Nuklearni reaktor: principi, a jedinica krug

Dizajn i rad nuklearnog reaktora na temelju pokretanja i kontrole samoodrživog nuklearne reakcije. Ona se koristi kao alat za istraživanje za proizvodnju radioaktivnih izotopa i kao izvor energije za nuklearne elektrane.

Nuklearni reaktor: načelo rada (kratak)

Se ovdje koristi postupak u kojem fisija teškog jezgra u dva manja fragmenta. Ovi fragmenti su u vrlo pobuđenom stanju i emitiraju neutrone i druge subatomske čestice i fotoni. Neutroni mogu izazvati nove podjele, kao rezultat od kojih su emitirane još više, i tako dalje. Ovaj kontinuirani samoodrživa broj dezintegracija zove lančana reakcija. U isto vrijeme, velika količina energije, proizvodnja što je i svrha korištenja nuklearne energije.

Princip rada nuklearnog reaktora i nuklearne elektrane je takva da 85% od kolonije cijepanje se oslobađa energija u vrlo kratkom vremenu nakon početka reakcije. Preostali dio je proizveden radioaktivnim raspadom fisijskih produkata, nakon što su odbacili neutrona. Radioaktivnog raspada je proces u kojem je atom dosegne stabilno stanje. On je nastavio i nakon podjele.

Bomba lančana reakcija atomska povećava u intenzitetu, dok većina materijala će se podijeliti. To se događa vrlo brzo, stvarajući iznimno snažne eksplozije karakteristične takvih bombi. Mehanizam i rad nuklearnog reaktora temelji se na načelu održavanja lančanu reakciju na uređeno gotovo konstantnoj razini. Osmišljen je tako da eksplodira kao atomska bomba ne može.

Lančana reakcija i kritika

Fizika fisija reaktor se utvrdi da lančana reakcija vjerojatnost nakon nuklearne fisije emisije neutrona. Ako nedavni pad populacije, stopa podjele na kraju će pasti na nulu. U tom slučaju će reaktor biti u potkritičnim stanju. Ako neutronska stanovništvo se održava na konstantnoj razini, stopa fisija će ostati stabilan. Reaktor će biti u kritičnom stanju. I na kraju, ako se s vremenom neutrona populacija raste, dijeljenjem brzine i snage će se povećati. Jezgra država postaje superkritičnim.

Princip rada nuklearnog reaktora sljedeći. Prije početka neutrona stanovništvo je blizu nule. Zatim operateri ukloniti kontrolne šipke iz jezgre, čime se povećava podjeli jezgre koja privremeno pretvara u reaktor u super-kritičnom stanju. Nakon postizanja nazivne operatori snage djelomično vratio kontrolne šipke, podešavanje količine neutrona. Nakon toga se tlak održava u kritičnom stanju. Kad je potrebno da se zaustavi, operator unosi šipke u potpunosti. To smanjuje podjelu i stavlja jezgru u potkritičnim stanju.

vrste reaktora

Većina postojećih energije stvaraju toplinu potrebnu za pogon turbina koje pokreću generatore električne energije iz nuklearnih postrojenja u svijetu. Također, postoji mnogo istraživanja reaktora, a neke zemlje imaju podmornica ili površinske brodove, nošena energijom atoma.

elektrane

Postoji nekoliko vrsta ovog tipa reaktora, ali široko usvojen dizajn svjetla vode. S druge strane, može se koristiti u tlakom vode ili kipuće vode. U prvom slučaju se tekućina visokotlačna grije toplinom jezgre i ulazi u generator pare. Postoji, toplina iz primarne na sekundarnom krugu propušta se, nadalje sadrži vodu. Generirani para kraju služi kao radnog fluida u parne turbine.

Reaktor je vrsta vrenja radi na principu direktnog energetskog ciklusa. Voda prolazi kroz jezgru, dovedena do vrenja preko razini srednjeg tlaka. Zasićene pare prolazi kroz niz separatora i sušilice smještene u reaktorsku posudu, što je rezultiralo u sverhperegretoe stanju. Pregrijana para se zatim koristi kao radnog fluida, rotirajuće turbine.

Visoke temperature plin hladi

Reaktor visoke temperature plina ohlađenu (HTGR) - nuklearni reaktor, princip rada temelji se na uporabi grafita u obliku smjese goriva i goriva mikrosfera. Postoje dva konkurentna dizajna:

• Njemački sustav „u prahu popunjavanje” koji koristi sferični gorivi elementi 60 mm, koji se sastoji od smjese goriva i grafita u grafitnim ljuske;
• Američka verzija grafita šesterokutna prizme koje se povezuju stvoriti jezgru.

U oba slučaja, rashladna tekućina se sastoji od helija pod tlakom od oko 100 bara. Njemački sustav helij prolazi kroz rupe u sloju kuglastih elemenata goriva, a u US - u otvore grafitne prizmi raspoređene uzduž središnje osi reaktora jezgre. Obje opcije može raditi na vrlo visokim temperaturama, jer je grafit ima izuzetno visoku temperaturu sublimacija i kemijski inertan helij u potpunosti. Vruće helij može upotrijebiti izravno kao radnog fluida u plinsku turbinu na visokoj temperaturi ili topline može se koristiti za proizvodnju vodene pare ciklusa vode.

Tekući metal nuklearni reaktor: sklop i princip rada

Brzo reaktori s natrijevim rashladnog sredstva dobila je znatnu pažnju u 1960-1970 godina. Tada se činilo da je njihova sposobnost da se reproduciraju nuklearnog goriva u bliskoj budućnosti su potrebni za proizvodnju goriva za brzo razvija nuklearne industrije. Kada je postalo jasno da se to očekivanje je nerealno, entuzijazam splasnuo u 1980. Međutim, u SAD-u, Rusiji, Francuskoj, Velikoj Britaniji, Japanu i Njemačkoj izgradili niz reaktora ove vrste. Većina od njih rade na urana dioksid ili mješavina plutonija dioksida. U SAD-u, međutim, najveći uspjeh je postignut s metalnim goriva.

CANDU

Kanada je usmjerena svoje napore na reaktora koji koriste prirodni uran. To eliminira potrebu za njegovo obogaćivanje koristiti usluge drugih zemalja. Rezultat takve politike je deuterij-urana reaktor (CANDU). Kontrole i hlađenje proizveden teške vode. Dizajn i rad nuklearnog reaktora je koristiti spremnik s hladnom _D2 O pod atmosferskim tlakom. Aktivno područje prožeta cijevi cirkonij legure goriva prirodnog urana, kroz koje cirkulira rashladni svoje teške vode. Struja se proizvodi dijeljenjem prijenos topline u teškim rashladne tekućine vode, koja cirkulira kroz generator pare. Pare u sekundarnom petlji prolazi kroz konvencionalni turbine.

ustanove za istraživanje

Za Najčešće se istraživanje nuklearni reaktor, načelo koje se sastoji u upotrebi vode za hlađenje ploče i uranom elemenata u obliku tijela. Osposobljen za rad na širokom rasponu razina snage od nekoliko stotina kilovata na megavata. Budući da proizvodnja električne energije nije primarni cilj istraživanja reaktora, oni se odlikuju toplinske energije proizvedene i gustoće ključnih nominalne energije neutrona. A upravo ti parametri će pomoći da se kvantificirati sposobnost istraživački reaktor za obavljanje posebne studije. Low-power sustavi imaju tendenciju da rade na sveučilištima i koriste za obuku, i velike snage je potrebna u istraživačkim laboratorijima za ispitivanje materijala i karakteristike, kao i za opće istraživanje.

Najčešći istraživanja nuklearni reaktor, struktura i Princip rada je kako slijedi. Njegova aktivna područje se nalazi u dnu velikog dubokog bazena vode. To olakšava promatranje i kanala dodjelu kojim neutronske zrake mogu biti usmjeren. Na niskim razinama snage, nema potrebe da pumpa rashladne tekućine, kao i za održavanje sigurno radno stanje prirodne konvekcije rashladnog sredstva osigurava dovoljnu disipaciju topline. Izmjenjivač topline se obično nalazi na površini ili u gornji dio bazena, gdje se akumulira tople vode.

instalacija brod

Izvorni i primarna upotreba nuklearnih reaktora je njihova upotreba u podmornicama. Njihova glavna prednost je u tome što, za razliku od sustava izgaranja fosilnih goriva za proizvodnju električne energije ne zahtijevaju zrak. Slijedom toga, nuklearna podmornica može ostati potopljen za dugo vremena, a konvencionalna podmornica dizel-električni moraju povremeno ispliva na površinu, pokrenuti svoje zračne motore. Nuklearna energija osigurava stratešku prednost Navy brodova. Zahvaljujući njoj, nema potrebe na benzinskoj postaji u stranim lukama ili jednostavno osjetljivih tankera.

Princip rada nuklearnog reaktora na podmornici klasificiran. Međutim, poznato je da je u SAD-u koristi visoko obogaćenog urana, a usporavanje i hlađenje je laka voda. Dizajn prvog reaktora nuklearne podmornice USS Nautilus pod snažnim je utjecajem snažnih istraživačkih postrojenja. Njegova jedinstvena značajka je vrlo visoka reaktivnost marža, pružajući produžen rad bez nadolijevanja goriva i sposobnost za ponovno pokretanje nakon zaustavljanja. Elektrana u podmornicama mora biti vrlo tihi, kako bi se izbjeglo otkrivanje. Kako bi se zadovoljile specifične potrebe različitih klasa podmornica su uspostavljeni različiti modeli elektrana.

Američka ratna mornarica na nosačima zrakoplova koristi nuklearni reaktor, od kojih je princip se vjeruje da je posuđena od najvećih podmornica. Pojedinosti o njihovoj izgradnji i nisu objavljeni.

Osim SAD-a, nuklearne podmornice su u Velikoj Britaniji, Francuskoj, Rusiji, Kini i Indiji. U svakom slučaju, dizajn nije objavljen, ali se vjeruje da su svi vrlo slični - to je posljedica istih zahtjeva za njihovim tehničkim karakteristikama. Rusija također ima malu flotu nuklearnih ledolomaca, koji uspostavljen isti reaktor kao u sovjetskim podmornicama.

industrijska postrojenja

Za potrebe proizvodnje oružja razred plutonija-239 koristi nuklearni reaktor, od kojih je princip se sastoji u visokoj produktivnosti s niskom razinom energije. To je zbog činjenice da je dugoročni boravak plutonija u jezgri dovodi do nakupljanja neželjenih ²⁴⁰ Pu.

proizvodnja tricija

Trenutno, glavni materijal koji se može dobiti od takvih sustava je tricij ^(3H, ili T) - terećenje za vodika bombi. Plutonij-239 ima dug poluživot od 24,100 godina, tako da zemlju s nuklearnim oružjem koje koriste taj element, u pravilu, imaju ga više nego što je potrebno. Za razliku od ²³⁹ Pu je poluživota tricija je oko 12 godina. Dakle, za održavanje potrebne inventara, ovaj radioaktivni izotop vodika mora se provoditi kontinuirano. U SAD-u, na rijeci Savannah (Južna Karolina), na primjer, ima nekoliko teških vode reaktora koji proizvode tricij.

plutajući snaga

Created by nuklearnih reaktora, u stanju osigurati struju i paru za grijanje izbrisani izoliranih područja. U Rusiji, na primjer, otkrili smo upotrebu malih elektroenergetskog sustava, posebno dizajniran za snabdjevanje hranom za Arktik naselja. U Kini, 10 megavata postrojenja HTR-10 potrošni zagrijavanje i istraživanje električne energije institut, u kojem se nalazi. Razvoj malih reaktora automatski kontrolirani sa sličnim sposobnostima obavljaju se u Švedskoj i Kanadi. Između 1960. i 1972. godine, američka vojska koristi kompaktne reaktora vodenim pružiti udaljenim bazama na Grenlandu i Antarktici. Oni su zamijenjeni elektrana goriva ulja.

istraživanje svemira

Osim toga, reaktori su dizajnirani za moći i pokreta u prostoru. U razdoblju od 1967. do 1988. godine, Sovjetski Savez osnovan mali nuklearnih postrojenja na „Kosmos” satelita za opskrbu opreme i telemetrije, ali to je politika postala meta kritika. Barem jedan od tih satelita ušao u Zemljinu atmosferu, što uzrokuje radioaktivnog onečišćenja udaljenim područjima Kanade. Sjedinjene Države pokrenule su samo jedan satelit sa nuklearnog reaktora u 1965. Međutim, projekti na njihovu uporabu u dubokim svemirskim misijama, s posadom istraživanja drugih planeta ili na stalnom mjesečeve baze i dalje se razvija. To je svakako biti plin ili tekućina ohlađenu metala nuklearni reaktor, od kojih se fizički principi se dobilo najveću moguću potrebnu temperaturu kako bi se smanjila veličina radijatora. Također, reaktor prostora za opremu koja će biti kompaktna što je više moguće kako bi se smanjila količina materijala koji se koristi za zaštitu, te za smanjenje težine za vrijeme pokretanja i svemirskih letova. spremnik za gorivo će osigurati rad reaktora za vrijeme trajanja svemirskih letova.