Միջուկային ռեակտոր Վիրահատական սկզբունքները, իսկ միավորը միացում

Դիզայն եւ շահագործում է միջուկային ռեակտորի վրա հիմնված initialization եւ վերահսկողության ինքնակարգավորվող հաստատելու միջուկային ռեակցիայի. Այն օգտագործվում է որպես հետազոտական գործիք արտադրության ռադիոակտիվ իզոտոպների եւ որպես էներգիայի աղբյուր ատոմակայանների:

Միջուկային ռեակտոր: սկզբունքը շահագործման (կարճ)

Օգտագործվում սույնով fission գործընթաց է, որի մի ծանր կորիզ բաժանվում են երկու փոքր բեկորները. Այս բեկորները գտնվում են շատ հուզված վիճակում է եւ արտադրել նեյտրոնների եւ այլ subatomic մասնիկների եւ ֆոտոնների. Նեյտրոնները կարող է առաջացնել նոր բաժանումներ `որպես որոնց արդյունքում նրանք կարող են արտանետվել նույնիսկ ավելի, եւ այլն: Այս շարունակական ինքնապահպանվող թիվը disintegrations կոչված շղթայական ռեակցիա. Միեւնույն ժամանակ, մեծ քանակությամբ էներգիա, արտադրությունը, որը նպատակը օգտագործման ատոմային էներգիայի:

Սկզբունքը շահագործման միջուկային ռեակտորի եւ ատոմակայանի այնպիսին է, որ 85% - ը գաղութները պառակտում էներգիայի ազատ է արձակվել է շատ կարճ ժամանակ անց մեկնարկից ռեակցիայի. Մնացած մասը արտադրվում է ռադիոակտիվ քայքայումից fission արտադրանքի, որից հետո նրանք մերժեցին նեյտրոնների. Ռադիոակտիվ քայքայվել է գործընթացը, որի ատոմ հասնում է կայուն պետություն: Նա շարունակեց եւ հետո բաժնի:

Ատոմային ռումբ շղթայական ռեակցիա մեծացնում է ինտենսիվության, մինչեւ առավելագույնը նյութի կբաժանվեն: Սա տեղի է ունենում շատ արագ, արտադրող չափազանց հզոր պայթյունները բնորոշ նման ռումբերի. Մեխանիզմ եւ շահագործում է միջուկային ռեակտորի վրա հիմնված սկզբունքի պահպանման շղթայական ռեակցիայի վրա կարգավորվող գրեթե մշտական մակարդակով: Այն նախագծված է այնպես, որ պայթել, ինչպես ատոմային ռումբը չի կարող:

Chain Reaction եւ քննադատություն

Ֆիզիկա fission ռեակտորի որոշվում է, որ մի շղթայական ռեակցիա հավանականությունը հետո միջուկային fission նեյտրոնային արտանետման. Եթե վերջին բնակչությունը նվազում է, իսկ տոկոսադրույքը բաժնի վերջում կնվազի մինչեւ զրո: Այս դեպքում ռեակտորի կլինի մի subcritical վիճակում: Եթե նեյտրոնային բնակչությունը, որը պահպանվում է մշտական մակարդակով, իսկ fission փոխարժեքը կմնա կայուն. Ռեակտորի կլինի ծանր վիճակում: Եվ, վերջապես, եթե ժամանակի ընթացքում նեյտրոնային բնակչությունը աճում, բաժանարար արագությունը, եւ իշխանությունը կավելանա: միջուկը պետությունը դառնում է գերքննադատական:

Սկզբունքը շահագործման միջուկային ռեակտորի հաջորդ. Սկսելուց առաջ նեյտրոնային բնակչությանը մոտ է զրոյի: Այնուհետեւ, օպերատորները հանել հսկիչ ձողերով հիմքում, ավելացնելով բաժանումը cores, որոնք ժամանակավորապես նորադարձների ռեակտորը է գերկրիտիկական վիճակում: Հասնելուց հետո գնահատված հզորության օպերատորները մասամբ վերադարձան վերահսկողության ձողեր, կանոնավորող գումարը նեյտրոնների. Հետագայում ռեակտորի պահպանվում է ծայրահեղ ծանր վիճակում: Երբ դա անհրաժեշտ է դադարեցնել, որ օպերատորը ներդիրների ձողերով ամբողջությամբ. Այս ճնշում բաժանումը եւ դնում առանցքը subcritical վիճակում:

տեսակներ ռեակտորների

Մեծ մասը առկա էներգիայի արտադրող շոգին անհրաժեշտ է քշել տուրբիններ, որոնք վարել գեներատորներ եւ էլեկտրաէներգիայի միջուկային տեղակայանքների աշխարհում. Բացի այդ, կան բազմաթիվ հետազոտական ռեակտորներ, եւ որոշ երկրներ ունեն submarines կամ մակերեսային նավերի, պայմանավորված էներգետիկայի Ատոմ.

էլեկտրակայաններ

Կան մի քանի տեսակներ այս տեսակի ռեակտորի, բայց լայնորեն ընդունված դիզայն թեթեւ ջրով: Իր հերթին, այն կարող է օգտագործվել pressurized ջուր կամ եռացող ջրի մեջ: Առաջին դեպքում բարձր ճնշման հեղուկ ջեռուցվում է շոգին հիմքում եւ մտնում է գոլորշու գեներատոր: Այնտեղ, ջերմային առաջնային է երկրորդային միացում, անցել է, ավելի որի կազմում ջուր: Արտադրված գոլորշու վերջո, ծառայում է որպես աշխատանքային հեղուկ է գոլորշու տուրբինների ցիկլի.

Ռեակտորի է եռացող տեսակի աշխատում է սկզբունքով ուղղակի էներգետիկ ցիկլի. Ջուր անցնող հիմքում, բերել է եռալ են միջին ճնշման մակարդակով: Հագեցած, գոլորշու անցնում է մի շարք separators եւ սմայլիկներ են տրամադրված ռեակտորի նավի, որի արդյունքում իր sverhperegretoe վիճակում: Superheated գոլորշու է, ապա օգտագործվում է որպես աշխատանքային հեղուկ, պտտվող տուրբինի:

Բարձր ջերմաստիճանի գազի cooled

Բարձր ջերմաստիճանի գազի-cooled ռեակտորի (HTGR) - միջուկային ռեակտորի սկզբունքը շահագործման հիմնված է օգտագործման գրաֆիտի, որպես վառելիքի խառնուրդի վառելիքի եւ միկրոբյուրեղներով: Կան երկու մրցակցող նախագծեր:

• Գերմանական «Չամրացված լրացնել» համակարգը, որը օգտագործում է գնդաձեւ վառելիքային տարրերի 60 մմ տրամագծով, որը բաղկացած է մի խառնուրդ է վառելիքի եւ գրաֆիտի մի Գրաֆիտ shell.
• ամերիկյան տարբերակը մի գրաֆիտի վեցանկյուն պրիզմաների որ փոխադարձ բլոկավորում է ստեղծել առանցքը:

Երկու դեպքերում, հովացման հեղուկ բաղկացած հելիումի տակ ճնշման մոտ 100 միջավայրերին: Գերմանական համակարգի հելիում անցնում թերությունների շերտի գնդաձեւ վառելիքի տարրերի, իսկ ԱՄՆ-ում միջոցով բացումներ է գրաֆիտի պրիզմաների կազմակերպած երկայնքով կենտրոնական առանցքի ռեակտորի միջուկի: Երկու տարբերակները կարող է գործել շատ բարձր ջերմաստիճանի, քանի որ գրաֆիտի ունի չափազանց բարձր sublimation ջերմաստիճանի, եւ քիմիապես իներտ հելիում ամբողջությամբ. Տաք հելիում կարող է օգտագործվել ուղղակի որպես աշխատանքային հեղուկի գազատուրբինի բարձր ջերմաստիճանի կամ ջերմային կարող է օգտագործվել է արտադրող գոլորշու ցիկլի ջուր:

Հեղուկ մետաղական միջուկային ռեակտորի: միացում եւ աշխատանքային սկզբունքը

Արագ ռեակտորներ նատրիումի coolant ստացել զգալի ուշադրություն է 1960-1970թթ-ականներին: Ապա դա թվում էր, որ իրենց կարողությունը վերարտադրել միջուկային վառելիք է մոտ ապագայում պահանջվում են արտադրել վառելիքի համար արագ զարգացող միջուկային ոլորտում. Երբ պարզ դարձավ, որ այս ակնկալիքը իրատեսական չէ, խանդավառությունը թուլացել է 1980-ական թվականներին: Սակայն, Միացյալ Նահանգների, Ռուսաստանի, Ֆրանսիայի, Մեծ Բրիտանիայի, Ճապոնիայի եւ Գերմանիայի կառուցվել է մի շարք ռեակտորների այս տեսակի. Նրանց մեծ մասը աշխատում են ուրանի երկօքսիդի կամ մի խառնուրդ է պլուտոնիումի երկօքսիդի. Է Միացյալ Նահանգներում, սակայն, մեծագույն հաջողություններ է ձեռք բերվել մետաղական վառելիքի.

CANDU

Կանադան կենտրոնացել է իր ջանքերը վրա ռեակտորների, որոնք օգտագործում բնական ուրան: Այս վերացնում անհրաժեշտությունը հարստացման օգտվել ծառայություններից այլ երկրների: Արդյունքը: Այս քաղաքականության էր դեյտերիումի-ուրանի ռեակտորի (CANDU): Վերահսկել եւ հովացման այն արտադրվում են ծանր ջուրը: Դիզայն եւ շահագործում է միջուկային ռեակտորի է օգտագործել մի բաք հետ սառը D ₂ O ժամը մթնոլորտային ճնշման. Ակտիվ տարածքը ներծծված խողովակները ցիրկոնի խառնուրդ վառելիքի բնական ուրանի, որի միջոցով շրջանառվում, սառեցնող իր ծանր ջուր. Էլեկտրաէներգիան արտադրվում է բաժանելով ջերմային փոխանցման ծանր ջրի հովացման, որը շրջանառվող միջոցով Գոլորշի գեներատորի. Գոլորշի է միջնակարգ հանգույց, ապա անցնում է պայմանական տուրբինների ցիկլի.

հետազոտական հաստատությունները

Հետազոտական միջուկային ռեակտորի առավել հաճախ օգտագործվում է, այն սկզբունքը, որը բաղկացած է օգտագործման ջրի սառեցման ափսեի եւ ուրանի վառելիքի տարրերի ձեւով հավաքների: Ընդունակ են գործում են մի շարք ուժային մակարդակների է մի քանի հարյուր կիլովատ է մեգավատ: Քանի որ իշխանությունը սերունդը չէ առաջնային նպատակը հետազոտական ռեակտորների, նրանք բնութագրվում են ջերմային էներգիայի, եւ խտության հիմնական անվանական էներգետիկ նեյտրոնների. Դա այդ պարամետրերի կօգնի քանակական ունակությունը հետազոտական ռեակտորի իրականացնելու կոնկրետ ուսումնասիրություններ: Ցածր էներգետիկ տեղակայանքներ հակված են գործել համալսարաններում եւ օգտագործվում են ուսուցման, եւ բարձր իշխանությունը անհրաժեշտ է հետազոտական լաբորատորիաներում փորձարկման համար նյութեր եւ բնութագրեր, ինչպես նաեւ ընդհանուր հետազոտության.

Առավել տարածված հետազոտական միջուկային ռեակտորի կառուցվածքը եւ սկզբունքը գործում հետեւյալն է. Նրա ակտիվ տարածքը գտնվում է ներքեւի մասում մեծ խորը լողավազանի ջրի. Սա հեշտացնում է դիտարկման եւ կապուղու բաշխումն ըստ որի նեյտրոնային beams կարող են ուղղված: Ցածր հզորության մակարդակների կարիք չկա մղել coolant, ինչպես նաեւ պահպանել անվտանգ գործող պետություն է բնական կոնվենցիայով մասին coolant ապահովում է բավականաչափ ջերմության dissipation. The ջերմային exchanger, որը սովորաբար գտնվում է մակերեսին կամ վերին մասում լողավազանում, որտեղ տաք ջուրը կուտակվում.

նավ տեղադրում

Բնօրինակը եւ առաջնային օգտագործման միջուկային ռեակտորի դրանց օգտագործումը submarines. Նրանց հիմնական առավելությունն այն է, որ, ի տարբերություն հանածո վառելիքի այրման համակարգերի համար էլեկտրաէներգիա նրանք չեն պահանջում օդը: Հետեւաբար, միջուկային սուզանավը կարող է մնալ ջրի տակ է երկար ժամանակ, եւ պայմանական դիզելային էլեկտրական սուզանավ պետք է պարբերաբար բարձրանալ է մակերեսի, առաջադրվելու իրենց օդային շարժիչներ: Միջուկային էներգիայի ապահովում է ռազմավարական առավելություն նավերը: Շնորհիվ նրա, կարիք չկա, որպեսզի լիցքավորվի օտարերկրյա նավահանգիստներ կամ հեշտությամբ խոցելի tankers.

Սկզբունքը շահագործման միջուկային ռեակտորի վրա սուզանավ դասակարգվում: Սակայն, հայտնի է, որ ԱՄՆ-ում, այն օգտագործում է բարձր հարստացված ուրան, իսկ դանդաղեցումը եւ սառեցման, թեթեւ ջրի. Նախագծման առաջին ռեակտորի միջուկային սուզանավի USS Nautilus խիստ ազդել է հզոր հետազոտական սարքերի: Նրա եզակի առանձնահատկությունը այն է, որ շատ բարձր է ռեակտիվություն մարժա, ապահովելով ընդլայնված ժամանակահատվածում շահագործման առանց վերալիցքավորման եւ ունակության վերսկսել հետո կասեցնել. Էլեկտրակայան է սուզանավերի պետք է շատ հանգիստ, խուսափելու համար հայտնաբերման. Հանդիպելու կոնկրետ կարիքները տարբեր դասերի սուզանավերի տարբեր մոդելները էլեկտրակայանների են սահմանված:

ԱՄՆ Navy է ավիակիրների օգտագործվում միջուկային ռեակտոր, որի սկզբունքն է ենթադրվում է, որ պարտք է խոշորագույն submarines. Մանրամասներ դրանց կառուցման ու չեն հրապարակվել:

Բացի այդ, Միացյալ Նահանգների, միջուկային սուզանավեր են Մեծ Բրիտանիայի, Ֆրանսիայի, Ռուսաստանի, Չինաստանի եւ Հնդկաստանի: Յուրաքանչյուր դեպքում, նախագիծը չի բացահայտվում, սակայն ենթադրվում է, որ նրանք բոլորն էլ շատ նման - Սա հետեւանք է նույն պահանջների տեխնիկական բնութագրերով. Ռուսաստանը նաեւ ունի մի փոքր նավատորմի միջուկային icebreakers, որը սահմանված է նույն ռեակտորի ինչպես խորհրդային submarines.

արդյունաբերական սարքավորումներ

Նպատակների համար արտադրության զենքի դասարանի պլուտոնիումի-239 օգտագործում է միջուկային ռեակտոր, որի սկզբունքն բաղկացած է բարձր արտադրողականության ցածր մակարդակի էներգիայի. Դա պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ երկարաժամկետ մնալն է պլուտոնիում ի հիմքում հանգեցնում է կուտակման անցանկալի ²⁴⁰ Pu:

արտադրության տրիտիումի

Ներկայում, հիմնական նյութը հասանելի են այնպիսի համակարգերի tritium ⁽³ H կամ T) - ի համար վճարը ջրածնային ռումբերի. Plutonium-239 ունի երկար կես կյանքի 24,100 տարի, այնպես որ մի երկիր միջուկային զենք, որը օգտագործում է այս տարրը, որպես կանոն, պետք է այն ավելի քան անհրաժեշտ է: Ի տարբերություն ²³⁹ Pu, կես կյանքը տրիտիումի է մոտ 12 տարի: Այսպիսով, պետք է պահպանել անհրաժեշտ գույքագրումը, այդ ռադիոակտիվ իզոտոպը ջրածնի պետք է իրականացվի անընդհատ: ԱՄՆ-ում, իսկ Savannah River (South Carolina), օրինակ, ունի մի քանի ծանր ջրի ռեակտորներ, որոնք արտադրել տրիտիում:

լողացող իշխանությունը

Ստեղծված է միջուկային ռեակտորների, ի վիճակի է ապահովել էլեկտրաէներգիայի եւ գոլորշու ջեռուցում ջնջվել մեկուսացված վայրերում: Ռուսաստանում, օրինակ, մենք գտանք օգտագործումը փոքր հզորության համակարգերի, որոնք հատուկ նախագծված են սպասարկել է Արկտիկայի բնակավայրերի: Չինաստանում, իսկ 10-ՄՎտ գործարանը HTR-10 պարագաներ տաքացնել եւ էլեկտրաէներգիայի գիտահետազոտական ինստիտուտ է, որը այն գտնվում: Փոքր ռեակտորների ավտոմատ վերահսկվում նմանատիպ կարողություններով իրականացվում են Շվեդիայում եւ Կանադայում: Ընկած ժամանակահատվածում 1960 թ-ից 1972 թ., ԱՄՆ բանակի օգտագործվում կոմպակտ ջրային ռեակտորներ տրամադրել հեռավոր բազաներ Գրենլանդիայի եւ Անտարկտիդայի: Նրանք փոխարինվել վառելիքի նավթի էլեկտրակայանների:

Space Exploration

Բացի այդ, ռեակտորները, որոնք նախագծված են իշխանության եւ շարժման տարածության. Ընկած ժամանակահատվածում 1967 թ. Մինչեւ 1988 թ., Խորհրդային Միությունը ստեղծվել է մի փոքր միջուկային օբյեկտներին է «Կոսմոս» արբանյակների մատակարարել սարքավորումներ եւ Հեռուստաչափիչ, բայց այս քաղաքականությունը դարձել է քննադատության թիրախ: Առնվազն մեկը այդ արբանյակների մտել է Երկրի մթնոլորտ, պատճառելով ռադիոակտիվ վարակվածության հեռավոր շրջաններում Կանադայում: Միացյալ Նահանգները մեկնարկել միայն մեկ արբանյակի միջուկային ռեակտորի 1965 թ. Սակայն, ծրագրեր դրանց օգտագործման խորը տիեզերական առաքելությունների, որոնք բաղկացած հետազոտական այլ մոլորակների վրա կամ մշտական լուսնային բազայի շարունակում են մշակվել: Համոզված եմ, որ պետք է լինի մի գազի cooled կամ հեղուկ մետաղական միջուկային ռեակտորի, ֆիզիկական սկզբունքները, որոնց հնարավորինս բարձր մակարդակով ջերմաստիճանը անհրաժեշտ է նվազագույնի հասցնել չափը ռադիատորի. Բացի այդ, ռեակտորի տարածք սարքավորումների լինել, քանի որ կոմպակտ, որքան հնարավոր է նվազագույնի հասցնել նյութական օգտագործվել է shielding, եւ նվազեցնել քաշը ընթացքում մեկնարկին եւ տիեզերական թռիչքի: Վառելիքի ծախսը քաղաքային կապահովի գործունեությունը ռեակտորի համար տեւողությամբ տիեզերական թռիչքի: