Jaderný reaktor: provozní principy a přípojek

Konstrukce a provoz jaderného reaktoru na základě inicializační a řídicí samovolného jaderné reakce. Používá se jako výzkumný nástroj pro výrobu radioaktivních izotopů a jako zdroj energie pro jaderné elektrárny.

Jaderný reaktor: princip činnosti (krátký)

v tomto textu používá štěpení proces, ve kterém se těžké jádro se rozdělí na dvě menší fragmenty. Tyto fragmenty jsou ve velmi excitovaného stavu a produkují neutrony a další subatomární částice a fotony. Neutrony může vyvolat nové rozdělení, v důsledku kterých jsou emitované ještě víc, a tak dále. Tento kontinuální soběstačnou počet rozpadů zvaných řetězová reakce. Ve stejné době, velké množství energie, jehož výroba je cílem využívání jaderné energie.

Princip provozu jaderného reaktoru a jaderné elektrárny, je taková, že 85% z kolonií rozdělení energie se uvolňuje ve velmi krátké době po začátku reakce. Zbývající část se vyrábí radioaktivního rozpadu štěpných produktů, po odmítli neutronů. Radioaktivní rozpad je proces, ve kterém je atom dosáhne ustáleného stavu. Pokračoval i po rozdělení.

Atomová bomba řetězová reakce zvyšuje intenzitu, dokud bude rozdělena většina materiálu. To se stává velmi rychle produkovat extrémně silné výbuchy charakteristické takových bomb. Mechanismus a provoz jaderného reaktoru založen na principu zachování řetězovou reakci na regulovaném téměř konstantní úrovni. Je navržen tak, aby explodovat jako atomová bomba nemůže.

Řetězová reakce a kritika

Fyzika štěpný reaktor je stanoveno, že řetězová reakce pravděpodobnost po jaderného štěpení neutronové emise. Pokud klesne nedávné populace, bude rychlost dělení nakonec klesne na nulu. V tomto případě je reaktor bude v podkritickém stavu. Pokud je neutronový populace udržována na konstantní úrovni, bude míra štěpení zůstávají stabilní. Reaktor bude v kritickém stavu. A konečně, je-li v průběhu času neutron populace roste, rychlost dělení a síla zvýší. Jádro stav stane superkritickou.

Princip provozu jaderného reaktoru další. Před zahájením populace neutronů se blíží nule. Poté, operátoři odstranit řídicích tyčí z jádra, zvýšení dělení jader, která dočasně převádí do reaktoru v nadkritickém stavu. Po dosažení jmenovité provozovatelé elektrárny částečně vrátil řídících tyčí, nastavení množství neutronů. Následně se reaktor udržuje v kritickém stavu. Je-li nutné zastavit, operátor vloží tyče úplně. Tím se zabraňuje dělení a dává jádro v podkritickém stavu.

typy reaktorů

Většina stávajících energie generuje teplo potřebné pro pohon turbíny, které pohánějí generátory elektřiny z jaderných zařízení ve světě. Také existuje mnoho výzkumných reaktorů, a některé země mají ponorky či lodě povrchu, poháněné energií atomu.

elektrárny

Existuje několik druhů tohoto typu reaktoru, ale široce přijala návrh lehkou vodou. Na druhé straně, může být použit v tlakové vody nebo vařící vody. V prvním případě, že vysokotlaká kapalina ohřívá teplem z jádra a vstupuje do parního generátoru. Tam, je teplo z primárního do sekundárního okruhu se vede, že dále obsahuje vodu. Vyrobené páry nakonec slouží jako pracovní tekutiny v cyklu parní turbíny.

Reaktor je typ varu pracuje na principu přímého energetického cyklu. Voda procházející jádrem, přivedl do varu nad střední úrovni tlaku. Nasycená pára prochází řadou separátorů a sušičky jsou uspořádány v nádobě reaktoru, což má za následek jeho sverhperegretoe stavu. Přehřátá pára se pak použije jako pracovní tekutiny, rotující turbíny.

Vysokoteplotní chlazený plynem

chlazený plynem vysokoteplotního reaktoru (HTGR) - jaderný reaktor, princip činnosti je založen na použití grafitu jako palivové směsi paliva a mikrosféry. Existují dvě soupeřící návrhy:

• Německý systém „volně sypané“, který využívá sférický palivových článků o průměru 60 mm, sestávající ze směsi paliva a grafitu v grafitovém pláště;
• americká verze grafitového hexagonálních hranolů, které je vzájemně propojena k vytvoření jádra.

V obou případech je chladicí tekutina sestává z helia pod tlakem asi 100 MPa. Německý systém helium přes mezery ve vrstvě kulovitých palivových článků, a v US - otvory v grafitových hranolů uspořádaných podél centrální osy jádra reaktoru. Obě možnosti může pracovat při velmi vysokých teplotách, protože grafit má extrémně vysoký sublimační teplotu a chemicky inertní helium úplně. Horká helium mohou být použity přímo jako pracovní tekutiny v plynové turbíně při vysoké teplotě nebo tepla mohou být použity pro generování parního cyklu vodou.

Tekutých kovů jaderný reaktor: obvod a princip

Rychlé reaktory s chladivem sodného získal značnou pozornost v 1960-1970 let. Pak se zdálo, že jejich schopnost množit jaderného paliva v blízké budoucnosti jsou potřebné k výrobě paliva pro rychle se rozvíjející jaderného průmyslu. Když bylo jasné, že toto očekávání je nerealistické, nadšení klesala v roce 1980. Nicméně, ve Spojených státech, Rusku, Francii, Velké Británii, Japonsku a Německu postavil sérii reaktorů tohoto typu. Většina z nich pracuje na uranu oxidu nebo směsí plutonia uhličitého. Ve Spojených státech je však největší úspěch bylo dosaženo s kovovým palivem.

CANDU

Kanada se zaměřuje své úsilí na reaktorech, které využívají přírodní uran. Tím se eliminuje potřeba pro jeho obohacení využívat služeb jiných zemí. Výsledkem této politiky bylo reaktor deuterium-uran (CANDU). Ovládací a ochlazení produkoval těžká voda. Konstrukce a provoz jaderného reaktoru je použít nádrž studenou D _2O při atmosférickém tlaku. Aktivní plocha prostoupen trubky zirkonu slitiny paliva přírodního uranu, přes které proudí chladící jeho těžká voda. Elektrická energie se vyrábí tak, že se přenos tepla v těžké chladicí vody, která cirkuluje parního generátoru. Pára v sekundární smyčce potom prochází konvenčním turbíny cyklu.

výzkumných zařízení

Pro výzkum jaderný reaktor se používá nejčastěji, jehož podstata spočívá v použití chladicí vody deskových a uranu prvků v sestavách formuláře. Schopné pracovat v širokém rozsahu úrovní výkonu od několika set kilowattů na megawattů. Vzhledem k tomu, elektrické energie, není hlavním cílem výzkumných reaktorů, které se vyznačují tím, tepelnou energií, a hustota jádra jmenovitých neutronů. Jsou to právě tyto parametry přispěje ke kvantifikaci schopnosti výzkumného reaktoru k provádění specifické studie. Low-energetické systémy mají tendenci pracovat na vysokých školách a jsou používány pro výcvik, a je potřeba vysoký výkon ve výzkumných laboratořích pro testování materiálů a specifikací, stejně jako obecné studie.

Nejběžnější výzkum jaderný reaktor, struktura a princip činnosti je následující. Jeho aktivní oblast leží na dně velkého hluboké kaluži vody. To usnadňuje pozorování a kanál přidělení, podle kterého může být neutronové svazků nasměrovaných. Při nízkých úrovních výkonu není nutné, aby čerpadlo chladicí kapaliny, aby se zachovala do bezpečného provozního stavu přirozeným prouděním chladiva zajišťuje dostatečný odvod tepla. Výměník tepla je obvykle umístěn na povrchu nebo v horní části bazénu, kde se nahromaděné horká voda.

instalace loď

Původní a primární využití jaderných reaktorů je jejich použití v ponorkách. Jejich hlavní výhodou je to, že na rozdíl od spalovacích zařízení na fosilní paliva pro výrobu elektrické energie, které nevyžadují vzduch. V důsledku toho, jaderné ponorky mohou zůstat ponořené po dlouhou dobu, a konvenční dieselelektrické ponorky pravidelně stoupat k povrchu, ke spuštění své letecké motory. Jaderná energie poskytuje strategickou výhodu námořních lodí. Díky ní není třeba natankovat v cizích přístavech nebo ze snadno zranitelných tankerů.

Princip provozu jaderného reaktoru na ponorky klasifikovány. Nicméně je známo, že ve Spojených státech se používá vysoce obohacený uran, a zpomalení a chlazení je lehká voda. Konstrukce prvního reaktoru jaderné ponorky USS Nautilus byl silně ovlivněn silnými výzkumných zařízení. Jeho jedinečnou vlastností je velmi vysoká reaktivita rozpětí, které poskytují delší dobu provozu bez doplňování paliva a schopnost restart po zastavení. Elektrárna v ponorkách, musí být velmi tichý, aby se zabránilo odhalení. Aby vyhovovala specifickým potřebám různých tříd ponorek byly stanoveny různé modely elektráren.

US Navy na letadlových lodích používán jaderný reaktor, jehož princip je považován za vypůjčené z největších ponorek. nebyly zveřejněny podrobnosti o jejich konstrukci a.

Kromě Spojených států, jaderné ponorky jsou ve Velké Británii, Francii, Rusku, Číně a Indii. V každém případě konstrukce nebyla zveřejněna, ale předpokládá se, že jsou velmi podobné - to je důsledek stejné požadavky na jejich technické vlastnosti. Rusko má také malou flotilu jaderných ledoborců, které zjistilo, stejný reaktor jako v sovětských ponorek.

průmyslová zařízení

Pro účely výroby zbraní plutonia-239 používá jaderného reaktoru, jehož podstata spočívá ve vysoké produktivity s nízkou úroveň energie. To je způsobeno tím, že dlouhodobý pobyt plutonia v jádře vede k hromadění nežádoucího ²⁴⁰ Pu.

Produkce tritia

V současné době je hlavní materiál lze získat pomocí těchto systémů je tritium ⁽³ H nebo T) - poplatek za vodíkové bomby. Plutonium-239 má dlouhý poločas 24,100 roky, takže země s jadernými zbraněmi, které používají tento prvek, zpravidla si to víc, než je nutné. Na rozdíl od ²³⁹ Pu, poločas rozpadu tritia je asi 12 lety. Tak, pro udržení potřebné zásoby, tento radioaktivní izotop vodíku se musí provádět kontinuálně. V USA, řeky Savannah (South Carolina), například, má několik těžkých reaktory, které produkují tritium.

plovoucí síla

Vytvořil jaderných reaktorů, schopné poskytovat elektřiny a vytápění párou odstraněny izolované oblasti. V Rusku, například, jsme zjistili, že použití malých energetických systémů, speciálně navržen tak, aby obstarávat arktických osad. V Číně, dodávky 10 megawatt rostlina HTR-10 teplo a elektrická energie výzkumný ústav, ve kterém se nachází. Rozvoj malých reaktorů automaticky řízených s podobnými schopnostmi jsou provedeny ve Švédsku a Kanadě. V letech 1960 a 1972, americká armáda používala kompaktní reaktory k dálkově základen v Grónsku a Antarktidě. Byly nahrazeny elektráren palivové ropy.

průzkum vesmíru

Kromě toho reaktory byly určeny pro síly a pohybu v prostoru. V období od roku 1967 do roku 1988, Sovětský svaz založil malou jaderná zařízení na „Kosmos“ satelitů dodávat zařízení a telemetrie, ale tato politika se stala terčem kritiky. Alespoň jeden z těchto satelitů vstoupil do zemské atmosféry, což způsobuje radioaktivní kontaminace odlehlých oblastech Kanady. Spojené státy zahájena pouze jeden satelit s jaderného reaktoru v roce 1965. Nicméně, projekty týkající se jejich použití v hlubokých vesmírných misí, osazená výzkumné jiných planetách nebo na stálé lunární základny i nadále rozvíjet. To je jisté, že chlazený plynem nebo kapalinou kov jaderný reaktor, fyzikální principy, které poskytují nejvyšší možnou teplotu potřebnou pro minimalizaci velikosti radiátoru. Rovněž prostor reaktoru pro zařízení, které je co nejkompaktnější, aby se minimalizovalo množství materiálu použitého pro stínění, a pro snížení hmotnosti v průběhu startu a kosmického letu. zásobník na palivo zajistí provoz reaktoru po dobu trvání letu do vesmíru.