Устройство и принцип действия ядерного реактора

Особенности радиоактивного загрязнения местности.

Основным элементом АЭС является ядерный реактор. В нем в качестве горючего используется уран. Как известно природный уран представляет смесь урана -238-99,2%, уран-235-0,71%, уран-234-0,0064%. При облучении ядра атома урана нейтронами можно выделить 3 взаимодействия ядерного вещества и массы:

- нейтрон поглощается ядром атома и оно спускает гамма-квант;

-нейтрон проскакивает ядро без последствий;

-нейтрон вызывает распад ядра на два осколка с выбросом 2-3 нейтронов, гамма-квант и других видов излучений с общей энергией 200 Мэв.

Ученых из 3-х видов заинтересовал только третий случай, когда энергию распада можно использовать в ядерном реакторе. Ядра урана-238 могут делиться только быстрыми нейтронами, а ядра урана-235 могут делиться только тепловыми нейтронами, которые технически получить задача несложная. Но для обеспечения цепной реакции необходимо, чтобы масса урана-235 была достаточной и поэтому концентрацию урана-235 в природном уране повышают до 2-6%, т.е. уран-235 обогащают. Таким образом, в качестве ядерного топлива используют уран-235.

В настоящее время в мире существует пять типов ядерных реакторов, это:

- ВВЭР (водо-водямой энергетический реактор);

-РБМК (реактор большой мощности канальный);

-реактор на тяжелой воде;

-реактор с шаровой засыпкой и газовым контуром;

-реактор на быстрых нейтронах.

У каждого типа реактора есть особенности конструкции, отличающие его друг от других, хотя, безусловно, отдельные элементы конструкции могут заимствоваться из других типов. ВВЭР строились в основном на территории бывшего СССР и в Восточной Европе, реакторов типа РБМК много в России, странах Западной Европы и Юго-Восточной Азии, реакторы на тяжелой воде в основном строились в Америке. Реакторы с шаровой засыпкой в значительном количестве строились в Восточной Европе и Америке.В настоящее время реакторы на быстрых нейтронах широкого распространения не получили. В России имеется только один реактор такого типа (на Белоярской АЭС0.

Подводя итоги, можно сказать следующее:

- реакторы ВВЭР достаточно безопасные в эксплуатации, но требуют высокообогащенного урана;

- реакторы РБМК безопасны лишь при правильной их эксплуатации и хорошо разработанных системах защиты, но зато способны использовать малообогащенное топливо или даже отработанное топливо ВВЭР-ов;

-реакторы на тяжелой воде всем хороши, но уж больно дорого добывать тяжелую воду;

-реакторы с шаровой засыпкой еще недостаточно хорошо разработаны, хотя этот тип реакторов стоило признать наиболее приемлемым для широкого применения, в частности, из-за отсутствия катастрофических последствий при аварии с разгоном реактора;

-реакторы на быстрых нейтронах – будущее производство топлива для ядерной энергетики, эти реакторы наиболее эффективно используют ядерное топливо, но их конструкция очень сложна и пока еще малонадежна.

Рассмотрим устройство РБМК, он представляет собой цилиндр высотой 7м и диаметром 14м, размещенный в бетонной шахте размером 21х21м и высотой 25м. Он включает следующие элементы:

- активная зона представляет графитную кладку из блоков диаметром 11,8м и высотой 7м. В ней имеются отверстия, в которые вставлены технологические каналы. В каждом канале размещается кассета с двумя сборками в каждой из которых по 18 тепловыделяющих элемента (твэлы). Масса уранового топлива 114,7кг.

Масса графита в реакторе 1700т

Масса топлива в реакторе 170,2т.

-теплоноситель -легкая вода (обессоленная), которая поднимается вверх по каждому технологическому каналу, омывая твэлы, нагревается. В паросепараторе она отделяется на пар и воду, очищается от радиоактивных продуктов и подается на турбину, на валу которой находится генератор. Конденсат отработанного в турбине пара через сепаратор вновь поступает в реактор.

-топливо – слабообогащенный изотоп урана-235 обогащенный до 2% от природного.

В ВВЭР имеется два контура. В первом контуре вода нагревается в активной зоне, но в пар не превращается, т. к. находится под большим давлением. Вода попадает в парогенератор, где отдает тепло воде второго контура. После этого пар со второго контура попадает на турбину, приводя ее в движение.

Дата добавления: 2014-01-06