Atomreaktor: működési elvek, és az egység áramköri

Tervezése és működtetése egy nukleáris reaktor alapján az inicializálás és a kontroll önfenntartó nukleáris reakció. Arra használják, mint kutatási eszköz a radioaktív izotópok előállítását és energiaforrásként a nukleáris erőművek.

Atomreaktor: a működési elv (rövid)

Használt leírásban hasadási folyamat, amelyben egy nehéz mag osztja két kisebb fragmentumot. Ezek a fragmensek egy nagyon gerjesztett állapotban, és bocsátanak ki neutronok, és más szubatomi részecskék és fotonok. A neutronok okozhat új osztályok eredményeként, amelyhez kibocsátott még, és így tovább. Ez a folyamatos önfenntartó száma bomlások úgynevezett láncreakció. Ugyanakkor, a nagy mennyiségű energiát, a termelés, ami a célja a nukleáris energia használatát.

A működési elve egy nukleáris reaktor és egy atomerőmű olyan, hogy 85% a telepek felosztása energia felszabadul egy nagyon rövid idő kezdete után a reakciót. A fennmaradó rész által termelt radioaktív bomlás hasadási termékek, miután elutasították neutronok. A radioaktív bomlás az a folyamat, amelyben az atom elér egy egyensúlyi állapot. Folytatta után részlege.

A atombomba láncreakció emelkedő intenzitású, amíg a legtöbb anyag kerül elosztásra. Ez nagyon gyorsan történik, és így egy rendkívül erős robbanások jellemző az ilyen bombák. Mechanizmus és működtetése egy nukleáris reaktor elvén alapuló fenntartása a láncreakció a szabályozott közel állandó szinten. Úgy tervezték, hogy felrobban a atombomba nem.

Láncreakció és kritika

Physics reaktort megállapításra kerül, hogy a láncreakció valószínűsége után atommaghasadással neutronemisszió. Ha utóbbi népesség csökken, az arány a szétválás a végén csökkenni fog a nullához. Ebben az esetben a reaktor lesz Szubkritikus állapot. Ha a neutron lakosság tartjuk állandó szinten, a hasadási arány stabil marad. A reaktor lesz egy kritikus állapotban. És végül, ha idővel a neutron népesség növekszik, elosztjuk a sebesség és a teljesítmény növekedni fog. core állam válik a szuperkritikus.

A működési elve a következő atomreaktor. Mielőtt elkezdené a neutron lakosság közel nulla. Ezután, üzemeltetők távolítsa el a vezérlő rudak a magból, növekvő a Division magok, hogy átmenetileg átalakítja a reaktor egy szuperkritikus állapotban. Miután elérte a névleges teljesítmény szereplők részben visszatért szabályzó rudak, beállítja az összeg a neutronokat. Ezt követően a reaktort egy kritikus állapotban. Amikor szükség van, hogy hagyja abba, a felhasználónak be rudak teljesen. Ez elnyomja a szétválás, és hozza a mag szubkritikus állapotban.

típusú reaktorok

A legtöbb meglévő energia előállító szükséges hőt a turbinák meghajtására, ami hajt energiagenerátorok nukleáris létesítmények a világon. Emellett sok kutatóreaktor, és egyes országokban a tengeralattjáró vagy a felszíni hajók, amit az energia az atom.

erőművek

Számos faj az ilyen típusú reaktor, de széles körben elfogadott tervezési fény a víz. Az viszont, hogy fel lehet használni a nyomás alatti víz vagy forró vízben. Az első esetben a nagynyomású folyadék hő által felmelegszik a mag, és belép a gőzfejlesztő. Ott, a hőt a primer-szekunder áramkör vezetjük, amely tartalmaz továbbá vizet. A keletkezett gőz végül szolgál a munkaközeg a gőzturbina ciklust.

A reaktor egy forráspontja típusú elvén működik közvetlen energetikai ciklus. Áthaladó víz a mag, forrásig melegítjük, közepes nyomású szinten. Telített gőz áthalad egy sor szeparátorok és szárítók vannak elhelyezve a reaktor, ami annak sverhperegretoe állapotban. Túlhevített gőzt ezután használjuk a munkaközeg, a forgó turbina.

Magas hőmérsékletű gáz-ra hűtjük

Magas hőmérsékletű gázhűtésű reaktor (HTGR) - egy nukleáris reaktor, a működési elve azon alapul, grafit, mint a tüzelőanyag-keverék üzemanyag és mikrogömbök. Két versengő tervez:

• Német „lazán töltött” rendszer, amely egy gömb alakú fűtőelemek 60 mm átmérőjű, amely egy üzemanyag-keverék és a grafit grafit héj;
• az amerikai változata a grafit hexagonális prizmák hogy összekapcsolódni, hogy hozzon létre a mag.

Mindkét esetben, a hűtőfolyadék a hélium nyomáson körülbelül 100 atm. A német rendszer hélium áthalad a hézagokat a réteg gömb alakú fűtőelemek, és az US - nyílásain keresztül a grafit prizmák elrendezett központi tengelye mentén a reaktormagból. Mindkét lehetőség működhet nagyon magas hőmérsékleten, mivel a grafit rendkívül magas szublimációs hőmérséklet, és kémiailag inert hélium teljesen. Hot hélium közvetlenül felhasználható, mint egy működő folyadék a gázturbina magas hőmérsékleten vagy hő felhasználható gőzfejlesztő ciklusban vizet.

Folyékony fém atomreaktor: áramkör és működési elve

Gyorsreaktorok nátrium hűtőfolyadék jelentős figyelmet kapott az 1960-1970 években. Akkor úgy tűnt, hogy képesek reprodukálni a nukleáris üzemanyag a közeljövőben előállításához szükséges tüzelőanyag egy gyorsan kialakuló nukleáris iparban. Amikor világossá vált, hogy ez az elvárás nem reális, a lelkesedés alábbhagyott az 1980. Ugyanakkor az Egyesült Államok, Oroszország, Franciaország, Nagy-Britannia, Japán és Németország épített egy sor ilyen típusú reaktorok. Legtöbbjük dolgozni urán-dioxid keveréke vagy plutónium-dioxid. Az Egyesült Államokban, azonban a legnagyobb sikert a fém üzemanyag.

CANDU

Kanada összpontosította erőfeszítéseit a reaktorokat, amelyek a természetes urán. Ez szükségtelenné teszi a dúsítás hogy használja a szolgáltatást más országokban. Az eredmény ez a politika a deutérium-urán reaktor (CANDU). Ellenőrzés és hűtés előállított nehézvíz. Tervezése és működtetése egy nukleáris reaktor, hogy egy tartályt hideg D ₂ O légköri nyomáson. Aktív terület áthatja csövek cirkónium ötvözetből üzemanyag a természetes urán, amelyen keresztül kering hűtés annak nehézvíz. Villamos energiát elosztjuk a hőátadás nehéz hűtővíz, ami cirkulál a gőzfejlesztő. A gőz a másodlagos hurokban ezután áthalad egy hagyományos turbina ciklust.

kutatási létesítmények

A kutatás atomreaktor a leggyakrabban használt, az elve abban áll, a víz hűtés lemez és az urán fűtőelemek formájában szerelvények. Képesek működő sokféle energiaszinten néhány száz kilowatt megawatt. Mivel az energiatermelés nem elsődleges célja a kutatás reaktorok jellemzi őket hőenergia és a sűrűsége a mag névleges energiájú neutronok. Éppen ezek a paraméterek segít számszerűsíteni képes egy kutatóreaktor elvégzésére speciális vizsgálatokat. Alacsony fogyasztású rendszerek általában működik az egyetemeken és a képzési és nagy teljesítményre van szükség a kutatás laboratóriumi vizsgálati anyagok és jellemzői, valamint az általános kutatás.

A leggyakoribb kutatási atomreaktor, a szerkezet és a működés elve a következő. Az aktív terület található az alján nagy mély medence vízzel. Ez megkönnyíti a megfigyelés és a csatorna elosztását, amellyel a neutron gerendák lehet irányítani. Alacsony energiafelhasználás mellett nincs szükség a szivattyú a hűtőfolyadékot, hogy fenntartsák a biztonságos működési állapotának természetes konvekció hűtőfolyadék biztosítja a kellő hőelvezetést. A hőcserélő általában található a felszínen, vagy a felső része a medence, ahol a forró víz összegyűlt.

hajó telepítés

Eredeti és az elsődleges felhasználása atomreaktorok felhasználásuk tengeralattjárók. A fő előnye, hogy, szemben a fosszilis tüzelőanyagok elégetése rendszerek villamos nem igényelnek levegőt. Következésképpen, a nukleáris tengeralattjáró is víz alá hosszú ideig, és a hagyományos dízel-elektromos tengeralattjáró időszakonként emelkedik a felszínre, hogy futtatni a levegő motorok. A nukleáris energia biztosítja a stratégiai előnyt haditengerészet hajókat. Hála neki, nincs szükség, hogy tankoljanak a külföldi kikötőkben vagy könnyen sebezhető tartályhajók.

A működési elve az atomreaktorban egy tengeralattjárót besorolni. Ugyanakkor köztudott, hogy az USA-ban használ erősen dúsított urán és a lassítás és a hűtés a fény a víz. A design az első reaktor nukleáris tengeralattjáró USS Nautilus erősen befolyásolta erőteljes kutatási létesítményeket. Különlegessége a rendkívül magas reaktivitás mozgásteret, amely egy hosszabb idejű használat tankolás nélkül, és a képesség, hogy indítsa újra a megállás után. Erőmű tengeralattjárók legyen nagyon csendes, hogy ne derüljön ki. Ahhoz, hogy egyedi igényeinek megfelelően a különböző osztályainak tengeralattjárók különböző modellek erőművek hoztak létre.

Amerikai haditengerészet repülőgép-hordozók használt atomreaktor, az elv, amely vélhetően kölcsönzött a legnagyobb tengeralattjárók. Részletek az építési és nem tettek közzé.

Emellett az Egyesült Államok nukleáris tengeralattjárók, az Egyesült Királyságban, Franciaországban, Oroszországban, Kínában és Indiában. Minden esetben, a design nem hozták nyilvánosságra, de úgy gondoljuk, hogy ezek mind nagyon hasonlóak - ez annak a következménye, azonos követelmények és azok műszaki jellemzőinek. Oroszország is van egy kis flotta nukleáris jégtörőhajók, amely létrehozta az azonos reaktorban, a szovjet tengeralattjárók.

ipari létesítmények

Termelési célból fegyverek plutónium-239 használ atomreaktor elve abban áll, magas termelékenység alacsony szintű energia. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a hosszú távú tartózkodásra plutónium mag felhalmozódásához vezet a kívánt ²⁴⁰ Pu.

termelés trícium

Jelenleg, a fő anyag előállítható ilyen rendszerek a trícium ^(3H, vagy T) - a díjat a hidrogén bombák. A plutónium-239 hosszú felezési ideje 24100 év, így egy ország, amely nukleáris fegyverek Ezzel az elemmel, mint a szabály, hogy azt több, mint szükséges. Ezzel szemben a ²³⁹ Pu, a felezési ideje trícium körülbelül 12 év. Így, hogy fenntartsák a szükséges leltár, ez a radioaktív izotóp a hidrogén kell folyamatosan hajtjuk végre. Az USA-ban, a Savannah River (South Carolina), például számos nehézvizes reaktorokat, amelyek termelnek a trícium.

úsznak

Alkotó atomreaktorok, amely képes elektromos áram és gőz fűtési hagyni elszigetelt területeken. Oroszországban például azt találtuk, az alkalmazott kis teljesítményű rendszerek, amelyeket kifejezetten, hogy fedezi a sarkvidéki települések. Kínában, a 10 MW-os üzem HTR-10 hőt szolgáltat és Electric Power Research Institute, ahol ez található. A kis reaktorok automatikusan vezérelt hasonló képességekkel végeznek Svédországban és Kanadában. Az 1960 és 1972-ben a US Army használt kompakt reaktorok segítségével távoli bázisok Grönlandon és az Antarktiszon. Helyükre fűtőolaj erőművek.

űrkutatás

Ezen túlmenően, a reaktorokat tervezett teljesítmény és a mozgás a térben. Ebben az időszakban 1967-1988, a Szovjetunió létrehozott egy kis nukleáris létesítmények a „Kosmos” műhold ellátási berendezések és a telemetria, de ez a politika vált a cél a kritika. Legalább egy ilyen műhold belépett a Föld légkörébe, ami a radioaktív szennyeződés távoli területein Kanadában. Az Egyesült Államok elindította csak egy műhold egy atomreaktor 1965. Ugyanakkor a projektek azok használatát a világűrben küldetések, emberes kutatás más bolygók vagy állandó Hold-bázis tovább kell fejleszteni. Ez biztos, hogy a gáz-ra hűtjük, vagy folyékony-fém atomreaktor, a fizikai elvek, amelyek a lehető legmagasabb hőmérséklet szükséges, hogy minimalizálja a méret a radiátor. Továbbá, a reaktor térben, hogy a berendezések lehetnek olyan kompakt, mint lehetséges, hogy minimálisra csökkentsék a felhasználható anyag mennyiségét a árnyékolás, és hogy csökkentsék a súlyt az indításkor és űrrepülés. Üzemanyag kapacitás biztosítja a reaktor üzemeltetésének időtartama alatt az űrrepülés.