Ядерный реактор.

Что такое ядерный реактор? Ядерный реактор устройство, предназначенное для организации управляемой самоподдерживающейся цепной реакции деления, которая всегда сопровождается выделением энергии. Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми. Первым реактором, построенным за пределами США, стал ZEEP, запущенный в Канаде 5 сентября 1945 года. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1, заработавшая 25 декабря 1946 года в Москве под руководством И. В. Курчатова. К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов.

Как работает ядерный реактор? При распаде урана U 235 происходит выделение тепла, сопровождаемое выбросом двух-трех нейтронов. По статистическим данным – 2,5. Эти нейтроны сталкиваются с другими атомами урана U 235. При столкновении уран U 235 превращается в нестабильный изотоп U 236, который практически сразу же распадается на Kr 92 и Ba эти самые 2-3 нейтрона. Распад сопровождается выделением энергии в виде гамма излучения и тепла. Это и называется цепная реакция. Атомы делятся, количество распадов увеличивается в геометрической прогрессии, что в конечном итоге приводит к молниеносному, по нашим меркам высвобождению огромного количества энергии – происходит атомный взрыв, как последствие неуправляемой цепной реакции. Однако в ядерном реакторе мы имеем дело с управляемой ядерной реакцией. Таким образом в активной зоне выделяется тепловая энергия, которая передаётся воде, омывающей эту зону. Здесь температура воды градусов. Далее вода отдаёт тепло второму контуру, после этого – на лопатки турбин, вырабатывающих энергию.

Устройство ядерного реактора. В настоящее время существует два типа ядерных реакторов ВВЭР (водоводяной энергетический реактор) и РБМК (реактор большой мощности канальный). Отличие в том, что РБМК – кипящий реактор, а ВВЭР использует воду под давлением в 120 атмосфер. Реактор ВВЭР привод СУЗ; 2 крышка реактора; 3 корпус реактора; 4 блок защитных труб (БЗТ); 5 шахта; 6 выгородка активной зоны; 7 топливные сборки (ТВС) и регулирующие стержни;

Устройство ТВЭЛа реактора РБМК: 1 заглушка; 2 таблетки диоксида урана; 3 оболочка из циркония; 4 пружина; 5 втулка; 6 наконечник. Также ТВЭЛ включает в себя пружинную систему удержания топливных таблеток на одном уровне, что позволяет точнее регулировать глубину погружения/выведения топлива в активную зону. Они собраны в кассеты шестигранной формы, каждая из которых включает в себя несколько десятков ТВЭЛов. По каналам в каждой кассете протекает теплоноситель.

Физические принципы работы. Текущее состояние ядерного реактора можно охарактеризовать эффективным коэффициентом размножения нейтронов k или реактивностью ρ, которые связаны следующим соотношением: Для этих величин характерны следующие значения: k > 1 цепная реакция нарастает во времени, реактор находится в надкритичном состоянии, его реактивность ρ > 0; k < 1 реакция затухает, реактор под критичен, ρ < 0; k = 1, ρ = 0 число делений ядер постоянно, реактор находится в стабильном критическом состоянии.

Где используются ядерные реакторы? Энергетические ядерные реакторы используются на атомных электростанциях, в судовых электрических установках, на атомных станциях теплоснабжения. Реакторы конвекторы и размножители применяются для производства вторичного ядерного топлива. Исследовательские реакторы нужны для радиохимических и биологических исследований, производства изотопов.

Запуск ядерного реактора.