Nüvə reaktorunun reaksiya sürəti. Nüvə reaktoru, iş prinsipi, nüvə reaktorunun işləməsi

Nüvə energetikası müasir və sürətlə inkişaf edən elektrik enerjisi istehsalı üsuludur. Atom elektrik stansiyalarının necə qurulduğunu bilirsinizmi? Atom elektrik stansiyasının iş prinsipi nədir? Bu gün hansı növ nüvə reaktorları mövcuddur? Nüvə elektrik stansiyasının istismar sxemini ətraflı nəzərdən keçirməyə, nüvə reaktorunun strukturunu araşdırmağa və elektrik enerjisi istehsalının atom üsulunun nə qədər təhlükəsiz olduğunu öyrənməyə çalışacağıq.

İstənilən stansiya yaşayış məntəqəsindən uzaqda yerləşən qapalı ərazidir. Onun ərazisində bir neçə bina var. Ən mühüm bina reaktor binasıdır, onun yanında reaktorun idarə olunduğu turbin zalı və təhlükəsizlik binası yerləşir.

Nüvə reaktoru olmadan sxem mümkün deyil. Atom (nüvə) reaktoru, bu prosesdə enerjinin məcburi buraxılması ilə neytron parçalanmasının zəncirvari reaksiyasını təşkil etmək üçün nəzərdə tutulmuş bir nüvə elektrik stansiyasının cihazıdır. Bəs atom elektrik stansiyasının işləmə prinsipi nədir?

Bütün reaktor zavodu reaktor binasında, reaktoru gizlədən və qəza baş verərsə, nüvə reaksiyasının bütün məhsullarını ehtiva edən böyük bir beton qüllədə yerləşdirilir. Bu böyük qüllə mühafizə, hermetik qabıq və ya saxlama adlanır.

Yeni reaktorlarda mühafizə zonasında 2 qalın beton divar var - mərmi.
80 sm qalınlığında olan xarici qabıq saxlama sahəsini xarici təsirlərdən qoruyur.

1 metr 20 sm qalınlığında olan daxili qabığın cihazında betonun möhkəmliyini təxminən üç dəfə artıran və strukturun dağılmasına imkan verməyən xüsusi polad kabellər var. İçəridə o, xüsusi poladdan hazırlanmış nazik təbəqə ilə örtülmüşdür ki, bu da mühafizə üçün əlavə qorunma funksiyasını yerinə yetirmək və qəza zamanı reaktorun tərkibinin saxlama zonasından kənara çıxmasının qarşısını almaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Atom elektrik stansiyasının belə cihazı 200 tona qədər çəkisi olan təyyarənin düşməsinə, 8 bal gücündə zəlzələyə, tornadoya və sunamiyə tab gətirə bilər.

İlk təzyiqli korpus 1968-ci ildə Amerikanın Konnektikut Yanki atom elektrik stansiyasında tikilmişdir.

Saxlanılan ərazinin ümumi hündürlüyü 50-60 metrdir.

Nüvə reaktoru nədən hazırlanır?

Nüvə reaktorunun iş prinsipini və deməli, atom elektrik stansiyasının iş prinsipini başa düşmək üçün reaktorun komponentlərini başa düşməlisiniz.

  • aktiv zona. Bu, nüvə yanacağının (istilik buraxan) və moderatorun yerləşdirildiyi sahədir. Yanacağın atomları (ən çox yanacaq urandır) parçalanma zəncirvari reaksiyasını həyata keçirir. Moderator parçalanma prosesini idarə etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur və sürət və güc baxımından tələb olunan reaksiyanı həyata keçirməyə imkan verir.
  • Neytron reflektoru. Reflektor aktiv zonanı əhatə edir. Moderatorla eyni materialdan ibarətdir. Əslində bu bir qutudur, onun əsas məqsədi neytronların nüvədən çıxıb ətraf mühitə düşməsinin qarşısını almaqdır.
  • Soyuducu. Soyuducu yanacaq atomlarının parçalanması zamanı ayrılan istiliyi udmalı və digər maddələrə ötürməlidir. Soyuducu əsasən atom elektrik stansiyasının necə qurulduğunu müəyyənləşdirir. Bu gün ən məşhur soyuducu sudur.
    Reaktor idarəetmə sistemi. Atom elektrik stansiyasının reaktorunu işə salan sensorlar və mexanizmlər.

Atom elektrik stansiyaları üçün yanacaq

Atom elektrik stansiyası nə edir? Atom elektrik stansiyaları üçün yanacaq radioaktiv xüsusiyyətlərə malik kimyəvi elementlərdir. Bütün atom elektrik stansiyalarında uran belə bir elementdir.

Stansiyaların dizaynı nüvə elektrik stansiyalarının təmiz kimyəvi elementlə deyil, mürəkkəb kompozit yanacaqla işləməsini nəzərdə tutur. Və nüvə reaktoruna yüklənən təbii urandan uran yanacağını çıxarmaq üçün çoxlu manipulyasiyalar aparmaq lazımdır.

Zənginləşdirilmiş uran

Uran iki izotopdan ibarətdir, yəni müxtəlif kütlələrə malik nüvələri ehtiva edir. Onlara proton və neytronların sayına görə izotop -235 və izotop-238 ad verilmişdir. 20-ci əsrin tədqiqatçıları filizdən uran 235 çıxarmağa başladılar, çünki. parçalamaq və dəyişdirmək daha asan idi. Məlum oldu ki, təbiətdə belə uranın cəmi 0,7%-i var (qalan faizlər 238-ci izotopa gedib).

Bu halda nə etməli? Onlar uranı zənginləşdirmək qərarına gəliblər. Uranın zənginləşdirilməsi çoxlu zəruri 235x izotopunun və bir neçə lazımsız 238x izotopunun qaldığı bir prosesdir. Uran zənginləşdirənlərin vəzifəsi 0,7%-dən demək olar ki, 100% uran-235 etməkdir.

Uran iki texnologiyadan - qaz diffuziyasından və ya qaz sentrifuqasından istifadə etməklə zənginləşdirilə bilər. Onların istifadəsi üçün filizdən çıxarılan uran qaz halına çevrilir. Qaz halında zənginləşir.

uran tozu

Zənginləşdirilmiş uran qazı bərk vəziyyətə - uran dioksidinə çevrilir. Bu saf bərk uran 235, sonradan uran tozuna çevrilən böyük ağ kristallara bənzəyir.

Uran tabletləri

Uran qranulları bir neçə santimetr uzunluğunda bərk metal yuyuculardır. Bu cür tabletləri uran tozundan formalaşdırmaq üçün bir maddə - plastifikator ilə qarışdırılır, tabletlərin preslənməsinin keyfiyyətini yaxşılaşdırır.

Preslənmiş yuyucular, tabletlərə xüsusi güc və yüksək temperaturlara davamlılıq vermək üçün bir gündən çox 1200 dərəcə Selsi temperaturunda bişirilir. Atom elektrik stansiyasının işləmə üsulu birbaşa uran yanacağının nə qədər yaxşı sıxılmasından və bişməsindən asılıdır.

Tabletlər molibden qutularında bişirilir, çünki. yalnız bu metal bir yarım min dərəcədən yuxarı "cəhənnəm" temperaturda əriməməyə qadirdir. Bundan sonra atom elektrik stansiyaları üçün uran yanacağı hazır hesab edilir.

TVEL və TVS nədir?

Reaktorun nüvəsi insan bədənindən 5 dəfə böyük olan divarlarında (reaktorun növündən asılı olaraq) dəlikləri olan nəhəng disk və ya boruya bənzəyir. Bu dəliklərdə atomları istənilən reaksiyanı həyata keçirən uran yanacağı var.

Bütün stansiyanın partlamasını və yaxınlıqdakı bir neçə ştat üçün fəsadlar törətmək istəmirsinizsə, sadəcə reaktora yanacaq atmaq mümkün deyil. Buna görə uran yanacağı yanacaq çubuqlarına yerləşdirilir, sonra isə yanacaq birləşmələrində toplanır. Bu abbreviaturalar nə deməkdir?

  • TVEL - yanacaq elementi (onları istehsal edən Rusiya şirkətinin eyni adı ilə qarışdırılmamalıdır). Əslində, bu, sirkonium ərintilərindən hazırlanmış nazik və uzun bir sirkonium borusudur, içərisinə uran qranulları yerləşdirilir. Məhz yanacaq çubuqlarında uran atomları bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olmağa başlayır və reaksiya zamanı istilik buraxır.

Yanacaq çubuqlarının istehsalı üçün material kimi odadavamlılığına və korroziyaya qarşı xüsusiyyətlərinə görə sirkonium seçilmişdir.

Yanacaq elementlərinin növü reaktorun növü və quruluşundan asılıdır. Bir qayda olaraq, yanacaq çubuqlarının quruluşu və məqsədi dəyişmir, borunun uzunluğu və eni fərqli ola bilər.

Maşın bir sirkonium borusuna 200-dən çox uran qranulları yükləyir. Ümumilikdə, reaktorda eyni vaxtda təxminən 10 milyon uran qranulları işləyir.
FA - yanacaq yığılması. AES işçiləri yanacaq yığımlarını bağlayırlar.

Əslində bunlar bir-birinə bərkidilmiş bir neçə TVELdir. Yanacaq qurğuları nüvə stansiyasının işlədiyi hazır nüvə yanacağıdır. Nüvə reaktoruna yüklənən yanacaq birləşmələridir. Bir reaktorda təxminən 150 - 400 yanacaq qurğusu yerləşdirilir.
Yanacaq qurğusunun hansı reaktorda işləyəcəyindən asılı olaraq, onlar müxtəlif formalarda olurlar. Bəzən bağlamalar kub şəklində, bəzən silindrik, bəzən altıbucaqlı bir forma bükülür.

4 il istismar müddətində bir yanacaq yığımı 670 vaqon kömür, 730 çən təbii qaz və ya neftlə yüklənmiş 900 çən yandırarkən eyni miqdarda enerji istehsal edir.
Bu gün yanacaq dəstləri əsasən Rusiya, Fransa, ABŞ və Yaponiyadakı zavodlarda istehsal olunur.

Atom elektrik stansiyaları üçün yanacağın başqa ölkələrə çatdırılması üçün yanacaq dəstləri uzun və enli metal borularda möhürlənir, borulardan hava çıxarılır və xüsusi maşınlarla yük təyyarələrinin bortuna çatdırılır.

Atom elektrik stansiyaları üçün nüvə yanacağının çəkisi çox böyükdür, tk. uran planetdəki ən ağır metallardan biridir. Onun xüsusi çəkisi poladdan 2,5 dəfə çoxdur.

Atom elektrik stansiyası: iş prinsipi

Atom elektrik stansiyasının iş prinsipi nədir? Atom elektrik stansiyalarının iş prinsipi radioaktiv maddənin - uranın atomlarının parçalanmasının zəncirvari reaksiyasına əsaslanır. Bu reaksiya nüvə reaktorunun nüvəsində baş verir.

BİLMƏK VACİBDİR:

Nüvə fizikasının incəliklərinə girməsəniz, atom elektrik stansiyasının iş prinsipi belə görünür:
Nüvə reaktoru işə salındıqdan sonra yanacaq çubuqlarından uducu çubuqlar çıxarılır ki, bu da uranın reaksiya verməsinin qarşısını alır.

Çubuqlar çıxarılan kimi uran neytronları bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olmağa başlayır.

Neytronlar toqquşduqda atom səviyyəsində mini partlayış baş verir, enerji ayrılır və yeni neytronlar yaranır, zəncirvari reaksiya baş verməyə başlayır. Bu proses istilik buraxır.

İstilik soyuducuya ötürülür. Soğutucunun növündən asılı olaraq, turbin fırlanan buxar və ya qaza çevrilir.

Turbin elektrik generatorunu idarə edir. Əslində, elektrik enerjisi istehsal edən odur.

Prosesə əməl etməsəniz, uran neytronları reaktor partlayana qədər bir-biri ilə toqquşa bilər və bütün atom elektrik stansiyası üfürülür. Kompüter sensorları prosesi idarə edir. Onlar reaktorda temperaturun artması və ya təzyiqin dəyişməsini aşkar edir və avtomatik olaraq reaksiyaları dayandıra bilirlər.

Atom elektrik stansiyaları ilə istilik elektrik stansiyalarının (İES) iş prinsipi arasında fərq nədir?

İşdəki fərqlər yalnız ilk mərhələdədir. Atom elektrik stansiyalarında soyuducu uran yanacağının atomlarının parçalanmasından istilik alır, istilik elektrik stansiyalarında soyuducu üzvi yanacağın (kömür, qaz və ya neft) yanmasından istilik alır. Ya uran atomları, ya da kömürlə qaz istilik buraxdıqdan sonra AES və İES-in iş sxemləri eynidir.

Nüvə reaktorlarının növləri

Atom elektrik stansiyasının necə işləməsi onun nüvə reaktorunun necə işləməsindən asılıdır. Bu gün neyronların spektrinə görə təsnif edilən iki əsas reaktor növü var:
Yavaş neytron reaktoru, həmçinin istilik reaktoru adlanır.

Onun istismarı üçün zənginləşdirmə, uran tabletlərinin yaradılması və s. mərhələlərdən keçən 235 uran istifadə olunur. Bu gün yavaş neytron reaktorları böyük əksəriyyətindədir.
Sürətli neytron reaktoru.

Bu reaktorlar gələcəkdir, çünki onlar təbiətdə bir qəpik olan uran-238 üzərində işləyirlər və bu elementi zənginləşdirmək lazım deyil. Belə reaktorların dezavantajı yalnız dizayn, tikinti və işə salınma üçün çox yüksək xərclərdir. Bu gün sürətli neytron reaktorları yalnız Rusiyada işləyir.

Sürətli neytron reaktorlarında soyuducu civə, qaz, natrium və ya qurğuşundur.

Bu gün dünyada bütün atom elektrik stansiyaları tərəfindən istifadə edilən yavaş neytron reaktorları da bir neçə növdə olur.

MAQATE təşkilatı (Beynəlxalq Atom Enerjisi Agentliyi) dünya nüvə sənayesində ən çox istifadə olunan öz təsnifatını yaratmışdır. Atom elektrik stansiyasının işləmə prinsipi əsasən soyuducu və moderatorun seçimindən asılı olduğundan, MAQATE təsnifatını bu fərqlərə əsaslandırıb.


Kimyəvi nöqteyi-nəzərdən deuterium oksidi ideal bir moderator və soyuducudur, çünki onun atomları digər maddələrlə müqayisədə uranın neytronları ilə ən effektiv qarşılıqlı əlaqədədir. Sadə dillə desək, ağır su öz vəzifəsini minimum itki və maksimum nəticə ilə yerinə yetirir. Bununla belə, onun istehsalı pula başa gəlir, halbuki bizim üçün adi "yüngül" və tanış sudan istifadə etmək daha asandır.

Nüvə reaktorları haqqında bir neçə fakt...

Maraqlıdır ki, bir atom elektrik stansiyasının reaktoru ən azı 3 il müddətinə tikilir!
Reaktor qurmaq üçün insanı öldürə biləcək cərəyandan milyon dəfə çox olan 210 kilo amperlik elektrik cərəyanı ilə işləyən avadanlıq lazımdır.

Nüvə reaktorunun bir qabığının (struktur elementinin) çəkisi 150 tondur. Bir reaktorda 6 belə element var.

Təzyiqli su reaktoru

Atom elektrik stansiyasının ümumiyyətlə necə işlədiyini artıq öyrəndik, onu "çeşidləmək" üçün ən populyar təzyiqli nüvə reaktorunun necə işlədiyini görək.
Bu gün bütün dünyada 3+ nəsil təzyiqli su reaktorlarından istifadə olunur. Onlar ən etibarlı və təhlükəsiz hesab olunurlar.

Dünyadakı bütün təzyiqli su reaktorları ümumilikdə işlədiyi bütün illər ərzində artıq 1000 ildən çox problemsiz işləməyə nail olub və heç vaxt ciddi sapmalara yol verməyib.

Təzyiqli su reaktorlarına əsaslanan atom elektrik stansiyalarının quruluşu distillə edilmiş suyun 320 dərəcəyə qədər qızdırılan yanacaq çubuqları arasında dövr etməsini nəzərdə tutur. Buxar vəziyyətinə düşməməsi üçün 160 atmosfer təzyiq altında saxlanılır. AES sxemi onu ilkin su adlandırır.

Qızdırılan su buxar generatoruna daxil olur və istiliyini ikincil dövrənin suyuna verir, bundan sonra yenidən reaktora "qayıdır". Xarici olaraq, birincil su dövrəsinin boruları digər borularla - ikinci dövrənin suyu ilə təmasda olduğu görünür, onlar bir-birinə istilik ötürür, lakin sular təmasda deyil. Borular təmasdadır.

Beləliklə, radiasiyanın elektrik enerjisinin istehsalı prosesində daha da iştirak edəcək ikincil dövrənin suyuna daxil olması ehtimalı istisna edilir.

Atom elektrik stansiyasının təhlükəsizliyi

Atom elektrik stansiyalarının iş prinsipini öyrəndikdən sonra təhlükəsizliyin necə təşkil olunduğunu başa düşməliyik. Bu gün atom elektrik stansiyalarının dizaynı təhlükəsizlik qaydalarına diqqətin artırılmasını tələb edir.
Atom elektrik stansiyasının təhlükəsizliyinin dəyəri stansiyanın özünün ümumi dəyərinin təxminən 40%-ni təşkil edir.

AES sxeminə radioaktiv maddələrin buraxılmasının qarşısını alan 4 fiziki maneə daxildir. Bu maneələr nə etməlidir? Lazımi vaxtda nüvə reaksiyasını dayandırmağı bacarın, nüvədən və reaktorun özündən daimi istiliyin çıxarılmasını təmin edin və radionuklidlərin mühafizə zonasından buraxılmasının qarşısını alın.

  • Birinci maneə uran qranullarının gücüdür. Onların nüvə reaktorunda yüksək temperaturun təsiri altında dağılmaması vacibdir. Bir çox cəhətdən atom elektrik stansiyasının necə işləməsi uran qranullarının istehsalın ilkin mərhələsində necə “bişirildiyindən” asılıdır. Uran yanacağı qranulları səhv bişirilirsə, reaktorda uran atomlarının reaksiyaları gözlənilməz olacaq.
  • İkinci maneə yanacaq çubuqlarının sıxlığıdır. Sirkonium boruları möhkəm bağlanmalıdır, əgər sıxlıq pozularsa, ən yaxşı halda reaktor zədələnəcək və iş dayanacaq, ən pis halda hər şey havaya uçacaq.
  • Üçüncü maneə güclü polad reaktor gəmisidir a, (həmin böyük qüllə - mühafizə sahəsi) bütün radioaktiv prosesləri özündə "saxlayır". Korpus zədələnib - radiasiya atmosferə yayılacaq.
  • Dördüncü maneə fövqəladə mühafizə çubuqlarıdır. Aktiv zonanın üstündə, moderatorları olan çubuqlar maqnitlərə asılır, onlar 2 saniyə ərzində bütün neytronları udur və zəncirvari reaksiyanı dayandırır.

Əgər bir çox mühafizə dərəcəsinə malik atom elektrik stansiyasının tikintisinə baxmayaraq, reaktorun nüvəsini lazımi vaxtda soyutmaq mümkün olmursa və yanacağın temperaturu 2600 dərəcəyə qalxırsa, o zaman təhlükəsizlik sisteminin son ümidi işə düşür. - sözdə ərimə tələsi.

Fakt budur ki, belə bir temperaturda reaktor gəmisinin dibi əriyəcək və nüvə yanacağının və ərimiş strukturların bütün qalıqları reaktorun nüvəsinin üstündə asılmış xüsusi bir "şüşə" axacaq.

Ərimə tələsi soyuducuda saxlanılır və odadavamlıdır. O, parçalanma zəncirvari reaksiyasını tədricən dayandıran sözdə "qurban materialı" ilə doldurulur.

Beləliklə, AES sxemi hər hansı bir qəza ehtimalını demək olar ki, tamamilə istisna edən bir neçə qorunma dərəcəsini nəzərdə tutur.

Cihaz və iş prinsipi öz-özünə davam edən nüvə reaksiyasının işə salınmasına və idarə olunmasına əsaslanır. O, tədqiqat vasitəsi kimi, radioaktiv izotopların istehsalı üçün və atom elektrik stansiyaları üçün enerji mənbəyi kimi istifadə olunur.

iş prinsipi (qısaca)

Burada ağır nüvənin iki kiçik hissəyə parçalanması prosesindən istifadə edilir. Bu fraqmentlər yüksək həyəcanlı vəziyyətdədir və neytronları, digər atomaltı hissəcikləri və fotonları buraxır. Neytronlar yeni parçalanmalara səbəb ola bilər, nəticədə daha çox neytron buraxılır və s. Belə davamlı öz-özünə davam edən parçalanma seriyasına zəncirvari reaksiya deyilir. Bu zaman böyük miqdarda enerji ayrılır ki, onun istehsalı atom elektrik stansiyalarından istifadə məqsədi daşıyır.

Nüvə reaktorunun işləmə prinsipi belədir ki, reaksiya başlayandan sonra çox qısa müddət ərzində parçalanma enerjisinin təxminən 85%-i ayrılır. Qalan hissəsi neytronları buraxdıqdan sonra parçalanma məhsullarının radioaktiv parçalanması ilə əmələ gəlir. Radioaktiv parçalanma bir atomun daha sabit bir vəziyyətə çatması prosesidir. Bölmə başa çatdıqdan sonra da davam edir.

Atom bombasında zəncirvari reaksiya, materialın çox hissəsi parçalanana qədər intensivliyi artır. Bu, çox tez baş verir və belə bombalara xas olan son dərəcə güclü partlayışlar yaradır. Nüvə reaktorunun cihazı və iş prinsipi zəncirvari reaksiyanın idarə olunan, demək olar ki, sabit səviyyədə saxlanmasına əsaslanır. O, elə qurulub ki, atom bombası kimi partlaya bilməyəcək.

Zəncirvari reaksiya və kritiklik

Nüvə parçalanma reaktorunun fizikası ondan ibarətdir ki, zəncirvari reaksiya neytronların emissiyasından sonra nüvənin parçalanma ehtimalı ilə müəyyən edilir. Əgər sonuncunun populyasiyası azalarsa, onda parçalanma dərəcəsi sonda sıfıra düşəcəkdir. Bu halda reaktor subkritik vəziyyətdə olacaq. Neytronların populyasiyası sabit səviyyədə saxlanılarsa, parçalanma sürəti sabit qalacaq. Reaktor kritik vəziyyətdə olacaq. Və nəhayət, zamanla neytronların populyasiyası artarsa, parçalanma sürəti və gücü artacaq. Nüvənin vəziyyəti superkritik olacaq.

Nüvə reaktorunun iş prinsipi aşağıdakı kimidir. Buraxılışdan əvvəl neytron populyasiyası sıfıra yaxındır. Operatorlar daha sonra nüvə parçalanmasını artıraraq, reaktoru müvəqqəti olaraq superkritik vəziyyətə salan nəzarət çubuqlarını nüvədən çıxarırlar. Nominal gücə çatdıqdan sonra operatorlar neytronların sayını tənzimləyərək nəzarət çubuqlarını qismən qaytarırlar. Gələcəkdə reaktor kritik vəziyyətdə saxlanılır. Onu dayandırmaq lazım olduqda, operatorlar çubuqları tamamilə daxil edirlər. Bu parçalanmağı yatırır və nüvəni kritikaltı vəziyyətə gətirir.

Reaktor növləri

Dünyadakı nüvə qurğularının əksəriyyəti elektrik enerjisi generatorlarını hərəkətə gətirən turbinləri döndərmək üçün lazım olan istiliyi yaradan enerjidir. Həmçinin çoxlu tədqiqat reaktorları var və bəzi ölkələrdə nüvə enerjisi ilə işləyən sualtı qayıqlar və ya yerüstü gəmilər var.

Elektrik stansiyaları

Bu tip reaktorların bir neçə növü var, lakin yüngül su dizaynı geniş tətbiq tapdı. Öz növbəsində təzyiqli su və ya qaynar su istifadə edə bilər. Birinci halda, yüksək təzyiq altında olan maye nüvənin istiliyi ilə qızdırılır və buxar generatoruna daxil olur. Orada birincil dövrədən gələn istilik ikinciliyə ötürülür, bu da su ehtiva edir. Nəticədə yaranan buxar buxar turbin dövrəsində işçi maye kimi xidmət edir.

Qaynayan tipli reaktor birbaşa enerji dövrü prinsipi ilə işləyir. Aktiv zonadan keçən su, orta təzyiq səviyyəsində bir qaynağa gətirilir. Doymuş buxar reaktor qabında yerləşən bir sıra separator və quruduculardan keçir və bu, onu çox qızdırılmış vəziyyətə gətirir. Həddindən artıq qızdırılan su buxarı daha sonra turbin çevirmək üçün işçi maye kimi istifadə olunur.

Yüksək temperaturda qaz soyudulur

Yüksək temperaturlu qazla soyudulan reaktor (HTGR) işləmə prinsipi yanacaq kimi qrafit və yanacaq mikrosferlərinin qarışığının istifadəsinə əsaslanan nüvə reaktorudur. İki rəqabətli dizayn var:

  • qrafit qabığında qrafit və yanacağın qarışığı olan 60 mm-lik sferik yanacaq elementlərindən istifadə edən alman "doldurma" sistemi;
  • aktiv zona yaratmaq üçün bir-birinə bağlanan qrafit altıbucaqlı prizmalar şəklində Amerika versiyası.

Hər iki halda, soyuducu təxminən 100 atmosfer təzyiqində heliumdan ibarətdir. Alman sistemində helium sferik yanacaq elementlərinin təbəqəsindəki boşluqlardan, Amerika sistemində isə reaktorun mərkəzi zonasının oxu boyunca yerləşən qrafit prizmaların dəliklərindən keçir. Hər iki variant çox yüksək temperaturda işləyə bilər, çünki qrafit son dərəcə yüksək sublimasiya temperaturuna malikdir, helium isə tamamilə kimyəvi cəhətdən təsirsizdir. İsti helium birbaşa qaz turbinində yüksək temperaturda işləyən maye kimi istifadə edilə bilər və ya onun istiliyindən su dövrəsində buxar yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Maye metal və iş prinsipi

Natriumla soyudulmuş sürətli neytron reaktorlarına 1960-1970-ci illərdə çox diqqət yetirildi. Sonra belə görünürdü ki, onların yaxın gələcəkdə çoxalma qabiliyyəti sürətlə inkişaf edən nüvə sənayesi üçün yanacaq istehsalı üçün zəruridir. 1980-ci illərdə bu gözləntinin real olmadığı bəlli olduqdan sonra həvəs söndü. Lakin bu tipli bir sıra reaktorlar ABŞ, Rusiya, Fransa, Böyük Britaniya, Yaponiya və Almaniyada tikilib. Onların əksəriyyəti uran dioksidi və ya plutonium dioksidi ilə qarışığı ilə işləyir. ABŞ-da isə ən böyük uğur metal yanacaqlarla olub.

CANDU

Kanada öz səylərini təbii urandan istifadə edən reaktorlara yönəldib. Bu, digər ölkələrin xidmətlərinə müraciət etmək üçün onun zənginləşdirilməsi ehtiyacını aradan qaldırır. Bu siyasətin nəticəsi deyterium-uran reaktoru (CANDU) oldu. Orada nəzarət və soyutma ağır su ilə həyata keçirilir. Nüvə reaktorunun cihazı və işləmə prinsipi atmosfer təzyiqində soyuq D 2 O olan bir tankdan istifadə etməkdir. Nüvə təbii uran yanacağı ilə sirkonium ərintisindən hazırlanmış borularla deşilir və bu borular vasitəsilə ağır su onu soyuyur. Elektrik enerjisi, ağır suda parçalanma istiliyinin buxar generatoru vasitəsilə dövriyyədə olan soyuducuya ötürülməsi yolu ilə istehsal olunur. İkincili dövrədəki buxar daha sonra adi turbin dövründən keçir.

Tədqiqat obyektləri

Elmi tədqiqatlar üçün ən çox nüvə reaktoru istifadə olunur, onun iş prinsipi suyun soyudulması və plitə kimi uran yanacaq elementlərinin birləşmələr şəklində istifadəsidir. Bir neçə kilovatdan yüzlərlə meqavata qədər geniş güc səviyyələrində işləməyə qadirdir. Enerji istehsalı tədqiqat reaktorlarının əsas vəzifəsi olmadığı üçün onlar nüvədəki neytronların yaranan istilik enerjisi, sıxlığı və nominal enerjisi ilə xarakterizə olunur. Məhz bu parametrlər tədqiqat reaktorunun xüsusi tədqiqatlar aparmaq qabiliyyətini ölçməyə kömək edir. Aşağı güc sistemləri adətən universitetlərdə tədris üçün istifadə olunur, material və performans testləri və ümumi tədqiqatlar üçün tədqiqat laboratoriyalarında yüksək güc tələb olunur.

Ən çox yayılmış tədqiqat nüvə reaktoru, quruluşu və iş prinsipi aşağıdakı kimidir. Onun aktiv zonası böyük bir dərin su hovuzunun dibində yerləşir. Bu, neytron şüalarının istiqamətləndirilə biləcəyi kanalların müşahidəsini və yerləşdirilməsini asanlaşdırır. Aşağı güc səviyyələrində, soyuducu suyun boşaldılmasına ehtiyac yoxdur, çünki soyuducu suyun təbii konveksiyası təhlükəsiz iş şəraitini qorumaq üçün kifayət qədər istilik yayılmasını təmin edir. İstilik dəyişdiricisi ümumiyyətlə səthdə və ya isti suyun yığıldığı hovuzun yuxarı hissəsində yerləşir.

Gəmi qurğuları

Nüvə reaktorlarının orijinal və əsas tətbiqi onların sualtı qayıqlarda istifadəsidir. Onların əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, qalıq yanacaq yanma sistemlərindən fərqli olaraq, elektrik enerjisi istehsal etmək üçün hava tələb olunmur. Buna görə də, nüvə sualtı qayığı uzun müddət su altında qala bilər, adi dizel-elektrik sualtı qayığı isə mühərriklərini havada işə salmaq üçün vaxtaşırı səthə qalxmalıdır. dəniz gəmilərinə strateji üstünlük verir. Bunun sayəsində xarici limanlarda və ya asanlıqla həssas tankerlərdən yanacaq doldurmağa ehtiyac yoxdur.

Sualtı qayıqda nüvə reaktorunun işləmə prinsipi təsnif edilir. Lakin məlumdur ki, ABŞ-da yüksək zənginləşdirilmiş urandan istifadə edir və yavaşlama və soyutma yüngül su ilə həyata keçirilir. USS Nautilus nüvə sualtı qayığının ilk reaktorunun dizaynına güclü tədqiqat qurğuları güclü təsir göstərmişdir. Onun unikal xüsusiyyətləri çox böyük reaktivlik marjasıdır ki, bu da yanacaq doldurmadan uzun müddət işləməyi və bağlandıqdan sonra yenidən işə salma imkanı verir. Sualtı sualtı elektrik stansiyası aşkarlanmamaq üçün çox sakit olmalıdır. Müxtəlif sinif sualtı qayıqların xüsusi ehtiyaclarını ödəmək üçün müxtəlif elektrik stansiyaları modelləri yaradılmışdır.

ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələrinin təyyarədaşıyıcıları nüvə reaktorundan istifadə edir, prinsipinin ən böyük sualtı qayıqlardan götürüldüyü güman edilir. Onların dizaynının təfərrüatları da dərc edilməyib.

ABŞ-dan başqa, İngiltərə, Fransa, Rusiya, Çin və Hindistanın nüvə sualtı qayıqları var. Hər bir halda dizayn açıqlanmadı, lakin onların hamısının çox oxşar olduğuna inanılır - bu, onların texniki xüsusiyyətlərinə olan eyni tələblərin nəticəsidir. Rusiyanın da sovet sualtı qayıqları ilə eyni reaktorlarla təchiz edilmiş kiçik donanması var.

Sənaye zavodları

İstehsal məqsədləri üçün, işləmə prinsipi aşağı səviyyədə enerji istehsalı ilə yüksək məhsuldarlıq olan bir nüvə reaktoru istifadə olunur. Bu, plutoniumun nüvədə uzun müddət qalmasının arzuolunmaz 240 Pu yığılmasına səbəb olması ilə bağlıdır.

Tritium istehsalı

Hal-hazırda tritium (3 H və ya T) bu cür sistemlər tərəfindən istehsal olunan əsas materialdır - Plutonium-239-un yükü 24,100 il uzun yarı ömrünə malikdir, buna görə də bu elementdən istifadə edən nüvə silahı arsenalına malik olan ölkələr ona daha çox malik olurlar. lazım olduğundan. 239 Pu-dan fərqli olaraq, tritiumun yarı ömrü təxminən 12 ildir. Beləliklə, lazımi ehtiyatları saxlamaq üçün hidrogenin bu radioaktiv izotopunu davamlı olaraq istehsal etmək lazımdır. Məsələn, ABŞ-da, Savannah River, Cənubi Karolina, tritium istehsal edən bir neçə ağır su reaktorunu işlədir.

Üzən güc qurğuları

Uzaq təcrid olunmuş əraziləri elektrik enerjisi və buxarla qızdırmağa imkan verən nüvə reaktorları yaradılmışdır. Məsələn, Rusiyada Arktika icmalarına xidmət etmək üçün xüsusi olaraq hazırlanmış kiçik elektrik stansiyaları istifadəyə verilmişdir. Çində 10 MVt gücündə HTR-10 stansiyası yerləşdiyi tədqiqat institutunu istilik və enerji ilə təmin edir. İsveç və Kanadada oxşar imkanlara malik kiçik idarə olunan reaktorlar hazırlanır. 1960-1972-ci illər arasında ABŞ Ordusu Qrenlandiya və Antarktidadakı uzaq bazaları gücləndirmək üçün kompakt su reaktorlarından istifadə etdi. Onları neftlə işləyən elektrik stansiyaları əvəz etdi.

Kosmik kəşfiyyat

Bundan əlavə, enerji təchizatı və kosmosda hərəkət üçün reaktorlar hazırlanmışdır. 1967-1988-ci illər arasında Sovet İttifaqı Kosmos peyklərində avadanlıq və telemetriyanı gücləndirmək üçün kiçik nüvə qurğuları quraşdırdı, lakin bu siyasət tənqid hədəfinə çevrildi. Bu peyklərdən ən azı biri Yer atmosferinə daxil olub və nəticədə Kanadanın ucqar ərazilərinin radioaktiv çirklənməsi baş verib. ABŞ 1965-ci ildə yalnız bir nüvə peykini buraxdı. Bununla belə, onların dərin kosmik uçuşlarda, digər planetlərin insan tərəfindən kəşfiyyatında və ya daimi Ay bazasında istifadəsi üçün layihələrin hazırlanması davam edir. O, mütləq qazla soyudulmuş və ya maye metal nüvə reaktoru olacaq, onun fiziki prinsipləri radiatorun ölçüsünü minimuma endirmək üçün lazım olan mümkün olan ən yüksək temperaturu təmin edəcək. Bundan əlavə, kosmik gəmi reaktoru qorunmaq üçün istifadə olunan materialın miqdarını minimuma endirmək və buraxılış və kosmik uçuş zamanı çəkisini azaltmaq üçün mümkün qədər yığcam olmalıdır. Yanacaq təchizatı kosmosa uçuşun bütün dövrü ərzində reaktorun işləməsini təmin edəcək.

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 buraxılan 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.

Bununla belə, bu enerji imkanlarından tam istifadə edilmir, 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 özünü davam etdirməməsi 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.

Atom nüvəsinin daxilindəki heyrətamiz dünya kitabından [məktəblilər üçün mühazirə] 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.

Bu qeyri-adi boz silindr Rusiyanın nüvə sənayesində əsas halqadır. Təbii ki, bu, o qədər də göz oxşayan görünmür, amma məqsədini anlayıb texniki xüsusiyyətlərinə baxan kimi dövlətin onun yaradılmasının və quruluşunun sirrini niyə göz bəbəyi kimi qoruduğunu anlamağa başlayırsan.

Bəli, təqdim etməyi unutdum: qarşınızda VT-3F uran izotoplarını (n-ci nəsil) ayırmaq üçün qaz sentrifuqası var. İş prinsipi elementardır, süd ayırıcısı kimi, ağır, mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında, işıqdan ayrılır. Beləliklə, əhəmiyyəti və unikallığı nədir?

Başlamaq üçün başqa bir suala cavab verək - amma ümumiyyətlə, uranı niyə ayırmaq olar?

Yerin dibində yerləşən təbii uran iki izotopdan ibarət kokteyldir: uran-238 və uran-235(və 0,0054% U-234).
Uran-238, sadəcə ağır, boz metaldır. Ondan artilleriya mərmisi düzəldə bilərsiniz, ya da ... brelok. Və burada nə edə bilərsiniz uran-235? Yaxşı, birincisi, atom bombası, ikincisi, atom elektrik stansiyaları üçün yanacaq. Və burada əsas suala gəlirik - bu iki, demək olar ki, eyni atomları bir-birindən necə ayırmaq olar? Yox, həqiqətən NECƏ?!

Yeri gəlmişkən: Uran atomunun nüvəsinin radiusu 1,5 10 -8 sm-dir.

Uran atomlarının texnoloji zəncirə sürülməsi üçün onun (uranın) qaz halına çevrilməsi lazımdır. Qaynamağın mənası yoxdur, uranı flüorla birləşdirib uran heksaflorid almaq kifayətdir. HFC. Onun istehsalı üçün texnologiya çox mürəkkəb və bahalı deyil və buna görə də HFC bu uranın haradan hasil edildiyini tapın. UF6 yeganə yüksək uçucu uran birləşməsidir (53°C-yə qədər qızdırıldıqda heksaflorid (şəkildə) bərkdən qaz halına keçir). Sonra xüsusi qablara vurulur və zənginləşdirməyə göndərilir.

Bir az tarix

Nüvə yarışının başlanğıcında həm SSRİ, həm də ABŞ-ın ən böyük elmi şüurları uranı ələkdən keçirərək diffuziya ayırma ideyasını mənimsədilər. Kiçik 235-ci izotop sürüşəcək və "qalın" 238-ci ilişmək. 1946-cı ildə Sovet sənayesi üçün nano-deşikli ələk hazırlamaq ən çətin iş deyildi.

İsaak Konstantinoviç Kikoinin Xalq Komissarları Soveti yanında Elmi-Texniki Şuradakı məruzəsindən (SSRİ-nin atom layihəsi üzrə məxfilikdən azad edilmiş materiallar toplusunda verilmişdir (Red. Ryabev)): Hazırda biz təxminən 5/1000 mm-lik deşikləri olan meshlərin necə hazırlanacağını öyrəndik, yəni. Atmosfer təzyiqində molekulların orta sərbəst yolunun 50 qatı. Buna görə də, belə şəbəkələrdə izotopların ayrılacağı qaz təzyiqi atmosfer təzyiqinin 1/50-dən az olmalıdır. Praktikada biz təxminən 0,01 atmosfer təzyiqində işləməyi gözləyirik, yəni. yaxşı vakuum şəraitində. Hesablama göstərir ki, yüngül izotopda 90% konsentrasiyaya qədər zənginləşdirilmiş məhsul əldə etmək üçün (belə konsentrasiya partlayıcı maddə əldə etmək üçün kifayətdir) bir kaskadda təxminən 2000 belə addım birləşdirilməlidir. Bizim tərəfimizdən layihələndirilən və qismən istehsal edilən maşında gündə 75-100 q uran-235 istehsal ediləcəyi gözlənilir. Quraşdırma hər birində 20-25 addımdan ibarət təxminən 80-100 "sütun"dan ibarət olacaq."

Aşağıda bir sənəd var - Beriyanın Stalinə ilk nüvə partlayışının hazırlanması ilə bağlı hesabatı. Aşağıda 1949-cu ilin yayının əvvəlinə qədər yığılmış nüvə materiallarına kiçik bir istinad var.

İndi özünüz təsəvvür edin - təxminən 100 qrama görə 2000 böyük quraşdırma! Yaxşı, hara getmək, bomba lazımdır. Və fabriklər tikməyə başladılar, nəinki fabriklər, bütün şəhərlər. Və tamam, yalnız şəhərlər, bu diffuziya stansiyaları o qədər çox elektrik tələb edirdi ki, yaxınlıqda ayrıca elektrik stansiyaları tikməli oldular.

SSRİ-də 813 nömrəli zavodun birinci mərhələsi D-1 gücü eyni olan 3100 ayırma pilləsinin 2 kaskadında gündə 140 qram 92-93% uran-235 ümumi hasilatı üçün nəzərdə tutulmuşdur. Sverdlovskdan 60 km aralıda yerləşən Verx-Neyvinsk kəndində tikintisi başa çatmamış təyyarə zavodu istehsal üçün ayrılıb. Daha sonra Sverdlovsk-44-ə, 813-cü zavod (şəkildə) Ural Elektrokimya Zavoduna çevrildi - dünyanın ən böyük ayırıcı istehsalı.

Böyük texnoloji çətinliklərlə də olsa, diffuziya ayırma texnologiyası düzəldilsə də, daha qənaətcil bir mərkəzdənqaçma prosesinin mənimsənilməsi ideyası gündəmi tərk etmədi. Axı, bir sentrifuqa yaratmağı bacarsanız, enerji istehlakı 20-dən 50 dəfəyə qədər azalacaq!

Bir sentrifuqa necə qurulur?

Elementardan daha çox qurulmuşdur və "fırlanma / qurutma" rejimində işləyən köhnə paltaryuyan maşına bənzəyir. Möhürlənmiş bir korpusda fırlanan bir rotor var. Bu rotor qazla təmin edilir (UF6). Yerin cazibə sahəsindən yüz minlərlə dəfə böyük olan mərkəzdənqaçma qüvvəsi sayəsində qaz “ağır” və “yüngül” fraksiyalara ayrılmağa başlayır. Yüngül və ağır molekullar rotorun müxtəlif zonalarında qruplaşmağa başlayır, lakin mərkəzdə və perimetr boyunca deyil, yuxarı və aşağı hissələrdə.

Bu, konveksiya cərəyanları səbəbindən baş verir - rotor örtüyü qızdırılır və qazın geri axını meydana gəlir. Silindirin yuxarı və aşağı hissəsində iki kiçik boru var - suqəbuledici. Tükənmiş bir qarışıq aşağı boruya daxil olur, daha çox atom konsentrasiyası olan bir qarışıq yuxarı boruya daxil olur 235U. Bu qarışıq növbəti sentrifuqaya daxil olur və s. konsentrasiyaya qədər 235-ci uran istənilən dəyərə çatmayacaq. Sentrifuqalar zəncirinə kaskad deyilir.

Texniki xüsusiyyətlər.

Yaxşı, birincisi, fırlanma sürəti - müasir sentrifuqa nəsillərində 2000 rpm-ə çatır (mən nə ilə müqayisə edəcəyimi belə bilmirəm ... təyyarə mühərrikindəki turbindən 10 dəfə sürətli)! Və ÜÇ ON ildir ki, dayanmadan işləyir! Bunlar. indi Brejnev dövründə işə salınan sentrifuqalar şəlalələrlə fırlanır! SSRİ artıq yoxdur, amma onlar fırlanır, fırlanır. Rotorun iş dövrü ərzində 2.000.000.000.000 (iki trilyon) dövrə etdiyini hesablamaq çətin deyil. Və hansı rulman onu idarə edə bilər? Bəli, heç biri! rulmanlar yoxdur.

Rotorun özü adi bir üst hissədir, altındakı korund dayaq yatağına söykənən güclü bir iynə var və yuxarı ucu elektromaqnit sahəsi tərəfindən tutulan vakuumda asılır. İğnə də sadə deyil, piano simləri üçün adi məftildən hazırlanmışdır, çox çətin bir şəkildə bərkidilir (nə - GT). Təsəvvür etmək çətin deyil ki, belə bir çılğın fırlanma sürəti ilə sentrifuqanın özü yalnız davamlı deyil, həm də çox güclü olmalıdır.

Akademik Cozef Fridlander xatırlayır: “Üç dəfə güllələnə bilərdilər. Bir dəfə, biz artıq Lenin mükafatını alanda böyük qəza baş verdi, sentrifuqanın qapağı uçdu. Parçalar səpələnmiş, digər sentrifuqaları məhv etmişdir. Radioaktiv bulud yüksəldi. Mən bütün xətti dayandırmalı oldum - bir kilometr quraşdırma! Sredmaş-da sentrifuqalara general Zverev komandirlik edirdi, atom layihəsindən əvvəl Beriya şöbəsində çalışmışdır. İclasda general deyib: “Vəziyyət kritikdir. Ölkənin müdafiəsi təhdid altındadır. Vəziyyəti tez bir zamanda düzəltməsək, 37-ci il sizin üçün təkrarlanacaq. Və dərhal iclas bağlandı. Daha sonra örtüklərin tamamilə izotrop vahid strukturu ilə tamamilə yeni bir texnologiya ilə gəldik, lakin çox mürəkkəb quraşdırmalar tələb olundu. O vaxtdan bu örtüklər istehsal olunur. Artıq problem yox idi. Rusiyada 3 zənginləşdirmə zavodu, yüz minlərlə sentrifuqa var.
Fotoda: birinci nəsil sentrifuqaların sınaqları

Rotor qutuları da əvvəlcə metal idi, onlar karbon lifi ilə əvəz olunana qədər. Yüngül və son dərəcə yırtılmaya davamlı, fırlanan silindr üçün ideal materialdır.

UEIP baş direktoru (2009-2012) Alexander Kurkin xatırlayır: “Gülməli oldu. Yeni, daha çox "fırlanan" sentrifuqalar nəslini sınaqdan keçirərkən və sınaqdan keçirərkən işçilərdən biri rotorun tam dayanmasını gözləmədi, onu kaskaddan ayırdı və onu qucağındakı dayağa köçürmək qərarına gəldi. Amma irəli getmək əvəzinə, nə qədər müqavimət göstərsə də, bu silindri qucaqlayıb geriyə doğru getməyə başladı. Beləliklə, biz öz gözlərimizlə gördük ki, yer fırlanır və giroskop böyük qüvvədir”.

Kim icad edib?

Oh, bu sirr içində batmış və qaranlıqda örtülmüş bir sirrdir. Burada alman əsir fizikləri, CIA, SMERSH zabitləri və hətta vurulmuş casus pilot Pauers var. Ümumiyyətlə, qaz sentrifuqasının prinsipi 19-cu əsrin sonlarında təsvir edilmişdir.

Hətta Atom Layihəsinin başlanğıcında Kirov Zavodunun Xüsusi Konstruktor Bürosunun mühəndisi Viktor Sergeev mərkəzdənqaçma ayırma üsulunu təklif etdi, lakin əvvəlcə həmkarları onun ideyasını təsdiqləmədilər. Eyni zamanda, məğlub olmuş Almaniyanın alimləri Suxumidə xüsusi NII-5-də ayırma sentrifuqasının yaradılması uğrunda mübarizə apardılar: Hitlerin altında Siemens şirkətinin baş mühəndisi işləmiş doktor Maks Steenbek və Luftwaffe-nin keçmiş mexaniki Gernot Zippe. , Vyana Universitetinin məzunu. Ümumilikdə qrupa 300-ə yaxın “ixrac edilmiş” fizik daxil idi.

Rosatom Dövlət Korporasiyasının Centrotech-SPb QSC-nin baş direktoru Aleksey Kaliteevski xatırlayır: “Mütəxəssislərimiz Almaniya sentrifuqasının sənaye istehsalı üçün tamamilə yararsız olduğu qənaətinə gəliblər. Steenbeck aparatında qismən zənginləşdirilmiş məhsulun növbəti mərhələyə keçirilməsi sistemi yox idi. Qapağın uclarını sərinləmək və qazı dondurmaq, sonra isə onu boşaltmaq, toplamaq və növbəti sentrifuqaya qoymaq təklif edilmişdir. Yəni sxem işləmir. Bununla belə, layihədə çox maraqlı və qeyri-adi texniki həllər var idi. Bu "maraqlı və qeyri-adi həllər" sovet alimlərinin əldə etdiyi nəticələrlə, xüsusən Viktor Sergeevin təklifləri ilə birləşdirildi. Nisbətən desək, bizim yığcam sentrifuqamız alman təfəkkürünün üçdə biri, sovet düşüncəsinin isə üçdə ikisidir”. Yeri gəlmişkən, Sergeev Abxaziyaya gələrək uran seçilməsi ilə bağlı eyni Steenbeck və Zippeyə fikirlərini bildirəndə, Steenbeck və Zippe onları həyata keçirmək mümkün olmayan kimi rədd etdilər.

Beləliklə, Sergeyev nə ilə gəldi.

Sergeyevin təklifi isə Pitot boruları şəklində qaz nümunəsi götürən qurğuların yaradılması idi. Lakin, inandığı kimi, bu mövzuda dişlərini yeyən doktor Steenbek qəti şəkildə dedi: "Onlar axını yavaşlatacaq, turbulentliyə səbəb olacaq və heç bir ayrılıq olmayacaq!" İllər sonra xatirələri üzərində işləyərək peşman olacaq: “Bizdən gəlməyə layiq ideya! Amma ağlımdan belə keçmədi...”

Sonralar SSRİ-dən kənarda olanda Steenbek daha sentrifuqalarla məşğul olmurdu. Lakin Geront Zippe Almaniyaya getməzdən əvvəl Sergeyevin sentrifuqasının prototipi və onun işinin dahiyanə sadə prinsipi ilə tanış olmaq imkanı əldə etdi. Bir dəfə Qərbdə tez-tez adlandırılan "hiyləgər Zippe" sentrifuqanın dizaynını öz adı ilə patentləşdirdi (1957-ci il patenti № 1071597, 13 ölkədə baxılır). 1957-ci ildə ABŞ-a köçən Zippe orada Sergeevin prototipini yaddaşdan çıxararaq işləyən qurğu qurdu. Və o, bunu, gəlin xərac verək, "Rus sentrifuqası" adlandırdı (şəkildə).

Yeri gəlmişkən, rus mühəndisliyi bir çox başqa hallarda da özünü göstərib. Buna misal olaraq elementar təcili söndürmə klapanını göstərmək olar. Sensorlar, detektorlar və elektron sxemlər yoxdur. Yalnız samovar kranı var ki, ləçəkləri ilə kaskadın çərçivəsinə toxunur. Əgər bir şey səhv olarsa və sentrifuqa kosmosdakı mövqeyini dəyişirsə, o, sadəcə çevrilir və giriş xəttini bağlayır. Bu, kosmosda Amerika qələmi və rus qələmi haqqında zarafatda olduğu kimidir.

Bizim günlərimiz

Bu həftə bu sətirlərin müəllifi əlamətdar hadisədə - ABŞ Energetika Departamentinin müqavilə əsasında Rusiya müşahidəçilərinin ofisinin bağlanmasında iştirak etdi. HEU-LEU. Bu sövdələşmə (yüksək zənginləşdirilmiş uran-az zənginləşdirilmiş uran) Rusiya və Amerika arasında ən böyük nüvə enerjisi sazişi idi və indi də belədir. Müqavilənin şərtlərinə əsasən, Rusiya nüvə alimləri bizim silah dərəcəli uranın 500 tonunu (90%) Amerika atom elektrik stansiyaları üçün yanacağa (4%) HFC-yə çevirdilər. 1993-2009-cu illərdə gəlirlər 8,8 milyard ABŞ dolları təşkil etmişdir. Bu, müharibədən sonrakı illərdə nüvə alimlərimizin izotopların ayrılması sahəsində texnoloji sıçrayışının məntiqi nəticəsi idi.
Fotoda: UEIP emalatxanalarından birində qaz sentrifuqalarının kaskadları. Burada onların təxminən 100.000-i var.

Sentrifuqalar sayəsində biz minlərlə ton nisbətən ucuz həm hərbi, həm də kommersiya məhsulu almışıq. Nüvə sənayesi, Rusiyanın şübhəsiz üstünlüyünə malik olduğu bir neçə yerdə (hərbi aviasiya, kosmos) biridir. Yalnız on il (2013-cü ildən 2022-ci ilə qədər) xarici sifarişlər, müqavilə istisna olmaqla, Rosatom portfeli HEU-LEU 69,3 milyard dollardır. 2011-ci ildə 50 milyardı ötüb...
Fotoda, UEIP-də HFC ilə konteynerlərin anbarı.

1942-ci il sentyabrın 28-də Dövlət Müdafiə Komitəsinin 2352ss saylı “Uran üzərində işin təşkili haqqında” qərarı qəbul edildi. Bu tarix Rusiyada nüvə sənayesi tarixinin rəsmi başlanğıcı hesab olunur.

Parçalanmanın zəncirvari reaksiyası həmişə çox böyük enerjinin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Bu enerjinin praktiki istifadəsi nüvə reaktorunun əsas vəzifəsidir.

Nüvə reaktoru idarə olunan və ya idarə olunan nüvə parçalanma reaksiyasının baş verdiyi bir cihazdır.

İş prinsipinə görə nüvə reaktorları iki qrupa bölünür: termal neytron reaktorları və sürətli neytron reaktorları.

Termal neytron nüvə reaktoru necə işləyir?

Tipik bir nüvə reaktoru var:

  • Əsas və moderator;
  • Neytron reflektoru;
  • soyuducu;
  • Zəncirvari reaksiyaya nəzarət sistemi, fövqəladə hallardan mühafizə;
  • Nəzarət və radiasiyadan mühafizə sistemi;
  • Uzaqdan idarəetmə sistemi.

1 - aktiv zona; 2 - reflektor; 3 - qorunma; 4 - idarəetmə çubuqları; 5 - soyuducu; 6 - nasoslar; 7 - istilik dəyişdiricisi; 8 - turbin; 9 - generator; 10 - kondansatör.

Əsas və moderator

Məhz nüvədə idarə olunan parçalanma zəncirvari reaksiyası baş verir.

Nüvə reaktorlarının əksəriyyəti uran-235-in ağır izotopları üzərində işləyir. Lakin uran filizinin təbii nümunələrində onun tərkibi cəmi 0,72% təşkil edir. Bu konsentrasiya zəncirvari reaksiyanın inkişafı üçün kifayət deyil. Buna görə də filiz süni şəkildə zənginləşdirilir və bu izotopun tərkibi 3%-ə çatdırılır.

Parçalanan material və ya nüvə yanacağı qranullar şəklində TVEL (yanacaq elementləri) adlanan hermetik şəkildə bağlanmış çubuqlara yerləşdirilir. Doldurulmuş bütün aktiv zonaya nüfuz edirlər moderator neytronlar.

Nüvə reaktorunda neytron moderatoru niyə lazımdır?

Fakt budur ki, uran-235 nüvələrinin parçalanmasından sonra yaranan neytronlar çox yüksək sürətə malikdirlər. Onların digər uran nüvələri tərəfindən tutulma ehtimalı yavaş neytronların tutulma ehtimalından yüzlərlə dəfə azdır. Əgər onların sürətini azaltmasanız, zamanla nüvə reaksiyası sönə bilər. Moderator neytronların sürətinin azaldılması problemini həll edir. Sürətli neytronların yoluna su və ya qrafit qoyularsa, onların sürəti süni şəkildə azaldıla bilər və beləliklə, atomlar tərəfindən tutulan hissəciklərin sayı artırıla bilər. Eyni zamanda, reaktorda zəncirvari reaksiya üçün daha az miqdarda nüvə yanacağı lazımdır.

Yavaşlama prosesi nəticəsində, termal neytronlar, sürəti praktiki olaraq otaq temperaturunda qaz molekullarının istilik hərəkətinin sürətinə bərabərdir.

Nüvə reaktorlarında moderator kimi su, ağır su (deyterium oksidi D 2 O), berillium və qrafitdən istifadə olunur. Ancaq ən yaxşı moderator ağır su D 2 O-dur.

Neytron reflektoru

Neytronların ətraf mühitə sızmasının qarşısını almaq üçün nüvə reaktorunun nüvəsi ilə əhatə olunmuşdur. neytron reflektoru. Reflektorlar üçün material olaraq, eyni maddələr tez-tez moderatorlarda olduğu kimi istifadə olunur.

soyuducu

Nüvə reaksiyası zamanı ayrılan istilik bir soyuducu istifadə edərək çıxarılır. Nüvə reaktorlarında soyuducu kimi, əvvəllər müxtəlif çirklərdən və qazlardan təmizlənmiş adi təbii su tez-tez istifadə olunur. Ancaq su artıq 100 0 C temperaturda və 1 atm təzyiqdə qaynadığından, qaynama nöqtəsini artırmaq üçün ilkin soyuducu dövrəsində təzyiq artır. İlkin dövrənin suyu, reaktorun nüvəsi ilə dövr edərək, 320 0 C temperatura qədər qızdırarkən yanacaq çubuqlarını yuyur. Daha sonra istilik dəyişdiricisinin içərisində ikinci dövrənin suyuna istilik verir. Mübadilə istilik mübadiləsi borularından keçir, buna görə ikincil dövrənin suyu ilə əlaqə yoxdur. Bu, radioaktiv maddələrin istilik dəyişdiricisinin ikinci dövrəsinə daxil olmasını istisna edir.

Və sonra hər şey istilik elektrik stansiyasındakı kimi olur. İkinci dövrədə su buxara çevrilir. Buxar, elektrik enerjisi istehsal edən elektrik generatorunu hərəkətə gətirən bir turbin çevirir.

Ağır su reaktorlarında soyuducu ağır su D 2 O, maye metal soyuducuları olan reaktorlarda isə ərimiş metaldır.

Zəncirvari reaksiyaya nəzarət sistemi

Reaktorun hazırkı vəziyyəti adlanan kəmiyyətlə xarakterizə olunur reaktivlik.

ρ = ( k-1)/ k ,

k = n i / n i -1 ,

harada k neytron çoxalma faktorudur,

n i nüvə parçalanma reaksiyasında gələcək nəslin neytronlarının sayı,

n i -1 , eyni reaksiyada əvvəlki nəslin neytronlarının sayıdır.

Əgər a k ˃ 1 , zəncirvari reaksiya qurulur, sistem deyilir superkritik ci. Əgər a k< 1 , zəncirvari reaksiya pozulur və sistem deyilir subkritik. At k = 1 reaktor içəridədir stabil kritik vəziyyət, çünki parçalanan nüvələrin sayı dəyişmir. Bu vəziyyətdə reaktivlik ρ = 0 .

Reaktorun kritik vəziyyəti (nüvə reaktorunda tələb olunan neytron çoxalma əmsalı) hərəkət etməklə saxlanılır. nəzarət çubuqları. Onların hazırlandığı materiala neytronları udan maddələr daxildir. Bu çubuqları nüvəyə itələmək və ya itələmək nüvə parçalanma reaksiyasının sürətini idarə edir.

İdarəetmə sistemi reaktorun işə salınması, planlaşdırılmış dayandırılması, enerji ilə işləməsi, həmçinin nüvə reaktorunun fövqəladə hallardan mühafizəsi zamanı onun idarə edilməsini təmin edir. Bu, idarəetmə çubuqlarının yerini dəyişdirməklə əldə edilir.

Reaktorun parametrlərindən hər hansı biri (temperatur, təzyiq, gücün dəyişmə sürəti, yanacaq sərfiyyatı və s.) normadan kənara çıxarsa və bu qəzaya səbəb ola bilərsə, xüsusi təcili çubuqlar və nüvə reaksiyasının sürətlə dayandırılması var.

Reaktorun parametrlərinin standartlara uyğun olmasını təmin etmək üçün nəzarət edin monitorinq və radiasiyadan mühafizə sistemləri.

Ətraf mühiti radioaktiv şüalanmadan qorumaq üçün reaktor qalın beton korpusa yerləşdirilir.

Uzaqdan idarəetmə sistemləri

Nüvə reaktorunun vəziyyəti haqqında bütün siqnallar (soyuducu suyun temperaturu, reaktorun müxtəlif hissələrində radiasiya səviyyəsi və s.) reaktorun idarəetmə panelinə göndərilir və kompüter sistemlərində işlənir. Operator müəyyən sapmaların aradan qaldırılması üçün bütün lazımi məlumatları və tövsiyələri alır.

Sürətli neytron reaktorları

Bu tip reaktorların termal neytron reaktorlarından fərqi ondan ibarətdir ki, uran-235-in parçalanmasından sonra yaranan sürətli neytronlar ləngimir, lakin sonradan plutonium-239-a çevrilərək uran-238 tərəfindən udulur. Buna görə də sürətli neytron reaktorları silah dərəcəli plutonium-239 və nüvə elektrik stansiyasının generatorları tərəfindən elektrik enerjisinə çevrilən istilik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə olunur.

Belə reaktorlarda nüvə yanacağı uran-238, xammal isə uran-235-dir.

Təbii uran filizində 99,2745% uran-238 təşkil edir. Termal neytron udulmuş zaman parçalanmır, ancaq uran-239 izotopuna çevrilir.

β-parçalanmadan bir müddət sonra uran-239 neptunium-239-un nüvəsinə çevrilir:

239 92 U → 239 93 Np + 0 -1 e

İkinci β-parçalanmadan sonra parçalanan plutonium-239 əmələ gəlir:

239 9 3 Np → 239 94 Pu + 0 -1 e

Və nəhayət, plutonium-239 nüvəsinin alfa parçalanmasından sonra uran-235 əldə edilir:

239 94 Pu → 235 92 U + 4 2 He

Xammalı (zənginləşdirilmiş uran-235) olan yanacaq elementləri reaktorun nüvəsində yerləşir. Bu zona yanacaqla (tükənmiş uran-238) yanacaq çubuqları olan heyvandarlıq zonası ilə əhatə olunmuşdur. Uran-235-in parçalanmasından sonra nüvədən buraxılan sürətli neytronlar uran-238 nüvələri tərəfindən tutulur. Nəticə plutonium-239-dur. Beləliklə, sürətli neytron reaktorlarında yeni nüvə yanacağı istehsal olunur.

Maye metallar və ya onların qarışıqları sürətli neytron nüvə reaktorlarında soyuducu kimi istifadə olunur.

Nüvə reaktorlarının təsnifatı və tətbiqi

Nüvə reaktorları əsasən atom elektrik stansiyalarında istifadə olunur. Onların köməyi ilə sənaye miqyasında elektrik və istilik enerjisi əldə edilir. Belə reaktorlar deyilir enerji .

Nüvə reaktorları müasir nüvə sualtı qayıqlarının hərəkət sistemlərində, yerüstü gəmilərdə və kosmik texnologiyada geniş istifadə olunur. Onlar mühərrikləri elektrik enerjisi ilə təmin edir və çağırılır nəqliyyat reaktorları .

Nüvə fizikası və radiasiya kimyası sahəsində elmi tədqiqatlar üçün nüvədə əldə edilən neytron və qamma-şüa axınlarından istifadə olunur. tədqiqat reaktorları. Onların yaratdığı enerji 100 MVt-dan çox deyil və sənaye məqsədləri üçün istifadə edilmir.

Güc eksperimental reaktorlar daha az. Yalnız bir neçə kVt dəyərə çatır. Bu reaktorlarda müxtəlif fiziki kəmiyyətlər öyrənilir ki, onların əhəmiyyəti nüvə reaksiyalarının layihələndirilməsində mühüm əhəmiyyət kəsb edir.

Kimə sənaye reaktorları tibbi məqsədlər üçün, eləcə də sənaye və texnologiyanın müxtəlif sahələrində istifadə olunan radioaktiv izotopların istehsalı üçün reaktorlar daxildir. Dəniz suyunun duzsuzlaşdırılması reaktorları da sənaye reaktorlarıdır.