Nüvə reaktoru nə kimi görünür? Məktəb ensiklopediyası

XX əsrin ortalarında bəşəriyyətin diqqəti atoma və alimlərin Manhetten Layihəsi çərçivəsində ilk nüvə bombalarını icad edərək hərbi məqsədlər üçün istifadə etməyə qərar verdikləri nüvə reaksiyasının izahına yönəlmişdi. Lakin XX əsrin 50-ci illərində SSRİ-də nüvə reaktoru dinc məqsədlər üçün istifadə olunurdu. Məlumdur ki, 1954-cü il iyunun 27-də dünyada 5000 kVt gücündə ilk atom elektrik stansiyası bəşəriyyətin xidmətinə girdi. Bu gün nüvə reaktoru 4000 MVt və ya daha çox, yəni yarım əsr bundan əvvəl olduğundan 800 dəfə çox elektrik enerjisi istehsal edə bilər.

Nüvə reaktoru nədir: əsas tərif və bölmənin əsas komponentləri

Nüvə reaktoru, idarə olunan nüvə reaksiyasının düzgün saxlanması nəticəsində köməyi ilə enerji yaranan xüsusi bir qurğudur. "Atom" sözünün "reaktor" sözü ilə birlikdə istifadəsinə icazə verilir. Bir çoxları ümumiyyətlə "nüvə" və "atom" anlayışlarını sinonim hesab edirlər, çünki onlar arasında fundamental fərq tapmırlar. Ancaq elm nümayəndələri daha düzgün birləşməyə - "nüvə reaktoruna" meyllidirlər.

Maraqlıdır fakt! Nüvə reaksiyaları enerjinin buraxılması və ya udulması ilə davam edə bilər.

Nüvə reaktorunun cihazının əsas komponentləri aşağıdakı elementlərdir:

• Moderator;
• Nəzarət çubuqları;
• Tərkibində uran izotoplarının zənginləşdirilmiş qarışığı olan çubuqlar;
• Radiasiyaya qarşı xüsusi qoruyucu elementlər;
• soyuducu;
• buxar generatoru;
• turbin;
• Generator;
• kondansatör;
• Nüvə yanacağı.

Fiziklər tərəfindən müəyyən edilmiş nüvə reaktorunun işinin əsas prinsipləri hansılardır və nə üçün onlar sarsılmazdır?

Nüvə reaktorunun işinin əsas prinsipi nüvə reaksiyasının təzahür xüsusiyyətlərinə əsaslanır. Standart fiziki zəncirvari nüvə prosesi anında hissəcik atom nüvəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, nəticədə nüvə ikinci dərəcəli hissəciklərin buraxılması ilə yeni birinə çevrilir, alimlər bunu qamma kvant adlandırırlar. Nüvə zəncirvari reaksiya zamanı çox miqdarda istilik enerjisi ayrılır. Zəncirvari reaksiyanın baş verdiyi məkan reaktorun nüvəsi adlanır.

Maraqlıdır fakt! Aktiv zona zahiri olaraq adi suyun axdığı bir qazana bənzəyir, bu da soyuducu rolunu oynayır.

Neytron itkisinin qarşısını almaq üçün reaktorun nüvə sahəsi xüsusi neytron reflektoru ilə əhatə olunub. Onun əsas vəzifəsi nüvəyə buraxılan neytronların əksəriyyətini rədd etməkdir. Reflektor adətən moderator kimi xidmət edən eyni maddədir.

Nüvə reaktorunun əsas idarəsi xüsusi idarəetmə çubuqlarının köməyi ilə baş verir. Məlumdur ki, bu çubuqlar reaktorun nüvəsinə daxil edilir və qurğunun işləməsi üçün hər cür şərait yaradır. Tipik olaraq, nəzarət çubuqları bor və kadmiumun kimyəvi birləşmələrindən hazırlanır. Bu elementlər niyə istifadə olunur? Bəli, bunun səbəbi bor və ya kadmiumun termal neytronları effektiv şəkildə udmaq qabiliyyətinə malikdir. Və işə salınması planlaşdırılan kimi, nüvə reaktorunun işləmə prinsipinə uyğun olaraq, nüvəyə nəzarət çubuqları daxil edilir. Onların əsas vəzifəsi neytronların əhəmiyyətli bir hissəsini udmaq və bununla da zəncirvari reaksiyanın inkişafına səbəb olmaqdır. Nəticə istənilən səviyyəyə çatmalıdır. Güc müəyyən edilmiş səviyyədən yuxarı qalxdıqda, idarəetmə çubuqlarını mütləq reaktorun nüvəsinə batıran avtomatik maşınlar işə salınır.

Beləliklə, idarəetmə və ya idarəetmə çubuqlarının termal nüvə reaktorunun işində mühüm rol oynadığı aydın olur.

Neytron sızmasını azaltmaq üçün reaktorun nüvəsi sərbəst buraxılan neytronların əhəmiyyətli bir kütləsini nüvəyə atan neytron reflektoru ilə əhatə olunmuşdur. Reflektor mənasında adətən moderator üçün eyni maddə istifadə olunur.

Standarta görə, moderator maddənin atomlarının nüvəsi nisbətən kiçik bir kütləyə malikdir, belə ki, yüngül nüvə ilə toqquşduqda zəncirdə mövcud olan neytron ağır bir nüvə ilə toqquşanda daha çox enerji itirir. Ən çox yayılmış moderatorlar adi su və ya qrafitdir.

Maraqlıdır fakt! Nüvə reaksiyası prosesində olan neytronlar son dərəcə yüksək hərəkət sürəti ilə xarakterizə olunur və buna görə də neytronları enerjilərinin bir hissəsini itirməyə məcbur edən bir moderator tələb olunur.

Dünyada heç bir reaktor soyuducu köməyi olmadan normal işləyə bilməz, çünki onun məqsədi reaktorun ürəyində yaranan enerjini çıxarmaqdır. Soğutucu kimi maye və ya qazlar mütləq istifadə olunur, çünki onlar neytronları udmaq iqtidarında deyillər. Kompakt nüvə reaktoru üçün soyuducuya misal verək - su, karbon qazı və bəzən hətta maye metal natrium.

Beləliklə, nüvə reaktorunun iş prinsipləri tamamilə zəncirvari reaksiya qanunlarına, onun gedişatına əsaslanır. Reaktorun bütün komponentləri - moderator, çubuqlar, soyuducu, nüvə yanacağı - öz vəzifələrini yerinə yetirərək reaktorun normal işləməsinə səbəb olur.

Nüvə reaktorları üçün hansı yanacaq istifadə olunur və niyə məhz bu kimyəvi elementlər seçilir

Reaktorlarda əsas yanacaq uran izotopları, həmçinin plutonium və ya torium ola bilər.

Hələ 1934-cü ildə F.Coliot-Küri uran nüvəsinin parçalanma prosesini müşahidə edərək, kimyəvi reaksiya nəticəsində uranın nüvəsinin fraqmentlərə-nüvələrə və iki və ya üç sərbəst neytronlara bölündüyünü qeyd etdi. Bu isə o deməkdir ki, sərbəst neytronların digər uran nüvələrinə qoşulması və növbəti parçalanmaya səbəb olması ehtimalı var. Və beləliklə, zəncirvari reaksiyanın proqnozlaşdırdığı kimi: üç uran nüvəsindən altı-doqquz neytron ayrılacaq və onlar yenidən yeni yaranan nüvələrə qoşulacaqlar. Və s sonsuza qədər.

Xatırlamaq vacibdir! Nüvə parçalanması zamanı meydana çıxan neytronlar, kütlə sayı 235 olan uran izotopunun nüvələrinin parçalanmasını təhrik etməyə qadirdir və kütlə sayı 238 olan uran izotopunun nüvələrini məhv etmək üçün az enerji ola bilər. çürümə prosesində yaranır.

235 nömrəli uran təbiətdə nadirdir. O, cəmi 0,7% təşkil edir, lakin təbii uran-238 daha geniş yer tutur və 99,3% təşkil edir.

Təbiətdə uran-235-in belə kiçik bir hissəsinə baxmayaraq, fiziklər və kimyaçılar hələ də ondan imtina edə bilmirlər, çünki bu, nüvə reaktorunun işləməsi üçün ən effektivdir, bəşəriyyət üçün enerji əldə etmək prosesinin maya dəyərini azaldır.

İlk nüvə reaktorları nə vaxt meydana çıxdı və bu gün harada istifadə olunur

Hələ 1919-cu ildə Ruterford alfa hissəciklərinin azot atomlarının nüvələri ilə toqquşması nəticəsində hərəkət edən protonların əmələ gəlməsi prosesini kəşf edəndə və təsvir edəndə fiziklər artıq qələbə çalmışdılar. Bu kəşf azot izotopunun nüvəsinin alfa hissəciyi ilə toqquşması nəticəsində oksigen izotopunun nüvəsinə çevrilməsi demək idi.

İlk nüvə reaktorları meydana çıxmazdan əvvəl dünya nüvə reaksiyasının bütün vacib aspektlərini əhatə edən bir neçə yeni fizika qanununu öyrəndi. Belə ki, 1934-cü ildə F.Colio-Küri, H.Halban, L.Kovarski ilk dəfə olaraq cəmiyyətə və dünya alimləri dairəsinə nüvə reaksiyalarının mümkünlüyü haqqında nəzəri fərziyyə və sübut bazası təklif etmişlər. Bütün təcrübələr uran nüvəsinin parçalanmasının müşahidəsi ilə bağlı idi.

1939-cu ildə E.Fermi, İ.Jolio-Küri, O.Han, O.Friş neytronlarla bombardman zamanı uran nüvələrinin parçalanma reaksiyasını izlədilər. Tədqiqatlar zamanı alimlər müəyyən ediblər ki, bir sürətləndirilmiş neytron uran nüvəsinə daxil olduqda, mövcud nüvə iki və ya üç hissəyə bölünür.

Zəncirvari reaksiya praktiki olaraq 20-ci əsrin ortalarında sübut edilmişdir. 1939-cu ildə alimlər sübut edə bildilər ki, bir uran nüvəsinin parçalanması nəticəsində təxminən 200 MeV enerji ayrılır. Lakin fraqment nüvələrinin kinetik enerjisinə təxminən 165 MeV ayrılır, qalan hissəsi isə qamma kvantını özü ilə aparır. Bu kəşf kvant fizikasında bir sıçrayış etdi.

E. Fermi daha bir neçə il iş və tədqiqatlarını davam etdirir və 1942-ci ildə ABŞ-da ilk nüvə reaktorunu işə salır. Təcəssüm olunan layihə "Çikaqo meşəsi" adlanır və relslərə qoyulur. 5 sentyabr 1945-ci ildə Kanada ZEEP nüvə reaktorunu işə saldı. Avropa qitəsi də geri qalmırdı və eyni zamanda F-1 qurğusu tikilirdi. Ruslar üçün isə daha bir yaddaqalan tarix var - 1946-cı il dekabrın 25-də İ.Kurçatovun rəhbərliyi ilə Moskvada reaktor işə salınır. Bunlar ən güclü nüvə reaktorları deyildi, lakin bu, atomun insan tərəfindən inkişafının başlanğıcı idi.

Dinc məqsədlər üçün 1954-cü ildə SSRİ-də elmi nüvə reaktoru yaradılmışdır. Dünyada atom elektrik stansiyası olan ilk sülh gəmisi, Lenin atom buzqıran gəmisi 1959-cu ildə Sovet İttifaqında tikilmişdir. Dövlətimizin daha bir nailiyyəti isə nüvə buzqıran gəmisi “Arktika”dır. Bu suüstü gəmi dünyada ilk dəfə Şimal qütbünə çatdı. 1975-ci ildə baş verdi.

İlk portativ nüvə reaktorları yavaş neytronlarda işləyirdi.

Nüvə reaktorları harada istifadə olunur və bəşəriyyət hansı növlərdən istifadə edir

• Sənaye reaktorları. Onlar atom elektrik stansiyalarında enerji istehsalı üçün istifadə olunur.
• Nüvə reaktorları nüvə sualtı qayıqlarının hərəkəti kimi çıxış edir.
• Eksperimental (portativ, kiçik) reaktorlar. Onlarsız bir dənə də olsun müasir elmi təcrübə və ya tədqiqat baş vermir.

Bu gün elm dünyası dəniz suyunun xüsusi reaktorların köməyi ilə duzsuzlaşdırılmasını, əhalini keyfiyyətli içməli su ilə təmin etməyi öyrənib. Rusiyada çoxlu nüvə reaktorları işləyir. Belə ki, statistik məlumatlara görə, 2018-ci ilə qədər ştatda təxminən 37 blok fəaliyyət göstərir.

Və təsnifata görə, onlar aşağıdakı kimi ola bilər:

• Tədqiqat (tarixi). Bunlara plutonium istehsalı üçün eksperimental sahə kimi yaradılmış F-1 stansiyası daxildir. İ.V.Kurçatov F-1-də işləmiş, ilk fiziki reaktora rəhbərlik etmişdir.
• Tədqiqat (aktiv).
• Silah anbarı. Nümunə olaraq reaktor - A-1 soyutma ilə ilk reaktor kimi tarixə düşdü. Nüvə reaktorunun keçmiş gücü kiçik, lakin funksionaldır.
• Enerji.
• gəmi. Məlumdur ki, zərurət olduqda və texniki cəhətdən mümkün olduqda gəmilərdə və sualtı qayıqlarda təzyiqli su və ya maye metal reaktorlarından istifadə edilir.
• Kosmos. Nümunə olaraq, kosmik gəmilərdəki qurğunu “Yenisey” adlandıraq, hansı ki, əlavə enerji hasil etmək lazım gələrsə, fəaliyyətə başlayır və o, günəş panelləri və izotop mənbələrinin köməyi ilə əldə edilməli olacaq.

Beləliklə, nüvə reaktorlarının mövzusu kifayət qədər genişdir, buna görə də kvant fizikasının qanunlarını dərindən öyrənməyi və başa düşməyi tələb edir. Lakin nüvə reaktorlarının enerji sənayesi və dövlət iqtisadiyyatı üçün əhəmiyyəti, şübhəsiz ki, artıq faydalılıq və fayda aurası ilə körüklənir.

Cihaz və iş prinsipi

Güc buraxma mexanizmi

Maddənin çevrilməsi yalnız maddənin enerji ehtiyatına malik olduqda sərbəst enerjinin buraxılması ilə müşayiət olunur. Sonuncu, maddənin mikrohissəciklərinin keçidi mövcud olan başqa bir mümkün vəziyyətdən daha çox istirahət enerjisi olan bir vəziyyətdə olması deməkdir. Kortəbii keçid həmişə enerji maneəsi ilə qarşılanır, onu aradan qaldırmaq üçün mikrohissəcik xaricdən müəyyən miqdarda enerji - həyəcan enerjisini almalıdır. Ekzoenergetik reaksiya ondan ibarətdir ki, həyəcandan sonrakı çevrilmə zamanı prosesi həyəcanlandırmaq üçün tələb olunandan daha çox enerji ayrılır. Enerji maneəsini aşmağın iki yolu var: ya toqquşan hissəciklərin kinetik enerjisi hesabına, ya da qoşulan hissəciyin bağlanma enerjisi hesabına.

Enerji buraxılmasının makroskopik miqyasını nəzərə alsaq, reaksiyaların həyəcanlanması üçün lazım olan kinetik enerji maddənin bütün hissəciklərinə və ya ilk növbədə ən azı bəzilərinə malik olmalıdır. Buna yalnız mühitin temperaturunu istilik hərəkətinin enerjisinin prosesin gedişatını məhdudlaşdıran enerji həddi dəyərinə yaxınlaşdığı bir dəyərə qədər artırmaqla nail olmaq olar. Molekulyar çevrilmələr, yəni kimyəvi reaksiyalar zamanı belə artım adətən yüzlərlə kelvin təşkil edir, nüvə reaksiyalarında isə toqquşan nüvələrin Kulon maneələrinin çox yüksək olması səbəbindən ən azı 10 7 olur. Nüvə reaksiyalarının istiliklə həyəcanlanması praktikada yalnız Kulon maneələrinin minimal olduğu ən yüngül nüvələrin sintezində həyata keçirilmişdir (termonüvə sintezi).

Birləşən hissəciklərin həyəcanlanması böyük kinetik enerji tələb etmir və buna görə də mühitin temperaturundan asılı deyildir, çünki cəlbedici qüvvələrin hissəciklərinə xas olan istifadə olunmamış bağlar səbəbindən baş verir. Ancaq digər tərəfdən, reaksiyaları həyəcanlandırmaq üçün hissəciklərin özləri lazımdır. Yenə də ayrıca reaksiya aktını deyil, makroskopik miqyasda enerji istehsalını nəzərdə tuturuqsa, bu, yalnız zəncirvari reaksiya baş verdikdə mümkündür. Sonuncu reaksiyanı həyəcanlandıran hissəciklər ekzoenergetik reaksiyanın məhsulu kimi yenidən peyda olduqda yaranır.

Dizayn

Hər hansı bir nüvə reaktoru aşağıdakı hissələrdən ibarətdir:

• Nüvə yanacağı və moderatoru olan nüvə;
• Nüvəni əhatə edən neytron reflektoru;
• Zəncirvari reaksiyaların tənzimlənməsi sistemi, o cümlədən fövqəladə hallardan mühafizə;
• Radiasiyadan qorunma;
• Uzaqdan idarəetmə sistemi.

Fəaliyyətin fiziki prinsipləri

Əsas məqalələrə də baxın:

Nüvə reaktorunun hazırkı vəziyyətini effektiv neytron vurma faktoru ilə xarakterizə etmək olar k və ya reaktivlik ρ , bunlar aşağıdakı əlaqə ilə bağlıdır:

Bu dəyərlər aşağıdakı dəyərlərlə xarakterizə olunur:

• k> 1 - zəncirvari reaksiya zamanla artır, reaktor içəridədir superkritik vəziyyəti, onun reaktivliyi ρ > 0;
• k < 1 - реакция затухает, реактор - subkritik, ρ < 0;
• k = 1, ρ = 0 - nüvə parçalanmalarının sayı sabitdir, reaktor sabit vəziyyətdədir tənqidi vəziyyət.

Nüvə reaktorunun kritik vəziyyəti:

Çarpma amilinin birliyə çevrilməsi neytronların çoxalmasını onların itkiləri ilə tarazlaşdırmaqla əldə edilir. Əslində itkilərin iki səbəbi var: parçalanmadan tutulma və neytronların yetişdirmə mühitindən kənara sızması.

Aydındır ki, k< k 0 , поскольку в конечном объёме вследствие утечки потери нейтронов обязательно больше, чем в бесконечном. Поэтому, если в веществе данного состава k 0 < 1, то цепная самоподдерживающаяся реакция невозможна как в бесконечном, так и в любом конечном объёме. Таким образом, k 0 определяет принципиальную способность среды размножать нейтроны.

İstilik reaktorları üçün k 0 sözdə "4 amil düsturu" ilə müəyyən edilə bilər:

• η iki udma üçün neytron məhsuldarlığıdır.

Müasir güc reaktorlarının həcmi yüzlərlə m³-ə çata bilər və əsasən kritiklik şərtləri ilə deyil, istiliyin çıxarılması imkanları ilə müəyyən edilir.

Kritik Həcm nüvə reaktoru - kritik vəziyyətdə olan reaktor nüvəsinin həcmi. Kritik kütlə kritik vəziyyətdə olan reaktorun parçalanan materialının kütləsidir.

Su neytron reflektoru ilə təmiz parçalanan izotopların duzlarının sulu məhlulları ilə işləyən reaktorlar ən aşağı kritik kütləyə malikdir. 235 U üçün bu kütlə 0,8 kq, 239 Pu üçün 0,5 kq-dır. Bununla belə, 235 izotopunda zənginləşmə dərəcəsinin bir qədər az olmasına baxmayaraq, berilyum oksidi reflektoruna malik olan LOPO reaktoru (dünyada ilk zənginləşdirilmiş uran reaktoru) üçün kritik kütlənin 0,565 kq olduğu hamıya məlumdur. 14%-dən çox. Teorik olaraq, bu dəyər cəmi 10 q olan ən kiçik kritik kütləyə malikdir.

Neytron sızmasını azaltmaq üçün nüvəyə qısa silindr və ya kub kimi sferik və ya yaxın sferik forma verilir, çünki bu rəqəmlər səth sahəsinin həcmə ən kiçik nisbətinə malikdir.

Qiymətin (e - 1) adətən kiçik olmasına baxmayaraq, neytronların sürətli çoxalmasının rolu olduqca böyükdür, çünki böyük nüvə reaktorları üçün (K ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

Zəncirvari reaksiyaya başlamaq üçün uran nüvələrinin kortəbii parçalanması zamanı adətən kifayət qədər neytron istehsal olunur. Reaktoru işə salmaq üçün xarici neytron mənbəyindən, məsələn, və və ya digər maddələrin qarışığından istifadə etmək də mümkündür.

yod çuxuru

Yod çuxuru - nüvə reaktorunun bağlandıqdan sonra vəziyyəti, qısamüddətli ksenon izotopunun yığılması ilə xarakterizə olunur. Bu proses əhəmiyyətli mənfi reaktivliyin müvəqqəti görünüşünə gətirib çıxarır ki, bu da öz növbəsində reaktoru müəyyən müddətə (təxminən 1-2 gün) layihə gücünə çatdırmağı qeyri-mümkün edir.

Təsnifat

Randevu ilə

Nüvə reaktorlarının istifadəsinin xarakterinə görə aşağıdakılara bölünür:

• Güc reaktorları energetika sektorunda istifadə olunan elektrik və istilik enerjisini istehsal etmək, həmçinin dəniz suyunun duzsuzlaşdırılması üçün nəzərdə tutulmuşdur (duzsuzlaşdırma reaktorları da sənaye kimi təsnif edilir). Belə reaktorlar əsasən atom elektrik stansiyalarında istifadə olunurdu. Müasir güc reaktorlarının istilik gücü 5 GVt-a çatır. Ayrı bir qrupda ayırın:
  • Nəqliyyat reaktorları avtomobil mühərriklərini enerji ilə təmin etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Ən geniş tətbiq qrupları sualtı qayıqlarda və müxtəlif yerüstü gəmilərdə istifadə edilən dəniz nəqliyyatı reaktorları, həmçinin kosmik texnologiyada istifadə olunan reaktorlardır.
• Eksperimental reaktorlar, dəyəri nüvə reaktorlarının dizaynı və istismarı üçün zəruri olan müxtəlif fiziki kəmiyyətləri öyrənmək üçün nəzərdə tutulmuşdur; belə reaktorların gücü bir neçə kVt-dan çox deyil.
• Tədqiqat reaktorları nüvə fizikası, bərk cisimlər fizikası, radiasiya kimyası, biologiya sahəsində tədqiqatlar üçün, intensiv neytron axınlarında (nüvə reaktorlarının hissələri daxil olmaqla) işləmək üçün nəzərdə tutulmuş materialların sınaqdan keçirilməsi üçün nüvədə yaradılmış neytron və qamma-şüa axınlarının istifadə edildiyi, izotopların istehsalı üçün. Tədqiqat reaktorlarının gücü 100 MVt-dan çox deyil. Sərbəst buraxılan enerji adətən istifadə edilmir.
• Sənaye (silah, izotop) reaktorları müxtəlif sahələrdə istifadə olunan izotopları istehsal etmək üçün istifadə olunur. Ən çox nüvə silahı dərəcəli materialların istehsalı üçün istifadə olunur, məsələn, 239 Pu. Dəniz suyunun duzsuzlaşdırılması üçün istifadə olunan reaktorlar da sənaye sahələrinə daxildir.

Çox vaxt reaktorlar iki və ya daha çox müxtəlif vəzifələri həll etmək üçün istifadə olunur, bu halda onlar çağırılır çoxməqsədli. Məsələn, bəzi güc reaktorları, xüsusən də nüvə enerjisinin başlanğıcında, əsasən təcrübələr üçün nəzərdə tutulmuşdu. Sürətli neytron reaktorları eyni zamanda həm enerji, həm də izotop istehsal edə bilər. Sənaye reaktorları, əsas vəzifələrindən əlavə, çox vaxt elektrik və istilik enerjisi istehsal edirlər.

Neytron spektrinə görə

• Termal (yavaş) neytron reaktoru ("termal reaktor")
• Sürətli neytron reaktoru ("sürətli reaktor")

Yanacağın yerləşdirilməsi ilə

• Yanacaq nüvəyə diskret olaraq bloklar şəklində yerləşdirildiyi, aralarında moderatorun olduğu heterojen reaktorlar;
• Yanacaq və moderatorun homojen qarışıq olduğu homojen reaktorlar (homogen sistem).

Heterojen reaktorda yanacaq və moderator bir-birindən aralıda yerləşdirilə bilər, xüsusən də boşluqlu reaktorda moderator-reflektor boşluğu moderator olmayan yanacaqla əhatə edir. Nüvə-fiziki nöqteyi-nəzərdən homojenlik/heterojenlik meyarı dizayn deyil, verilmiş moderatorda neytron moderasiya uzunluğundan artıq məsafədə yanacaq bloklarının yerləşdirilməsidir. Məsələn, "yaxın qəfəs" adlanan reaktorlar homojen olmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur, baxmayaraq ki, yanacaq adətən onlarda moderatordan ayrılır.

Heterojen bir reaktorda nüvə yanacağı bloklarına yanacaq birləşmələri (FA) deyilir ki, onlar müntəzəm qəfəsin qovşaqlarında nüvəyə yerləşdirilir, hüceyrələr.

Yanacağın növünə görə

• uran izotopları 235, 238, 233 (235 U, 238 U, 233 U)
• plutonium izotopu 239 (239 Pu), həmçinin 239-242 Pu izotopları 238 U (MOX yanacağı) ilə qarışıq şəklində
• torium izotopu 232 (232 Th) (233 U-a çevrilməklə)

Zənginləşmə dərəcəsinə görə:

• təbii uran
• aşağı zənginləşdirilmiş uran
• yüksək zənginləşdirilmiş uran

Kimyəvi tərkibinə görə:

• metal U
• UC (uran karbid) və s.

Soyuducu növünə görə

• Qaz, (bax: Qrafit-qaz reaktoru)
• D 2 O (ağır su, bax Ağır su nüvə reaktoru, CANDU)

Moderator növünə görə

• C (qrafit, bax Qrafit-qaz reaktoru, Qrafit-su reaktoru)
• H 2 O (su, bax: Yüngül su reaktoru, Təzyiqli su reaktoru, VVER)
• D 2 O (ağır su, bax Ağır su nüvə reaktoru, CANDU)
• Metal hidridlər
• Moderatorsuz (bax sürətli neytron reaktoru)

Dizaynla

buxar yaratmaq üsulu

• Xarici buxar generatoru olan reaktor (bax PWR, VVER)

MAQATE təsnifatı

• PWR (təzyiqli su reaktorları) - təzyiqli su reaktoru (təzyiqli su reaktoru);
• BWR (qaynar su reaktoru) - qaynar su reaktoru;
• FBR (fast breeder reactor) - sürətli yetişdirici reaktor;
• GCR (qazla soyudulmuş reaktor) - qazla soyudulan reaktor;
• LWGR (yüngül sulu qrafit reaktoru) - qrafit-su reaktoru
• PHWR (təzyiqli ağır su reaktoru) - ağır su reaktoru

Dünyada ən çox yayılmışlar təzyiqli su (təxminən 62%) və qaynar su (20%) reaktorlarıdır.

Reaktor materialları

Reaktorların tikildiyi materiallar neytronlar, γ-kvantlar və parçalanma fraqmentləri sahəsində yüksək temperaturda işləyir. Buna görə də texnologiyanın digər sahələrində istifadə olunan bütün materiallar reaktor tikintisi üçün uyğun deyil. Reaktor materiallarını seçərkən onların radiasiyaya davamlılığı, kimyəvi təsirsizliyi, udma kəsiyi və digər xassələri nəzərə alınır.

Materialların radiasiya qeyri-sabitliyi yüksək temperaturda daha az təsirlənir. Atomların hərəkətliliyi o qədər böyük olur ki, kristal qəfəsdən çıxarılan atomların öz yerinə qayıtması və ya hidrogen və oksigenin su molekuluna rekombinasiyası ehtimalı nəzərəçarpacaq dərəcədə artır. Beləliklə, suyun radiolizi güclü qaynar olmayan reaktorlarda (məsələn, VVER) əhəmiyyətsizdir, güclü tədqiqat reaktorlarında isə əhəmiyyətli miqdarda partlayıcı qarışıq buraxılır. Reaktorlarda onu yandırmaq üçün xüsusi sistemlər var.

Reaktor materialları bir-biri ilə təmasda olur (soyuducu və nüvə yanacağı ilə örtülmüş yanacaq elementi, soyuducu və moderator ilə yanacaq kasetləri və s.). Təbii ki, təmasda olan materiallar kimyəvi cəhətdən təsirsiz (uyğun) olmalıdır. Uyğunsuzluğa misal kimi uran və isti suyun kimyəvi reaksiyaya girməsi göstərilə bilər.

Əksər materiallar üçün güc xüsusiyyətləri artan temperaturla kəskin şəkildə pisləşir. Güc reaktorlarında struktur materialları yüksək temperaturda işləyir. Bu, xüsusilə yüksək təzyiqə tab gətirməli olan güc reaktorunun hissələri üçün struktur materialların seçimini məhdudlaşdırır.

Nüvə yanacağının yanması və təkrar istehsalı

Nüvə reaktorunun işləməsi zamanı yanacaqda parçalanma fraqmentlərinin toplanması səbəbindən onun izotopik və kimyəvi tərkibi dəyişir, transuran elementləri, əsasən izotoplar əmələ gəlir. Parçalanma fraqmentlərinin nüvə reaktorunun reaktivliyinə təsiri deyilir zəhərlənmə(radioaktiv fraqmentlər üçün) və şlaklama(sabit izotoplar üçün).

Reaktorun zəhərlənməsinin əsas səbəbi ən böyük neytron udma en kəsiyinə (2,6 10 6 anbar) malik olmasıdır. Yarımxaricolma dövrü 135 Xe T 1/2 = 9,2 saat; bölünmə gəliri 6-7% təşkil edir. 135 Xe-nin əsas hissəsi çürümə nəticəsində əmələ gəlir ( T 1/2 = 6,8 saat). Zəhərlənmə zamanı Kef 1-3% dəyişir. 135 Xe-nin böyük udma kəsiyi və aralıq izotop 135 I-in olması iki mühüm hadisəyə səbəb olur:

1. 135 Xe konsentrasiyasının artmasına və nəticədə reaktorun bağlanmasından və ya gücünün azaldılmasından sonra reaktivliyinin azalmasına ("yod çuxuru"), bu da qısamüddətli dayanmaları və çıxış gücündə dalğalanmaları qeyri-mümkün edir. Bu təsir tənzimləyici orqanlarda reaktivlik marjası tətbiq etməklə aradan qaldırılır. Yod quyusunun dərinliyi və müddəti neytron axınından F asılıdır: F = 5 10 18 neytron/(sm² s), yod quyusunun işləmə müddəti ˜ 30 saat, dərinliyi isə dayanıqlıdan 2 dəfə böyükdür. 135 Xe zəhərlənməsi nəticəsində Keffdə vəziyyət dəyişikliyi.
2. Zəhərlənmə ilə əlaqədar olaraq neytron axınının F-in və nəticədə reaktorun gücünün məkan-zaman dalğalanmaları baş verə bilər. Bu dalğalanmalar Ф > 10 18 neytron/(sm² san) və böyük reaktor ölçülərində baş verir. Salınım dövrləri ˜ 10 saat.

Nüvə parçalanması, parçalanan izotopun udma en kəsiyi ilə müqayisədə udma kəsişmələrinə görə fərqlənən çoxlu sayda sabit fraqmentlərə səbəb olur. Böyük udma en kəsiyi olan fraqmentlərin konsentrasiyası reaktorun işinin ilk bir neçə günü ərzində doyma səviyyəsinə çatır. Bunlar əsasən müxtəlif “yaş”larda olan TVEL-lərdir.

Yanacağın tam dəyişdirilməsi vəziyyətində reaktorda kompensasiya edilməli olan artıq reaktivlik var, ikinci halda isə kompensasiya yalnız reaktorun ilk işə salınması zamanı tələb olunur. Davamlı yanacaq doldurma yanma dərinliyini artırmağa imkan verir, çünki reaktorun reaktivliyi parçalanan izotopların orta konsentrasiyası ilə müəyyən edilir.

Yüklənmiş yanacağın kütləsi boşaldılmış enerjinin "çəkisi" səbəbindən boşaldılmış kütlədən artıqdır. Reaktor dayandırıldıqdan sonra, ilk növbədə gecikmiş neytronların parçalanması səbəbindən, sonra isə 1-2 dəqiqədən sonra parçalanma parçaları və transuran elementlərinin β- və γ-şüalanması hesabına yanacağa enerji ayrılmağa davam edir. Reaktor bağlanmadan əvvəl kifayət qədər uzun müddət işləmişsə, bağlandıqdan 2 dəqiqə sonra enerji buraxılışı təxminən 3%, 1 saatdan sonra - 1%, bir gündən sonra - 0,4%, bir ildən sonra - ilkin gücün 0,05% -dir.

Nüvə reaktorunda əmələ gələn parçalanan Pu izotoplarının sayının yanmış 235 U miqdarına nisbəti deyilir. dönüşüm dərəcəsi K K . K K dəyəri zənginləşmə və yanma azaldıqca artır. Təbii uranla işləyən ağır su reaktoru üçün 10 GW gün/t K K = 0,55 yanma ilə və kiçik yanmalar üçün (bu halda K K adlanır) ilkin plutonium əmsalı) K K = 0,8. Nüvə reaktoru yanaraq eyni izotopları əmələ gətirirsə (breeder reaktor), onda çoxalma sürətinin yanma sürətinə nisbəti deyilir. reproduksiya dərəcəsi K V. İstilik reaktorlarında K V< 1, а для реакторов на быстрых нейтронах К В может достигать 1,4-1,5. Рост К В для реакторов на быстрых нейтронах объясняется главным образом тем, что, особенно в случае 239 Pu, для быстрых нейтронов g böyüyür və a düşür.

Nüvə reaktoruna nəzarət

Nüvə reaktorunun idarə edilməsi yalnız parçalanma zamanı neytronların bir hissəsinin fraqmentlərdən bir neçə millisaniyədən bir neçə dəqiqəyə qədər gecikmə ilə uçması səbəbindən mümkündür.

Reaktoru idarə etmək üçün udma çubuqları istifadə olunur, nüvəyə daxil edilir, neytronları güclü şəkildə udan materiallardan (əsasən və bəziləri) və / və ya müəyyən bir konsentrasiyada soyuducuya əlavə olunan bor turşusunun məhlulundan hazırlanır (bor tənzimlənməsi) . Çubuqların hərəkəti operatordan və ya neytron axınının avtomatik idarə edilməsi üçün avadanlıqdan gələn siqnallarla işləyən xüsusi mexanizmlər, sürücülər tərəfindən idarə olunur.

Hər bir reaktorda müxtəlif fövqəladə hallar baş verdikdə, zəncirvari reaksiyanın təcili dayandırılması təmin edilir, bütün udma çubuqlarını nüvəyə - fövqəladə mühafizə sisteminə atmaqla həyata keçirilir.

Qalıq istilik

Nüvə təhlükəsizliyi ilə bilavasitə əlaqəli mühüm məsələ parçalanma istiliyidir. Bu nüvə yanacağının spesifik xüsusiyyətidir ki, hər hansı bir enerji mənbəyi üçün ümumi olan parçalanma zənciri reaksiyası və istilik ətaləti dayandırıldıqdan sonra reaktorda istilik buraxılması uzun müddət davam edir və bu, texniki cəhətdən mürəkkəb bir sıra problemlər.

Çürümə istiliyi, reaktorun işləməsi zamanı yanacaqda yığılmış parçalanma məhsullarının β- və γ-parçalanmasının nəticəsidir. Parçalanma məhsullarının nüvələri, parçalanma nəticəsində əhəmiyyətli enerjinin ayrılması ilə daha sabit və ya tam sabit vəziyyətə keçir.

Qalıq istilik buraxılış sürəti stasionar dəyərlərlə müqayisədə kiçik olan dəyərlərə sürətlə düşsə də, yüksək güclü reaktorlarda bu, mütləq mənada əhəmiyyətlidir. Bu səbəbdən, reaktor bağlandıqdan sonra onun nüvəsindən istilik çıxarılmasını təmin etmək üçün çürümə istiliyinin ayrılması uzun müddət tələb edir. Bu vəzifə reaktor qurğusunun layihələndirilməsində etibarlı enerji təchizatı ilə soyutma sistemlərinin olmasını tələb edir, həmçinin işlənmiş nüvə yanacağının xüsusi temperatur rejimi olan anbarlarda - işlənmiş yanacaq hovuzlarında uzunmüddətli (3-4 il ərzində) saxlanmasını tələb edir. , adətən reaktorun bilavasitə yaxınlığında yerləşir.

həmçinin bax

• Sovet İttifaqında layihələndirilmiş və tikilmiş nüvə reaktorlarının siyahısı

Ədəbiyyat

• Levin V. E. Nüvə fizikası və nüvə reaktorları. 4-cü nəşr. - M.: Atomizdat, 1979.
• Şukolyukov A. Yu. “Uran. təbii nüvə reaktoru. “Kimya və həyat” No 6, 1980, səh. 20-24

Qeydlər

1. "ZEEP - Kanadanın İlk Nüvə Reaktoru", Kanada Elm və Texnologiya Muzeyi.
2. Greshilov A. A., Egupov N. D., Matuşenko A. M. Nüvə qalxanı. - M .: Logos, 2008. - 438 s. -

I. Nüvə reaktorunun layihələndirilməsi

Nüvə reaktoru aşağıdakı beş əsas elementdən ibarətdir:

1) nüvə yanacağı;

2) neytron moderatoru;

3) tənzimləmə sistemləri;

4) soyutma sistemləri;

5) qoruyucu ekran.

1. Nüvə yanacağı.

Nüvə yanacağı enerji mənbəyidir. Hal-hazırda parçalanan materialların üç növü məlumdur:

a) təbii uranda 0,7% olan uran 235 və ya 1/140 hissə;

6) təbii uranın demək olar ki, bütün kütləsini (99,3% və ya 139/140 hissə) təşkil edən uran 238 əsasında bəzi reaktorlarda əmələ gələn plutonium 239.

Neytronları tutaraq, uran 238 nüvələri neptunun nüvələrinə çevrilir - Mendeleyevin dövri sisteminin 93-cü elementi; sonuncu, öz növbəsində, dövri sistemin 94-cü elementi olan plutoniumun nüvələrinə çevrilir. Plutonium şüalanmış urandan kimyəvi vasitələrlə asanlıqla çıxarılır və nüvə yanacağı kimi istifadə edilə bilər;

c) toriumdan alınmış uranın süni izotopu olan uran 233.

Təbii uranın tərkibində olan uran 235-dən fərqli olaraq, plutonium 239 və uran 233 yalnız süni şəkildə istehsal olunur. Buna görə də onlara ikinci dərəcəli nüvə yanacağı deyilir; uran 238 və torium 232 belə yanacağın mənbəyidir.

Beləliklə, yuxarıda sadalanan bütün nüvə yanacağı növləri arasında uran əsasdır. Bu, bütün ölkələrdə uran yataqlarının perspektivlərinin və kəşfiyyatının nəhəng miqyasını izah edir.

Nüvə reaktorunda ayrılan enerji bəzən kimyəvi yanma reaksiyasında ayrılan enerji ilə müqayisə edilir. Bununla belə, onlar arasında əsaslı fərq var.

Uranın parçalanması prosesində alınan istilik miqdarı, məsələn, kömürün yandırılması nəticəsində alınan istilik miqdarından ölçüyəgəlməz dərəcədə böyükdür: həcminə görə bir paket siqaretə bərabər olan 1 kq uran 235 nəzəri olaraq o qədər enerji verə bilər. 2600 ton kömür kimi.

Lakin bu enerji imkanlarından tam istifadə olunmur, çünki uran-235-in hamısını təbii urandan ayırmaq mümkün deyil. Nəticədə, 1 kq uran, uran 235 ilə zənginləşmə dərəcəsindən asılı olaraq, hazırda təxminən 10 ton kömürə bərabərdir. Amma nəzərə almaq lazımdır ki, nüvə yanacağının istifadəsi daşınmasını asanlaşdırır və nəticədə yanacağın maya dəyərini xeyli aşağı salır. Britaniyalı mütəxəssislər uranı zənginləşdirməklə reaktorlarda alınan istiliyi 10 dəfə artıra biləcəklərini hesablayıblar ki, bu da 1 ton uranla 100 min ton kömürə bərabər olacaq.

İstiliyin ayrılması ilə davam edən nüvə parçalanması prosesi ilə kimyəvi yanma arasındakı ikinci fərq ondan ibarətdir ki, yanma reaksiyası oksigen tələb edir, zəncirvari reaksiyanın həyəcanlanması üçün isə yalnız bir neçə neytron və müəyyən bir nüvə yanacağı tələb olunur. Tərifini artıq atom bombası bölməsində verdiyimiz kritik kütləyə.

Və nəhayət, nüvə parçalanmasının görünməz prosesi son dərəcə zərərli radiasiya emissiyası ilə müşayiət olunur, ondan qorunma təmin etmək lazımdır.

2. Neytron moderatoru.

Reaktorda çürümə məhsullarının yayılmasının qarşısını almaq üçün nüvə yanacağını xüsusi qabıqlara qoymaq lazımdır. Belə qabıqların istehsalı üçün alüminium istifadə edilə bilər (soyuducunun temperaturu 200 ° -dən çox olmamalıdır) və daha yaxşısı, berilyum və ya sirkonium - saf formada hazırlanması böyük çətinliklərlə əlaqəli olan yeni metallar.

Nüvə parçalanması prosesində əmələ gələn neytronlar (ağır elementin bir nüvəsinin parçalanması zamanı orta hesabla 2-3 neytron) müəyyən enerjiyə malikdir. Digər nüvələrin neytronları tərəfindən parçalanma ehtimalının ən böyük olması, onsuz reaksiyanın öz-özünə davam etməməsi üçün bu neytronların sürətlərinin bir hissəsini itirmələri lazımdır. Bu, çoxsaylı ardıcıl toqquşmalar nəticəsində sürətli neytronların yavaş neytronlara çevrildiyi reaktorda bir moderatorun yerləşdirilməsi ilə əldə edilir. Moderator kimi istifadə edilən maddənin kütləsi təxminən neytronların kütləsinə bərabər olan nüvələrə, yəni yüngül elementlərin nüvələrinə malik olmalı olduğundan, moderator kimi əvvəldən ağır sudan istifadə edilmişdir (D 2 0, burada D deyteridir. , adi suda yüngül hidrogeni əvəz edən H 2 0). Ancaq indi getdikcə daha çox qrafitdən istifadə etməyə çalışırlar - daha ucuzdur və demək olar ki, eyni effekti verir.

İsveçdə alınan bir ton ağır suyun qiyməti 70-80 milyon frankdır. Atom Enerjisinin Sülh Məqsədlərində İstifadəsi üzrə Cenevrə Konfransında amerikalılar tezliklə ağır suyu ton başına 22 milyon frank qiymətinə sata biləcəklərini elan etdilər.

Bir ton qrafit 400.000 frank, bir ton berillium oksidi isə 20 milyon frankdır.

Moderator kimi istifadə olunan material moderatordan keçərkən neytronların itirilməsinin qarşısını almaq üçün təmiz olmalıdır. Qaçışın sonunda neytronların orta sürəti təxminən 2200 m/san, ilkin sürəti isə təxminən 20 min km/san idi. Reaktorlarda istiliyin buraxılması dərhal baş verən və partlayış xarakterini alan atom bombasından fərqli olaraq tədricən baş verir və idarə oluna bilər.

Sürətli neytron reaktorlarının bəzi növləri moderator tələb etmir.

3. Tənzimləmə sistemi.

İnsan öz istədiyi kimi nüvə reaksiyasını törətməyi, tənzimləməni və dayandırmağı bacarmalıdır. Bu, neytronları udmaq qabiliyyətinə malik olan bor poladdan və ya kadmiumdan hazırlanmış nəzarət çubuqlarından istifadə etməklə əldə edilir. İdarəetmə çubuqlarının reaktora endirilməsinin dərinliyindən asılı olaraq nüvədəki neytronların sayı artır və ya azalır ki, bu da son nəticədə prosesi idarə etməyə imkan verir. İdarəetmə çubuqları servomexanizmlər tərəfindən avtomatik idarə olunur; bu çubuqların bəziləri, təhlükə anında nüvəyə düşə bilər.

Əvvəlcə reaktorun partlamasının atom bombasının partlaması ilə eyni zərərə səbəb olacağı ilə bağlı qorxular ifadə edildi. Reaktor partlayışının ancaq adi şəraitdən fərqli şəraitdə baş verdiyini və nüvə stansiyasının yaxınlığında yaşayan əhali üçün ciddi təhlükə yaratmadığını sübut etmək üçün amerikalılar “qaynayan” deyilən bir reaktoru qəsdən partladıblar. Doğrudan da, “klassik”, yəni qeyri-nüvə kimi xarakterizə edə biləcəyimiz bir partlayış oldu; bu, bir daha sübut edir ki, nüvə reaktorları əhalinin məskunlaşdığı ərazilər üçün xüsusi təhlükə olmadan tikilə bilər.

4. Soyutma sistemi.

Nüvə parçalanması prosesində müəyyən bir enerji ayrılır ki, bu da parçalanma məhsullarına və yaranan neytronlara ötürülür. Bu enerji neytronların çoxsaylı toqquşması nəticəsində istilik enerjisinə çevrilir, buna görə də reaktorun sürətlə sıradan çıxmasının qarşısını almaq üçün istilik aradan qaldırılmalıdır. Radioaktiv izotopların istehsalı üçün nəzərdə tutulmuş reaktorlarda bu istilikdən istifadə edilmir, enerji istehsalı üçün nəzərdə tutulmuş reaktorlarda isə əksinə, əsas məhsula çevrilir. Soyutma xüsusi borular vasitəsilə təzyiq altında reaktorda dövr edən və sonra istilik dəyişdiricisində soyudulan qaz və ya sudan istifadə etməklə həyata keçirilə bilər. Buraxılan istilik generatora qoşulmuş turbin fırlanan buxarı qızdırmaq üçün istifadə edilə bilər; belə bir cihaz atom elektrik stansiyası olardı.

5. Qoruyucu ekran.

Reaktordan uça bilən neytronların zərərli təsirlərinin qarşısını almaq və reaksiya zamanı yayılan qamma şüalarından özünüzü qorumaq üçün etibarlı mühafizə lazımdır. Alimlər hesablayıblar ki, gücü 100 min kVt olan reaktor o qədər radioaktiv radiasiya yayır ki, ondan 100 m məsafədə yerləşən insan 2 dəqiqəyə qəbul edəcək. öldürücü doza. Reaktora xidmət edən işçilərin mühafizəsini təmin etmək üçün qurğuşun plitələrlə xüsusi betondan iki metrlik divarlar tikilir.

İlk reaktor 1942-ci ilin dekabrında italyan Fermi tərəfindən tikilmişdir. 1955-ci ilin sonunda dünyada 50-yə yaxın nüvə reaktoru var idi (ABŞ -2 1, İngiltərə - 4, Kanada - 2, Fransa - 2). Buna əlavə etmək lazımdır ki, 1956-cı ilin əvvəlinə qədər daha 50-yə yaxın reaktor tədqiqat və sənaye məqsədləri üçün nəzərdə tutulmuşdur (ABŞ - 23, Fransa - 4, İngiltərə - 3, Kanada - 1).

Bu reaktorların növləri çox müxtəlifdir, qrafit moderatorları olan yavaş neytron reaktorlarından və yanacaq kimi təbii urandan tutmuş, yanacaq kimi toriumdan süni şəkildə alınmış plutonium və ya uran 233 ilə zənginləşdirilmiş urandan istifadə edən sürətli neytron reaktorlarına qədər.

Bu iki əks tipə əlavə olaraq, bir-birindən ya nüvə yanacağının tərkibində, ya da moderatorun növündə, ya da soyuducuda fərqlənən bir sıra reaktorlar var.

Çox vacibdir ki, məsələnin nəzəri tərəfi hazırda bütün ölkələrin mütəxəssisləri tərəfindən yaxşı öyrənilsə də, praktiki sahədə müxtəlif ölkələr hələ də eyni səviyyəyə çatmayıb. ABŞ və Rusiya digər ölkələri qabaqlayır. Atom enerjisinin gələcəyinin əsasən texnologiyanın tərəqqisindən asılı olacağını iddia etmək olar.

müəllif İvanov İqor Pieroviç

LHC kollayderinin cihazı İndi bəzi şəkillər. Kollayder toqquşan hissəciklərin sürətləndiricisidir. Orada hissəciklər iki halqa boyunca sürətlənir və bir-biri ilə toqquşur. Bu, dünyanın ən böyük eksperimental obyektidir, çünki bu halqanın uzunluğu - tunel -

Ən Yeni Faktlar Kitabı kitabından. 3-cü cild [Fizika, kimya və texnologiya. Tarix və arxeologiya. Müxtəlif] müəllif Kondraşov Anatoli Pavloviç

Atom Problemi kitabından Ren Philip tərəfindən

5b kitabından. elektrik və maqnetizm müəllif Feynman Richard Phillips

Müəllifin kitabından

VIII fəsil Nüvə reaktorunun iş prinsipi və imkanları I. Nüvə reaktorunun konstruksiyası Nüvə reaktoru aşağıdakı beş əsas elementdən ibarətdir: 1) nüvə yanacağı; 2) neytron moderatoru; 3) idarəetmə sistemi; 4) soyutma sistemi 5) qoruyucu

Müəllifin kitabından

Fəsil 11 DİELEKTRİKİN DAXİLİ CİHAZI §1. Molekulyar dipollar§2. Elektron qütbləşmə §3. qütb molekulları; oriyentasiyalı qütbləşmə§4. Dielektrik boşluqlarında elektrik sahələri §5. Mayelərin dielektrik davamlılığı; Klauzius düsturu - Mossotti§6.

Müasir dünyada nüvə enerjisinin əhəmiyyəti

Nüvə enerjisi son bir neçə onillikdə irəliyə doğru böyük bir addım ataraq bir çox ölkələr üçün ən mühüm elektrik enerjisi mənbələrindən birinə çevrilmişdir. Eyni zamanda, yadda saxlamaq lazımdır ki, milli iqtisadiyyatın bu sektorunun inkişafının arxasında “dinc atom”un dönməməsi üçün hər şeyi edən on minlərlə alim, mühəndis və sadə işçinin böyük səyləri dayanır. milyonlarla insan üçün real təhlükədir. İstənilən atom elektrik stansiyasının əsl nüvəsi nüvə reaktorudur.

Nüvə reaktorunun yaradılması tarixi

İlk belə qurğu İkinci Dünya Müharibəsinin qızğın vaxtında ABŞ-da məşhur alim və mühəndis E.Fermi tərəfindən qurulmuşdur. Qeyri-adi görünüşünə görə, üst-üstə yığılmış qrafit bloklarını xatırladan bu nüvə reaktoru Chicago Stack adlanırdı. Qeyd etmək lazımdır ki, bu cihaz blokların arasına yerləşdirilən uran üzərində işləyirdi.

Sovet İttifaqında nüvə reaktorunun yaradılması

Ölkəmizdə nüvə məsələlərinə də diqqət artırılmışdır. Alimlərin əsas səylərinin atomun hərbi tətbiqinə cəmlənməsinə baxmayaraq, onlar əldə etdikləri nəticələrdən dinc məqsədlər üçün də fəal istifadə ediblər. F-1 kod adlı ilk nüvə reaktoru 1946-cı il dekabrın sonunda məşhur fizik İ.Kurçatovun rəhbərlik etdiyi bir qrup alim tərəfindən tikilmişdir. Onun əhəmiyyətli çatışmazlığı hər hansı bir soyutma sisteminin olmaması idi, buna görə də onun buraxdığı enerjinin gücü son dərəcə əhəmiyyətsiz idi. Eyni zamanda sovet tədqiqatçıları başladıqları işləri başa çatdırdılar və nəticədə cəmi səkkiz ildən sonra Obninsk şəhərində dünyada ilk atom elektrik stansiyası açıldı.

Reaktorun iş prinsipi

Nüvə reaktoru son dərəcə mürəkkəb və təhlükəli texniki qurğudur. Onun iş prinsipi ona əsaslanır ki, uranın parçalanması zamanı bir neçə neytron ayrılır ki, bu da öz növbəsində qonşu uran atomlarından elementar hissəcikləri çıxarır. Bu zəncirvari reaksiya istilik və qamma şüaları şəklində əhəmiyyətli miqdarda enerji buraxır. Eyni zamanda, nəzərə almaq lazımdır ki, bu reaksiya heç bir şəkildə idarə olunmazsa, uran atomlarının ən qısa müddətdə parçalanması arzuolunmaz nəticələrlə güclü partlayışa səbəb ola bilər.

Reaksiyanın ciddi şəkildə müəyyən edilmiş çərçivədə davam etməsi üçün nüvə reaktorunun dizaynı böyük əhəmiyyət kəsb edir. Hal-hazırda, hər bir belə quruluş, soyuducu suyun axdığı bir növ qazandır. Adətən bu tutumda su istifadə olunur, lakin maye qrafit və ya ağır sudan istifadə edən atom elektrik stansiyaları var. Müasir nüvə reaktorunu yüzlərlə xüsusi altıbucaqlı kasetlərsiz təsəvvür etmək mümkün deyil. Onların tərkibində yanacaq elementləri var, onların kanalları vasitəsilə soyuducu maddələr axır. Bu kaset neytronları əks etdirə bilən və bununla da zəncirvari reaksiyanı yavaşlatan xüsusi bir təbəqə ilə örtülmüşdür.

Nüvə reaktoru və onun mühafizəsi

Bir neçə qorunma səviyyəsinə malikdir. Bədənin özündən əlavə, üstü xüsusi istilik izolyasiyası və bioloji qorunma ilə örtülmüşdür. Mühəndislik nöqteyi-nəzərindən bu struktur güclü dəmir-beton bunkerdir, qapıları mümkün qədər möhkəm bağlanır.

Ayrıca, lazım olduqda, reaktor tez soyudulur bir vedrə su və buz.

Element	İstilik tutumu
	Soyuducu çubuq 10k(İngilis 10k Soyuducu Hüceyrə)
	10 000
	Soyuducu çubuq 30k(İng. 30K Soyuducu Hüceyrə)
	30 000
	Soyuducu çubuq 60k(ing. 60K Soyuducu Hüceyrə)
	60 000
	qırmızı kondansatör(İngilis RSH-Kondenser)
	19 999
	Qırmızı daş tozu ilə birlikdə crafting şəbəkəsinə həddindən artıq qızmış kondansatör yerləşdirməklə siz onun istilik təchizatını 10000 eT artıra bilərsiniz. Beləliklə, kondansatörü tamamilə bərpa etmək üçün iki toz lazımdır.
	Lapis kondansatör(İngilis LZH-Kondenser)
	99 999
	O, təkcə redstone (5000 eT) ilə deyil, həm də 40000 eT üçün lapis lazuli ilə doldurulur.

Nüvə reaktorunun soyudulması (1.106 versiyasına qədər)

• Soyuducu çubuq 10.000 eT saxlaya bilir və hər saniyə 1 eT soyuyur.
• Reaktor qabığı həmçinin 10.000 eT saxlayır, hər saniyə 10% şansla 1 eT (ortalama 0,1 eT) soyuyur. Termoplatlar vasitəsilə yanacaq elementləri və istilik yayıcıları istiliyi daha çox sayda soyutma elementinə paylaya bilər.
• İstilik yayıcı 10.000 eT saxlayır və həmçinin yaxınlıqdakı elementlərin istilik səviyyələrini balanslaşdırır, lakin hər birinə 6 eT/s-dən çox olmayan yenidən paylayır. O, həmçinin 25 eT/s-ə qədər istiliyi korpusa yenidən paylayır.
• Passiv soyutma.

• Nüvə reaktorunun ətrafındakı 3x3x3 sahədə reaktoru əhatə edən hər bir hava bloku korpusu 0,25 eT/s, hər bir su bloku isə 1 eT/s soyuyur.
• Bundan əlavə, daxili ventilyasiya sistemi sayəsində reaktorun özü 1 eT/s ilə soyudulur.
• Hər bir əlavə reaktor kamerası da ventilyasiya olunur və korpusu daha 2 eT/s ilə soyuyur.
• Amma 3x3x3 zonasında lava blokları (mənbələr və ya axınlar) varsa, o zaman onlar korpusun soyumasını 3 eT/s azaldır. Eyni ərazidə yanğının yandırılması isə soyutmanı 0,5 eT/s azaldır.

Ümumi soyutma mənfi olarsa, soyutma sıfır olacaq. Yəni reaktor qabı soyumayacaq. Maksimum passiv soyutmanın: 1+6*2+20*1 = 33 eT/s olduğunu hesablamaq olar.

• Təcili soyutma (1.106 versiyasına qədər).

Adi soyutma sistemlərinə əlavə olaraq, reaktorun təcili soyudulması üçün istifadə edilə bilən "təcili" soyuducular var (hətta yüksək istilik buraxılması ilə):

• Nüvə reaktoru gəmisi ən azı 4000 eT ilə qızdırılırsa, nüvəyə yerləşdirilən bir vedrə su 250 eT soyuyur.
• Buz, ən azı 300 eT ilə qızdırıldığı təqdirdə bədəni 300 eT soyuyur.

Nüvə reaktorlarının təsnifatı

Nüvə reaktorlarının öz təsnifatı var: MK1, MK2, MK3, MK4 və MK5. Növlər istilik və enerjinin sərbəst buraxılması, eləcə də bəzi digər aspektlərlə müəyyən edilir. MK1 ən təhlükəsizdir, lakin ən az enerji istehsal edir. MK5 ən yüksək partlayış ehtimalı ilə ən çox enerji yaradır.

MK1

Heç qızmayan və eyni zamanda ən az enerji istehsal edən ən təhlükəsiz reaktor növü. O, iki alt növə bölünür: MK1A - ətraf mühitdən asılı olmayaraq sinif şərtlərinə uyğun gələn və MK1B - 1-ci sinif standartlarına uyğun olmaq üçün passiv soyutma tələb edən.

MK2

Tam gücdə işləyərkən hər dövrədə 8500 eT-dən çox qızmayan ən optimal reaktor növü (yanacaq elementinin tam boşalma vaxtı və ya 10.000 saniyə). Beləliklə, bu, optimal istilik/enerji mübadiləsidir. Bu tip reaktorlar üçün ayrıca MK2x təsnifatı da mövcuddur, burada x reaktorun kritik qızdırma olmadan işləyəcəyi dövrlərin sayıdır. Sayı 1-dən (bir dövrə) E-yə (16 dövr və ya daha çox) qədər ola bilər. MK2-E praktiki olaraq əbədi olduğu üçün bütün nüvə reaktorları arasında etalondur. (Yəni, 16-cı dövrün sonuna qədər reaktorun 0 eT-ə qədər soyumağa vaxtı olacaq)

MK3

Suyun buxarlanması/blokun əriməsi olmadan tam dövrənin ən azı 1/10-u işləyə bilən reaktor. MK1 və MK2-dən daha güclüdür, lakin əlavə nəzarət tələb olunur, çünki bir müddət sonra temperatur kritik səviyyəyə çata bilər.

MK4

Partlayışlar olmadan tam dövrün ən azı 1/10-u işləyə bilən reaktor. Ən çox diqqət tələb edən Nüvə Reaktorlarının əməliyyat növlərinin ən güclüsü. Daimi nəzarət tələb edir. İlk dəfə olaraq təxminən 200.000-dən 1.000.000 AB-yə qədər nəşr edir.

MK5

5-ci sinif nüvə reaktorları işləmir, əsasən onların partladığını sübut etmək üçün istifadə olunur. Bu sinifdən işlək bir reaktor hazırlamaq mümkün olsa da, bunun heç bir mənası yoxdur.

Əlavə təsnifat

Reaktorların artıq 5 sinfinə malik olmasına baxmayaraq, reaktorlar bəzən soyutma növünə, səmərəliliyinə və məhsuldarlığına görə daha bir neçə kiçik, lakin mühüm alt siniflərə bölünür.

Soyutma

-SUC(birdəfəlik soyuducu - soyutma elementlərinin birdəfəlik istifadəsi)

• 1.106 versiyasından əvvəl bu işarə reaktorun fövqəladə soyumasını (su və ya buz vədrələrindən istifadə etməklə) ifadə edirdi. Tipik olaraq, belə reaktorlar çox nadir hallarda istifadə olunur və ya ümumiyyətlə istifadə edilmir, çünki reaktor nəzarət olmadan çox uzun müddət işləməyə bilər. Bu adətən Mk3 və ya Mk4 üçün istifadə olunurdu.
• 1.106 versiyasından sonra istilik kondansatörləri ortaya çıxdı. -SUC alt sinfi indi dövrədə istilik kondansatörlərinin mövcudluğunu ifadə edir. Onların istilik tutumu tez bir zamanda bərpa edilə bilər, lakin eyni zamanda qırmızı toz və ya lapis lazuli sərf etməlisiniz.

Səmərəlilik

Səmərəlilik yanacaq çubuqları tərəfindən istehsal olunan impulsların orta sayıdır. Kobud desək, bu, reaktorun işləməsi nəticəsində alınan milyonlarla enerjinin yanacaq elementlərinin sayına bölünməsidir. Lakin zənginləşdirmə sxemləri vəziyyətində, impulsların bir hissəsi zənginləşdirməyə sərf olunur və bu halda səmərəlilik alınan enerjiyə tam uyğun gəlmir və daha yüksək olacaqdır.

Əkiz və dörd yanacaq çubuqları tək olanlarla müqayisədə daha yüksək əsas səmərəliliyə malikdir. Özləri tərəfindən tək yanacaq çubuqları bir impuls, ikiqat - iki, dördlü - üç yaradır. Dörd bitişik hüceyrədən birində başqa yanacaq elementi, tükənmiş yanacaq elementi və ya neytron reflektoru varsa, impulsların sayı bir, yəni maksimum 4 daha çox artır.Yuxarıdakılardan aydın olur ki, səmərəlilik 1-dən az və ya 7-dən çox ola bilməz.

İşarələmə	Məna səmərəlilik
EE	=1
ED	>1 və<2
Aİ	≥2 və<3
EB	≥3 və<4
EA	≥4 və<5
EA+	≥5 və<6
EA++	≥6 və<7
EA*	=7

Digər alt siniflər

Bəzən reaktor diaqramlarında əlavə hərflər, ixtisarlar və ya digər simvollar görə bilərsiniz. Bu simvollardan istifadə olunsa da (məsələn, -SUC alt sinfi əvvəllər rəsmi qeydiyyatdan keçməyib), onlar çox populyar deyil. Buna görə də, reaktorunuzu ən azı Mk9000-2 EA ^ dzhigurda adlandıra bilərsiniz, lakin bu tip reaktor sadəcə başa düşülməyəcək və zarafat hesab edilməyəcəkdir.

Reaktorun tikintisi

Hamımız bilirik ki, reaktor qızır və qəfil partlayış baş verə bilər. Və biz onu söndürüb yandırmalıyıq. Aşağıda evinizi necə qoruya biləcəyiniz, eləcə də heç vaxt partlamayan reaktordan maksimum yararlanmaq yolları göstərilir. Bu halda, siz artıq 6 reaktor kamerasını təhvil verməli idiniz.

Kameralı reaktorun görünüşü. İçində nüvə reaktoru.

1. Reaktoru möhkəmləndirilmiş daşla əhatə edin (5x5x5)
2. Passiv soyutma edin, yəni bütün reaktoru su ilə doldurun. Üstdən tökün, çünki su aşağı axacaq. Belə sxemdən istifadə etməklə reaktor saniyədə 33 eT soyudulacaq.
3. Soyuducu çubuqlar və s. ilə yaranan maksimum enerji miqdarını edin. Ehtiyatlı olun, çünki hətta 1 istilik yayıcı səhv yerləşdirilsə, fəlakət baş verə bilər! (Sxem 1.106-dan əvvəlki versiya üçün göstərilmişdir)
4. MFE-miz yüksək gərginlikdən partlamaması üçün şəkildəki kimi bir transformator qoyuruq.

Reaktor Mk-V EB

Çoxları bilir ki, yeniləmələr dəyişikliklər gətirir. Bu yeniləmələrdən biri yeni yanacaq çubuqlarını təqdim etdi - ikiqat və dördlü. Yuxarıdakı diaqram bu yanacaq çubuqlarına uyğun gəlmir. Aşağıda olduqca təhlükəli, lakin effektiv reaktorun istehsalının ətraflı təsviri verilmişdir. Bunun üçün IndustrialCraft 2-yə Nüvə Nəzarəti lazımdır. Bu reaktor real vaxtda təxminən 30 dəqiqə ərzində MFSU və MFE-ni doldurdu. Təəssüf ki, bu MK4 sinifli reaktordur. Lakin o, 6500 eT-ə qədər qızdırmaqla vəzifəsini yerinə yetirdi. Temperatur sensoruna 6500 qoymaq və sensora həyəcan siqnalı və təcili söndürmə sistemini qoşmaq tövsiyə olunur. Siqnal iki dəqiqədən çox qışqırırsa, reaktoru əl ilə söndürmək daha yaxşıdır. Bina yuxarıdakı kimidir. Yalnız komponentlərin yeri dəyişdirilib.

Çıxış gücü: 360 AB/t

Ümumi Aİ: 72.000.000 AB

Yaratma müddəti: 10 dəq. 26 san.

Yenidən yükləmə vaxtı: Mümkün deyil

Maksimum dövrlər: 6,26% dövr

Ümumi vaxt: Heç vaxt

Belə bir reaktorda ən vacib şey onun partlamasına imkan verməməkdir!

Arıq yanacaq zənginləşdirmə qabiliyyətinə malik Mk-II-E-SUC Breeder EA+ reaktoru

Kifayət qədər səmərəli, lakin bahalı reaktor növü. O, dəqiqədə 720.000 eT istehsal edir və kondansatörlər 27/100 ilə qızdırılır, buna görə də kondansatörləri soyutmadan reaktor 3 dəqiqəlik dövrəyə tab gətirəcək və 4-cü demək olar ki, onu partlatacaq. Zənginləşdirmə üçün tükənmiş yanacaq çubuqlarını quraşdırmaq mümkündür. Reaktoru taymerə qoşmaq və reaktoru armatur daşdan hazırlanmış “sarkofaq”a bağlamaq tövsiyə olunur. Yüksək çıxış gərginliyi (600 AB/t) səbəbindən yüksək gərginlikli naqillər və HV transformatoru tələb olunur.

Çıxış gücü: 600 AB/t

Ümumi Aİ: 120.000.000 AB

Yaratma vaxtı: Tam dövr

Reaktor Mk-I EB

Elementlər heç qızmır, 6 dördlü yanacaq çubuğu işləyir.

Çıxış gücü: 360 AB/t

Ümumi Aİ: 72.000.000 AB

Yaratma vaxtı: Tam dövr

Doldurma vaxtı: Tələb olunmur

Maksimum Dövrlər: Sonsuz

Ümumi vaxt: 2 saat 46 dəqiqə 40 san.

Reaktor Mk-I EA++

Aşağı güc, lakin xammal baxımından qənaətcil və tikintisi ucuzdur. Neytron reflektorları tələb olunur.

Çıxış gücü: 60 AB/t

Ümumi Aİ: 12.000.000 AB

Yaratma vaxtı: Tam dövr

Doldurma vaxtı: Tələb olunmur

Maksimum Dövrlər: Sonsuz

Ümumi vaxt: 2 saat 46 dəqiqə 40 san.

Reaktor Mk-I EA*

Orta güc, lakin nisbətən ucuz və mümkün qədər səmərəlidir. Neytron reflektorları tələb olunur.

Çıxış gücü: 140 AB/t

Ümumi Aİ: 28.000.000 AB

Yaratma vaxtı: Tam dövr

Doldurma vaxtı: Tələb olunmur

Maksimum Dövrlər: Sonsuz

Ümumi vaxt: 2 saat 46 dəqiqə 40 san.

Reaktor Mk-II-E-SUC Breeder EA+, uranın zənginləşdirilməsi

Uran zənginləşdirmə qurğusu qurmaq üçün yığcam və ucuzdur. Təhlükəsiz işləmə müddəti 2 dəqiqə 20 saniyədir, bundan sonra lapis lazuli kondansatörlərini təmir etmək tövsiyə olunur (birini təmir etmək - 2 lapis lazuli + 1 qırmızı daş), buna görə reaktoru daim nəzarətdə saxlamalı olacaqsınız. Həmçinin, qeyri-bərabər zənginləşdirmə səbəbindən yüksək zənginləşdirilmiş çubuqların zəif zənginləşdirilmiş çubuqlarla dəyişdirilməsi tövsiyə olunur. Eyni zamanda, dövr başına 48.000.000 AB verə bilər.

Çıxış gücü: 240 AB/t

Ümumi Aİ: 48.000.000 AB

Yaratma vaxtı: Tam dövr

Doldurma vaxtı: Tələb olunmur

Maksimum Dövrlər: Sonsuz

Ümumi vaxt: 2 saat 46 dəqiqə 40 san.

Reaktor Mk-I EC

"Otaq" reaktoru. Aşağı gücə malikdir, lakin çox ucuz və tamamilə təhlükəsizdir - reaktorun bütün nəzarəti çubuqların dəyişdirilməsinə düşür, çünki ventilyasiya ilə soyutma istilik istehsalını 2 dəfə üstələyir. Onu MFE / MFSU-ya yaxın qoymaq və qismən doldurulduqda qırmızı daş siqnalı yaymaq üçün təyin etmək yaxşıdır (qismən doldurulduqda buraxın), beləliklə reaktor enerji anbarını avtomatik dolduracaq və dolu olduqda sönəcəkdir. Bütün komponentlərin hazırlanması üçün 292 mis, 102 dəmir, 24 qızıl, 8 qırmızı daş, 7 rezin, 7 qalay, 2 vahid yüngül toz və lapis lazuli və 6 vahid uran filizi lazımdır. Hər dövrədə 16 milyon AB verir.

Çıxış gücü: 80 AB/t

Ümumi Aİ: 32.000.000 AB

Yaratma vaxtı: Tam dövr

Doldurma vaxtı: Tələb olunmur

Maksimum Dövrlər: Sonsuz

Ümumi vaxt: təxminən 5 saat 33 dəqiqə 00 san.

Reaktor taymeri

MK3 və MK4 sinif reaktorları qısa müddətdə çoxlu güc istehsal edir, lakin onlar nəzarətsiz partlamağa meyllidirlər. Ancaq bir taymerin köməyi ilə, hətta bu şıltaq reaktorların kritik həddən artıq qızdırmadan işləməsini təmin edə və məsələn, kaktus təsərrüfatınız üçün qum qazmağa icazə verə bilərsiniz. Budur taymerlərin üç nümunəsi:

• Dispenserdən taymer, taxta düymə və oxlar (şək. 1). Atılan ox 1 dəqiqəlik ömrü olan bir obyektdir. İçində ox olan taxta düyməni reaktora bağlayarkən o, ~ 1 dəqiqə işləyəcək. 1.5 san. Taxta düyməyə girişi açmaq daha yaxşı olardı, onda reaktoru təcili dayandırmaq mümkün olacaq. Eyni zamanda, oxların istehlakı azalır, çünki dispenser taxtadan başqa başqa bir düyməyə qoşulduqda, dispenserə basdıqdan sonra çoxlu siqnal səbəbindən dispenser eyni anda 3 oxu atır.
• Taxta təzyiq lövhəsi taymer (şək. 2). Taxta təzyiq lövhəsi üzərinə obyekt düşərsə reaksiya verir. Düşmüş əşyaların 5 dəqiqəlik "ömrü" var (SMP-də ping səbəbiylə kənarlaşmalar ola bilər) və lövhəni reaktora birləşdirsəniz, ~ 5 dəqiqə işləyəcək. 1 san. Bir çox taymer yaratarkən, dispenser qoymamaq üçün bu taymeri zəncirdə birinci yerə qoya bilərsiniz. Sonra bütün taymerlər zənciri oyunçunun təzyiq lövhəsinə əşya atması ilə işə düşəcək.
• Təkrarlayıcı taymer (Şəkil 3). Reaktorun gecikməsini dəqiq tənzimləmək üçün təkrarlayıcı taymerdən istifadə etmək olar, lakin bu, çox çətin və hətta kiçik bir gecikmə yaratmaq üçün çoxlu resurs tələb edir. Taymeri özü bir siqnal dəstək xəttidir (10.6). Gördüyünüz kimi, çox yer tutur və 1,2 saniyəlik bir siqnal gecikməsi üçün. 7 təkrarlayıcı tələb olunur (21

  Passiv soyutma (1.106 versiyasına qədər)

  Reaktorun özünün əsas soyudulması 1. Sonra reaktorun ətrafındakı 3x3x3 sahə yoxlanılır. Hər bir reaktor kamerası soyutmaya 2 əlavə edir Su (mənbə və ya cərəyan) bloku 1 əlavə edir. Lava (mənbə və ya cərəyan) bloku 3 azalır. Hava və yanğın blokları ayrıca hesablanır. Soyumağa əlavə edirlər (hava bloklarının sayı-2 × yanğın bloklarının sayı)/4(bölmənin nəticəsi tam deyilsə, onda kəsr hissəsi atılır). Əgər ümumi soyutma 0-dan azdırsa, o zaman 0-a bərabər hesab olunur.
  Yəni, reaktorun qabı xarici faktorlara görə qıza bilmir. Ən pis halda, sadəcə passiv soyutma ilə soyudulmayacaq.

  Temperatur

  Yüksək temperaturda reaktor ətraf mühitə mənfi təsir göstərməyə başlayır. Bu təsir istilik faktorundan asılıdır. İstilik əmsalı=Cari RPV Temperatur/Maksimum Temperatur, harada Maksimum reaktor temperaturu=10000+1000*reaktor kameralarının sayı+100*reaktorun daxilindəki termoplatların sayı.
  Əgər istilik əmsalı:

  • <0,4 - никаких последствий нет.
  • >=0,4 - şans var 1,5×(istilik əmsalı-0,4) zonada təsadüfi blok seçiləcək 5×5×5, və yarpaqlar, hər hansı taxta blok, yun və ya yataq kimi yanar blok olduğu ortaya çıxarsa, o zaman yanar.
  Yəni, 0,4 istilik əmsalı ilə şans sıfırdır, 0,67 ilə 100% daha yüksək olacaqdır. Yəni, 0,85 istilik əmsalı ilə şans 4 × (0,85-0,7) = 0,6 (60%), 0,95 və daha yüksək olduqda isə şans 4 × (95-70) = 1 (100 %) olacaqdır. ). Blok növündən asılı olaraq aşağıdakılar baş verəcək:
  • əgər bu mərkəzi blokdursa (reaktorun özü) və ya əsas blokdursa, onda heç bir effekt olmayacaq.
  • daş bloklar (pillələr və filiz daxil olmaqla), dəmir bloklar (o cümlədən reaktor blokları), lava, torpaq, gil lava axınına çevriləcək.
  • hava blokudursa, öz yerində yanğın başlamağa cəhd edəcək (əgər yaxınlıqda möhkəm bloklar yoxdursa, yanğın kürü çıxmayacaq).
  • qalan bloklar (su da daxil olmaqla) buxarlanacaq və onların yerində od yandırmaq cəhdi də olacaq.
  • >=1 - Partlayış! Əsas partlayış gücü 10-dur. Reaktordakı hər bir yanacaq elementi partlayış gücünü 3 vahid artırır və hər bir reaktor korpusu onu bir azaldır. Həmçinin, partlayış gücü maksimum 45 vahidlə məhdudlaşır. Düşən blokların sayına görə bu partlayış nüvə bombasına bənzəyir, partlayışdan sonra blokların 99%-i dağılacaq, düşmə isə cəmi 1% olacaq.

  İstilik və ya aşağı zənginləşdirilmiş yanacaq çubuğunun hesablanması, sonra reaktorun təzyiqli qabı 1 eT ilə qızdırılır.

• Əgər bu vedrə sudursa və reaktor qabının temperaturu 4000 eT-dən çox olarsa, o zaman qab 250 eT ilə soyudulur və su qabı boş vedrə ilə əvəz olunur.
• Əgər bu lava vedrəsidirsə, reaktor qabı 2000 eT ilə qızdırılır və lava vedrəsi boş vedrə ilə əvəz olunur.
• Bu buz blokudursa və korpusun temperaturu 300 eT-dən yuxarıdırsa, gövdə 300 eT soyudulur və buzun miqdarı 1 azalır. Yəni bütün buz yığını buxarlanmayacaq. bir dəfə.
• Bu istilik paylayıcısıdırsa, aşağıdakı hesablama aparılır:
  • 4 qonşu hüceyrə aşağıdakı ardıcıllıqla yoxlanılır: sol, sağ, yuxarı və aşağı.

Əgər onların soyuducu kapsulası və ya reaktor qabığı varsa, o zaman istilik balansı hesablanır. Balans = (istilik yayıcının temperaturu - qonşu elementin temperaturu) / 2

1. Balans 6-dan böyükdürsə, 6-ya bərabərdir.
2. Qonşu element soyuducu kapsuldursa, o zaman hesablanmış balansın dəyəri ilə qızdırılır.
3. Bu bir reaktor qabığıdırsa, istilik köçürməsinin əlavə hesablanması aparılır.

• Bu boşqabın yaxınlığında soyuducu kapsullar yoxdursa, o zaman boşqab hesablanmış balansın dəyəri ilə qızdırılacaq (istilik yayıcıdan gələn istilik termoplat vasitəsilə digər elementlərə getmir).
• Əgər soyuducu kapsullar varsa, o zaman istilik balansının iz qoymadan onların sayına bölünməsi yoxlanılır. Bölünmürsə, onda istilik balansı 1 eT artır və boşqab tamamilə bölünənə qədər 1 eT ilə soyudulur. Amma reaktorun qabığı soyudulursa və tarazlıq tam bölünmürsə, o zaman qızdırır və tarazlıq tamamilə bölünməyə başlayana qədər azalır.
• Və müvafiq olaraq, bu elementlər bərabər bir temperatura qədər qızdırılır Balans/kəmiyyət.

1. Modul qəbul edilir və 6-dan böyükdürsə, 6-ya bərabərdir.
2. İstilik yayıcı balans dəyərinə qədər qızdırır.
3. Qonşu element balans dəyəri ilə soyudulur.

• İstilik yayıcı və korpus arasında istilik balansının hesablanması aparılır.

Balans=(istilik yayıcının temperaturu-gövdə temperaturu+1)/2 (bölmənin nəticəsi tam deyilsə, kəsr hissəsi atılır)

• Əgər balans müsbətdirsə, onda:

1. Balans 25-dən çox olarsa, 25-ə bərabərdir.
2. İstilik yayıcısı hesablanmış balansın dəyəri ilə soyudulur.
3. Reaktorun qabı hesablanmış balansın dəyəri ilə qızdırılır.

• Əgər balans mənfi olarsa, onda:

1. Modul qəbul edilir və 25-dən çox olarsa, 25-ə bərabərdir.
2. İstilik yayıcı hesablanmış balansın dəyəri ilə qızdırılır.
3. Reaktor qabı hesablanmış balansın dəyəri ilə soyudulur.

• Bu TVEL-dirsə və reaktor qırmızı toz siqnalı ilə boğulmayıbsa, aşağıdakı hesablamalar aparılır:

Müəyyən bir çubuq üçün enerji yaradan impulsların sayı sayılır. Pulsların sayı=1+qonşu uran çubuqlarının sayı. Qonşular sağda, solda, yuxarıda və aşağıda olan yuvalarda olanlardır.Çubuğun yaratdığı enerji miqdarı hesablanır. Enerji miqdarı(EU/t)=10×Pulsların sayı. AB/t - dövr başına enerji vahidi (1/20 saniyə) Uran çubuğunun yanında tükənmiş yanacaq elementi varsa, impulsların sayı onların sayı ilə artır. Yəni Pulsların sayı=1+bitişik uran çubuqlarının sayı+bitişik tükənmiş yanacaq çubuqlarının sayı. Bu qonşu tükənmiş yanacaq elementləri də yoxlanılır və müəyyən ehtimalla iki vahidlə zənginləşdirilir. Üstəlik, zənginləşdirmə şansı işin temperaturundan asılıdır və əgər temperatur:

• 3000-dən az - 1/8 şans (12,5%);
• 3000-dən və 6000-dən az - 1/4 (25%);
• 6000-dən və 9000-dən az - 1/2 (50%);
• 9000 və ya daha yüksək - 1 (100%).

Tükənmiş yanacaq elementi 10.000 vahid zənginləşdirmə dəyərinə çatdıqda, aşağı zənginləşdirilmiş yanacaq elementinə çevrilir. Daha uzağa hər impuls üçün istilik hasilatı hesablanır. Yəni hesablama nə qədər impuls varsa, o qədər həyata keçirilir. Uran çubuqunun yanında soyuducu elementlərin (soyuducu kapsullar, termoplatlar və istilik yayıcıları) sayı hesablanır. Əgər onların sayı:

• 0? reaktor qabı 10 eT ilə qızdırılır.
• 1: Soyuducu element 10 eT qədər qızdırılır.
• 2: Soyutma elementləri hər biri 4 eT ilə qızdırılır.
• 3: hər biri 2 eT qədər qızdırılır.
• 4: hər biri 1 eT qədər qızdırılır.

Üstəlik, əgər termoplatlar varsa, onlar da enerjini yenidən paylayacaqlar. Ancaq birinci vəziyyətdən fərqli olaraq, uran çubuğunun yanındakı lövhələr istiliyi həm soyuducu kapsullara, həm də sonrakı termoplatlara paylaya bilir. Və aşağıdakı termoplatlar yalnız soyuducu çubuqlara istiliyi daha çox paylaya bilər. TVEL davamlılığını 1 azaldır (ilkin olaraq 10000-ə bərabərdir), 0-a çatırsa, o zaman məhv olur. Əlavə olaraq, 1/3 şansla məhv edildikdə, tükənmiş TVEL-i geridə qoyacaq.

Hesablama nümunəsi

Bu sxemləri hesablayan proqramlar var. Daha etibarlı hesablamalar və prosesi daha yaxşı başa düşmək üçün onlardan istifadə etməyə dəyər.

Məsələn, üç uran çubuğu olan belə bir sxemi götürək.

Rəqəmlər bu sxemdəki elementlərin hesablanması qaydasını göstərir və çaşqın olmamaq üçün elementləri eyni nömrələrlə təyin edəcəyik.

Məsələn, birinci və ikinci saniyədə istilik paylanmasını hesablayaq. Güman edəcəyik ki, əvvəlcə elementlərin istiləşməsi yoxdur, passiv soyutma maksimumdur (33 eT) və biz termoplatların soyumasını nəzərə almayacağıq.

İlk addım.

• Reaktor qabının temperaturu 0 eT-dir.
• 1 - Reaktor qabığı (RP) hələ qızdırılmayıb.
• 2 - Soyuducu kapsul (OxC) hələ qızdırılmayıb və bu mərhələdə (0 eT) artıq soyutma olmayacaq.
• 3 - TVEL onu 8 eT-ə qədər qızdıracaq 1-ci TP-yə (0 eT) və onu 8 eT-ə qədər qızdıracaq 2-ci OxC-yə (0 eT) 8 eT (4 eT-nin 2 dövrü) ayıracaq. .
• 4 - OxC hələ qızdırılmayıb və bu mərhələdə artıq soyutma olmayacaq (0 eT).
• 5 - Hələ qızdırılmamış istilik yayıcı (TP) temperaturu 2m OxC (8 eT) ilə balanslaşdıracaq. Onu 4 eT-ə qədər soyudacaq və özünü 4 eT-ə qədər qızdıracaq.

Sonra 5-ci TR (4 eT) 10-cu OxC-də (0 eT) temperaturu tarazlaşdıracaq. Onu 2 eT-ə qədər qızdıracaq və özünü 2 eT-ə qədər soyudacaq. Sonra, 5-ci TR (2 eT) bədən istiliyini (0 eT) tarazlaşdıracaq və ona 1 eT verəcəkdir. Korpus 1 eT-ə qədər qızacaq və TR 1 eT-ə qədər soyuyacaq.

• 6 - TVEL onu 13 eT-ə qədər qızdıracaq 5-ci TR-yə (1 eT) və onu 12 eT-ə qədər qızdıracaq 7-ci TP-yə (0 eT) 12 eT (4 eT-nin 3 dövrü) ayıracaq. .
• 7 - TP artıq 12 eT-ə qədər qızdırılıb və 10% şansla soyuya bilər, lakin biz burada soyuma şansını nəzərə almırıq.
• 8 - TR (0 eT) 7-ci TP-də (12 eT) temperaturu tarazlayacaq və ondan 6 eT alacaq. 7-ci TP 6 eT-ə qədər soyuyacaq, 8-ci TP isə 6 eT-ə qədər qızdırılacaq.

Bundan əlavə, 8-ci TP (6 eT) 9-cu OxC-də (0 eT) temperaturu tarazlaşdıracaq. Nəticədə onu 3 eT-ə qədər qızdıracaq və 3 eT-ə qədər soyuyacaq. Bundan əlavə, 8-ci TR (3 eT) 4-cü OxC-də (0 eT) temperaturu tarazlaşdıracaq. Nəticədə onu 1 eT-ə qədər qızdıracaq və özünü 2 eT-ə qədər soyudacaq. Bundan əlavə, 8-ci TR (2 eT) 12-ci OxC-də (0 eT) temperaturu tarazlaşdıracaq. Nəticədə onu 1 eT-ə qədər qızdıracaq və 1 eT-ə qədər soyuyacaq. Sonra 8-ci TR (1 eT) reaktorun təzyiq qabının (1 eT) temperaturunu tarazlaşdıracaq. Temperatur fərqi olmadığı üçün heç nə baş vermir.

• 9 - OxC (3 eT) 2 eT-ə qədər soyuyacaq.
• 10 - OxC (2 eT) 1 eT-ə qədər soyuyacaq.
• 11 - TVEL onu 9 eT-ə qədər qızdıracaq 10-cu OxC-yə (1 eT) və onu 8 eT-ə qədər qızdıracaq 13-cü TP-yə (0 eT) 8 eT (4 eT-nin 2 dövrü) ayıracaq. .

Şəkildə qırmızı oxlar uran çubuqlarından isitməni, mavi oxlar - istilik paylayıcıları tərəfindən istilik balansını, sarı - reaktorun təzyiq qabına enerji paylamasını, qəhvəyi - bu mərhələdə elementlərin son qızdırılmasını, mavi - kapsulların soyudulması üçün soyutma göstərir. Yuxarı sağ küncdəki rəqəmlər son isitməni, uran çubuqları üçün isə işləmə müddətini göstərir.

İlk addımdan sonra son isitmə:

• reaktor gəmisi - 1 uT
• 1TP - 8 eT
• 2OxS - 4 eT
• 40xS - 1 eT
• 5TR - 13 uT
• 7TP - 6 eT
• 8TR - 1 uT
• 9OxC - 2 eT
• 10OxS - 9 eT
• 12OxC - 0 eT
• 13TP - 8 eT

İkinci addım.

• Reaktor gəmisi 0 eT-ə qədər soyuyacaq.
• 1 - TP, biz soyutma nəzərə almırıq.
• 2 - OxC (4 eT) 3 eT-ə qədər soyuyacaq.
• 3 - TVEL onu 16 eT-ə qədər qızdıracaq 1-ci TP-yə (8 eT) və onu 11 eT-ə qədər qızdıracaq 2-ci OxC-yə (3 eT) 8 eT (4 eT-nin 2 dövrü) ayıracaq. .
• 4 - OxC (1 eT) 0 eT-ə qədər soyuyacaq.
• 5 - TR (13 eT) temperaturu 2m OxC (11 eT) ilə balanslaşdıracaq. O, onu 12 eT-ə qədər qızdıracaq və özünü 12 eT-ə qədər soyudacaq.

Sonra 5-ci TR (12 eT) 10-cu OxC-də (9 eT) temperaturu tarazlaşdıracaq. O, onu 10 eT-ə qədər qızdıracaq və özünü 11 eT-ə qədər soyudacaq. Sonra, 5-ci TR (11 eT) korpusun temperaturunu (0 eT) balanslaşdıraraq ona 6 eT verəcək. Korpus 6 eT-ə qədər qızacaq, 5-ci TR isə 5 eT-ə qədər soyuyacaq.

• 6 - TVEL onu 17 eT-ə qədər qızdıracaq 5-ci TR-yə (5 eT) və onu 18 eT-ə qədər qızdıracaq 7-ci TP-yə (6 eT) 12 eT (4 eT-nin 3 dövrü) ayıracaq. .
• 7 - TP (18 eT), biz soyutmanı nəzərə almırıq.
• 8 - TR (1 eT) 7-ci TP-nin (18 eT) temperaturunu balanslaşdıracaq və ondan 6 eT alacaq. 7-ci TP 12 eT-ə qədər soyuyacaq, 8-ci TP isə 7 eT-ə qədər qızdırılacaq.

Bundan əlavə, 8-ci TR (7 eT) 9-cu OxC-də (2 eT) temperaturu tarazlaşdıracaq. Nəticədə onu 4 eT-ə qədər qızdıracaq və 5 eT-ə qədər soyuyacaq. Bundan əlavə, 8-ci TR (5 eT) 4-cü OxC-də (0 eT) temperaturu tarazlaşdıracaq. Nəticədə onu 2 eT-ə qədər qızdıracaq və 3 eT-ə qədər soyuyacaq. Bundan əlavə, 8-ci TR (3 eT) 12-ci OxC-də (0 eT) temperaturu tarazlaşdıracaq. Nəticədə onu 1 eT-ə qədər qızdıracaq və özünü 2 eT-ə qədər soyudacaq. Sonra 8-ci TR (2 eT) ondan 2 eT alaraq reaktorun təzyiqli qabının (6 eT) temperaturunu tarazlaşdıracaq. Korpus 4 eT-ə qədər soyuyacaq, 8-ci TR isə 4 eT-ə qədər qızacaq.

• 9 - OxC (4 eT) 3 eT-ə qədər soyuyacaq.
• 10 - OxC (10 eT) 9 eT-ə qədər soyuyacaq.
• 11 - TVEL onu 17 eT-ə qədər qızdıracaq 10-cu OxC-yə (9 eT) və onu 16 eT-ə qədər qızdıracaq 13-cü TP-yə (8 eT) 8 eT (4 eT-nin 2 dövrü) ayıracaq. .
• 12 - OxC (1 eT) 0 eT-ə qədər soyuyacaq.
• 13 - TP (8 eT), biz soyutmanı nəzərə almırıq.

İkinci mərhələdən sonra son isitmə:

• reaktor gəmisi - 4 uT
• 1TP - 16 eT
• 2OxS - 12 eT
• 40xS - 2 eT
• 5TR - 17 uT
• 7TP - 12 eT
• 8TR - 4 eT
• 9OxC - 3 eT
• 10OxS - 17 uT
• 12OxC - 0 eT
• 13TP - 16 eT