Jedrskih reaktorjev: operativna načela, in enota vezje

Oblikovanje in delovanje jedrskega reaktorja, ki temelji na inicializacijo in nadzorni samozadosten jedrske reakcije. Uporablja se kot raziskovalno orodje za proizvodnjo radioaktivnih izotopov in kot vir energije za jedrskih elektrarn.

Jedrski reaktor: načelo delovanja (kratek)

Se tukaj uporablja cepitev proces, pri katerem težka jedro razdeli na dve manjših fragmentov. Ti fragmenti so v zelo vzbujeno stanje in oddajajo nevtrone in drugih subatomskih delcev in fotonov. Nevtroni lahko povzroči nove delitve, ki so posledica katerega se oddaja še bolj, in tako naprej. Ta stalni samofinancirajuća število razgradenj imenovane verižna reakcija. Ob istem času, velika količina energije, katerega proizvodnja je cilj uporabe jedrske energije.

Princip delovanja jedrskega reaktorja in jedrske elektrarne, je takšna, da je 85% kolonije cepilnega energije je izšla v zelo kratkem času po začetku reakcije. Preostali del se proizvaja z radioaktivnim razpadom cepitvenih produktov, potem ko so zavrnili nevtrone. Radioaktivni razpad je postopek, v katerem je atom doseže stabilno stanje. Je nadaljeval in po delitvi.

Atomska Reakcijsko Bomba verige poveča jakost, dokler bo večina materiala deljiva. To se zgodi zelo hitro, proizvaja zelo močne eksplozije značilne takšnih bomb. Mehanizem in obratovanje jedrskega reaktorja, ki temelji na načelu ohranjanja verižne reakcije na reguliranem skoraj konstantni ravni. Zasnovan je tako, da eksplodira kot atomska bomba ne more.

Verižna reakcija in kritika

Fizika cepitve reaktor se ugotovi, da verižno reakcijo verjetnost po emisijo jedrske fisije nevtronov. Če se nedavno zmanjšanje števila prebivalstva, bo stopnja delitve na koncu padla na nič. V tem primeru bo reaktor v podkritično stanju. Če je populacija nevtronov ohranja na konstantni ravni, bo stopnja cepitve ostala stabilna. Reaktor bo v kritičnem stanju. In končno, če se sčasoma populacija nevtronov raste, tako, da se hitrost in moč se bo povečala. Jedro stanje postane zelo natančna.

Princip delovanja jedrskega reaktorja zraven. Pred začetkom prebivalstvo nevtronov je blizu nič. Nato operaterji odstranitev kontrolnih palic iz jedra, povečanje oddelka za jedra, ki začasno pretvori reaktor v superkritičnem stanju. Po prihodu naznačenimi operaterji električni deloma vrne kontrolnih palic, prilagajanje količine nevtronov. Nato se reaktor vzdržuje v kritičnem stanju. Kadar je treba končati, operater vstavi palice celoti. To zavira delitev in postavlja jedro v podkritično stanju.

vrste reaktorjev

Večina obstoječe energije ustvarja toploto, potrebno za pogon turbine, ki poganjajo generatorje električne energije iz jedrskih objektov v svetu. Prav tako obstaja veliko raziskovalnih reaktorjev, nekatere države pa imajo podmornice ali površinske ladje, ki jo je energija atoma usmerjenih.

elektrarne

Obstaja več vrst te vrste reaktorja, vendar široko sprejeta oblikovanje svetlobe vode. Po drugi strani pa se lahko uporablja v vodi pod pritiskom ali vrele vode. V prvem primeru tekočine visok tlak ogrevajo s toploto jedra in vstopi v generator pare. Tam se toplota iz primarnega v sekundarni tokokrog opravil, ki nadalje obsega vodo. Doseženi paro končno služi kot delovna tekočina v ciklu parne turbine.

Reaktor je vrsta vrelišča deluje na principu neposrednega energetskega cikla. Voda skozi jedro, vložene do vrenja na srednjem nivoju tlaka. Nasičena para prehaja skozi vrsto separatorjev in sušilniki so razporejena v reaktorski posodi, ki izhaja v sverhperegretoe stanju. Pregreto paro nato uporabimo kot delovno tekočino, vrteče se turbine.

Visoko temperaturno pline ohladimo

Reaktor visoko temperaturno plinsko hlajeni (HTGR) - jedrski reaktor, je princip delovanja temelji na uporabi grafita kot mešanica goriva goriva in mikro-kroglic. Obstajata dve konkurenčni modeli:

• Nemščina sistem "razsute", ki uporablja okroglim gorivni elementi premera 60 mm, ki sestoji iz mešanice goriva in grafita v grafitnega lupino;
• Ameriška različica grafitnih šesterokotne prizme, ki Interlock ustvariti jedro.

V obeh primerih je hladilna tekočina sestoji iz helija pod tlakom približno 100 atmosfer. Nemščina Sistem helij skozi vrzeli v plasti sferičnih gorivnih elementov, in v ZDA - skozi odprtine v grafitnih prizmami razporejena vzdolž središčne osi jedra reaktorja. Obe možnosti lahko delujejo pri zelo visokih temperaturah, ker ima grafit popolnoma izjemno visoke temperature sublimacijo in kemično inerten helij. Vroče helij lahko uporabimo direktno kot obdelovalne tekočine v plinski turbini pri visoki temperaturi ali toplote se lahko uporablja za proizvodnjo pare vodni krog.

Tekoče kovine jedrskih reaktorjev: vezje in način delovanja

Hitro reaktorji z natrijevim hladila je prejel veliko pozornosti v 1960-1970 letih. Potem pa se je zdelo, da je njihova zmožnost razmnoževanja jedrskega goriva so potrebne v bližnji prihodnosti za proizvodnjo goriva za hitro razvijajoče se jedrske industrije. Ko je postalo jasno, da je to pričakovanje nerealno, navdušenje upadla leta 1980. Vendar pa je v Združenih državah Amerike, Rusiji, Franciji, Veliki Britaniji, na Japonskem in v Nemčiji zgradili vrsto reaktorjev tega tipa. Večina jih dela na uranovega dioksida ali mešanice plutonija dioksida. V Združenih državah Amerike, pa je največji uspeh dosegla s kovinsko gorivo.

CANDU

Kanada je osredotočila svoja prizadevanja na reaktorjih, ki uporabljajo naravni uran. To odpravlja potrebo po njeno obogatitev uporabljati storitve drugih držav. Rezultat te politike je bil reaktor devterij-uran (CANDU). Nadzor in hlajenje proizvaja težke vode. Projektiranje in obratovanje jedrskega reaktorja je uporaba posodo z mrzlo D ₂ O pri atmosferskem tlaku. Aktivna površina prežeta cevi iz cirkonija zlitine goriva naravnega urana, skozi katero se pretaka hladilni svoje težke vode. Električna energija se proizvaja tako, da se prenos toplote v težke vode s hladilno tekočino, ki kroži skozi uparjalnik. Para pri sekundarnem zanko, nato prehaja skozi konvencionalne turbine cikla.

raziskovalne ustanove

Za je raziskovalni jedrski reaktor najbolj pogosto uporablja, je načelo, ki je sestavljena iz uporabe elementov vode hlajenje tablice in urana za gorivo v skupščinah obliki. Sposobnost delovanja v različnih nivojev moči od nekaj sto kilovatov, da megavatov. Ker električne energije ni primarni cilj raziskovalnih reaktorjev, sta označena s toplotno energijo, proizvedeno in gostoto jedra nominalnih nevtronov energije. To je ti parametri bodo pomagali oceniti sposobnost raziskovalnega reaktorja za izvajanje posebnih študij. Low-pogonski sistemi običajno delujejo na univerzah in se uporabljajo za usposabljanje, in je potrebna velika moč v raziskovalnih laboratorijih za preskušanje materialov in značilnosti, kakor tudi za splošne raziskave.

Najpogostejši raziskovalni jedrski reaktor, struktura in princip delovanja je, kot sledi. Njegova aktivna območje se nahaja na dnu velikega globoki bazen z vodo. Ta omogoča opazovanje in kanal dodelitev, s katerimi se lahko usmerjena na nevtronsko žarki. Pri nizkih stopnjah moči ni potrebe za črpanje hladilne tekočine, kot da ohranijo varno operacijski stanje naravne konvekcije hladilnega sredstva zagotavlja zadostno odvajanje toplote. Toplotni izmenjevalnik se običajno nahaja na površini ali v zgornjem delu bazena, kjer se vroča voda nabrano.

namestitev ladja

Original in primarna uporaba jedrskih reaktorjev je njihova uporaba v podmornicah. Njihova glavna prednost je, da je, v nasprotju z sisteme zgorevanja fosilnih goriv za proizvodnjo električne energije ne potrebujejo zraka. Zato je lahko jedrska podmornica še vedno potopljena za dolgo časa, in konvencionalno dizelsko-električni podmornica mora občasno dvignejo na površje, da vodijo svoje letalske motorje. Jedrska energija zagotavlja strateško prednost mornarice ladje. Hvala za njo, ni treba, da točenja goriva v tujih pristaniščih ali enostavno ranljivih tankerjev.

Princip delovanja jedrskega reaktorja na podmornici razvrščeni. Vendar pa je znano, da se v ZDA uporablja visoko obogatenega urana, in pojemek in hlajenje je lahka voda. Zasnova prvega reaktorja jedrske podmornice USS Nautilus je bila pod močnim vplivom močnih raziskovalnih objektov. Njegova edinstvena značilnost je zelo visoka reaktivnost marža, ki zagotavlja daljše obdobje delovanja brez menjave goriva in sposobnost, da ponovno po prenehanju. Elektrarna v podmornicah mora biti zelo tiho, da bi se izognili odkritju. Da bi zadovoljili posebne potrebe različnih razredov podmornic so bili določeni različni modeli elektrarn.

Ameriška mornarica na letalonosilk uporablja jedrski reaktor, katerega načelo je verjel, da se sposodil od največjih podmornic. Podrobnosti o njihovi gradnji in niso bili objavljeni.

Poleg Združenih držav Amerike, jedrski podmornici so v Veliki Britaniji, Franciji, Rusiji, na Kitajskem in v Indiji. V vsakem primeru, zasnova ni bila razkrita, vendar je verjel, da so vsi zelo podobni - to je posledica iste zahteve za njihove tehnične lastnosti. Rusija ima tudi majhno floto jedrskih ledolomilci, ki je ustanovljen v isti reaktor kot v sovjetskih podmornic.

industrijskih obratov

Za namene proizvodnje plutonija za izdelavo orožja-239 uporablja jedrski reaktor, katerega načelo je sestavljen iz visoko produktivnost z nizko raven energije. To je posledica dejstva, da dolgoročno bivanje plutonija v sredici vodi do kopičenja nezaželene ²⁴⁰ Pu.

proizvodnja tritija

Trenutno je glavni material dobimo s teh sistemov je tritij ^(3H ali T) - pristojbine za vodikovih bomb. Plutonij-239 ima dolgo razpolovno dobo 24.100 let, tako da je država z jedrskim orožjem, ki uporabljajo ta element, kot pravilo, še bolj, kot je potrebno. V nasprotju s ²³⁹ Pu, je razpolovna doba tritija je približno 12 let. Tako, da se zagotovi potrebna inventarja, radioaktivni izotop vodika treba izvajati neprekinjeno. V ZDA, Savannah River (South Carolina), na primer, ima več težkih vodnih reaktorjev, ki proizvajajo tritij.

plavajoče moč

Ustvaril jedrskih reaktorjev, ki lahko zagotavlja ogrevanje in elektriko parno črta izolirana območja. V Rusiji, na primer, smo našli uporabo majhnih sistemov moči, posebej zasnovan, da zadovolji arktičnih naselij. Na Kitajskem, dobave 10-megavatno rastlin HTR-10 toploto in raziskave električne energije inštitut, v katerem se nahaja. Razvoj malih reaktorjev samodejno nadzorovanih s podobnimi zmogljivostmi se izvajajo na Švedskem in v Kanadi. Med letoma 1960 in 1972, je ameriška vojska uporablja manjši vodnih reaktorjev zagotoviti oddaljenih baz v Grenlandiji in Antarktiki. Ti so nadomestili elektrarn goriva nafte.

raziskovanje vesolja

Poleg tega so bili reaktorji oblikovani za moč in gibanje v prostoru. V obdobju od leta 1967 do leta 1988 je Sovjetska zveza ustanovljena majhne jedrske objekte na "Kosmos" satelitov za dobavo opreme in telemetrijo, vendar je ta politika je postala tarča kritik. Vsaj eden od teh satelitov vstopil v Zemljino atmosfero, ki povzroča radioaktivne kontaminacije oddaljenih območjih Kanade. Združene države začela samo en satelit z jedrskim reaktorjem leta 1965. Vendar, projekti za njihovo uporabo v globokih vesoljskih misij, posadko raziskovalnih drugih planetov ali na stalni lunar osnove še naprej razvijati. Ta je prepričan, da jedrska plinsko hlajeni ali tekoča kovina reaktor so fizikalni principi katerih zagotavlja največjo možno temperaturo potrebne za zmanjšanje velikost radiatorja. Prav tako je reaktor prostor za opremo, da bi tako kompaktna kot je mogoče, da se zmanjša količino materiala, ki se uporablja za ščit, in zmanjšati težo med začetek in vesoljskih poletov. Rezervoar za gorivo bo zagotovilo delovanje reaktorja za čas trajanja vesoljskih poletov.