um núcleo de um elemento pesado) têm uma certa energia. Para que a probabilidade de fissão por nêutrons de outros núcleos seja a maior, sem a qual a reação não será autossustentável, é necessário que esses nêutrons percam parte de sua velocidade. Isso é conseguido colocando um moderador no reator, no qual nêutrons rápidos são convertidos em nêutrons lentos como resultado de inúmeras colisões sucessivas. Como a substância usada como moderador deve ter núcleos com massa aproximadamente igual à massa dos nêutrons, ou seja, os núcleos dos elementos leves, a água pesada foi usada como moderador desde o início (D 2 0, onde D é deutério , que substituiu o hidrogênio leve na água comum H 2 0). No entanto, agora eles estão tentando usar cada vez mais grafite - é mais barato e dá quase o mesmo efeito.
Uma tonelada de água pesada comprada na Suécia custa de 70 a 80 milhões de francos. Na Conferência de Genebra sobre Usos Pacíficos da Energia Atômica, os americanos anunciaram que em breve poderiam vender água pesada a um preço de 22 milhões de francos por tonelada.
Uma tonelada de grafite custa 400.000 francos e uma tonelada de óxido de berílio custa 20 milhões de francos.
O material usado como moderador deve ser puro para evitar a perda de nêutrons à medida que passam pelo moderador. Ao final de sua corrida, os nêutrons velocidade média cerca de 2200 m/s, enquanto velocidade inicial foi de cerca de 20 mil km/s. Nos reatores, o calor é liberado gradualmente e pode ser controlado, diferentemente bomba atômica, onde ocorre instantaneamente e assume o caráter de uma explosão.
Alguns tipos de reatores de nêutrons rápidos não requerem um moderador.
3. Sistema regulatório.
Uma pessoa deve ser capaz de causar, regular e parar uma reação nuclear à vontade. Isso é conseguido usando hastes de controle feitas de aço boro ou cádmio, materiais que têm a capacidade de absorver nêutrons. Dependendo da profundidade em que as hastes de controle são abaixadas no reator, o número de nêutrons no núcleo aumenta ou diminui, o que permite controlar o processo. As hastes de controle são controladas automaticamente por servomecanismos; algumas dessas hastes, em caso de perigo, podem cair instantaneamente no núcleo.
A princípio, foram expressos temores de que a explosão do reator causaria os mesmos danos que a explosão de uma bomba atômica. Para provar que a explosão de um reator ocorre apenas em condições diferentes das usuais e não representa um sério perigo para a população que vive nas proximidades da usina nuclear, os americanos explodiram deliberadamente um chamado reator "em ebulição". De fato, houve uma explosão que podemos caracterizar como "clássica", ou seja, não nuclear; isso prova mais uma vez que reatores nucleares podem ser construídos perto assentamentos sem muito perigo para este último.
4. Sistema de refrigeração.
No processo de fissão nuclear, uma certa energia é liberada, que é transferida para os produtos de decaimento e os nêutrons resultantes. Esta energia é convertida em energia térmica como resultado de inúmeras colisões de nêutrons, portanto, a fim de evitar saída rápida reator fora de serviço, o calor deve ser removido. Nos reatores projetados para produzir isótopos radioativos, esse calor não é utilizado, enquanto nos reatores projetados para produzir energia, ele se torna, ao contrário, o principal produto. O resfriamento pode ser feito com gás ou água, que circulam no reator sob pressão através de tubos especiais e depois são resfriados em um trocador de calor. O calor liberado pode ser utilizado para aquecer o vapor que gira a turbina conectada ao gerador; tal dispositivo seria uma usina nuclear.
5. Tela de proteção.
A fim de evitar efeitos nocivos nêutrons que podem voar para fora do reator, e para se proteger da radiação gama emitida durante a reação, é necessário proteção confiável. Os cientistas calcularam que um reator com capacidade de 100 mil kW emite uma quantidade de radiação radioativa que uma pessoa localizada a uma distância de 100 m receberá em 2 minutos. dose letal. Para garantir a proteção do pessoal que atende o reator, são construídas paredes de dois metros de concreto especial com lajes de chumbo.
O primeiro reator foi construído em dezembro de 1942 pelo italiano Fermi. No final de 1955, havia cerca de 50 reatores nucleares no mundo (EUA -2 1, Inglaterra - 4, Canadá - 2, França - 2). A isso deve-se acrescentar que no início de 1956 cerca de 50 mais reatores foram projetados para fins de pesquisa e industriais (EUA - 23, França - 4, Inglaterra - 3, Canadá - 1).
Os tipos desses reatores são muito diversos, desde reatores de nêutrons lentos com moderadores de grafite e urânio natural como combustível até reatores de nêutrons rápidos usando urânio enriquecido em plutônio ou urânio 233 obtido artificialmente de tório como combustível.
Além desses dois tipos opostos, existem vários reatores que diferem entre si na composição do combustível nuclear, no tipo de moderador ou no refrigerante.
É muito importante notar que, embora o lado teórico da questão seja atualmente bem estudado por especialistas em todos os países, no campo prático varios paises ainda não atingiram o mesmo nível. Os Estados Unidos e a Rússia estão à frente de outros países. Pode-se argumentar que o futuro da energia atômica dependerá principalmente do progresso da tecnologia.
Do livro Mundo maravilhoso dentro do núcleo atômico [palestra para escolares] autor Ivanov Igor PierovichO dispositivo do colisor do LHC Agora algumas fotos. Um colisor é um acelerador de partículas em colisão. Lá, as partículas aceleram ao longo de dois anéis e colidem umas com as outras. Esta é a maior instalação experimental do mundo, porque o comprimento deste anel - o túnel -
Do livro último livro fatos. Volume 3 [Física, química e tecnologia. História e arqueologia. Diversos] autor Kondrashov Anatoly Pavlovitch Do livro O Problema Atômico por Ren Philip Do livro 5b. eletricidade e magnetismo autor Feynman Richard Phillips Do livro do autorCapítulo VIII O princípio de operação e capacidades de um reator nuclear I. O projeto de um reator nuclear Um reator nuclear consiste nos seguintes cinco elementos principais: 1) combustível nuclear; 2) moderador de nêutrons; 3) sistema de controle; 4) sistema de refrigeração ; 5) protetor
Do livro do autorCapítulo 11 DISPOSITIVO INTERNO DE DIELÉTRICO §1. Dipolos moleculares§2. Polarização eletrônica §3. moléculas polares; polarização orientacional§4. Campos elétricos nos vazios de um dielétrico §5. A constante dielétrica líquidos; Fórmula de Clausius - Mossotti§6.
Para uma pessoa comum, os dispositivos modernos de alta tecnologia são tão misteriosos e misteriosos que é justo adorá-los, como os antigos adoravam o relâmpago. As aulas de física escolar, repletas de cálculos matemáticos, não resolvem o problema. Mas é interessante falar até sobre um reator nuclear, cujo princípio de operação é claro até para um adolescente.
O princípio de funcionamento deste dispositivo de alta tecnologia é o seguinte:
Pode haver muitas razões para a tipologia de reatores:
Os principais componentes dos reatores na maioria das usinas são:
A mais recente 4ª geração de reatores estará disponível para operação comercial não antes de 2030. Atualmente, o princípio e o arranjo de seu trabalho estão em fase de desenvolvimento. De acordo com os dados atuais, essas modificações serão diferentes dos modelos existentes em tais benefícios:
Um reator nuclear é percebido na mente do público apenas como um produto de alta tecnologia. No entanto, na verdade, o primeiro o aparelho tem origem natural . Foi descoberto na região de Oklo, no estado da África Central do Gabão:
Pobre em Recursos naturais, mas a República da Coreia, industrializada e superpovoada, precisa urgentemente de energia. Contra o pano de fundo da rejeição da Alemanha ao átomo pacífico, este país tem grandes esperanças de conter a tecnologia nuclear:
Quando bombardeado com nêutrons, o combustível nuclear entra em uma reação em cadeia, resultando na geração de uma enorme quantidade de calor. A água no sistema pega esse calor e o transforma em vapor, que aciona turbinas que produzem eletricidade. Aqui está um diagrama simples da operação de um reator nuclear, a fonte mais poderosa energia na terra.
Neste vídeo, o físico nuclear Vladimir Chaikin contará como a eletricidade é gerada em reatores nucleares, sua estrutura detalhada:
