Ядерний реактор. Ядерна енергетика та екологічна безпека

Людство зробило істотний крок уперед, освоївши ядерну енергію. У 1942 р. під керівництвом Е. Фермі в США було збудовано перший ядерний реактор, в якому ланцюгова реакція поділу ядер атомів Урану стала керованою. Це дало поштовх бурхливому розвитку атомної (ядерної) енергетики.

Перший в Європі ядерний реактор було збудовано в 1946 році під керівництвом І. В. Курчатова в Обнінську (Росія).

Ядерний реактор складається з: активної зони, де відбувається ядерна реакція, поглиначів нейтронів, захисного кожуха, парогенератора, турбіни та електричного генератора (мал. 8.7).

Принцип його дії полягає у використанні вивільненої внаслідок ядерної реакції енергії для здобуття електричної напруги. В активну зону завантажують ядерне паливо — збагачений Уран у вигляді тепловидільних елементів (ТВЕЛів), які утворюють правильну ґратку, і речовину, що гальмує нейтрони (графіт або так звану важку воду), оскільки ядра нукліда урану-235 краще захоплюють повільні нейтрони. Щоб ланцюгова реакція була керованою, необхідно регулювати число нейтронів в активній зоні. З цією метою до неї вводять регулювальні стрижні з матеріалу, який добре вбирає нейтрони (Кадмій, Бор). Зміною глибини їх введення регулюють потік нейтронів, а отже, керують перебігом ланцюгової реакції. Енергія, що виділяється в результаті поділу ядер атомів Урану, за допомогою теплоносія передається парогенератору. Вироблена ним водяна пара спрямовується на лопатки парової турбіни, сполученої з генератором, який виробляє електроенергію. Так після кількох перетворень енергія, що вивільняється внаслідок поділу атомних ядер, стає електричною. Електромережами вона потрапляє до споживачів.

Потужність ядерного реактора в 1 МВт відповідає ланцюговій реакції, за якої відбувається 3-Ю16 актів поділу ядер Урану за 1 с.

Ядерні реактори є основою атомних електростанцій (АЕС). Нині у світі налічується понад 1000 ядерних енергетичних установок. Атомна енергетика вважається економічно найвигіднішою і високотехнологічною. Вона використовує останні досягнення науки, сучасні автоматизовані системи керування технологічним процесом на основі ЕОМ, потребує високої кваліфікації працівників.

Експлуатація АЕС потребує запровадження широкого спектра засобів контролю і радіаційної безпеки, оскільки в разі нехтування ними наслідки можуть бути катастрофічними. 26 квітня 1986 р. внаслідок грубого порушення технологічного циклу роботи ядерного реактора на Чорнобильській АЕС сталася аварія. Загинули люди, наслідки цієї трагедії відчуваються досі.

ЗАПИТАННЯ

1. Яку реакцію називають ядерною? Чим вона відрізняється від радіоактивного розпаду?

2. Що таке енергетичний вихід ядерної реакції?

3. Які види ядерних реакцій бувають? Наведіть їх приклади.

4. Які умови виникнення і підтримання ланцюгової ядерної реакції?

5. Що таке трансуранові елементи? Опишіть реакцію одержання Плутонію.

6. Яке призначення ядерного реактора? З яких конструктивних елементів він складається?

7. Як досягається керованість ланцюговою ядерною реакцією?

8. Що ви знаєте про Чорнобильську катастрофу?

Дата добавления: 2014-01-06