Ბირთვული რეაქტორის: ოპერაციული პრინციპებს, და ერთეული circuit

დიზაინი და ფუნქციონირების ბირთვული რეაქტორი საფუძველზე ინიციალიზაციისას და კონტროლის თვითმყოფადი ბირთვული რეაქცია. იგი გამოიყენება როგორც კვლევის ინსტრუმენტი წარმოების radioisotopes და როგორც დენის წყარო ბირთვული ელექტროსადგურებს.

ბირთვული რეაქტორები: მუშაობის პრინციპი (მოკლე)

გამოიყენება წინამდებარე დაშლა პროცესი, რომელშიც მძიმე ბირთვის ორად მცირე ფრაგმენტები. ეს ფრაგმენტები ძალიან აღელვებს სახელმწიფო და გადასცემს ნეიტრონების და სხვა subatomic ნაწილაკების და ფოტონები. ნეიტრონების შეიძლება გამოიწვიოს ახალი დაყოფა შედეგად, რომელშიც ისინი საგულისხმოა კიდევ უფრო, და ასე შემდეგ. ეს უწყვეტი თვითმყოფადი ნომერი disintegrations მოუწოდა ჯაჭვური რეაქცია. ამავე დროს, დიდი რაოდენობით ენერგია, წარმოება, რომელიც არის მიზანი ბირთვული ძალა.

მუშაობის პრინციპი ბირთვული რეაქტორი და ბირთვული ელექტროსადგური არის ისეთი, რომ 85% კოლონიები გაყოფა ენერგია თავისუფლდება ფარგლებში ძალიან მოკლე დროის შემდეგ დაწყების რეაქცია. დარჩენილი ნაწილის მიერ წარმოებული რადიოაქტიური decay of დაშლა პროდუქტები, მას შემდეგ, რაც მათ უარი ნეიტრონს. რადიოაქტიური decay არის პროცესი, რომელშიც atom აღწევს დგას სახელმწიფო. მან განაგრძო და შემდეგ გაყოფა.

ბომბი Chain Reaction ზრდის ინტენსივობის, სანამ ყველაზე მეტად მასალა იქნება გაყოფილი. ეს ხდება ძალიან სწრაფად, აწარმოებს ძალიან ძლიერი აფეთქებები დამახასიათებელი ასეთი ბომბები. მექანიზმი და ფუნქციონირების ბირთვული რეაქტორი ეფუძნება პრინციპს ჯაჭვური რეაქცია რეგულირებულ თითქმის მუდმივი დონეზე. იგი შექმნილია ისე, რომ აფეთქდეს, როგორც ატომური ბომბი არ შეუძლია.

Chain Reaction და კრიტიკა

ფიზიკა დაშლა reactor განისაზღვრება, რომ ჯაჭვური რეაქცია ალბათობა მას შემდეგ, რაც ბირთვული დაშლა ნეიტრონული გამოსხივება. თუ ბოლო მოსახლეობა მცირდება, განაკვეთი სამმართველოს საბოლოოდ დაეცემა ნულის ტოლია. ამ შემთხვევაში რეაქტორის იქნება subcritical სახელმწიფო. იმ შემთხვევაში, თუ ნეიტრონული მოსახლეობის შენარჩუნებულია მუდმივი დონეზე, დაშლა განაკვეთი უცვლელი რჩება. რეაქტორი იქნება მძიმეა. და ბოლოს, თუ დროთა განმავლობაში ნეიტრონულ მოსახლეობა იზრდება, გამყოფი სიჩქარე და ძალა გაიზრდება. ძირითადი სახელმწიფო ხდება supercritical.

პრინციპი ოპერაციის ბირთვული რეაქტორი მომავალი. დაწყებამდე ნეიტრონული მოსახლეობის ახლოს არის ნულოვანი. ამის შემდეგ, ოპერატორები ამოიღონ კონტროლის წნელები საწყისი ძირითადი, მზარდი სამმართველოს ბირთვით, რომელიც დროებით აკონვერტებს reactor in a supercritical სახელმწიფო. მიღწევის შემდეგ რეიტინგული ძალა ოპერატორები ნაწილობრივ დაბრუნდა კონტროლის წნელები, მორგება თანხის ნეიტრონს. ამის შემდეგ რეაქტორის შენარჩუნებულია კრიტიკულ მდგომარეობაშია. როდესაც ეს აუცილებელია, რათა შეწყდეს, ოპერატორი ჩანართები წნელები მთლიანად. იგი თრგუნავს უჯრედის გაყოფა და ითარგმნება ძირითადი subcritical სახელმწიფო.

სახის რეაქტორები

ყველაზე არსებული ენერგეტიკული გამოიმუშავებს სითბოს საჭირო მართოს ტურბინები, რომელიც მართოს გენერატორები ელექტროენერგიის ბირთვული დანადგარები მსოფლიოში. გარდა ამისა, არსებობს უამრავი კვლევის რეაქტორები, და ზოგიერთ ქვეყანაში აქვს წყალქვეშა ან ზედაპირზე გემების, ამოძრავებს ენერგია atom.

ჰესების

არსებობს რამდენიმე სახეობის ამ ტიპის რეაქტორი, მაგრამ ფართოდ მიღებული დიზაინი სინათლის წყალი. თავის მხრივ, ეს შეიძლება იყოს გამოყენებული წნევით წყლის ან მდუღარე წყალში. პირველ შემთხვევაში მაღალი წნევის სითხის თბება მიერ სითბოს ძირითადი და შედის ორთქლის გენერატორი. არსებობს, სითბო პირველადი მეორად circuit გავიდა, შემდგომი მოიცავს წყლის. გენერირებული steam ასევე ემსახურება როგორც სამუშაო სითხის ორთქლის ტურბინა ციკლი.

რეაქტორი დუღილის ტიპის მუშაობს პრინციპით პირდაპირი ენერგიის ციკლი. წყლის გავლით core, მიიყვანეს მოვხარშოთ მეტი საშუალო წნევის დონეზე. გაჯერებული ორთქლის გადის სერია გამყოფების და საშრობები განკარგვა რეაქტორი ჭურჭელი, რომელიც იწვევს ის sverhperegretoe სახელმწიფო. გადახურებული ორთქლი შემდეგ გამოიყენება როგორც სამუშაო სითხის, მოძრავი ტურბინას.

მაღალი ტემპერატურის გაზის გაცივებული

მაღალი ტემპერატურის გაზის გაციების reactor (HTGR) - ბირთვული რეაქტორი, მოქმედების პრინციპი ეფუძნება გამოყენების გრაფიტის როგორც საწვავის ნარევი საწვავისა და მიკრო. არსებობს ორი კონკურენტი დიზაინის:

• გერმანული "Loose შევსების" სისტემა, რომელიც იყენებს სფერული საწვავის ელემენტები 60 მმ დიამეტრი, რომელიც შედგება ნარევის საწვავისა და გრაფიტის გრაფიტის shell;
• ამერიკული ვერსია გრაფიტის ექვსკუთხა prisms რომ interlock შექმნათ core.

ორივე შემთხვევაში, გაგრილების სითხის შედგება ჰელიუმი ზეწოლა დაახლოებით 100 ატმოსფერომდე. გერმანულ ჰელიუმი გადის ხარვეზები ფენის სფერული საწვავის ელემენტები, და აშშ - ის საშუალებით ვაკანსიებს გრაფიტის prisms მოწყობილი გასწვრივ ცენტრალური ღერძი reactor core. ორივე ვარიანტი შეიძლება მოქმედებენ ძალიან მაღალი ტემპერატურა, მას შემდეგ, გრაფიტის აქვს ძალიან მაღალი sublimation ტემპერატურა, და ქიმიურად ინერტული ჰელიუმი მთლიანად. Hot ჰელიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას პირდაპირ, როგორც სამუშაო სითხის აირტურბინული მაღალ ტემპერატურაზე ან სითბო შეიძლება გამოყენებული მომტანი steam ციკლი წყალი.

თხევადი ლითონის ბირთვული რეაქტორის: circuit და მუშაობის პრინციპი

სწრაფი რეაქტორები ნატრიუმის გამაგრილებლის სოლიდური ყურადღება 1960-1970 ს. მაშინ ეს, როგორც ჩანს, რომ მათი უნარი რეპროდუცირება ბირთვული საწვავის უახლოეს მომავალში საჭირო წარმოების საწვავის სწრაფად ვითარდება ბირთვული ინდუსტრიის. როდესაც ცხადი გახდა, რომ ეს მოლოდინი არარეალურია, ენთუზიაზმიც ჩაქრა 1980 წელს. თუმცა, ამერიკის შეერთებული შტატები, რუსეთი, საფრანგეთი, დიდი ბრიტანეთი, იაპონია და გერმანია აშენდა მთელი რიგი რეაქტორები ამ ტიპის. მათი უმრავლესობა მუშაობა ურანის დიოქსიდით ან ნარევი plutonium დიოქსიდი. ამერიკის შეერთებულ შტატებში, თუმცა, ყველაზე დიდი წარმატება იქნა მიღწეული რკინის საწვავი.

CANDU

კანადაში ორიენტირებული მისი ძალისხმევა რეაქტორები, რომლებიც იყენებენ ბუნებრივი ურანი. ეს აგარიდებთ საჭიროება ურანის გამდიდრების გამოიყენოს მომსახურების სხვა ქვეყნებში. შედეგი ამ პოლიტიკის იყო დეიტერიუმის-ურანის reactor (CANDU). კონტროლისა და გაგრილების წარმოებული მძიმე წყალი. დიზაინი და ფუნქციონირების ბირთვული რეაქტორი გამოყენება სატანკო ცივი D ₂ O ატმოსფერულ წნევაზე. აქტიური ფართობი გაჟღენთილი მილები ცირკონიუმი დისკები საწვავის ბუნებრივი ურანი, რომლის მეშვეობითაც ტრიალებს გაგრილების მძიმე წყალი. მიერ წარმოებული ელექტროენერგიის სითბოს გადაცემის გამყოფი მძიმე წყლის გამაგრილებლის, რომელიც ბრუნვადი მეშვეობით ორთქლის გენერატორი. ორთქლის მეორად loop შემდეგ გადის ჩვეულებრივი ტურბინის ციკლი.

კვლევის ობიექტების

კვლევის ბირთვული რეაქტორის ყველაზე ხშირად გამოყენებული პრინციპი, რომელიც შედგება გამოყენება წყლის გაგრილების დისკო და ურანის საწვავის ელემენტების სახით საბჭოები. შეუძლია მოქმედი ფართო სპექტრს ძალა დონეზე რამდენიმე ასეული კილოვატი to მგვტ. მას შემდეგ, რაც ელექტროენერგიის არ არის ძირითადი მიზანი კვლევის რეაქტორები, მათ ახასიათებთ თერმული ენერგიის და სიმჭიდროვე ძირითადი ნომინალური ენერგიის ნეიტრონს. ეს არის ამ პარამეტრების დაეხმარება რაოდენობრივად უნარი კვლევის რეაქტორის განახორციელოს კონკრეტული კვლევები. დაბალი ენერგიის სისტემები, როგორც წესი, მოქმედებს უნივერსიტეტებსა და გამოიყენება სასწავლო და მაღალი სიმძლავრის არის საჭირო კვლევითი ლაბორატორიები ტესტირების მასალები და მახასიათებლები, ასევე ზოგადი კვლევა.

ყველაზე გავრცელებული კვლევითი ბირთვული რეაქტორი, სტრუქტურა და მუშაობის პრინციპი ასეთია. მისი აქტიური ტერიტორიაზე მდებარეობს ბოლოში დიდი ღრმა აუზი წყალი. ეს ხელს უწყობს დაკვირვება და არხის გამოყოფა, რომლითაც ნეიტრონული სხივების შეიძლება მიმართული. დაბალ სიმძლავრეზე არ არის საჭირო სატუმბო გამაგრილებლის, როგორც შენარჩუნება უსაფრთხო მოქმედი სახელმწიფო ბუნებრივი convection გამაგრილებლის უზრუნველყოფს საკმარისი სითბოს გაფრქვევა. სითბოს exchanger ჩვეულებრივ მდებარეობს ზედაპირზე ან ზედა ნაწილი აუზი, სადაც ცხელი წყალი დაგროვდა.

გემი მონტაჟი

ორიგინალური და პირველადი მოხმარების ბირთვული რეაქტორები არის მათი გამოყენება წყალქვეშა. მათი მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ, განსხვავებით წიაღისეული საწვავის წვის სისტემების გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას, რომ არ საჭიროებს ჰაერში. შესაბამისად, ატომურ წყალქვეშა შეიძლება დარჩეს წყალქვეშ დიდი ხნის განმავლობაში, და ჩვეულებრივი დიზელის ელექტრო წყალქვეშა პერიოდულად უნდა მზარდ ზედაპირზე, აწარმოებს მათი საჰაერო motors. ბირთვული ენერგიის უზრუნველყოფს სტრატეგიული უპირატესობა ხომალდს. მადლობა მას, რომ არ არის საჭირო, რათა refuel უცხოეთის პორტებში ან ადვილად დაუცველი გემებით.

პრინციპი ოპერაციის ბირთვული რეაქტორი წყალქვეშა კლასიფიცირებული. თუმცა ცნობილია, რომ ამერიკის შეერთებული შტატები იგი იყენებს მაღალგამდიდრებული ურანი და შენელება და გაგრილების ნათელი წყალი. დიზაინი პირველი რეაქტორი ატომურ წყალქვეშა USS Nautilus კატეგორიულად გავლენით ძლიერი კვლევის დანადგარები. მისი უნიკალური თვისება არის ძალიან მაღალი რეაქტიულობის ზღვარი, რომელიც უზრუნველყოფს ხანგრძლივ პერიოდში ოპერაციის გარეშე refueling და უნარი თავიდან შეწყვეტის შემდეგ. ელექტროსადგური წყალქვეშა უნდა იყოს ძალიან მშვიდი, რათა თავიდან ავიცილოთ გამოვლენის. შეხვდება კონკრეტული საჭიროებების სხვადასხვა კლასი წყალქვეშა სხვადასხვა მოდელები ჰესების არ არის დადგენილი.

აშშ საზღვაო on ავიამზიდის გამოიყენება ბირთვული რეაქტორი, პრინციპი, რომელიც ითვლება ნასესხები უდიდესი წყალქვეშა. დეტალები მათი მშენებლობა და არ გამოქვეყნებულა.

გარდა ამისა, ამერიკის შეერთებული შტატები, ბირთვული წყალქვეშა in დიდი ბრიტანეთი, საფრანგეთი, რუსეთი, ჩინეთი და ინდოეთი. ყოველ შემთხვევაში, დიზაინი არ გახმაურებულა, მაგრამ მას სჯეროდა, რომ ისინი ყველა ძალიან ჰგავს - ეს არის შედეგი იგივე მოთხოვნები მათი ტექნიკური მახასიათებლები. რუსეთი ასევე აქვს პატარა ფლოტი ბირთვული icebreakers, რომელიც დაარსდა იმავე reactor როგორც საბჭოთა წყალქვეშა.

სამრეწველო დანადგარები

მიზნებისათვის წარმოების იარაღი grade პლუტონიუმი-239 იყენებს ბირთვული რეაქტორი, პრინციპი, რომელიც შედგება მაღალი პროდუქტიულობა დაბალი დონე ენერგია. ეს არის იმის გამო, რომ გრძელვადიანი ყოფნის პლუტონიუმი ძირითადი მივყავართ დაგროვების არასასურველი ²⁴⁰ Pu.

წარმოების tritium

ამჟამად, ძირითადი მასალა მიღებული ასეთი სისტემების tritium ⁽³ H და T) - პასუხისმგებელი წყალბადის ბომბები. Plutonium-239 აქვს დიდი ნახევარ ცხოვრებას 24.100 წლის განმავლობაში, ისე ქვეყნის ბირთვული იარაღი, რომელიც ამ ელემენტს, როგორც წესი, იგი უფრო მეტია, ვიდრე საჭიროა. განსხვავებით ²³⁹ Pu, ნახევარი ცხოვრება tritium დაახლოებით 12 წლის განმავლობაში. ამდენად, რომ შევინარჩუნოთ საჭირო ინვენტარით, რადიოაქტიური იზოტოპური წყალბადის უნდა განხორციელდეს განუწყვეტლივ. In აშშ, Savannah River (South Carolina), მაგალითად, რამდენიმე მძიმე წყლის რეაქტორები, რომლებიც აწარმოებენ tritium.

მცურავი ძალა

შექმნილია ბირთვული რეაქტორები, რომელსაც შეუძლია ელექტროენერგია და ორთქლის გათბობა წაშლილი იზოლირებული სფეროებში. რუსეთში, მაგალითად, ჩვენ აღმოვაჩინეთ გამოყენების მცირე ელექტრო სისტემები, სპეციალურად, რათა cater Arctic დასახლებებში. ჩინეთში, 10-მეგავატიანი ჰესი HTR 10 აწვდის სითბოს და ელექტრო კვლევითი ინსტიტუტი, რომელშიც მდებარეობს. მცირე რეაქტორები ავტომატურად აკონტროლებს მსგავსი შესაძლებლობები ხორციელდება შვედეთი და კანადა. შორის 1960 და 1972 წელს, აშშ-ის არმიის გამოიყენება კომპაქტ წყლის რეაქტორები დისტანციური ბაზების გრენლანდიის და ანტარქტიდა. ისინი შეცვალა საწვავის ნავთობის ელექტროსადგურებს.

სივრცის მოპოვებისა

გარდა ამისა, რეაქტორები განკუთვნილია ძალა და მოძრაობა სივრცეში. იმ პერიოდში, 1967 წლიდან 1988 წელს, საბჭოთა კავშირის დადგენილი მცირე ბირთვული დანადგარების შესახებ "Kosmos" თანამგზავრი მიაწოდოს ტექნიკა და ტელემეტრიული, მაგრამ ეს პოლიტიკა გახდეს სამიზნე კრიტიკა. მინიმუმ ერთი ამ თანამგზავრების შევიდა დედამიწის ატმოსფეროში, რამაც რადიაციული დაბინძურების შორეულ კანადაში. ამერიკის შეერთებული შტატები დაიწყო მხოლოდ ერთი სატელიტური ბირთვული რეაქტორი 1965 წელს. თუმცა, პროექტი მათი გამოყენება ღრმა სივრცეში მისიების, დაკომპლექტებული კვლევის სხვა პლანეტები ან მუდმივი მთვარის ბაზის კვლავაც განვითარდება. ეს არის, რა თქმა უნდა გაზის გაცივებული ან თხევადი ლითონის ბირთვული რეაქტორი, ფიზიკური პრინციპები, რომელიც უზრუნველყოფს უმაღლესი შესაძლო ტემპერატურა აუცილებელია, რათა შეამციროს ზომა რადიატორის. გარდა ამისა, reactor ფართი ტექნიკა უნდა იყოს, როგორც კომპაქტური, რაც შეიძლება შეამციროს ოდენობით მასალა, რომელიც გამოიყენება დამცველი, და შეამციროს წონა დროს დაწყებას და სივრცეში ფრენის. საწვავის ავზის მოცულობა, რომელიც უზრუნველყოფს ოპერაციის reactor ხანგრძლივობა სივრცეში ფრენის.