Nukleáris reaktor berendezés

Nukleáris reaktor berendezés

Hasadási láncreakció mindig kíséri a kibocsátás hatalmas mennyiségű energiát. A gyakorlati haszna ennek az energiának - a fő feladata az atomreaktorban.

Egy nukleáris reaktor - olyan eszköz, amelyben a szabályozott, vagy szabályozható, a nukleáris hasadási reakciót.

Elve szerint a nukleáris reaktorok két csoportra oszthatók: a termikus reaktorok és gyors reaktorok.

Hogyan működik egy atomreaktor termikus neutronok

Egy tipikus nukleáris reaktor:

• Aktív terület és a retarder;
• Reflektor neutronok;
• hűtőfolyadék;
• A vezérlőrendszer láncreakció, sürgősségi védelmére;
• monitoring és sugárvédelmi rendszer
• A távvezérlő rendszert.

1 - az aktív zónában; 2 - reflektor; 3 - védelem; 4 - szabályozó rudak; 5 - hűtőfolyadék; 6 - szivattyúk; 7 - egy hőcserélőt; 8 - turbina; 9 - generátor; 10 - kondenzátor.

Aktív terület és a retarder

Ez a mag és áramlik szabályozott hasadási láncreakció.

Hasadóanyag vagy nukleáris tüzelőanyag, a pelletek formájában egy lezárt rudak amelyek úgynevezett üzemanyag-rudak (üzemanyagcellák). Ezek áthatja az egész mag tele neutronmoderátor.

Miért van szükség egy neutronmoderátor atomreaktorok?

Az a tény, hogy az után született, az urán-235 atommag bomlása neutronok igen nagy sebességgel. Annak a valószínűsége, hogy a rögzítés más urán atommag százszor kisebb a valószínűsége, hogy elfog a lassú neutronokat. És ha nem csökkentik a sebességet, mert a nukleáris reakció gyengítik az idő múlásával. Retarder, és megoldja a problémát, hogy csökkentsék a neutron sebessége. Ha az utat a gyors neutronok el víz vagy grafit, a sebességi lehet mesterségesen csökkenteni, és ezáltal növelik a számát befogott részecskékből atomok. Így egy láncreakciót a reaktorban szüksége lesz egy minimális mennyiségű nukleáris tüzelőanyag.

Ennek eredményeként, a lassítási folyamat során a termikus neutronokat. amely sebesség gyakorlatilag megegyezik a sebességgel a gáz molekulák termikus mozgást szobahőmérsékleten.

Mint egy moderátor egy nukleáris reaktorban vizet használ, nehézvíz (deutérium-oxid D 2 O), berillium, grafit. De a legjobb moderátor nehézvíz D2 O.

A neutron reflektor

Annak elkerülése érdekében, neutron kiszivárgását a környezetbe a nukleáris reaktormag körül neutron reflektor. Ahogy az anyag a reflektorok gyakran ugyanazt az anyagot, mint a moderátor.

hőátadó közeg

A során keletkezett hő a nukleáris reakció eloszlik keresztül hőátadó közeg. Amint a hűtőközeg a nukleáris reaktorok gyakran használt hagyományos természetes víz előzetesen tisztított különböző szennyeződések és gázok. Azonban, mivel a víz hőmérsékleten forr 100 0 C-on és 1 atm, annak érdekében, hogy növekedjen a forráspont, megnövekedett nyomás a primer hűtőközeg áramkört. A víz a primer kör kering a reaktormag, fűtőelemek fürdők, a forró gáz a hőmérséklet 320 0 C. Továbbá, ez a hőcserélőn belül ad hőt, hogy a víz a második áramkör. Az Exchange áthalad a hőcserélő csövek, így a kapcsolatot vízzel a második áramkör nem fordul elő. Ezzel elkerülhető a behatoló radioaktív anyagok a második körbe hőcserélőt.

És akkor minden úgy történik, mint a hőerőmű. A víz a szekunder áramkör gőzzé alakul. A gőz hajtja meg a turbinát, amely egy generátort hajt, amely létrehoz elektromos áram.

A nehézvizes reaktorok, nehézvíz hűtőközeg szolgál D2 O, de folyékony fém lehűtjük reaktorok - olvadt fém.

láncreakció vezérlőrendszer

Jelenlegi állapot a reaktor ismertet mennyiséget nevű reaktivitást.

ahol k - neutron szorzótényező,

ni - a szám a következő generációs neutronok az maghasadás reakció,

ni-1, - a neutronok száma az előző generációs ugyanazt a reakciót.

Ha k ˃ 1. láncreakció növeli, a rendszer az úgynevezett szuperkritikus th. Ha k <1 . цепная реакция затухает, а система называется подкритической. При k = 1 реактор находится в стабильном критическом состоянии. так как число делящихся ядер не меняется. В этом состоянии реактивность ρ = 0 .

A kritikus állapotban a reaktor (a szükséges neutron szorzótényező egy nukleáris reaktorban) tartjuk azáltal, hogy a szabályozó rudak. Az az anyag, amelyből készülnek, olyan anyag-neutron abszorberek. Pushing vagy vdvigaya ezek a rudak a reaktormag, a reakciósebesség szabályozására maghasadás.

Az ellenőrzési rendszer biztosítja az irányítást a reaktor az induló, a tervezett megálló, tápellátás és sürgősségi védelmére az atomreaktor. Ezt úgy érjük el, változik a helyzet a szabályozó rudak.

Ha bármelyik paramétert a reaktor (hőmérséklet, nyomás, növekedési sebessége áramfogyasztás, stb) eltér a norma, és ez balesethez vezethet, a központi része a mag alaphelyzetbe különleges sürgősségi rudak és gyors megszűnése a nukleáris reakció.

Annak érdekében, hogy a reaktor paraméterek megfelelnek a normáknak, a következő ellenőrző és sugárvédelem.

A környezet védelme érdekében a sugárzás reaktorból helyezünk egy vastag beton testet.

Távvezérlő rendszer

Minden jelet az állapotát egy nukleáris reaktor (fűtőközeg hőmérséklet, a sugárzás szintjét különböző részein a reaktor, stb) Feltéve, hogy a távvezérlő a reaktor és a feldolgozott számítógépes rendszerek. Az üzemeltető megkapja az összes szükséges információt és ajánlás e vagy más eltérések.

gyorsreaktorok

Ellentétben a reaktorok ilyen típusú termikus reaktor, amely gyors neutronok eredő összeomlása után az urán-235 nem lassítja le, és szívódik fel az U-238, majd annak átalakulását plutónium-239. Ezért a gyors reaktorok előállításához használt fegyverek plutónium-239, és a hőenergia, hogy a növény generátorok alakítani elektromos energiává.

Nukleáris fűtőanyag ilyen reaktorokban urán-238 és urán-235 nyersanyag.

A természetes uránérc 99,2745% -kal csökkent a részesedése az urán-238. ez nem oszlik meg a termikus neutron abszorpció, és ő lesz az izotóp urán-239.

Bizonyos idő után az urán-239 bomlási β-felváltva a mag Neptunium-239:

kialakított hasadó plutónium-239 után a második β-bomlás:

Végül, miután alfa-részecske a plutónium-239 mag gyártott urán-235:

Fűtőelemek a nyersanyag (dúsított urán-235) vannak elrendezve a reaktor mag. Ez a zóna körül egy reprodukciós terület, amely képviseli fűtőelemeket üzemanyaggal (DU-238). A gyors neutronok által kibocsátott a mag után a bomlási urán-235, elfogott magok az urán-238. Az eredmény a plutónium-239. Így a reaktorok gyors neutronok egy új nukleáris üzemanyag.

A hűtőszerek a nukleáris reaktorok, a folyékony fém gyors tenyésztő használt vagy ezek keverékei.

Osztályozása és alkalmazása atomreaktorok

A fő alkalmazási atomreaktorok található atomerőművek. Segítségükkel beszerzése villamos és hőenergia, ipari méretekben. Ilyen reaktorok úgynevezett energia.

Széles körben használt atomreaktor meghajtására modern tengeralattjárók, felszíni hajók, űrtechnológiai. Ellátják elektromos motorok és az úgynevezett közlekedési reaktorba.

A tudományos kutatás területén a nukleáris fizika és a sugárzás kémiával neutronáramok gamma sugarak, amelyek a fő kutatási reaktorok. Által termelt energia nem haladja meg a 100 MW, és nem használják fel kereskedelmi célokra.

A teljesítmény a kísérleti reaktor még kevesebb. Eléri csak néhány kW. Reaktorok közül tanulmányozták különböző fizikai mennyiségek értéke, ami fontos a tervezés a nukleáris reakciók.

Az ipari reaktorok reaktorok radioaktív izotópok előállítását gyógyászati ​​célokra, valamint a különböző területeken az ipar és a technológia. Reaktorok sótalanító tengervíz is kapcsolódik egy ipari reaktor.