Kjernereaktor: opererer prinsipper, og enhetskretsen

Konstruksjon og drift av en atomreaktor basert på initialisering og styreselvdrevet kjernereaksjon. Den er brukt som et forskningsverktøy for fremstilling av radioaktive isotoper og som en energikilde for atomkraftverk.

Kjernereaktor: operasjonsprinsippet (kort)

Anvendt heri fisjonsprosess hvor en tung kjerne splittes i to mindre fragmenter. Disse fragmentene er i en meget spent tilstand og avgir nøytroner, og andre subatomære partikler og fotoner. Nøytroner kan føre til nye divisjoner som et resultat av hvor de slippes ut enda mer, og så videre. Denne kontinuerlige selvbærende antall desintegrasjoner kalt kjedereaksjon. På samme tid, er en stor mengde energi, hvis fremstilling er formålet med bruk av kjernekraft.

Prinsippet for drift av en atomreaktor, og et kjernekraftverk er slik at 85% av koloniene splitting energi frigis i løpet av en meget kort tid etter begynnelsen av reaksjonen. Den resterende del blir produsert ved radioaktiv nedbrytning av fisjonsprodukter, etter at de er forkastet nøytroner. Radioaktiv nedbrytning er den prosess hvor atomet når en stabil tilstand. Han fortsatte og etter delingen.

Den atombombe kjedereaksjon øker i intensitet, inntil mesteparten av materialet vil bli delt. Dette skjer svært raskt, produsere en ekstremt kraftig eksplosjoner karakteristisk for slike bomber. Mekanisme og drift av en atomreaktor basert på prinsippet med å opprettholde kjedereaksjon på en regulert nesten konstant nivå. Den er utformet slik at eksplodere som atombomben kan ikke.

Chain Reaction og kritikk

Physics fisjonsreaktor er fastslått at en kjedereaksjon sannsynlighet etter kjernefisjon nøytron utslipp. Hvis siste befolkning minker, vil frekvensen av divisjonen til slutt falle til null. I dette tilfellet reaktoren vil være i en underkritisk tilstand. Dersom nøytronmengden blir opprettholdt ved et konstant nivå, vil fisjonsraten forblir stabil. Reaktoren vil være i en kritisk tilstand. Og til slutt, hvis over tid nøytronet befolkningen vokser, dele hastighet og kraft vil øke. Kjernen tilstand blir superkritisk.

Prinsippet for drift av en atomreaktor neste. Før du starter nøytron befolkningen er nær null. Deretter operatører fjerne kontrollstavene fra kjernen, noe som øker divisjons kjerner som temporært konverterer reaktoren i en superkritisk tilstand. Etter å ha nådd den nominelle effekten operatørene delvis returneres kontrollstaver, å justere mengden av nøytroner. Deretter ble reaktoren holdes i en kritisk tilstand. Når det er nødvendig å stoppe, operatøren setter stavene helt. Dette undertrykker divisjonen og setter kjernen i underkritisk tilstand.

typer av reaktorer

Mesteparten av de eksisterende energi genererer varme som er nødvendig for å drive turbiner som driver generatorer av elektrisitet fra atomanlegg i verden. Dessuten er det mange forskningsreaktorer, og noen land har ubåter og overflateskip, drevet av energien i atomet.

kraftverk

Det er flere arter av denne type reaktor, men omfattende bruk utformingen av lys vann. I sin tur, kan den brukes i trykkvann eller kokende vann. I det første tilfellet høytrykksvæsken varmes opp av varmen fra kjernen og inn i dampgeneratoren. Der blir varmen fra den primære til den sekundære krets passert, ytterligere omfatter vann. Den genererte damp til slutt tjener som arbeidsfluid i dampturbinsyklusen.

Reaktoren er et koketypen fungerer på prinsippet av direkte energisyklus. Vann som passerer gjennom kjernen, bringes til koking over middels trykknivå. Mettet damp føres gjennom en serie av separatorer og tørkere er anordnet i reaktorkaret, noe som resulterer i sin sverhperegretoe tilstand. Overopphetet damp blir så brukt som arbeidsfluid, den roterende turbin.

Høytemperaturgass kjølte

Høytemperaturgass-kjølede reaktoren (HTGR) - en atomreaktor, er prinsippet for drift basert på bruk av grafitt som en brennstoffblanding av brensel og mikrosfærer. Det er to konkurrerende design:

• Tysk "Loose-fill" system, som anvender en kuleelementer 60 mm i diameter, bestående av en blanding av brennstoff og grafitt i en grafitt skallet;
• det amerikanske versjon av en grafitt heksagonale prismer som sperre for å lage kjernen.

I begge tilfeller kjølefluidet består av helium under et trykk på omtrent 100 atmosfærer. Tysk system helium passerer gjennom åpningene i laget av kuleformede brenselelementer, og i US - gjennom åpninger i grafitt prismer som er anordnet langs den sentrale akse av reaktorkjernen. Begge alternativer kan operere ved meget høye temperaturer, ettersom grafitten har en ekstremt høy temperatur sublimasjon, og kjemisk inert helium helt. Varmt helium kan anvendes direkte som et arbeidsfluid i en gassturbin ved en høy temperatur, eller varme kan utnyttes for generering av damp syklus vann.

Flytende-metall-atomreaktor: krets og virkemåte

Hurtigreaktorer med natrium kjølevæsken har fått stor oppmerksomhet i de s 1960-1970. Da virket det som deres evne til å reprodusere kjernebrensel i nær fremtid er nødvendig for å produsere drivstoff for en rask utvikling atomindustrien. Da det ble klart at denne forventningen er urealistisk, entusiasme avtok på 1980-tallet. Men i USA, Russland, Frankrike, Storbritannia, Japan og Tyskland bygget en rekke reaktorer av denne typen. De fleste av dem fungerer på urandioksid eller en blanding av plutonium karbondioksid. I USA, derimot, ble den største suksessen oppnådd med metall drivstoff.

CANDU

Canada har konsentrert sin innsats på reaktorene, som bruker naturlig uran. Dette eliminerer behovet for sin berikelse å bruke tjenestene til andre land. Resultatet av denne politikken var deuterium-uran reaktor (CANDU). Kontroll og avkjøling produsert tungtvann. Konstruksjon og drift av en kjernereaktor er å benytte en tank med kald _D2O ved atmosfæretrykk. Aktivt område yret rør av zirkonium-legering drivstoff av naturlig uran, gjennom hvilke sirkulerer kjøle sin tungtvann. Elektrisitet produseres ved å dele varmeoverføring i tungtvann kjølevæske, som sirkuleres gjennom dampgeneratoren. Dampen i den sekundære sløyfe passerer deretter gjennom en konvensjonell turbinsyklus.

forskningsfasiliteter

For forskningen kjernereaktor er oftest brukt, hvis prinsipp består i anvendelse av vannkjøling plate og uran brenselelementer i form sammenstillinger. Stand til å operere i et bredt spekter av effektnivåer fra noen hundre kilowatt til megawatt. Ettersom produksjon ikke er det primære målet for forskningsreaktorer, er de kjennetegnet ved termisk energi som genereres, og tettheten av kjerne nominelle energi-nøytroner. Det er disse parametrene vil bidra til å kvantifisere muligheten for en forskningsreaktor for å utføre spesifikke studier. Laveffekts systemer har en tendens til å operere ved universiteter og brukes for trening, og høy effekt er nødvendig i forskningslaboratorier for testing av materialer og egenskaper, samt for generell forskning.

Den vanligste forskning atomreaktor, strukturen og virkemåte er som følger. Den aktive Området ligger i bunnen av store dypt basseng med vann. Dette letter observasjonen og kanaltildeling, hvorved nøytronstråler kan rettes. Ved lave effektnivåer er det ikke nødvendig å pumpe kjølevæske, som for å opprettholde en sikker driftstilstand av den naturlige konveksjon av kjølevann gir tilfredsstillende varmeavledning. Varmeveksleren er vanligvis plassert på overflaten eller i den øvre del av bassenget hvor varmt vann akkumuleres.

skipet installasjon

Original og primære bruk av atomreaktorer er deres anvendelse i undervannsbåter. Deres største fordel er at, i motsetning til fossilt brensel forbrenningssystemer for generering av elektrisitet de ikke krever luft. Følgelig kan atomubåten være neddykket i en lang tid, og konvensjonell diesel-elektrisk undervannsbåten må periodisk stige til overflaten, for å drive luftmotorer. Kjernekraft gir en strategisk fordel marineskip. Takket være henne, er det ikke nødvendig å fylle drivstoff i utenlandske havner eller fra lett sårbare tankskip.

Prinsippet for drift av en kjernereaktor på en undervannsbåt klassifisert. Imidlertid er det kjent at det i USA anvender det sterkt anriket uran, og retardasjonen og kjøling er lett vann. Utformingen av den første reaktoren atomubåten USS Nautilus ble sterkt påvirket av kraftige forskningsinstallasjoner. Det spesielle med denne er den meget høye reaktivitet margin, noe som gir en lengre periode med drift uten etterfylling, og evnen til å starte på nytt etter stopp. Kraftstasjon i ubåter må være veldig stille, for å unngå å bli oppdaget. For å møte de spesielle behovene til ulike klasser av ubåter er etablert ulike modeller av kraftverk.

US Navy på hangarskip brukt atomreaktor, prinsippet om som antas å være lånt fra de største ubåter. Detaljer om deres konstruksjon og har ikke blitt offentliggjort.

Foruten USA, atomubåter er i Storbritannia, Frankrike, Russland, Kina og India. I hvert tilfelle ble den utforming ikke er beskrevet, men det antas at de er alle svært like - dette er en konsekvens av de samme krav til sine tekniske egenskaper. Russland har også en liten flåte av atomisbrytere, som etablerte den samme reaktoren som i sovjetiske ubåter.

industrianlegg

Med henblikk på fremstilling av våpen grad plutonium-239 anvender en kjernefysisk reaktor, hvis prinsipp består i høy produktivitet med lav energi. Dette skyldes det faktum at langvarig opphold av plutonium i kjernen fører til opphopning av uønskede ²⁴⁰ Pu.

produksjon av tritium

For tiden er hovedmateriale som kan oppnås ved slike systemer er tritium ^(3H eller T) - ladningen for hydrogenbomber. Plutonium-239 har en lang halveringstid på 24,100 år, så et land med atomvåpen som bruker dette elementet, som regel har det mer enn nødvendig. I motsetning til ²³⁹ Pu, halveringstid av tritium er ca 12 år. Således, for å opprettholde den nødvendige lager, denne radioaktiv isotop av hydrogen må utføres kontinuerlig. I USA, Savannah River (South Carolina), for eksempel, har flere tunge vannsreaktorer, som produserer tritium.

flytende strøm

Laget av kjernereaktorer, i stand til å tilveiebringe elektrisk kraft og damp oppvarming slettet isolerte områder. I Russland, for eksempel, fant vi bruk av små kraftsystemer, spesielt designet for å imøtekomme de arktiske bosetninger. I Kina har 10 megawatt anlegg HTR-10 leverer varme og elektrisk kraft forskningsinstitutt, der den ligger. Utvikling av små reaktorer automatisk styrte med lignende evner blir utført i Sverige og Canada. Mellom 1960 og 1972, US Army benyttes kompakte vannsreaktorer for å tilveiebringe fjern baser i Grønland og Antarktis. De ble erstattet av drivstoff og olje kraftverk.

romforskningen

I tillegg ble reaktorene utformet for kraft og bevegelse i rommet. I perioden 1967 til 1988, etablerte Sovjetunionen en liten kjernefysiske installasjoner på "Kosmos" satellitter for å levere utstyr og telemetri, men denne politikken har blitt et mål for kritikk. Minst en av disse satellittene kom inn i jordas atmosfære, forårsaker radioaktiv forurensning avsidesliggende områder av Canada. USA lansert bare en satellitt med en atomreaktor i 1965. Men prosjekter på deres bruk i dype romferder, bemannet forsknings andre planeter eller på permanent månebasen videreutvikles. Dette er sikker på å være en gass eller væske-metall-atomreaktor, de fysiske prinsipper som gir den høyest mulige temperatur som er nødvendig for å minimalisere størrelsen av radiatoren. Også, til reaktoren plass for utstyr være så kompakt som mulig for å minimalisere mengden av materiale som benyttes til skjerming, og for å redusere vekten under utskytning og romfart. Drivstoffkapasitet vil sikre drift av reaktoren for varigheten av romferder.