Nuclear reaktors: darbības principi, kā arī vienības jaudas

Dizains un darbība kodolreaktorā, pamatojoties uz inicializācijas un kontroles pašpietiekamu kodolreakcija. To izmanto kā izpētes instrumentu ražošanā radioaktīvo izotopu un kā enerģijas avotu atomelektrostacijās.

Kodolreaktors: Darbības princips (īstermiņa)

šeit izmantoto dalīšanās process, kurā smagā kodols sadalās divās mazākos fragmentos. Šie fragmenti ir ļoti ierosinātā stāvoklī un izstaro neitronus, un citas subatomisko daļiņas un fotoniem. Neitroni var izraisīt jaunu šķelšanos, kā rezultātā tie ir izstarotā vēl vairāk, un tā tālāk. Šī nepārtrauktā pašpietiekama skaits sadalīšanās sauc ķēdes reakcija. Tajā pašā laikā, liels daudzums enerģijas, kuru ražošana ir mērķis kodolenerģijas izmantošanu.

Par darbības kodolreaktorā un atomelektrostacijā princips ir tāds, ka 85% no saimes sadalīšanas enerģija izdalās ļoti īsā laikā pēc tam, kad sākuma reakcijas. Atlikusī daļa tiek ražota ar radioaktīvās sabrukšanas šķelšanās produktu, pēc tam, kad viņi noraidīja neitroniem. Radioaktīvie pagrimums ir process, kurā atoms sasniedz līdzsvara stāvokli. Viņš turpināja un pēc sadalīšanas.

Atombumbu ķēdes reakcija palielina intensitāti, kamēr lielākā daļa materiālu tiks sadalīts. Tas notiek ļoti ātri, uzrādot raksturīgas šādas bumbas ir ļoti spēcīgs sprādzienu. Mehānisms un kodolreaktora darbība pamatā saglabājot ķēdes reakciju regulētā gandrīz nemainīgā līmenī principu. Tā ir izstrādāta tā, lai eksplodēt kā atombumbu nevar.

Ķēdes reakciju un kritika

Physics dalīšanās reaktors ir noteikts, ka ķēdes reakcija varbūtība pēc kodoldalīšanos neitronu emisijas. Ja nesen iedzīvotāju skaits samazinās, likme nodaļas beigās samazināsies līdz nullei. Tādā gadījumā reaktora būt robežstāvokļa stāvoklī. Ja neitronu iedzīvotāju nemainīgā līmenī, skaldīšana likme saglabāsies stabils. Reaktors būs kritiskā stāvoklī. Un, visbeidzot, ja laika gaitā neitronu populācija aug, dalot ātrumu un jaudu, palielināsies. Galvenais valsts kļūst superkritiskais.

Par darbības kodolreaktora nākamais princips. Pirms sākat neitronu iedzīvotāju ir tuvu nullei. Tad operatori noņemiet kontroles stieņus no kodola, palielinot dalīšanu serdes, kas uz laiku pārveido reaktoru superkritiskā stāvoklī. Pēc nonākšanas nominālās jaudas operatori daļēji atgriezās kontroles stieņus, pielāgojot summu neitroniem. Pēc tam reaktors tiek uzturēts kritiskā stāvoklī. Ja tas ir nepieciešams, lai apturētu, operators ievieto stieņus pilnībā. Tas nomāc sadalījumu un liek kodols ir robežstāvokļa stāvoklī.

reaktoru veidu

Lielākā daļa esošo enerģijas rada siltumu kas nepieciešama, lai darbinātu turbīnas, kas virza, kas ražo elektroenerģiju kodoliekārtu pasaulē. Tāpat ir daudz pētniecības reaktori, un dažās valstīs ir zemūdenes vai virsmas kuģus, ar enerģiju no atoma kāpums.

elektrostacijas

Ir vairākas sugas šāda veida reaktoru, bet plaši pieņemts dizaina gaismas ūdens. Savukārt, tas var tikt izmantots paaugstinātu spiedienu ūdeni vai verdoša ūdens. Pirmajā gadījumā augstspiediena šķidruma silda ar siltumu serdes un ievada tvaika ģenerators. Tur, siltums no primārā uz sekundārās ķēdes ir pagājis, kas papildus satur ūdeni. Ģenerētais tvaiks galu galā kalpo kā darba šķidruma tvaika turbīnu ciklā.

Reaktors ir viršanas veida darbus par tiešo enerģijas cikla principa. Ūdens iet caur galveno, ko līdz vārīšanās temperatūrai virs vidējā spiediena līmeni. Piesātināts tvaiks iet caur virkni separatoru un dryers ir izvietoti reaktora korpusā, kā rezultātā tā sverhperegretoe stāvoklī. Pārkarsēts tvaiks tiek pēc tam izmanto kā darba šķidrums, rotējošās turbīnas.

Augstas temperatūras gāze dzesēšanu

Augstas temperatūras gāze dzesēšanu reaktors (HTGR) - kodolreaktors, tad darbības princips balstās uz izmantošanu grafīta kā degvielas maisījumu degvielas un mikrolodītes. Ir divi konkurējoši modeļi:

• Vācu "Berampildījums" sistēmu, kas izmanto sfērisku degvielas elementu diametrs ir 60 mm, kas sastāv no maisījuma degvielas un grafīta grafīta čaulā;
• amerikāņu versija grafīta sešstūra prizmas, kas savienojas, lai radītu kodols.

Abos gadījumos dzesēšanas šķidrums sastāv no hēlija zem spiediena aptuveni 100 atmosfēru. Vācijas sistēma hēlija iet cauri nepilnības slānī sfērisku degvielas elementu, un ASV - caur atverēm grafīta prizmas izkārtoti pa centrālo asi reaktora. Abi varianti var darboties ļoti augstā temperatūrā, jo grafīta ir ļoti augsta sublimācijas temperatūra, un ķīmiski inertu hēliju pilnībā. Hot hēlija var izmantot tieši kā darba šķidrumu gāzes turbīnu augstā temperatūrā vai siltumu var izmantot, lai radītu tvaika cikla ūdens.

Liquid-metāla kodolreaktora: ķēdes un darbības princips

Fast reaktori ar nātrija siltumnesējs ir saņēmusi ievērojamu uzmanību uz 1960-1970 gados. Tad likās, ka to spēja vairoties kodoldegvielu tuvākajā nākotnē ir nepieciešams, lai ražotu degvielu strauji attīstās kodolenerģijas nozarē. Kad kļuva skaidrs, ka šīs iedomas ir nereāli, entuziasms mazinājusies 1980. Tomēr Amerikas Savienotajās Valstīs, Krievijā, Francijā, Lielbritānijā, Japānā un Vācijā izveidojusi virkni reaktoru šāda veida. Lielākā daļa no viņiem strādā pie urāna dioksīdu vai maisījuma plutonija dioksīdu. Amerikas Savienotajās Valstīs, tomēr lielākais panākums tika sasniegts ar metāla degvielas.

CANDU

Kanāda ir koncentrējusi pūliņus par reaktoriem, ko izmanto dabisko urānu. Tas novērš nepieciešamību pēc tā bagātināšana izmantot pakalpojumus citās valstīs. Šīs politikas rezultātā bija deitērija un urāna reaktora (CANDU). Kontrolēt un dzesēšanas to ražo smago ūdeni. Konstrukcija un darbība reaktorā ir izmantot tvertni ar aukstu D ₂ O pie atmosfēras spiediena. Aktīvā zona caurstrāvo caurules cirkonija sakausējuma degvielas dabīgā urāna, caur kuru cirkulē dzesēšanas savu smago ūdeni. Elektroenerģiju ražo, dalot siltuma pārnesi, smagā ūdens dzesētāja, kas cirkulē caur tvaika ģeneratora. Ar sekundārajā cilpā tvaika tad iet caur parasto turbīnu ciklu.

pētniecības telpas

Par pētījumu kodolreaktors ir visbiežāk izmanto, kuras pamatprincips ir izmantot ūdens dzesēšanas plāksnes un urāna degvielas elementu formā kompleksus. Spēj darboties ar plašu jaudas līmeņos, sākot no dažiem simtiem kilovatiem uz megavatu. Tā kā enerģijas ražošanai nav galvenais mērķis pētniecības reaktorus, tie ir raksturīga ar siltumenerģijas generated, un blīvums ir viens no galvenajiem nominālo enerģijas neitroniem. Tas ir šie parametri palīdzēs noteikt spēju pētniecības reaktora veikt īpašus pētījumus. Zemas jaudas sistēmām ir tendence darboties universitātēs un tiek izmantoti apmācībai, un liela jauda ir vajadzīga pētniecības laboratorijās testēšanai materiāli un īpašības, kā arī vispārējai pētījumiem.

Visbiežāk pētījums kodolreaktors struktūra un darbības princips ir šāds. Tās aktīvā zona atrodas apakšā lielo dziļā baseinā ūdens. Tas atvieglo novērošanas un kanālu sadalījumu, ar kuru neitronu stari var vērsta. Pie zemas jaudas līmeņiem, nav nepieciešams, lai sūknis dzesētāju, kā uzturēt drošu ekspluatācijas stāvokli konvekcijas dzesēšanas šķidruma nodrošina pietiekamu siltuma izkliedēšanu. Siltummainis parasti atrodas uz virsmas vai augšējā daļā baseinā, kur karstais ūdens tiek uzkrāts.

kuģis uzstādīšana

Oriģināls un primārā izmantošana kodolreaktoru ir to izmantošana zemūdenes. To galvenā priekšrocība ir tā, ka, atšķirībā no fosilā kurināmā sadedzināšanas sistēmām, lai radītu elektrību viņi neprasa gaisu. Līdz ar to, atomzemūdeņu var palikt iegremdē uz ilgu laiku, un parasto dīzeļelektriskās zemūdens periodiski uzpeld virspusē, lai palaistu to gaisa motorus. Kodolenerģija nodrošina stratēģiskas priekšrocības Navy kuģiem. Pateicoties viņai, nav nepieciešams, lai uzpildītu degvielu ārvalstu ostās vai viegli ievainojamu tankkuģiem.

Par darbības kodolreaktorā princips par zemūdeni klasificēts. Tomēr ir zināms, ka ASV tā izmanto augsti bagātināta urāna, un palēninājums un dzesēšana ir gaisma ūdens. No pirmā reaktora kodolenerģijas zemūdenes USS Nautilus dizains bija spēcīgi ietekmēja spēcīgu pētniecības iekārtas. Tā unikālā iezīme ir ļoti augsta reakcijas rezerve, kas nodrošina paildzinātu darbības bez degvielas uzpildes stacijās, un spēju atsākt pēc apstāšanās. Power stacija zemūdenēs jābūt ļoti kluss, lai izvairītos no atklāšanas. Lai apmierinātu īpašās vajadzības dažādu kategoriju zemūdenes tika izveidoti dažādi modeļi spēkstacijām.

US Navy lidaparātu pārvadātājiem izmanto kodolreaktoru, kuras pamatprincips ir domājams, ir aizņēmusies no lielākajām zemūdenes. Sīkāka informācija par to uzbūvi un nav publicēti.

Bez ASV kodolieroču zemūdenes atrodas Lielbritānijā, Francijā, Krievijā, Ķīnā un Indijā. Katrā gadījumā, dizains netika atklāta, bet tiek uzskatīts, ka tie visi ir ļoti līdzīgi - tas ir sekas no tām pašām prasībām attiecībā uz to tehniskajām īpašībām. Krievija ir arī neliels flote kodolieroču ledlaužu, kas izveidota tāda pati reaktoru kā padomju zemūdenes.

rūpnieciskās iekārtas

Ražošanas vajadzībām no ieroču kategorijas plutonija-239 izmanto kodolreaktors princips kas nozīmē augstu produktivitāti ar zema līmeņa enerģiju. Tas ir saistīts ar to, ka ilgtermiņa uzturēšanās plutonija kodolā izraisa uzkrāšanos nevēlamu ²⁴⁰ Pu.

ražošana tritija

Pašlaik galvenais materiāls, kas iegūstams ar šādu sistēmu ar tritiju ⁽³ H vai T) - maksa par ūdeņraža bumbu. Plutonija-239 ir garš pusperiods 24,100 gadi, tāpēc valsti ar kodolieročiem, kas izmanto šo elementu, kā likums, ir to vairāk nekā nepieciešams. Atšķirībā no ²³⁹ Pu, pusperiods tritija ir aptuveni 12 gadi. Tādējādi, lai saglabātu nepieciešamo inventāru, šis izotops ir ūdeņraža jāveic nepārtraukti. Ar ASV, Savannah River (South Carolina), piemēram, ir vairāki smagā ūdens reaktoru, kas ražo tritija.

peldošā jauda

Izveidoja kodolreaktoros, kas spēj nodrošināt elektroenerģijas un tvaika apkuri dzēsts izolētus apgabalus. Krievijā, piemēram, mēs atradām izmantot nelielas jaudas sistēmu, kas īpaši izstrādāta, lai rūpētos par Arktikas apmetnes. Ķīnā, tad 10 megavatu augs HTR-10 piegādā siltumu un elektroenerģiju pētniecības institūts, kurā tas atrodas. Izstrāde maziem reaktoriem automātiski kontrolē ar līdzīgām iespējām, tiek veikti Zviedrijā un Kanādā. Laikā no 1960. līdz 1972., ASV armija izmanto kompaktās ūdens reaktori sniegt tālvadības bāzes Grenlandes un Antarktīdas. Tās tika aizstāts ar mazuta spēkstacijām.

kosmosa izpēte

Turklāt reaktori tika izstrādāti spēku un kustību telpā. Laika periodā no 1967. gada līdz 1988. gadam, tad Padomju Savienība izveidoja nelielu kodoliekārtām uz "Kosmos" satelītiem piegādāt iekārtas un telemetrijas, bet šī politika ir kļuvusi par mērķi kritiku. Vismaz viens no šiem satelītiem ievadīts Zemes atmosfēru, izraisot radioaktīvais piesārņojums attālos apgabalus Kanādā. Amerikas Savienotās Valstis uzsāka tikai vienu satelītu ar kodolreaktora 1965. gadā. Tomēr projekti par to izmantošanu dziļā kosmosa misijās, apkalpo pētījumu citām planētām vai uz pastāvīgu mēness bāzi joprojām tiek attīstīta. Tas ir pārliecināts, ka gāzes dzesēšanu vai šķidrā metāla kodolreaktors fiziskie principi, kas nodrošina visaugstāko iespējamo nepieciešamo temperatūru, lai samazinātu izmēru radiatora. Arī reaktora telpu aprīkojuma būt tik kompakts, cik vien iespējams, lai samazinātu daudzumu materiālā, kas izmantots aizsargekrāniem, un, lai samazinātu svaru, palaišanas un kosmosa lidojuma laikā. Degvielas tvertnes ietilpība nodrošina darbību reaktora darbības laikā kosmosa lidojumu.