Reattur nukleari: il-prinċipji operattivi, u l-ċirkwit unità

Disinn u tħaddim ta 'reattur nukleari bbażata fuq il inizjalizzazzjoni u l-kontroll reazzjoni nukleari li jsostni lilu nnifsu. Huwa jintuża bħala għodda ta 'riċerka għall-produzzjoni ta' isotopi radjuattivi u bħala sors ta 'enerġija għall-impjanti nukleari.

reattur nukleari: l-prinċipju ta 'operazzjoni (qosra)

Użati hawnhekk proċess ta 'fissjoni li fih nukleu tqil qasmiet f'żewġ biċċiet iżgħar. Dawn il-frammenti huma fi stat eċċitati ħafna u jarmu newtroni, u partiċelli subatomic oħra u photons. Newtroni jistgħu jikkawżaw diviżjonijiet ġodda bħala riżultat ta 'liema huma emessi saħansitra aktar, u l-bqija. Dan in-numru li jsostni lilu nnifsu kontinwu ta disintegrations imsejħa reazzjoni katina. Fl-istess ħin, ammont kbir ta 'enerġija, il-produzzjoni tagħha hija l-għan tal-użu tal-enerġija nukleari.

Il-prinċipju ta 'operazzjoni ta' reattur nukleari u impjant nukleari hija tali li 85% tal-enerġija kolonji qsim hija meħlusa fi żmien qasir ħafna wara l-bidu tar-reazzjoni. Il-parti li jifdal huwa prodott mill-diżintegrazzjoni radjuattiva tal-prodotti ta 'fissjoni, wara li ċaħdet newtroni. tmermir radjuattiv huwa l-proċess li fih l-atomu jilħaq stat stabbli. Huwa kompla u wara diviżjoni.

Ir-reazzjoni katina bomba atomika żidiet fl-intensità, sakemm ħafna mill-materjal ser jinqasam. Dan jiġri malajr ħafna, li jipproduċu splużjonijiet estremament qawwija karatteristika ta 'dawn bombi. Mekkaniżmu u tħaddim ta 'reattur nukleari bbażata fuq il-prinċipju taż-żamma tal-reazzjoni katina fuq livell kważi kostanti regolati. Hija mfassla b'tali mod li jisplodu bomba bħala atomika ma jistgħux.

Reazzjoni Katina u l-kritika

reattur fissjoni Fiżika huwa determinat li probabbiltà reazzjoni katina wara emissjoni newtroni fissjoni nukleari. Jekk popolazzjoni reċenti inaqqas, ir-rata ta 'diviżjoni fl-aħħar se jaqa' għal żero. F'dan il-każ ir-reattur se jkun fi stat subkritiċi. Jekk il-popolazzjoni newtroni tinżamm f'livell kostanti, ir-rata fissjoni se jibqgħu stabbli. -Reattur se jkun f'kondizzjoni kritika. U fl-aħħarnett, jekk matul iż-żmien il-popolazzjoni tan-newtroni tikber, tiddividi l-veloċità u l-qawwa se jiżdied. istat qalba isir supercritical.

Il-prinċipju ta 'operazzjoni ta' reattur nukleari li jmiss. Qabel tibda l-popolazzjoni newtroni huwa viċin iż-żero. Imbagħad, l-operaturi neħħi l-vireg tal-kontroll mill-qalba, tiżdied il-qlub diviżjoni li temporanjament jikkonverti l-reattur fi stat supercritical. Wara li jintlaħaq l-operaturi elettriku kklassifikati parzjalment lura vireg kontroll, jaġġusta l-ammont ta 'newtroni. Sussegwentement-reattur tinżamm f'kundizzjoni kritika. Meta jkun meħtieġ li tieqaf, l-operatur inserzjonijiet vireg kompletament. Dan irażżan id-diviżjoni u jpoġġi l-qalba fl-istat subkritiċi.

tipi ta 'reatturi

Ħafna mill-enerġija eżistenti qed jiġġenera s-sħana meħtieġa biex issuq turbini, li jsuq ġeneraturi tal-elettriku ta 'installazzjonijiet nukleari fid-dinja. Ukoll, hemm ħafna reatturi ta 'riċerka, u xi pajjiżi għandhom sottomarini jew vapuri tal-wiċċ, misjuqa bl-enerġija tal-atomu.

impjanti

Hemm bosta speċi ta 'dan it-tip ta' reattur, iżda ġeneralment adottati disinn ta 'l-ilma tad-dawl. Min-naħa tagħhom, jista 'jintuża fl-ilma pressjoni jew ilma jagħli. Fl-ewwel każ il-likwidu pressjoni għolja msaħħan bil-sħana tal-qalba u jidħol fil-ġeneratur tal-fwar. Hemmhekk, il-sħana mill-primarja għas-ċirkuwitu sekondarju ikun għadda, li jinkludi aktar ilma. Il-fwar iġġenerat finalment sservi bħala l-fluwidu operattiv fiċ-ċiklu turbina tal-fwar.

-Reattur huwa tip togħlija taħdem bil-prinċipju taċ-ċiklu dirett ta 'enerġija. Ilma li jgħaddi mill-qalba, miġjuba għal jagħli fuq livell tal-pressjoni medju. fwar saturat tgħaddi minn serje ta 'separaturi u nixxiefa jintremew fil-reċipjent tar-reattur, li jirriżulta fl-istat sverhperegretoe tagħha. Fwar super-imsaħħan hi mbagħad użata bħala l-fluwidu operattiv, il-turbina rotazzjoni.

mkessħa gass High-temperatura

reattur b'temperatura għolja mkessħa bl-gass (HTGR) - reattur nukleari, il-prinċipju ta 'operazzjoni huwa bbażat fuq l-użu ta' grafita bħala fjuwil tal-fjuwil u mikrosferi. Hemm żewġ disinni li jikkompetu:

• Ġermaniż sistema "sfużi timla", li juża xi elementi karburanti sferiċi 60 mm dijametru, li jikkonsistu minn taħlita ta 'fjuwil u grafita fil-qoxra grafita;
• -verżjoni Amerikana ta 'xi priżmi eżagonali grafita li jorbtu ma' xulxin biex joħolqu l-qalba.

Fiż-żewġ każijiet, il-fluwidu li jkessaħ tikkonsisti elju taħt pressjoni ta 'madwar 100 atmosferi. Is-elju sistema Ġermaniża jgħaddi mill-lakuni fil-saff ta 'sferikali elementi ta' karburant, u fl-Istati Uniti - minn aperturi fuq il-priżmi grafita rranġati tul l-assi ċentrali tal-qalba tar-reattur. Iż-żewġ għażliet jistgħu joperaw f'temperaturi għoljin ħafna, peress li l-grafita li jkollu temperatura sublimazzjoni estremament għolja, u elju kimikament inerti kompletament. elju sħun jista 'jintuża direttament bħala fluwidu operattiv fil-turbina tal-gass f'temperatura għolja jew sħana jista' jiġi utilizzat għall-ġenerazzjoni ilma ċiklu fwar.

Likwidu tal-metall reattur nukleari: ċirkwit u prinċipju ta 'ħidma

reatturi veloċi bil-coolant sodju ngħatat attenzjoni konsiderevoli fis-snin 1960-1970. Imbagħad deher li l-kapaċità tagħhom li jirriproduċu fjuwil nukleari fil-futur qarib huma meħtieġa jipproduċu karburant għal industrija nukleari jevolvi malajr ħafna. Meta kien jidher ċar li din l-istennija mhuwiex realistiku, entużjażmu waned fl-1980ijiet. Madankollu, fl-Istati Uniti, ir-Russja, Franza, Brittanja, il-Ġappun u l-Ġermanja mibnija serje ta 'reatturi ta' dan it-tip. Ħafna minnhom jaħdmu fuq dijossidu uranju jew taħlita ta 'diossidu plutonju. Fl-Istati Uniti, madankollu, l-akbar suċċess inkiseb bil-karburant tal-metall.

CANDU

Kanada iffoka l-isforzi tagħha fuq il reatturi, li jużaw uranju naturali. Dan jelimina l-ħtieġa għall-arrikkiment tagħha li jużaw is-servizzi ta 'pajjiżi oħra. Ir-riżultat ta din il-politika kienet il reattur dewterju-uranju (CANDU). Kontroll u tkessiħ hija pproduċiet ilma tqil. Disinn u tħaddim ta 'reattur nukleari huwa l-użu ta' tank b'D kiesaħ ₂ O fi pressjoni atmosferika. żona attiva nixxew tubi tal-fjuwil liga taż-żirkonju ta 'uranju naturali, li permezz tiegħu jiċċirkola jkessaħ l-ilma tqil tagħha. Elettriku huwa prodott billi tiddividi t-trasferiment tas-sħana fil-coolant ilma tqil, li jiġi ċċirkolat permezz tal-ġeneratur tal-fwar. Il-fwar fil-linja sekondarja imbagħad tgħaddi minn ċiklu turbina konvenzjonali.

faċilitajiet ta 'riċerka

Għal reattur nukleari riċerka hija użata ħafna drabi, il-prinċipju ta 'li jikkonsisti fl-użu ta pjanċa ilma tat-tkessiħ u tal-fjuwil uranju elementi fl-assembleji formola. Kapaċi jaħdmu fil-firxa wiesgħa ta 'livelli ta' qawwa minn ftit mijiet f'kilowatts għall megawatt. Peress ġenerazzjoni tal-enerġija mhuwiex l-objettiv primarju ta 'reatturi ta' riċerka, huma kkaratterizzati minn enerġija termali ġġenerata, u d-densità ta 'l-newtroni nominali qalba enerġija. Huwa dawn il-parametri se jgħinu biex jikkwantifika l-ħila ta 'reattur ta' riċerka biex iwettqu studji speċifiċi. Sistemi ta 'enerġija baxxa għandhom tendenza li joperaw fl-universitajiet u huma użati għat-taħriġ, u l-qawwa għolja hija meħtieġa laboratorji ta' riċerka għall-materjali u l-karatteristiċi l-ittestjar, kif ukoll għar-riċerka ġenerali.

Ir-riċerka reattur aktar komuni nukleari, l-istruttura u l-prinċipju ta 'operazzjoni hija kif ġej. qasam attiv tagħha jinsab fil-qiegħ tal-pool fil-fond kbir ta 'ilma. Dan jiffaċilita l-allokazzjoni osservazzjoni u kanal li permezz tiegħu l-raġġi tan-newtroni tista 'tkun diretta. F'livelli ta 'qawwa baxxa m'hemmx bżonn li pompa l-likwidu li jkessaħ, tinżamm stat joperaw sikur tal-konvezzjoni naturali ta' likwidu li jkessaħ jiżgura biżżejjed dissipazzjoni tas-sħana. L-iskambjatur tas-sħana huwa normalment jinsabu fuq il-wiċċ jew fil-parti ta 'fuq tal-pool fejn l-ilma sħun jiġi akkumulat.

installazzjoni vapur

użu oriġinali u primarju ta 'reatturi nukleari hija l-użu tagħhom fil sottomarini. Vantaġġ ewlieni tagħhom huwa li, b'kuntrast ma 'sistemi ta' kombustjoni tal-karburanti fossili għall-ġenerazzjoni ta 'elettriku li dawn ma jeħtiġux arja. Konsegwentement, sottomarini nukleari jistgħu jibqgħu mgħaddsa għal żmien twil, u konvenzjonali sottomarini-diżil-elettriku għandu perjodikament lok għall-wiċċ, biex imexxu muturi ajru tagħhom. enerġija nukleari tipprovdi xi vantaġġ vapuri strateġiċi Navy. Grazzi għall tagħha, m'hemmx bżonn li jfornu l-fjuwil f'portijiet barranin jew minn tankers faċilment vulnerabbli.

Il-prinċipju ta 'operazzjoni ta' reattur nukleari fuq sottomarin kklassifikat. Madankollu, huwa magħruf li fl-Istati Uniti hija tuża uranju arrikkit ħafna, u l-deċelerazzjoni u tkessiħ hija l-ilma ħafif. Id-disinn ta 'l-ewwel reattur sottomarini nukleari USS Nautilus kien influwenzat sew mill-istallazzjonijiet tar-riċerka qawwija. Karatteristika unika tagħha hija l-marġni b'reattività għolja ħafna, li jipprovdi perjodu estiż ta 'operazzjoni mingħajr refuelling u l-abbiltà li terġa' tibda wara waqfien. power station fil sottomarini għandu jkun ferm kwieta, sabiex jiġi evitat kxif. Biex jintlaħqu l-ħtiġijiet speċifiċi ta 'klassijiet differenti ta' sottomarini mudelli differenti ta 'impjanti jkunu ġew stabbiliti.

Istati Uniti Navy fuq jġorru l-ajruplani użati reattur nukleari, il-prinċipju ta 'liema huwa maħsub li jiġu mislufa mill-akbar sottomarini. Dettalji tal-bini tagħhom u ma ġewx ippubblikati.

Minbarra l-Istati Uniti, sottomarini nukleari fir-Renju Unit, Franza, ir-Russja, iċ-Ċina u l-Indja. F'kull każ, id-disinn ma kinitx żvelata, iżda huwa maħsub li dawn huma kollha simili ħafna - dan huwa konsegwenza tal-istess rekwiżiti għall-karatteristiċi tekniċi tagħhom. Ir-Russja wkoll għandha flotta żgħira ta icebreakers nukleari, li stabbilixxa l-istess reattur bħal fil sottomarini Sovjetika.

installazzjonijiet industrijali

Għal skopijiet ta 'produzzjoni ta' armi ta 'grad plutonju-239 juża reattur nukleari, il-prinċipju tagħha tikkonsisti produttività għolja bl-enerġija f'livell baxx. Dan huwa dovut għall-fatt li r-residenza fit-tul tal-plutonju fir-qalba twassal għall-akkumulazzjoni ta 'mhux mixtieqa ²⁴⁰ Pu.

produzzjoni ta 'tritju

Bħalissa, il-materjal prinċipali tinkiseb minn sistemi bħal dawn huwa tritju ⁽³ H jew T) - il-ħlas għall bombi idroġenu. Plutonju-239 għandu half-life twila ta 24,100 snin, hekk pajjiż bl-armi nukleari li jużaw dan l-element, bħala regola, li hija aktar milli meħtieġ. B'kuntrast mal-Pu ^239, il-half-life ta 'tritju huwa ta' madwar 12-il sena. Għalhekk, biex jinżamm l-inventarju meħtieġ, dan isotopi radjoattivi ta 'idroġenu għandhom jitwettqu kontinwament. Fl-Istati Uniti, il-Xmara Savannah (South Carolina), per eżempju, għandha bosta reatturi ilma tqil, li jipproduċu tritju.

enerġija f'wiċċ l-ilma

Maħluqa mill reatturi nukleari, kapaċi li jipprovdu tisħin elettriku u stim mħassra f'żoni iżolati. Fir-Russja, per eżempju, sibna l-użu ta 'sistemi ta' enerġija żgħar, iddisinjati apposta biex jilqgħu għall-insedjamenti Artiku. Fiċ-Ċina, il-pjanta 10-megawatt HTR-10 jipprovdi s-sħana u istitut ta 'riċerka enerġija elettrika, li fih ikun jinsab. Żvilupp ta 'reatturi żgħar kkontrollati awtomatikament mal-kapaċitajiet simili jitwettqu fl-Iżvezja u l-Kanada. Fil-perjodu 1960-1972, l-Armata Istati Uniti użat reatturi ilma kompatti biex jipprovdu bażijiet remoti fil-Groenlandja u Antartika. Huma ġew sostitwiti mill-impjanti ta 'żejt karburant.

esplorazzjoni spazjali

Barra minn hekk, il reatturi kienu ddisinjati għall-enerġija u l-moviment fl-ispazju. Fil-perjodu 1967-1988, l-Unjoni Sovjetika stabbilixxa installazzjonijiet nukleari żgħar fuq il- "Kosmos" satelliti għall-provvista tagħmir u telemetrija, iżda din il-politika saret mira għall-kritika. Mill-inqas wieħed minn dawn satelliti daħlu atmosfera tad-Dinja, li jikkawżaw f'żoni remoti kontaminazzjoni radjuattiva tal-Kanada. L-Istati Uniti nediet wieħed biss satellita b'reattur nukleari fl-1965. Madankollu, il-proġetti dwar l-użu tagħhom fil-missjonijiet spazjali fond, pjaneti l-oħra ta 'riċerka bl-ekwipaġġ jew fuq bażi Lunar permanenti ikomplu jiġu żviluppati. Dan huwa żgur li jkun reattur mkessħa bl-gass jew likwidu tal-metall nukleari, il-prinċipji fiżiċi tiegħu jipprovdu l-ogħla temperatura possibbli meħtieġ li titnaqqas id-daqs tal-radjatur. Ukoll, l-ispazju reattur għal tagħmir li jkun kompatti possibbli biex jimminimizzaw l-ammont ta 'materjal użat għall-ilqugħ, u biex jitnaqqas il-piż waqt l-inawgurazzjoni u l-ispazju tat-titjira. kapaċità fjuwil se tiżgura tħaddim tar-reattur għat-tul tat-titjira ispazju.