Предыстория. Небольшой исторический экскурс.
Атомный реактор – это многовековая воплощенная, пусть и не до конца, мечта человечества о неисчерпаемом источнике энергии. Его древний «прародитель» — костер , однажды озаривший и согревший своды пещеры, где находили спасение от холода наши далекие предки. Позже люди освоили углеводороды – уголь, сланцы, нефть и природный газ.
Наступила бурная, но недолгая эпоха паровых двигателей, которую сменила еще более фантастическая эпоха электричества. Города наполнялись светом, а цеха – гулом машин, приводимых в движение электродвигателями. Тогда казалось, что прогресс достиг своего пика.
Все изменилось в конце XIX века, когда французский химик Антуан Анри Беккерель совершенно случайно обнаружил, что соли урана обладают радиоактивностью. Спустя 2 года, его соотечественники Пьер Кюри и его супруга Мария Склодовская-Кюри получили из них радий и полоний, причем уровень их радиоактивности в миллионы раз превосходил показатели тория и урана.
Эстафету подхватил Эрнест Резерфорд, детально изучивший природу радиоактивных лучей. Так начинался век атома, явивший на свет свое любимое дитя – атомный реактор.
В декабре 1942 года в США ток дал первый в мире реактор. Спустя три года в Канаде обрела жизнь ядерная установка ZEEP. А в 1946 году запустили 1ый советский реактор Ф-1.
Атомная промышленность с годами развивалась все быстрее и быстрее , и 27 июня 1954 года на службу человечества поступила первая в мире атомная электростанция мощностью 5000 кВт, разработанная в СССР (Обнинская АЭС).
Типы и устройство реакторов.
Есть 2 типа реакторов – на медленных (с U-235) и быстрых (c U-238 и Pu) нейтронах. На большинстве АЭС установлены реакторы на медленных нейтронах. Помимо АЭС, реакторы трудятся в исследовательских центрах, на атомных субмаринах и опреснителях морской воды.
Основными комплектующими в устройстве ядерного реактора считаются следующие элементы:
- Замедлитель;
- Регулирующие стержни;
- Стержни, содержание обогащенную смесь изотопов урана;
- Специальные защитные элементы от радиации;
- Теплоноситель;
- Парогенератор;
- Турбина;
- Генератор;
- Конденсатор;
Реактор работает за счёт того , что в нем имеются топливные кассеты , а в топливных кассетах находятся ТВЭЛы , их всего 36.
ТВЭЛ - это полая трубка из сплава циркония в , которой находятся находятся маленькие урановые "таблетки" .
Вот они:
Атомный реактор содержит около нескольких десятков топливных касет .
Запуск реактора и его контроль.
Но как же запустить ядерный реактор? Почему он не запускается самопроизвольно? Ответ прост : при помощи ТВЭЛов и управляющих стержней в ректоре сначала создается критическая масса ядерного топлива, а потом реактор в несколько этапов выводится на оптимальный уровень мощности. Критическая масса – это необходимая для начала цепной ядерной реакции масса делящегося вещества.
Допустим вы запустили реактор , но как его контролировать?
Во-первых , нужно упомянуть коэффициент размножения нейтронов. Так, если этот коэффициент превышает значение, равное единице, происходит ядерный взрыв. Если значение меньше единицы, нейтронов слишком мало и реакция угасает. А вот если поддерживать значение коэффициента равным единице, реакция будет протекать долго и стабильно.
Во-вторых , в реакторы должны быть установлены управляющие стержни и стержни аварийной защиты. Стержни изготовлены из материала, хорошо поглощающего нейтроны. Так, управляющие стержни могут быть опущены на различную глубину в активной зоне, тем самым регулируя коэффициент размножения нейтронов. Аварийные стержни призваны заглушить реактор в случае чрезвычайной ситуации. А для уменьшения утечки нейтронов активную зону реактора окружают отражателем нейтронов, отбрасывающих значительную массу вылетающих свободно нейтронов внутрь активной зоны.
В-третьих , нужно охлаждать реактор. Охлаждают реактор с помощью теплоносителя. В качестве теплоносителя используется обязательно жидкость или газы, так как они не способны поглощать нейтроны. Приведем пример теплоносителя для ядерного реактора – вода, углекислый газ, а иногда даже жидкий металлический натрий.
Таким образом, принципы работы ядерного реактора всецело базируются на законах цепной реакции, ее протекании. Все комплектующие реактора - замедлитель, стержни, теплоноситель, ядерное топливо – выполняют поставленные задачи, обуславливая нормальную работоспособность реактора.
Спасибо за просмотр! Ставьте лайки , подписывайтесь на канал! Всем добра и удачи!