Ядерный реактор- это устройство, преднозначенное для осуществления управляемой ядерной реакции.
Управление ядерной реакцией заключается в регулировании скорости размножения свободных нейтронов в уране, чтобы их число оставалось неизменным. При этом цепная реакция будет продолжаться столько времени, сколько это необходимо, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера.
Рассмотрим устройство и принцип действия реактора, в котором в качестве делящегося вещества (ядерного топлива или горючего) используется в основном уран-235. В природном уране этого изотопа недостаточно для протекания цепной реакции(всего 0,7%), поэтому природный уран обогащают, т.е. Доводят содержание урана-235 до 5%.
Реактор, работающий на этом изотопе урана, называется реактором на медленных нейтронах. Он назван так, потому что уран-235 наиболее эффективно делится под действием медленных нейтронов. Поскольку при делении ядер образуются в основном быстрые нейтроны, их необходимо замедлять. Для этого в реакторе с таким ядерным топливом используется замедлитель нейтронов.
Реактор состоит из активной зоны, Отражателя, защиты, регулирующих стержней, теплоносителя, насоса, теплообменника, турбины, конденсатора, генератора.
Насос
Теплоноситель
Конденсатор
Генератор
Турбина
Теплообменник
Отражатель
Активная
зона
Регулирующие стержни
защита
В активной зоне находится ядерное топливо в виде урановых стержней (они на ресунке не показаны) и замедлитель нейтронов- в данном случае вода.
Масса каждого уранового стержня значительно меньше критической, поэтому поэтому в одном стержне цепная реакция происходить не может(это делается специально из соображений безопасности). Она начинается после погружения в активную зону всех урановых стержней,т.е. Когда маса урана достигнет критического значения.
Активная зона окружена слоем вещества, отражающего нейтроны(отражатель), и защитной оболочкой из бетона, задерживающей нейтроны и другие частицы.
Для управления реакцией служат регулирующие стержни, эффективно поглащающие нейтроны. При их полном погружении в активную зону реакция идти не может. Для запуска реактора регулирующие стержни постепенно выводят из активной зоны до тех пор, пока не начнётся цепная реакция деления ядер урана.
Образующиеся в процессе этой реакции нейтроны и осколки ядер, разлетаясь с большой скоростью, попадают в воду, сталкиваются с ядрами атомов кислород а и водорода, отдают им часть своей кинетической энергии и замедляются. Вода при этом нагревается, а замедленные нейтроны через какое то время опять попадают в урановые стержни и учавствуют в делении ядер.
Активная зона реактора посредством труб соединяется с теплообменником, образуя так называеммый первый замкнутый контур. Насосы обеспечивают циркуляцию воды в этом контуре. При этом вода, нагретая в активной зоне за счёт внутренней энергии атомных ядер, проходя через теплообменник, нагревает воду в змеевике второго контура, превращая её в пар. Таким образом, вода в активной зоне служит не только замедлителем нейтронов, но и теплоносителем, отводящим тепло.
Таким образом, при получении электрического тока на атомных электростанциях происходят следующие преобразования энергии: часть внутренней энергии атомных ядер урана
кинетическая энергия нейтронов и осколков ядер внутренняя энергия воды внутренняя энергия пара кинетическая энергия пара кинетическая энергия ротора турбины и ротора генератора электрическая энергия.
Атомная энергетика
Одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством, является проблема источников энергии. Потреблении энергии рстёт столь быстро,что известные в настоящее время запасы топлива окажутся исчерпанными в сравнительно короткое время. Проблему «энергетического голода» не решает и использование энергии так называемых возобновляемых источников(энергия рек, ветра, солнца и т.д.) В настоящее время реальный вклад в энергоснабжение вносит ядерная энергетика. Резерфорд в 1937 г. утверждал, что получение ядерной энергии в более или менее значительных количествах, достаточных для практического использования, никогда не будет возможным. В 1954 г. в нашей стране была введена в действие первая в мире атомная электростанция(АЭС). Её мощность была невелика- всего 5000кВт. Современные АЭС имеют в сотни раз большую мощность.
Аэс имеют ряд преимуществ перед другими видами электростанций. Основное их преимущество заключается в том, что для работы АЭС требуется очень небольшое количество топлива. В связи с этим эксплуатация АЭС обходится значительно дешевле, чем тепловых (ТЭС). Првда, строительство ТЭС обходится дешевле, чем АЭС.
Второе преимущества АЭС(при правильной их эксплуатации) заключается в их экологической чистоте по сравнению с ТЭС.Конечно, в выбросах АЭС содержатся радиоактивные газы и частицы. Но большая часть радиоактивных ядер, содержащихся в выбросах АЭС, довольно быстро распадается, превращаясь в нерадиоактивные. А количество долгоживущих радионуклидов и мощность их излучения сравнительно невелеки. Что же касается электростанций, работающих на угле, то именно они являются одним из основных источников поступления в среду обитания человека долгоживущих радионуклидов. В угле всегда содержатся микропримеся радиоактивных элементов, которые выносятся с продуктами сгорания.
В настоящее время квалифицированная критика ядерной энергетики концентрируется вокруг трёх её основных проблем: содействие распространению ядерного оружия, радиоактивные отходы и возможность аварий. Первая проблема может быть решена только в рамках мирового сообществах.
Обезвреживание радиоактивных отходов сводится в основном к трём задачам:
·к совершенствованию технологий с целью уменьшения образования отходов при работе реакторов
·к переработке отходов для их скрепления и уменьшения опасности от распространения в окружающей среде.
·К надёжной изоляции отходов от биосферы и человека за счёт создания могильников разных типов.
Для выполнения поставленных задач в проектах всех АЭС предусмотрены установки для отверждения жидких отходов. Кроме того, но заводах по переработке ядерного топлива производится остеклование отходов. Газообразные отходы подвергаются очистке. Помимо всего этого принимаюся и другие меры, направленные на решение проблемы радиоактивных отходов.
Что касается безопасности АЭС, деятельность МАГАТЭ в этой области включает в себя, в часности, разработку стандартов безопасности, консультации стран-членов МАГАТЭ.
Проводимый экспертами МАГАТЭ анализ произошедших на АЭС аварий, выдача рекомендаций по их проыилактике, внедрение в практику современных методов анализа безопасности и многие другие меры содействуют выравниванию и повышению в целом уровня безопасности АЭС в мире.
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 196 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |