Atomreaktor: operative principper, og enheden kredsløb

Konstruktion og drift af en atomreaktor baseret på initialisering og kontrol selvbærende kernereaktion. Det bruges som et forsknings-værktøj til produktion af radioaktive isotoper og som energikilde til atomkraftværker.

Atomreaktor: driftsprincippet (kort)

Anvendt heri fission proces, hvor en tung kerne deler sig i to mindre fragmenter. Disse fragmenter er i en meget ophidset tilstand og udsender neutroner, og andre subatomare partikler og fotoner. Neutroner kan forårsage nye divisioner som et resultat af, hvor de er udsendt endnu mere, og så videre. Denne kontinuerlige selvbærende antal disintegrationer kaldet kædereaktion. Samtidig, en stor mængde energi, hvis produktion er formålet med brugen af atomkraft.

Princippet for driften af en kernereaktor og et atomkraftværk er således, at 85% af kolonierne splitting energi frigives i løbet af meget kort tid efter starten af reaktionen. Den resterende del er produceret af det radioaktive henfald af fissionsprodukter, efter at de afviste neutroner. Radioaktive henfald er den proces, hvor atomet når en stabil tilstand. Han fortsatte og efter division.

Atombomben kædereaktion øges i intensitet, indtil det meste af materialet vil blive delt. Dette sker meget hurtigt, der producerer en yderst kraftige eksplosioner er karakteristiske for sådanne bomber. Mekanisme og drift af en atomreaktor baseret på princippet om at opretholde kædereaktionen på en reguleret næsten konstant niveau. Det er designet således, at eksplodere som atombombe ikke kan.

Chain Reaction kritik

Fysik fissionsreaktor bestemmes, at en kædereaktion sandsynlighed efter nuklear fission neutron emission. Hvis seneste befolkning falder, vil hastigheden af opdelingen i sidste ende falde til nul. I dette tilfælde vil reaktoren være i en underkritisk tilstand. Hvis neutronbestand holdes på et konstant niveau, vil fission sats forblive stabil. Reaktoren vil være i en kritisk tilstand. Og endelig, hvis tiden neutronen befolkning vokser, dividere hastighed og magt vil stige. kerne tilstand bliver superkritisk.

Princippet om driften af en atomreaktor næste. Før du starter neutron befolkning er tæt på nul. Derefter operatører fjerne styrestænger fra kernen, hvilket øger division kerner, der midlertidigt konverterer reaktoren i en superkritisk tilstand. Efter at have nået mærkeeffekten operatører delvis returneres styrestænger, justere mængden af neutroner. Efterfølgende reaktoren holdes i en kritisk tilstand. Når det er nødvendigt at standse, indfører operatøren stænger fuldstændigt. Dette undertrykker delingen og sætter kernen i subkritiske tilstand.

reaktortyper

Det meste af den eksisterende energi genererer varmen nødvendigt at køre turbiner, der driver producenter af elektricitet af nukleare anlæg i verden. Der er også mange forskningsreaktorer, og nogle lande har ubåde eller overflade skibe, drevet af den energi af atomet.

kraftværker

Der er flere arter af denne type reaktor, men udbredte design af lys vand. Til gengæld kan den anvendes i vand under tryk eller kogende vand. I det første tilfælde væske det høje tryk opvarmet af varmen fra kernen og ind i dampgeneratoren. Der er varmen fra den primære til den sekundære kredsløb øjeblikkeligt, yderligere omfattende vand. Den dannede damp i sidste ende tjener som arbejdsfluidet i dampturbinecyklusen.

Reaktoren er en kogende typen virker på princippet om direkte energi cyklus. Vand, der passerer gennem kernen, bragt i kog over medium trykniveau. Mættet damp passerer gennem en række separatorer og tørretumblere er anbragt i reaktorbeholderen, hvilket resulterer i dens sverhperegretoe tilstand. Overhedet damp anvendes derefter som arbejdsfluid, den roterende turbine.

Høj temperatur gaskølet

Høj temperatur gaskølet reaktor (HTGR) - en atomreaktor, er driftsprincippet baseret på anvendelsen af grafit som en blanding brændsel af brændstof og mikrosfærer. Der er to konkurrerende designs:

• Tysk "Løst" -system, som anvender et sfærisk brændselselementer 60 mm i diameter, bestående af en blanding af brændstof og grafit i en grafit skal;
• den amerikanske version af en grafit sekskantede prismer, der Interlock at skabe kernen.

I begge tilfælde kølefluidet består af helium under et tryk på ca. 100 atmosfærer. Det tyske system helium passerer gennem mellemrummene i laget af sfæriske brændselselementer, og i US - gennem åbninger i grafit prismer anbragt langs midteraksen af reaktoren kerne. Begge muligheder kan operere ved meget høje temperaturer, eftersom grafitten har en ekstremt høj sublimering temperatur og kemisk inert helium fuldstændigt. Varm helium kan anvendes direkte som et arbejdsfluid i en gasturbine ved en høj temperatur eller varme kan udnyttes til produktion af damp cyklus vand.

Flydende metal atomreaktor: kredsløb og funktionsprincip

Hurtige reaktorer med natrium kølevæske har fået stor opmærksomhed i de 1960-1970 s. Så det syntes, at deres evne til at gengive nukleart brændsel i den nærmeste fremtid er forpligtet til at producere brændstof til en hurtigt udviklende nukleare industri. Da det blev klart, at denne forventning er urealistisk, entusiasme aftaget i 1980'erne. Men i USA, Rusland, Frankrig, Storbritannien, Japan og Tyskland bygget en række reaktorer af denne type. De fleste af dem arbejder på urandioxid eller en blanding af plutoniumdioxid. I USA blev der imidlertid den største succes opnås med metal brændstof.

CANDU

Canada har koncentreret sin indsats om de reaktorer, der anvender naturligt uran. Dette eliminerer behovet for dets berigelse at benytte sig af andre lande. Resultatet af denne politik var deuterium-uran reaktor (CANDU). Styre og afkøling producerede tungt vand. Konstruktion og drift af en atomreaktor er at bruge en tank med kold _D2O ved atmosfærisk tryk. Aktivt område gennemtrængt rør af zirconiumlegering brændstof af naturligt uran, hvorigennem cirkulerer afkøling sin tungt vand. Elektricitet produceres ved at dividere varmeoverførsel i tungt vand kølevæske, der cirkuleres gennem dampgeneratoren. Dampen i den sekundære sløjfe passerer så gennem en konventionel turbine cyklus.

forskningsfaciliteter

Til forskning atomreaktor bruges oftest, hvis princip består i anvendelsen af vandkøling plade og uran brændselselementer i formularfelterne samlinger. Stand til at operere i en bred vifte af effektniveauer fra et par hundrede kilowatt til megawatt. Eftersom kraftproduktion ikke er det primære mål for forskningsreaktorer, er de karakteriseret ved termisk energi, der genereres, og densiteten af de centrale nominelle energi neutroner. Det er disse parametre vil bidrage til at kvantificere evne en forskningsreaktor til at udføre specifikke undersøgelser. Low-power systemer har en tendens til at operere på universiteter og anvendes til træning, og der er behov for høj effekt i forskningslaboratorier til test af materialer og egenskaber, samt til generel forskning.

Den mest almindelige forskning atomreaktor, hvis struktur og virkemåde er som følger. Dets aktive område er placeret i bunden af store dybe pulje af vand. Dette letter observation og kanalallokering hvorved neutronstråler kan rettes. Ved lave effektniveauer er der ikke behov for at pumpe kølemidlet, som at opretholde en sikker driftstilstand af den naturlige konvektion af kølemiddel sikrer tilstrækkelig varmeafledning. Varmeveksleren er normalt placeret på overfladen eller i den øvre del af puljen hvor det varme vand akkumuleres.

installation skib

Original og primære anvendelse af atomreaktorer er deres anvendelse i ubåde. Deres største fordel er, at i modsætning til fossile brændstoffer forbrændingsanlæg til at generere elektricitet, de kræver ikke luft. Derfor kan atomubåd forblive neddykket i lang tid, og konventionel diesel-elektrisk ubåd skal regelmæssigt op til overfladen, for at køre deres luftmotorer. Nuklear energi giver en strategisk fordel flådens skibe. Takket være hende, er der ingen grund til at tanke op i udenlandske havne eller fra let sårbare tankskibe.

Princippet for driften af en atomreaktor på en ubåd klassificeret. Imidlertid er det kendt, at der i USA det bruger højt beriget uran, og decelerationen og køling er lys vand. Udformningen af den første reaktor atomubåd USS Nautilus var stærkt påvirket af kraftige forskningsanlæg. Dens unikke funktion er den meget høje reaktivitet margin, hvilket giver en længere periode med drift uden optankning og evnen til at genstarte efter standsning. Kraftværk i ubåde skal være meget stille, for at undgå at blive opdaget. For at imødekomme de specifikke behov i forskellige klasser af ubåde forskellige modeller af kraftværker er blevet oprettet.

US Navy på hangarskibe brugte atomreaktor, at princippet om, som menes at være lånt fra de største ubåde. Nærmere oplysninger om deres konstruktion og er ikke blevet offentliggjort.

Udover USA, atomubåde er i Storbritannien, Frankrig, Rusland, Kina og Indien. I hvert tilfælde blev designet ikke oplyst, men det menes, at de alle er meget ens - det er en konsekvens af de samme krav til deres tekniske karakteristika. Rusland har også en lille flåde af nukleare isbrydere, som etablerede den samme reaktor som i sovjetiske ubåde.

industrianlæg

Med henblik på produktion af våbenplutonium-239 anvender en atomreaktor, hvis princip består i høj produktivitet med lavt energiniveau. Dette skyldes det faktum, at langvarigt ophold af plutonium i kernen fører til ophobning af uønsket ²⁴⁰ Pu.

produktion af tritium

I øjeblikket er den vigtigste materiale kan opnås ved sådanne systemer er tritium ⁽³ H eller T) - gebyret for brintbomber. Plutonium-239 har en lang halveringstid på 24.100 år, så et land med atomvåben, der bruger dette element, som regel har det mere end nødvendigt. I modsætning til den ²³⁹ Pu, halveringstiden af tritium er omkring 12 år. Således, at bevare den nødvendige beholdning omfatter den radioaktive isotop af hydrogen skal udføres kontinuerligt. I USA Savannah River (South Carolina), for eksempel, har flere tunge vand reaktorer, der producerer tritium.

flydende strøm

Skabt af kernereaktorer stand til at tilvejebringe elektricitet og damp opvarmning slettet isolerede områder. I Rusland, for eksempel, fandt vi brugen af små kraftsystemer, specielt designet til at passe til de arktiske bygder. I Kina, de 10-megawatt plante HTR-10 leverer varme og el forskningsinstitut, hvor det er placeret. Udvikling af små reaktorer automatisk styrede med lignende kapaciteter udføres i Sverige og Canada. Mellem 1960 og 1972, den amerikanske hær brugte kompakte vand reaktorer til at give fjerntliggende baser i Grønland og Antarktis. De blev erstattet af fuel-oil kraftværker.

udforskning af rummet

Desuden blev reaktorerne designet til strøm og bevægelse i rummet. I perioden fra 1967 til 1988, Sovjetunionen etablerede en lille nukleare anlæg på "Kosmos" satellitter til at levere udstyr og telemetri, men denne politik er blevet et mål for kritik. Mindst én af disse satellitter ind i Jordens atmosfære, der forårsager radioaktiv forurening fjerntliggende områder i Canada. USA lancerede kun én satellit med en atomreaktor i 1965. Men projekter på deres anvendelse i dybe rummissioner, bemandet forskning andre planeter eller permanent månens bund fortsat udvikles. Dette er sikkert blive en gaskølet eller flydende metal atomreaktor, de fysiske principper, som giver størst mulig temperatur nødvendig for at minimere størrelsen af radiatoren. Også, at reaktorrummet for udstyr være så kompakt som muligt for at minimere mængden af materiale, der anvendes til afskærmning, og at reducere vægten under affyring og rumfart. Brændstof kapacitet vil sikre driften af reaktoren for varigheden af den rumflyvning.