Цөмийн реактор: үйл ажиллагаа явуулж буй зарчим, нэгж хэлхээний

Дизайн болон эхлүүлэх, хяналтын бие даасан цөмийн урвал дээр суурилсан цөмийн реакторын үйл ажиллагаа. Энэ нь цацраг идэвхт изотопын үйлдвэрлэх судалгааны арга хэрэгсэл болгон, цөмийн цахилгаан станцын хувьд эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглаж байна.

Цөмийн реактор: үйл ажиллагааны зарчим (богино)

Энд Ашиглагдсан хуваах үйл явц нь хүнд цөм хоёр жижиг хэлтэрхий болгон хуваасан. Эдгээр хэлтэрхий нь маш сэтгэл хангалуун байдалд байгаа бөгөөд нейтрон, бусад атомаас жижиг хэсгүүд болон фотон ялгаруулдаг. Нейтронууд нь тэд дээр бүр ч илүү ялгарч, мөн байгаа үр дүнд шинэ хэсгийг хүргэж болох юм. гинжин урвал гэж нэрлэдэг disintegrations Энэ тасралтгүй бие даасан тоо. Үүний зэрэгцээ эрчим хүчний том хэмжээний, үйлдвэрлэл нь цөмийн эрчим хүчийг ашиглах зорилго юм.

цөмийн реактор, цөмийн эрчим хүчний станцын үйл ажиллагааны зарчим нь колони хуваах эрчим хүчний 85% нь урвалын эхэлснээс хойш маш богино хугацаанд гаргаж байгаа гэх юм. Тэд нейтроныг татгалзсан дараа үлдсэн хэсэг нь хуваах бүтээгдэхүүний цацраг идэвхт задралын гаргасан байна. Цацраг идэвхт муудах нь атом нь тогтвортой байдалд хүрдэг үйл явц юм. Тэрээр үргэлжлүүлж, хэлтсийн дараа.

материалын ихэнх нь хувааж болно хүртэл атомын бөмбөг гинжин урвал, эрчим нэмэгдүүлдэг. Энэ нь тэсрэх бөмбөгийг шинж чанар нь маш хүчтэй дэлбэрэлт үйлдвэрлэх, маш хурдан болдог. Механизм болон зохицуулна бараг тогтмол түвшинд гинжин урвал байлгах зарчим дээр суурилсан цөмийн реакторын үйл ажиллагаа. Тэр атомын бөмбөг чадахгүй нь дэлбэрч тул зорилготой юм.

Гинжин урвал ба Шүүмжлэл

Физик талаас нь судлаж, реактор тодорхойлно гэж цөмийн хуваагдлын нейтроны ялгарлыг дараа гинжин урвал магадлал. Сүүлийн үеийн хүн амын тоо буурч байгаа бол, эцэст нь хуваах хувь хэмжээ тэг унах болно. Энэ тохиолдолд реактор нь subcritical төлөвт байх болно. Нейтрон хүн амын тоо тогтмол түвшинд хадгалж байгаа бол, хуваах ханш тогтвортой хэвээр байх болно. реактор чухал нөхцөл болно. Эцэст нь хэлэхэд, цаг хугацааны туршид нейтроны хүн ам өсөхийн хэрээр бол хурд, хүчийг хувааж нэмэгдэх болно. цөм төрийн өндөр даралтат болдог.

Дараагийн цөмийн реакторын үйл ажиллагааны зарчим. Нейтрон хүн ам эхлэхээс өмнө тэгтэй ойрхон байна. Дараа нь оператор хяналтын саваа гол нь, түр даралтат муж дахь реактор хөрвүүлдэг хэлтэс цөм нэмэгдэж устгаж болно. хүрч дараа үнэлгээ эрчим хүчний операторууд хэсэгчлэн нейтрон хэмжээг тохируулах, хянах саваа буцав. Дараа нь реактор чухал нөхцөл байдал хадгалагдаж байна. Энэ нь зогсоох шаардлагатай үед оператор бүрэн саваа оруулдаг. Энэ дэд салбарт бууруулдаг ба subcritical улсын үндсэн оруулж байна.

реактор төрөл

Одоо байгаа эрчим хүчний ихэнх нь турбин, дэлхийн цөмийн суурилуулалтын цахилгааны үүсгүүр жолоодох шаардлагатай дулаан бий болгох юм. Мөн маш олон судалгааны реактор байдаг бөгөөд зарим улс орон атомын эрчим хүчийг жолоодож шумбагч болон гадаргын усан онгоц, байна.

цахилгаан станц

реактор энэ төрлийн хэд хэдэн зүйл байдаг, гэхдээ өргөн хөнгөн усны загварыг баталсан. Хариуд нь, энэ нь даралттай ус, буцалж буй усанд ашиглаж болно. Эхний тохиолдолд өндөр даралтын шингэн гол нь дулааны аргаар халааж, уурын генератор ордог. Тэнд хоёрдогч хэлхээний анхдагч нь халуун ус цаашид бүрдсэн, баталсан байна. бий уурын эцэст нь уурын турбин мөчлөгийн ажиллаж шингэн болдог.

реактор нь буцлах төрөл шууд эрчим хүчний мөчлөгийн зарчим дээр ажилладаг юм. Гол нь дайран Ус, дунд даралтын түвшин дээгүүр нь буцлах авчирсан. Ханасан уурын ялгагч цуврал дамжин өнгөрөх болон хатаагч түүний sverhperegretoe төлөвт үр дүнд реакторын зайлуулж байна. Хэт халсан уурын дараа нь ажлын шингэн, эргэдэг турбины болгон ашиглаж байна.

Өндөр температур хийн хөргөлттэй

Өндөр температур хийн хөргөлттэй реактор (HTGR) - цөмийн реактор, үйл ажиллагааны зарчим түлш, microspheres нь түлшний холимог бал ашиглах дээр суурилсан байна. хоёр өрсөлдөж загвар байдаг:

• Германы "сул дүүргэлтийн" систем нь бөмбөрцөг хэлбэртэй түлш элементүүд нь диаметр нь 60 мм-ийн ашигладаг бал бүрхүүл түлш, бал чулуу нь хольж бүрдсэн;
• цөм бий болгох хоорондоо холбоотой нь бал зургаан өнцөгт призм Америкийн хувилбар юм.

Аль ч тохиолдолд, хөргөлтийн шингэн 100 орчим атмосфер нь дарамт шахалт дор гелий бүрдэнэ. Германы систем Гелийн бөмбөрцөг давхарга нь зай завсаргүй дамжин өнгөрдөг түлшний элемент, мөн АНУ-д - реакторын гол төв тэнхлэгийн дагуу зохион бал призм нь нүх дамжин. бал нь маш өндөр хуримтлалыг температур, болон химийн идэвхигүй гелий бүрэн -с хойш аль аль нь сонголт, маш өндөр температурт ажиллах болно. Халуун Гелийн өндөр температурт хийн турбин нь ажиллаж шингэн байдлаар шууд ашиглах, эсвэл дулаан уур мөчлөг ус бий болгох ашиглаж болно болно.

Шингэн металл цөмийн реактор: хэлхээний ажлын зарчим

натрийн хөргөлтийн хурдан реактор 1960-1970-аад онд ихээхэн анхаарал хүлээн авсан байна. Дараа нь үржих тэдний чадвар гэж санагдсан цөмийн түлшийг ойрын ирээдүйд хурдацтай хувьсан өөрчлөгдөж буй цөмийн салбарт түлш үйлдвэрлэх шаардлагатай байна. Энэ хүлээлт бодит бус гэдэг нь тодорхой болсон үед урам зориг 1980-аад онд багассан. Гэсэн хэдий ч, АНУ, Орос, Франц, Их Британид, Япон, Герман энэ төрлийн реакторыг цуврал барьсан. Тэдний ихэнх нь ураны ислийн буюу плутони давхар ислийн хольц дээр ажиллаж байна. АНУ-д хэдий ч хамгийн агуу амжилт металл түлшээр хангаж байна.

CANDU

Канад реактор дээр хүчин чармайлтаа, байгалийн ураныг ашиглах анхаарлаа хандуулж байна. Энэ нь бусад орны үйлчилгээг ашиглах нь баяжуулах шаардлага арилгадаг. Энэ бодлогын үр дүн deuterium-ураны реактор (CANDU) байсан юм. Хяналт тавих, түүнийг хөргөлтийн хүнд ус үйлдвэрлэсэн. цөмийн реактор нь зураг төсөл, үйл ажиллагаа нь агаарын даралтад хүйтэн D ₂ O-тай танк ашиглах явдал юм. Идэвхтэй газар ямар замаар хүнд ус хөргөх эргэлдэж байгалийн ураны циркон хайлшин түлш,-ийн хоолой нэвтэрсэн. Цахилгаан хүнд усны хөргөлтийн, уурын генератор дамжуулан тарааж байгаа нь дулаан дамжуулах хувааж үйлдвэрлэж байна. дунд давталтад уурын дараа нь ердийн цахилгаан үүсгүүрийн мөчлөгийн дамждаг.

эрдэм шинжилгээний тоног төхөөрөмж

Учир нь судалгааны цөмийн реактор ихэвчлэн ашиглаж байгаа, зарчим нь хэлбэр чуулганы ус хөргөх хавтан болон ураны түлшний элемент ашиглах бүрдэнэ. мегаватт нь хэдэн зуун кВт-аас эрчим хүчний түвшин нь өргөн цар хүрээтэй үйл ажиллагаа явуулж байгаа чадвартай. эрчим хүч үйлдвэрлэх судалгааны реактор үндсэн зорилго биш юм болохоор тэд үүсгэсэн дулааны эрчим хүч, цөм нэрлэсэн эрчим хүчний нейтроны нягтрал тодорхойлогддог байна. Энэ нь эдгээр параметрүүдийг тодорхой судалгаа явуулах судалгааны реактор чадварыг тооцоолох туслах болно юм. Бага эрчим хүчний систем нь их дээд сургуульд ажиллах хандлагатай байдаг бөгөөд сургалтанд ашиглаж байна, өндөр эрчим хүч, материал, шинж чанарыг турших, түүнчлэн ерөнхий судалгаа эрдэм шинжилгээний лабораторид шаардлагатай байна.

үйл ажиллагааны хамгийн түгээмэл судалгаа цөмийн реактор, зохион байгуулалт, зарчим дараах байдалтай байна. Түүний идэвхтэй талбай усанд том гүн цөөрөм доод хэсэгт байрладаг. Энэ нь өөр нейтрон цацраг чиглэсэн болно ажиглалт, суваг хуваарилалтыг дэмжлэг үзүүлдэг. бага эрчим хүч түвшинд, хөргөлтийн насос хангалттай дулаан Садар самуунтай баталгаажуулдаг хөргөлтийн байгалийн конвекц нь аюулгүй үйл ажиллагаа явуулж байгаа төрийн байлгах талаар ямар ч шаардлага байхгүй. дулаан солилцуур нь ихэвчлэн гадаргуу дээр, эсвэл халуун усны хуримтлагдсан байна цөөрмийн дээд хэсэгт байрладаг.

хөлөг онгоц суулгах

Цөмийн реакторын эх, анхан шатны хэрэглээ шумбагч тэдний хэрэглээ юм. Тэдний гол давуу тал нь чулуужсан түлшний шаталтын систем эсрэгээр цахилгаан бий, учир нь тэд агаарыг хийх шаардлагагүй гэсэн юм. Иймээс цөмийн шумбагч онгоц нь удаан хугацааны туршид живэх хэвээр болно, мөн ердийн дизель-цахилгаан шумбагч үе үе тэдний агаарын мотор ажиллуулж, гадаргуу нь өсөх ёстой. Цөмийн эрчим хүчний стратегийн давуу тал нь Тэнгисийн цэргийн хөлөг онгоц олгодог. Түүний ачаар гадаадын портууд эсвэл амархан эмзэг агуулах сав нь цэнэглэх ямар ч шаардлага байхгүй.

нь шумбагч дээр цөмийн реакторын үйл ажиллагааны зарчим нь ангилна. Гэсэн хэдий ч, энэ нь АНУ-д энэ нь өндөр баяжуулсан ураныг ашигладаг, мөн хурд хасах, хөргөлтийн хөнгөн усны байна гэж мэдэгдэж байгаа юм. Эхний реактор цөмийн шумбагч USS Наутилус дизайн хүчтэй хүчтэй шинжилгээ судалгааны нөлөөлсөн байна. Түүний өвөрмөц онцлог нь цэнэглэхэд болон зогсоох дараа дахин эхлүүлэх чадвар ямар үйл ажиллагаа нь удаан хугацаанд хангах, маш өндөр урвалд орох маржин байна. шумбагч-д эрчим хүчний станц илрүүлэх зайлсхийхийн тулд маш тайван байх ёстой. цахилгаан станцын янз бүрийн загвар байгуулсан байна шумбагч өөр өөр ангийн тусгай хэрэгцээг хангахын тулд.

АНУ-ын Тэнгисийн цэргийн нисэх онгоц тээгч цөмийн реактор, ямар зарчим хамгийн том шумбагч зээлээр авч үздэг байсан. Тэдний барилгын болон дэлгэрэнгүй хэвлэгдсэн байна.

АНУ-ын гадна, цөмийн шумбагч Их Британи, Франц, Орос, Хятад, Энэтхэг байна. Тохиолдол бүрт, зураг төсөл ил байсан юм, гэхдээ энэ нь тэд бүгд маш төстэй байна гэж үздэг юм байна - энэ нь тэдний техникийн шинж чанартай ижил шаардлагын үр дагавар юм. Орос улс нь жижиг флоттой байна цөмийн Icebreakers нь, ЗХУ-ын шумбагч адил реактор байгуулсан.

аж үйлдвэрийн суурилуулалт

үйлдвэрлэлийн зорилгоор зэвсэг зэрэг нь плутони-239-ын цөмийн реактор, ямар зарчим доод түвшний эрчим хүчний өндөр бүтээмж бүрдэнэ ашигладаг. Энэ нь гол нь плутони урт хугацаагаар оршин суух хүсээгүй ²⁴⁰ Pu хуримтлал хүргэж байгаатай холбоотой юм.

Tritium хийн үйлдвэрлэл

төлбөр - Одоогийн байдлаар ийм системд хялбар үндсэн материал Tritium хийн ⁽³ H эсвэл T) юм устөрөгчийн бөмбөг. Плутони-239, 24.100 жилийн урт хагас задралын, тийм болохоор нь зарчмын хувьд, энэ элементийг цөмийн зэвсэг бүхий улс юм шаардлагатай илүү байна. ²³⁹ Pu ялгаатай нь Tritium хийн хагас амьдралын 12 жил байна. Тиймээс шаардлагатай бараа материал хадгалах, устөрөгч энэ цацраг идэвхт изотоп нь тасралтгүй явуулж байх ёстой. АНУ, Саванна голын (Өмнөд Каролина) Жишээ нь, хэд хэдэн хүнд усны реакторыг, Tritium хийн гаргаж байна.

хөвөгч цахилгаан

цөмийн реактор бий, цахилгаан, уурын халаалт хангах чадвартай алслагдсан газар устгасан. ОХУ-д, жишээлбэл, бид тусгайлан Арктикийн суурин нийцсэн зориулалттай жижиг эрчим хүчний систем ашиглах, олсон. БНХАУ-д, 10 мегаваттын хүчин чадалтай станц HTR-10 хангамж дулааны болон цахилгаан эрчим хүчний судалгааны хүрээлэн бөгөөд энэ нь оршдог. автоматаар төстэй чанаруудыг нь хяналттай жижиг реактор Хөгжлийн Швед, Канад улсад явуулж байна. 1960-аас 1972 хүртэл хугацаанд АНУ-ын армийн Гренландын болон Антарктидын алсын баазыг хангах, авсаархан усан реактор ашигласан байна. Тэд түлшний газрын тосны цахилгаан станц солигдсон байна.

сансрын хайгуулын

Үүнээс гадна, реактор сансарт эрчим хүч, хөдөлгөөнд зориулагдсан байна. 1988 1967-аас хугацаанд ЗХУ-ын тоног төхөөрөмж, дохиолол бүхий хүзүүвч хангах "Kosmos" хиймэл дагуул дээр нь жижиг цөмийн төхөөрөмжийг байгуулсан боловч энэ бодлого нь шүүмжлэлийн бай болж байна. Наад зах нь энэ хиймэл дагуул нэг нь Канадын цацраг идэвхт бохирдол алслагдсан учруулж, дэлхийн уур амьсгал оров. АНУ-ын 1965 онд цөмийн реактор нь зөвхөн нэг л хиймэл дагуул хөөргөсөн. Гэсэн хэдий ч, гүн зай төлөөлөгчийн, жолоодлогот судалгааны бусад гаригууд, эсвэл байнгын сарны үндсэн дээр ашиглах төсөл боловсруулж байна. Энэ нь хий хөргөлттэй, эсвэл шингэн металл цөмийн реактор, үүнээс физик зарчим радиатор хэмжээг багасгах шаардлагатай хамгийн их боломжит температурыг хангах байх гэдэгт итгэлтэй байна. Мөн тоног төхөөрөмжийн реакторын зай хамгаалах хаалт ашигласан материалын хэмжээг багасгахын тулд аль болох ба хөөргөх, сансрын нислэгийн үед жингээ багасгах зэрэг авсаархан байх. Шатахууны хүчин чадал нь сансрын нислэгийн хугацаанд реакторын ажиллагааг хангах болно.