Jak wygląda reaktor jądrowy? Encyklopedia szkolna

W połowie XX wieku uwaga ludzkości skupiła się wokół atomu i wyjaśnień naukowców dotyczących reakcji jądrowej, którą początkowo postanowili wykorzystać do celów wojskowych, wynajdując pierwsze bomby atomowe według Projektu Manhattan. Ale w latach 50. XX wieku reaktor jądrowy w ZSRR był wykorzystywany do celów pokojowych. Powszechnie wiadomo, że 27 czerwca 1954 roku na służbę ludzkości weszła pierwsza na świecie elektrownia jądrowa o mocy 5000 kW. Dziś reaktor jądrowy pozwala wytworzyć energię elektryczną o mocy 4000 MW i większej, czyli 800 razy więcej niż pół wieku temu.

Co to jest reaktor jądrowy: podstawowa definicja i główne elementy jednostki

Reaktor jądrowy to specjalna jednostka, która wytwarza energię w wyniku prawidłowego utrzymania kontrolowanej reakcji jądrowej. Dopuszczalne jest używanie słowa „atomowy” w połączeniu ze słowem „reaktor”. Wielu na ogół uważa pojęcia „jądrowy” i „atomowy” za synonimy, ponieważ nie można ich znaleźć między sobą zasadnicza różnica. Ale przedstawiciele nauki skłaniają się do bardziej poprawnej kombinacji - „reaktora jądrowego”.

Ciekawy fakt! Reakcje jądrowe mogą zachodzić wraz z uwolnieniem lub absorpcją energii.

Głównymi elementami konstrukcji reaktora jądrowego są następujące elementy:

• Moderator;
• Pręty sterujące;
• Pręty zawierające wzbogaconą mieszaninę izotopów uranu;
• Specjalne elementy zabezpieczające przed promieniowaniem;
• Płyn chłodzący;
• Generator pary;
• Turbina;
• Generator;
• Kondensator;
• Paliwo jądrowe.

Jakie podstawowe zasady działania reaktora jądrowego ustalają fizycy i dlaczego są one niewzruszone

Podstawowa zasada działania reaktora jądrowego opiera się na osobliwościach manifestacji reakcji jądrowej. W momencie standardowego procesu jądrowego łańcucha fizycznego cząstka oddziałuje z jądrem atomowym, w wyniku czego jądro zamienia się w nowe wraz z uwolnieniem cząstek wtórnych, które naukowcy nazywają kwantami gamma. Podczas nuklearnego reakcja łańcuchowa wydany wielka ilość energia cieplna. Przestrzeń, w której zachodzi reakcja łańcuchowa, nazywana jest rdzeniem reaktora.

Ciekawy fakt! Strefa aktywna zewnętrznie przypomina kocioł, przez który przepływa zwykła woda, pełniąc rolę chłodziwa.

Aby zapobiec utracie neutronów, obszar rdzenia reaktora jest otoczony specjalnym reflektorem neutronów. Jego głównym zadaniem jest odrzucanie bardzo neutrony emitowane do rdzenia. Ta sama substancja, która służy jako moderator, jest zwykle używana jako reflektor.

Główne sterowanie reaktorem jądrowym odbywa się za pomocą specjalnych prętów sterujących. Wiadomo, że pręty te wprowadzane są do rdzenia reaktora i stwarzają wszystkie warunki pracy bloku. Zazwyczaj pręty kontrolne są wykonane ze związków chemicznych boru i kadmu. Dlaczego zastosowano te konkretne elementy? Tak, a wszystko dlatego, że bor czy kadm potrafią skutecznie absorbować neutrony termiczne. A gdy tylko planowany jest start, zgodnie z zasadą działania reaktora jądrowego, do rdzenia wkładane są pręty sterujące. Ich podstawowym zadaniem jest absorpcja znacznej części neutronów, prowokując w ten sposób rozwój reakcji łańcuchowej. Wynik powinien osiągnąć pożądany poziom. Przy zwiększaniu mocy powyżej ustalony poziom włączane są automaty, koniecznie zanurzając pręty sterujące głęboko w rdzeniu reaktora.

W ten sposób staje się jasne, że drążki sterujące lub sterujące grają ważna rola w działaniu termicznego reaktora jądrowego.

Aby zmniejszyć wyciek neutronów, rdzeń reaktora jest otoczony reflektorem neutronów, który wyrzuca do rdzenia znaczną masę swobodnie uciekających neutronów. Odbłyśnik zwykle wykorzystuje tę samą substancję co moderator.

Zgodnie z normą jądro atomów substancji moderatora ma stosunkowo małą masę, dzięki czemu przy zderzeniu z lekkim jądrem neutron obecny w łańcuchu traci więcej energii niż przy zderzeniu z ciężkim. Najczęstszymi moderatorami są zwykła woda lub grafit.

Ciekawy fakt! Neutrony w procesie reakcji jądrowej są niezwykle scharakteryzowane wysoka prędkość ruchu, dlatego potrzebny jest moderator, który powoduje, że neutrony tracą część swojej energii.

Żaden reaktor na świecie nie może normalnie funkcjonować bez pomocy chłodziwa, ponieważ jego celem jest usunięcie energii wytwarzanej w sercu reaktora. Jako chłodziwo należy stosować ciecz lub gazy, ponieważ nie są one zdolne do pochłaniania neutronów. Podajmy przykład chłodziwa dla kompaktowego reaktora jądrowego - wodę, dwutlenek węgla, a czasem nawet ciekły sód metaliczny.

Zatem zasada działania reaktora jądrowego opiera się w całości na prawach reakcji łańcuchowej i jej przebiegu. Wszystkie elementy reaktora - moderator, pręty, chłodziwo, paliwo jądrowe - wykonują przypisane im zadania, zapewniając normalną pracę reaktora.

Jakie paliwo wykorzystuje się w reaktorach jądrowych i dlaczego wybiera się te pierwiastki chemiczne

Głównym paliwem w reaktorach mogą być izotopy uranu, plutonu lub toru.

Już w 1934 roku F. Joliot-Curie obserwując proces rozszczepienia jądra uranu zauważył, że w rezultacie Reakcja chemiczna jądro uranu jest podzielone na fragmenty-jądra i dwa lub trzy wolne neutrony. Oznacza to, że istnieje możliwość, że wolne neutrony połączą się z innymi jądrami uranu i wywołają kolejne rozszczepienie. I tak, jak przewiduje reakcja łańcuchowa: z trzech jąder uranu zostanie uwolnionych od sześciu do dziewięciu neutronów, które ponownie połączą się z nowo powstałymi jądrami. I tak w nieskończoność.

Ważne do zapamiętania! Neutrony pojawiające się podczas rozszczepienia jądrowego są w stanie wywołać rozszczepienie jąder izotopu uranu o liczbie masowej 235 oraz zniszczyć jądra izotopu uranu o liczbie masowej 238, energia wytworzona w procesie rozpadu może być niewystarczająca .

Uran numer 235 jest rzadko spotykany w przyrodzie. Jego udział wynosi zaledwie 0,7%, ale naturalny uran-238 zajmuje większą niszę i stanowi 99,3%.

Pomimo tak małej zawartości uranu-235 w przyrodzie, fizycy i chemicy nadal nie mogą mu odmówić, ponieważ jest on najskuteczniejszy dla pracy reaktora jądrowego, obniżając koszty produkcji energii dla ludzkości.

Kiedy pojawiły się pierwsze reaktory jądrowe i gdzie są dziś powszechnie stosowane?

Już w 1919 roku fizycy zatriumfowali, gdy Rutherford odkrył i opisał proces powstawania poruszających się protonów w wyniku zderzeń cząstek alfa z jądrami atomów azotu. Odkrycie to oznaczało, że jądro izotopu azotu w wyniku zderzenia z cząstką alfa zostało przekształcone w jądro izotopu tlenu.

Zanim pojawiły się pierwsze reaktory jądrowe, świat poznał kilka nowych praw fizyki, które rządziły wszystkim ważne aspekty reakcja nuklearna. I tak już w 1934 roku F. Joliot-Curie, H. Halban, L. Kowarski jako pierwsi zaproponowali społeczeństwu i kręgowi światowych naukowców założenie teoretyczne i baza dowodowa o możliwości przeprowadzenia reakcji jądrowych. Wszystkie eksperymenty dotyczyły obserwacji rozszczepienia jądra uranu.

W 1939 roku E. Fermi, I. Joliot-Curie, O. Gan, O. Frisch prześledzili reakcję rozszczepienia jąder uranu pod wpływem bombardowania neutronami. Podczas badań naukowcy odkryli, że gdy jeden przyspieszony neutron uderza w jądro uranu, istniejące jądro dzieli się na dwie lub trzy części.

Reakcja łańcuchowa została praktycznie udowodniona w połowie XX wieku. Naukowcom udało się udowodnić w 1939 roku, że rozszczepienie jednego jądra uranu uwalnia około 200 MeV energii. Jednak około 165 MeV jest przydzielane na energię kinetyczną jąder fragmentów, a pozostała część jest przenoszona przez kwanty gamma. Odkrycie to stanowiło przełom w fizyce kwantowej.

E. Fermi kontynuował pracę i badania przez kilka kolejnych lat i uruchomił pierwszy reaktor jądrowy w 1942 roku w USA. Wdrożony projekt otrzymał nazwę „Chicago Woodpile” i został postawiony na torze. 5 września 1945 roku Kanada uruchomiła reaktor jądrowy ZEEP. Kontynent europejski nie pozostał daleko w tyle, a w tym samym czasie trwała budowa instalacji F-1. A dla Rosjan jest inny pamiętna data– 25 grudnia 1946 r. w Moskwie uruchomiono reaktor pod kierownictwem I. Kurczatowa. Nie były to najpotężniejsze reaktory jądrowe, ale był to początek panowania człowieka nad atomem.

W celach pokojowych w 1954 roku w ZSRR utworzono naukowy reaktor jądrowy. Pierwszy na świecie pokojowy statek o napędzie atomowym elektrownia- lodołamacz nuklearny „Lenin” – został zbudowany w Związku Radzieckim w 1959 roku. Kolejnym osiągnięciem naszego państwa jest lodołamacz nuklearny „Arktika”. Po raz pierwszy na świecie dotarł ten statek nawodny biegun północny. Stało się to w 1975 roku.

Pierwsze przenośne reaktory jądrowe wykorzystywały wolne neutrony.

Gdzie stosowane są reaktory jądrowe i jakich typów używa ludzkość?

• Reaktory przemysłowe. Wykorzystuje się je do wytwarzania energii w elektrowniach jądrowych.
• Reaktory jądrowe pełniące funkcję jednostek napędowych atomowych okrętów podwodnych.
• Reaktory eksperymentalne (przenośne, małe). Bez nich nie ma miejsca żaden współczesny eksperyment naukowy ani badanie.

Dziś świat naukowy nauczył się odsalać za pomocą specjalnych reaktorów. woda morska, zapewnić społeczeństwu jakość woda pitna. W Rosji działa wiele reaktorów jądrowych. Zatem według statystyk według stanu na 2018 rok w państwie działa około 37 jednostek.

Według klasyfikacji mogą one wyglądać następująco:

• Badania (historyczne). Należą do nich stacja F-1, która powstała jako poligon doświadczalny do produkcji plutonu. I.V. Kurchatov pracował w F-1 i kierował pierwszym reaktorem fizycznym.
• Badania (aktywne).
• Zbrojownia. Jako przykład reaktora – A-1, który przeszedł do historii jako pierwszy reaktor z chłodzeniem. Dotychczasowa moc reaktora jądrowego jest niewielka, ale funkcjonalna.
• Energia.
• Statki. Wiadomo, że na statkach i łodziach podwodnych, z konieczności i możliwości technicznych, stosuje się reaktory chłodzone wodą lub reaktory na ciekły metal.
• Przestrzeń. Przykładowo nazwijmy instalację „Jenisej”. statki kosmiczne, co wchodzi w grę, jeśli konieczne będzie wydobycie dodatkowej energii, a trzeba będzie ją pozyskać za pomocą paneli słonecznych i źródeł izotopowych.

Zatem temat reaktorów jądrowych jest dość obszerny i dlatego wymaga dogłębnego przestudiowania i zrozumienia praw fizyki kwantowej. Ale znaczenie reaktorów jądrowych dla energetyki i gospodarki państwa niewątpliwie otacza już aura użyteczności i korzyści.

Konstrukcja i zasada działania

Mechanizm uwalniania energii

Transformacji substancji towarzyszy wyzwolenie darmowej energii tylko wtedy, gdy substancja posiada zapas energii. To ostatnie oznacza, że ​​mikrocząstki substancji znajdują się w stanie o energii spoczynkowej większej niż w innym możliwym stanie, do którego następuje przejście. Spontanicznemu przejściu zawsze zapobiega bariera energetyczna, do pokonania której mikrocząstka musi otrzymać pewną ilość energii z zewnątrz – energię wzbudzenia. Reakcja egzoenergetyczna polega na tym, że w przemianie po wzbudzeniu uwalnia się więcej energii niż potrzeba do wzbudzenia procesu. Barierę energetyczną można pokonać na dwa sposoby: albo dzięki energii kinetycznej zderzających się cząstek, albo dzięki energii wiązania łączącej się cząstki.

Jeśli mamy na uwadze makroskopową skalę uwalniania energii, to wszystkie lub początkowo przynajmniej część cząstek substancji musi posiadać energię kinetyczną niezbędną do wzbudzenia reakcji. Można to osiągnąć jedynie poprzez podniesienie temperatury ośrodka do wartości, przy której energia ruchu cieplnego zbliża się do progu energetycznego ograniczającego przebieg procesu. W przypadku przemian molekularnych, czyli reakcji chemicznych, taki wzrost wynosi zwykle setki kelwinów, ale w przypadku reakcji jądrowych jest to co najmniej 10 7 ze względu na bardzo wysoki pułap Bariery kulombowskie zderzających się jąder. Wzbudzanie termiczne reakcji jądrowych przeprowadza się w praktyce tylko podczas syntezy najlżejszych jąder, w których bariery kulombowskie są minimalne (fuzja termojądrowa).

Wzbudzenie poprzez połączenie cząstek nie wymaga dużej energii kinetycznej, a zatem nie zależy od temperatury ośrodka, ponieważ zachodzi z powodu niewykorzystanych wiązań właściwych siłom przyciągania cząstek. Ale aby wzbudzić reakcje, potrzebne są same cząstki. A jeśli znowu nie mamy na myśli osobnego aktu reakcji, ale wytwarzanie energii w skali makroskopowej, to jest to możliwe tylko wtedy, gdy zachodzi reakcja łańcuchowa. To drugie ma miejsce, gdy cząstki wzbudzające reakcję pojawiają się ponownie jako produkty reakcji egzoenergetycznej.

Projekt

Każdy reaktor jądrowy składa się z następujących części:

• Rdzeń z paliwem jądrowym i moderatorem;
• Odbłyśnik neutronów otaczający rdzeń;
• System kontroli reakcji łańcuchowej, w tym zabezpieczenie awaryjne;
• Ochrona przed promieniowaniem;
• System zdalnego sterowania.

Fizyczne zasady działania

Zobacz także główne artykuły:

Aktualny stan reaktora jądrowego można scharakteryzować za pomocą efektywnego współczynnika mnożenia neutronów k lub reaktywność ρ , które powiązane są zależnością:

Następujące wartości są typowe dla tych ilości:

• k> 1 - reakcja łańcuchowa narasta z czasem, reaktor jest włączony nadkrytyczny stan, jego reaktywność ρ > 0;
• k < 1 - реакция затухает, реактор - podkrytyczny, ρ < 0;
• k = 1, ρ = 0 - liczba rozszczepień jądrowych jest stała, reaktor znajduje się w stanie stabilnym krytyczny stan : schorzenie.

Stan krytyczności reaktora jądrowego:

Odwrócenie mnożnika do jedności osiąga się poprzez zrównoważenie mnożenia neutronów z ich stratami. W rzeczywistości istnieją dwie przyczyny strat: wychwytywanie bez rozszczepienia i wyciek neutronów poza podłoże hodowlane.

Jest rzeczą oczywistą, że 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.

k 0 dla reaktorów termicznych można wyznaczyć tzw. „wzorem 4 współczynników”:

• η jest wydajnością neutronów dla dwóch absorpcji.

Objętości nowoczesnych reaktorów energetycznych mogą sięgać setek m3 i są determinowane głównie nie warunkami krytycznymi, ale możliwościami odprowadzania ciepła.

Objętość krytyczna reaktor jądrowy - objętość rdzenia reaktora w krytyczna kondycja. Masa Krytyczna- masa materiału rozszczepialnego reaktora, który jest w stanie krytycznym.

Reaktory wykorzystujące paliwo jako paliwo mają najniższą masę krytyczną. roztwory wodne sole czystych izotopów rozszczepialnych z wodnym odbłyśnikiem neutronów. Dla 235 U masa ta wynosi 0,8 kg, dla 239 Pu - 0,5 kg. Powszechnie jednak wiadomo, że masa krytyczna reaktora LOPO (pierwszego na świecie reaktora ze wzbogaconym uranem), który posiadał reflektor z tlenku berylu, wynosiła 0,565 kg, mimo że stopień wzbogacenia w izotop 235 był tylko nieznacznie większy niż 14%. Teoretycznie ma najmniejszą masę krytyczną, dla której wartość ta wynosi zaledwie 10 g.

Aby zmniejszyć wyciek neutronów, rdzeń otrzymuje kształt kulisty lub zbliżony do kuli, na przykład krótki cylinder lub sześcian, ponieważ te figury mają najmniejszy stosunek pola powierzchni do objętości.

Pomimo tego, że wartość (e - 1) jest zwykle niewielka, rola hodowli prędkich neutronów jest dość duża, ponieważ w przypadku dużych reaktorów jądrowych (K ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

Do zapoczątkowania reakcji łańcuchowej zwykle wystarczą neutrony powstałe podczas spontanicznego rozszczepienia jąder uranu. Do uruchomienia reaktora można także wykorzystać zewnętrzne źródło neutronów, na przykład mieszaninę i/lub innych substancji.

Kopalnia jodu

Wgłębienie jodowe - stan reaktora jądrowego po jego wyłączeniu, charakteryzujący się nagromadzeniem krótkotrwałego izotopu ksenonu. Proces ten prowadzi do chwilowego pojawienia się znacznej ujemnej reaktywności, co z kolei uniemożliwia doprowadzenie reaktora do projektowej wydajności w określonym czasie (około 1-2 dni).

Klasyfikacja

Według celu

Ze względu na charakter zastosowania reaktory jądrowe dzielą się na:

• Reaktory energetyczne przeznaczone do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej wykorzystywanej w energetyce, a także do odsalania wody morskiej (reaktory odsalające zaliczane są również do przemysłowych). Reaktory tego typu stosowane są głównie w elektrowniach jądrowych. Moc cieplna nowoczesnych reaktorów energetycznych sięga 5 GW. Odrębną grupę stanowią:
  • Reaktory transportowe, przeznaczony do zasilania silników pojazdów w energię. Najszersze grupy zastosowań stanowią reaktory transportu morskiego stosowane na okrętach podwodnych i różnych statkach nawodnych, a także reaktory stosowane w technice kosmicznej.
• Reaktory eksperymentalne, przeznaczone do badania różnych wielkości fizycznych, których wartość jest niezbędna do projektowania i eksploatacji reaktorów jądrowych; Moc takich reaktorów nie przekracza kilku kW.
• Reaktory badawcze, w którym strumienie neutronów i kwantów gamma powstałe w rdzeniu wykorzystywane są do badań z zakresu fizyki jądrowej, fizyki ciała stałego, chemii radiacyjnej, biologii, do badania materiałów przeznaczonych do pracy w intensywnych strumieniach neutronów (m.in. części reaktorów jądrowych) do produkcja izotopów. Moc reaktorów badawczych nie przekracza 100 MW. Uwolniona energia zwykle nie jest wykorzystywana.
• Reaktory przemysłowe (broń, izotopy)., używany do produkcji izotopów stosowanych w różnych dziedzinach. Najczęściej stosowany do produkcji materiałów do broni nuklearnej, takich jak 239 Pu. Do przemysłowych zalicza się także reaktory stosowane do odsalania wody morskiej.

Często reaktory służą do rozwiązania dwóch lub więcej różnych problemów i w takim przypadku nazywa się je różnego przeznaczenia. Na przykład niektóre reaktory energetyczne, zwłaszcza w początkach energetyki jądrowej, były projektowane głównie do celów eksperymentalnych. Reaktory na neutrony szybkie mogą jednocześnie wytwarzać energię i wytwarzać izotopy. Reaktory przemysłowe, poza swoim głównym zadaniem, często wytwarzają energię elektryczną i cieplną.

Według widma neutronów

• Reaktor termiczny (powolny) na neutrony („reaktor termiczny”)
• Reaktor na neutrony szybkie („reaktor szybki”)

Przez rozmieszczenie paliwa

• Reaktory heterogeniczne, w których paliwo umieszczane jest dyskretnie w rdzeniu w postaci bloków, pomiędzy którymi znajduje się moderator;
• Reaktory jednorodne, w których paliwo i moderator stanowią mieszaninę jednorodną (układ jednorodny).

W reaktorze heterogenicznym paliwo i moderator mogą być oddzielone przestrzennie, w szczególności w reaktorze wnękowym moderator-reflektor otacza wnękę z paliwem niezawierającym moderatora. Z fizyki jądrowej kryterium jednorodności/niejednorodności nie stanowi konstrukcja, lecz rozmieszczenie bloków paliwowych w odległości przekraczającej długość moderacji neutronów w danym moderatorze. Zatem reaktory z tzw. „siatką zamkniętą” projektowane są jako jednorodne, chociaż w nich paliwo jest zwykle oddzielane od moderatora.

Bloki paliwa jądrowego w reaktorze heterogenicznym nazywane są zespołami paliwowymi (FA), które znajdują się w rdzeniu w węzłach regularnej sieci, tworząc komórki.

Według rodzaju paliwa

• izotopy uranu 235, 238, 233 (235 U, 238 U, 233 U)
• izotop plutonu 239 (239 Pu), także izotopy 239-242 Pu w postaci mieszaniny z 238 U (paliwo MOX)
• izotop toru 232 (232 Th) (poprzez konwersję do 233 U)

Według stopnia wzbogacenia:

• naturalny uran
• słabo wzbogacony uran
• wysoko wzbogacony uran

Według składu chemicznego:

• metal U
• UC (węglik uranu) itp.

Według rodzaju płynu chłodzącego

• Gaz (patrz reaktor gazowo-grafitowy )
• D 2 O (ciężka woda, patrz reaktor jądrowy ciężkowodny, CANDU)

Według typu moderatora

• C (grafit, patrz reaktor grafitowo-gazowy, reaktor grafitowo-wodny)
• H2O (woda, patrz Reaktor lekkowodny, Reaktor chłodzony wodą, WWER)
• D 2 O (ciężka woda, patrz reaktor jądrowy ciężkowodny, CANDU)
• Wodorki metali
• Bez moderatora (patrz Szybki reaktor)

Przez projekt

Metodą wytwarzania pary

• Reaktor z zewnętrzną wytwornicą pary (patrz Reaktor wodno-wodny, WWER)

Klasyfikacja MAEA

• PWR (reaktory wodne ciśnieniowe) - reaktor wodno-wodny (reaktor wodny ciśnieniowy);
• BWR (reaktor wrzącej wody) - reaktor wrzącej wody;
• FBR (reaktor szybkiego powielania) - reaktor szybkiego powielania;
• GCR (reaktor chłodzony gazem) - reaktor chłodzony gazem;
• LWGR (reaktor lekkowodny grafitowy) - reaktor grafitowo-wodny
• PHWR (ciśnieniowy reaktor ciężkowodny) - reaktor ciężkowodny

Najpopularniejsze na świecie są reaktory wodne pod ciśnieniem (około 62%) i wrzące (20%).

Materiały reaktorowe

Materiały, z których budowane są reaktory, pracują w wysokich temperaturach w polu neutronów, kwantów γ i fragmentów rozszczepienia. Dlatego nie wszystkie materiały stosowane w innych gałęziach techniki nadają się do budowy reaktorów. Przy wyborze materiałów reaktorowych bierze się pod uwagę ich odporność na promieniowanie, obojętność chemiczną, przekrój absorpcyjny i inne właściwości.

Niestabilność radiacyjna materiałów ma mniejszy wpływ w wysokich temperaturach. Mobilność atomów staje się tak duża, że ​​prawdopodobieństwo powrotu atomów wyrzuconych z sieci krystalicznej na swoje miejsce lub rekombinacji wodoru i tlenu w cząsteczkę wody znacznie wzrasta. Zatem radioliza wody jest nieznaczna w niewrzących reaktorach energetycznych (na przykład WWER), podczas gdy w potężnych reaktorach badawczych uwalniana jest znaczna ilość mieszaniny wybuchowej. Reaktory posiadają specjalne systemy jego spalania.

Materiały reaktora stykają się ze sobą (płaszcz paliwowy z chłodziwem i paliwem jądrowym, kasety paliwowe z chłodziwem i moderatorem itp.). Naturalnie materiały stykające się muszą być chemicznie obojętne (kompatybilne). Przykładem niezgodności jest wchodzenie uranu i gorącej wody w reakcję chemiczną.

W przypadku większości materiałów właściwości wytrzymałościowe gwałtownie pogarszają się wraz ze wzrostem temperatury. W reaktorach energetycznych materiały konstrukcyjne pracują w wysokich temperaturach. Ogranicza to wybór materiałów konstrukcyjnych, zwłaszcza tych części reaktora energetycznego, które muszą wytrzymać wysokie ciśnienie.

Wypalenie i reprodukcja paliwa jądrowego

Podczas pracy reaktora jądrowego, w wyniku gromadzenia się w paliwie fragmentów rozszczepialnych, zmieniają się jego składy izotopowe i chemiczne oraz powstają pierwiastki transuranowe, głównie izotopy. Nazywa się wpływ fragmentów rozszczepienia na reaktywność reaktora jądrowego zatrucie(dla fragmentów radioaktywnych) i żużlowanie(dla stabilnych izotopów).

Główną przyczyną zatrucia reaktora jest , który ma największy przekrój poprzeczny absorpcji neutronów (2,6·10 6 barn). Okres półtrwania 135 Xe T 1/2 = 9,2 godziny; Plon podczas podziału wynosi 6-7%. W wyniku rozpadu powstaje większość 135 Xe ( T 1/2 = 6,8 godziny). W przypadku zatrucia Keff zmienia się o 1-3%. Duży przekrój absorpcyjny 135 Xe i obecność pośredniego izotopu 135 I prowadzą do dwóch ważnych zjawisk:

1. Do wzrostu stężenia 135 Xe i w konsekwencji do zmniejszenia reaktywności reaktora po jego zatrzymaniu lub zmniejszeniu mocy („doły jodowe”), co uniemożliwia krótkotrwałe postoje i wahania mocy wyjściowej . Efekt ten przezwycięża się poprzez wprowadzenie rezerwy reaktywności w organach regulacyjnych. Głębokość i czas trwania studni jodowej zależą od strumienia neutronów Ф: przy Ф = 5,10 18 neutronów/(cm²·sec) czas trwania studni jodowej wynosi ~ 30 godzin, a głębokość jest 2 razy większa niż w studni stacjonarnej zmiana Keff spowodowana zatruciem 135 Xe.
2. W wyniku zatrucia mogą wystąpić czasoprzestrzenne wahania strumienia neutronów F, a co za tym idzie, mocy reaktora. Oscylacje te występują przy Ф > 10 18 neutronów/(cm²·s) i przy dużych rozmiarach reaktorów. Okresy oscylacji ~ 10 godzin.

Kiedy następuje rozszczepienie jądra duża liczba stabilne fragmenty, które różnią się przekrojami absorpcji w porównaniu z przekrojem absorpcji izotopu rozszczepialnego. Koncentracja fragmentów o dużym przekroju absorpcyjnym osiąga nasycenie w ciągu pierwszych kilku dni pracy reaktora. Są to głównie pręty paliwowe w różnym „wieku”.

Gdy całkowita wymiana paliwa reaktor ma nadmierną reaktywność, którą należy skompensować, podczas gdy w drugim przypadku kompensacja wymagana jest tylko podczas pierwszego uruchomienia reaktora. Ciągłe przeciążenie umożliwia zwiększenie głębokości wypalenia, gdyż o reaktywności reaktora decyduje średnie stężenie izotopów rozszczepialnych.

Masa załadowanego paliwa przewyższa masę paliwa nieobciążonego ze względu na „ciężar” wydzielonej energii. Po wyłączeniu reaktora, najpierw głównie na skutek rozszczepienia przez opóźnione neutrony, a następnie po 1-2 minutach na skutek promieniowania β i γ fragmentów rozszczepienia i pierwiastków transuranowych, uwalnianie energii w paliwie trwa nadal. Jeżeli reaktor pracował wystarczająco długo przed zatrzymaniem, to 2 minuty po zatrzymaniu uwolnienie energii wynosi około 3%, po 1 godzinie - 1%, po dniu - 0,4%, po roku - 0,05% mocy początkowej.

Stosunek liczby rozszczepialnych izotopów Pu powstałych w reaktorze jądrowym do ilości spalonego 235 U nazywa się współczynnik konwersji K K. Wartość K K wzrasta wraz ze spadkiem wzbogacania i wypalania. Dla reaktora ciężkowodnego wykorzystującego uran naturalny, o wypaleniu 10 GW doba/t K K = 0,55 i o małych wypaleniach (w tym przypadku K K nazywa się początkowy współczynnik plutonu) KK = 0,8. Jeżeli reaktor jądrowy spala się i wytwarza te same izotopy (reaktor hodowlany), wówczas nazywa się stosunek szybkości reprodukcji do szybkości spalania współczynnik reprodukcji K V. W reaktorach jądrowych wykorzystujących neutrony termiczne 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 rośnie i A spada.

Sterowanie reaktorem jądrowym

Sterowanie reaktorem jądrowym jest możliwe tylko dzięki temu, że podczas rozszczepienia część neutronów wylatuje z fragmentów z opóźnieniem, które może wynosić od kilku milisekund do kilku minut.

Do sterowania reaktorem stosuje się pręty absorbera, wprowadzane do rdzenia, wykonane z materiałów silnie pochłaniających neutrony (głównie i niektóre inne) i/lub roztwór kwasu borowego dodawany do chłodziwa w określonym stężeniu (kontrola boru). . Ruchem prętów sterują specjalne mechanizmy, napędy działające na podstawie sygnałów operatora lub urządzenia do automatycznego sterowania strumieniem neutronów.

W przypadku różnych sytuacje awaryjne W każdym reaktorze zapewnione jest awaryjne zakończenie reakcji łańcuchowej, realizowane poprzez wrzucenie do rdzenia wszystkich prętów absorbujących – system zabezpieczenia awaryjnego.

Ciepło resztkowe

Ważnym zagadnieniem bezpośrednio związanym z bezpieczeństwem jądrowym jest ciepło rozpadu. Ten specyficzna cecha paliwo jądrowe, które polega na tym, że po ustaniu reakcji łańcuchowej rozszczepienia i bezwładności cieplnej właściwej dla każdego źródła energii, wydzielanie ciepła w reaktorze trwa nadal przez długi czas, co stwarza szereg skomplikowanych technicznie problemów.

Ciepło resztkowe jest konsekwencją rozpadu β i γ produktów rozszczepienia, które nagromadziły się w paliwie podczas pracy reaktora. Jądra produktów rozszczepienia na skutek rozpadu przechodzą w stan bardziej stabilny lub całkowicie stabilny wraz z wyzwoleniem znacznej energii.

Choć szybkość wydzielania ciepła podczas rozpadu szybko maleje do wartości małych w porównaniu do wartości ustalonych, to w reaktorach mocy dużej mocy jest ona znacząca w wartościach bezwzględnych. Z tego powodu konieczne jest wytwarzanie ciepła resztkowego długi czas zapewnić odprowadzanie ciepła z rdzenia reaktora po jego wyłączeniu. Zadanie to wymaga zaprojektowania instalacji reaktora z uwzględnieniem systemów chłodzenia z niezawodnym zasilaniem, a także koniecznością długotrwałego (3-4 lata) przechowywania wypalonego paliwa jądrowego w magazynach wyposażonych w specjalne warunki temperaturowe- baseny chłodzące, które zwykle znajdują się w pobliżu reaktora.

Zobacz też

• Lista reaktorów jądrowych zaprojektowanych i zbudowanych w Związku Radzieckim

Literatura

• Levin V.E. Fizyka jądrowa i reaktory jądrowe. 4. wyd. - M.: Atomizdat, 1979.
• Shukolyukov A. Yu „Uran. Naturalny reaktor jądrowy.” „Chemia i życie” nr 6, 1980, s. 20-30. 20-24

Notatki

1. „ZEEP - pierwszy kanadyjski reaktor jądrowy”, Kanadyjskie Muzeum Nauki i Technologii.
2. Greshilov A. A., Egupov N. D., Matushchenko A. M. Tarcza nuklearna. - M.: Logos, 2008. - 438 s. -

I. Projekt reaktora jądrowego

Reaktor jądrowy składa się z pięciu głównych elementów:

1) paliwo jądrowe;

2) moderator neutronów;

3) systemy regulacyjne;

4) systemy chłodzenia;

5) ekran ochronny.

1. Paliwo nuklearne.

Paliwo jądrowe jest źródłem energii. Obecnie istnieją trzy znane typy materiałów rozszczepialnych:

a) uran 235, który stanowi 0,7%, czyli 1/140 uranu naturalnego;

6) pluton 239, powstający w niektórych reaktorach na bazie uranu 238, który stanowi prawie całą masę uranu naturalnego (99,3%, czyli 139/140 części).

Wychwytując neutrony, jądra uranu 238 zamieniają się w jądra neptunu - 93. pierwiastek układ okresowy Mendelejew; te ostatnie z kolei zamieniają się w jądra plutonu - 94. element układu okresowego. Pluton można łatwo ekstrahować z napromieniowanego uranu chemicznie i może zostać wykorzystany jako paliwo jądrowe;

c) uran 233, który jest sztucznym izotopem uranu otrzymywanym z toru.

W przeciwieństwie do uranu 235, który występuje w uranie naturalnym, pluton 239 i uran 233 są otrzymywane wyłącznie sztucznie. Dlatego nazywa się je wtórnym paliwem jądrowym; Źródłem takiego paliwa jest uran 238 i tor 232.

Zatem spośród wszystkich wymienionych powyżej rodzajów paliwa jądrowego głównym jest uran. To wyjaśnia ogromny zakres poszukiwań i eksploracji złóż uranu we wszystkich krajach.

Energię uwolnioną w reaktorze jądrowym porównuje się czasami z energią uwolnioną podczas reakcji spalania chemicznego. Istnieje jednak między nimi zasadnicza różnica.

Ilość ciepła wytwarzanego w procesie rozszczepienia uranu jest niezmierzona większa ilość ciepło uzyskane ze spalania np. węgla: 1 kg uranu 235 w objętości odpowiadającej paczce papierosów teoretycznie mógłby dostarczyć tyle energii, co 2600 ton węgla.

Jednakże te możliwości energetyczne nie są w pełni wykorzystywane, ponieważ nie cały uran 235 można oddzielić od uranu naturalnego. W rezultacie 1 kg uranu, w zależności od stopnia jego wzbogacenia w uran 235, odpowiada obecnie około 10 tonom węgla. Należy jednak wziąć pod uwagę, że wykorzystanie paliwa jądrowego ułatwia transport, a tym samym znacznie obniża koszt paliwa. Brytyjscy eksperci obliczyli, że wzbogacając uran będą w stanie 10-krotnie zwiększyć ciepło wytwarzane w reaktorach, co równałoby się 1 tonie uranu ze 100 tys. ton węgla.

Druga różnica pomiędzy procesem rozszczepienia jądrowego, do którego dochodzi wraz z wydzieleniem ciepła, a spalaniem chemicznym polega na tym, że do reakcji spalania potrzebny jest tlen, natomiast do zainicjowania reakcji łańcuchowej wystarczy kilka neutronów i pewna masa paliwa jądrowego, równa do masy krytycznej, którą definiujemy już podaną w rozdziale o bombie atomowej.

I wreszcie niewidzialnemu procesowi rozszczepienia jądrowego towarzyszy emisja niezwykle szkodliwego promieniowania, przed którym należy zapewnić ochronę.

2. Moderator neutronów.

Aby uniknąć rozprzestrzeniania się produktów rozszczepienia w reaktorze, paliwo jądrowe należy umieścić w specjalnych skorupach. Do produkcji takich muszli można zastosować aluminium (temperatura chłodziwa nie powinna przekraczać 200°), a jeszcze lepiej beryl lub cyrkon – nowe metale, które można uzyskać w czysta forma wiąże się z dużymi trudnościami.

Neutrony powstające podczas rozszczepienia jądrowego (średnio 2–3 neutrony podczas rozszczepienia jednego jądra ciężkiego pierwiastka) mają określoną energię. Aby prawdopodobieństwo rozbicia przez neutrony innych jąder było jak największe, bez czego reakcja nie będzie samopodtrzymująca, konieczne jest, aby neutrony te straciły część swojej prędkości. Osiąga się to poprzez umieszczenie w reaktorze moderatora, w którym szybkie neutrony w wyniku licznych, następujących po sobie zderzeń ulegają przemianie w wolne. Ponieważ substancja stosowana jako moderator musi mieć jądra o masie w przybliżeniu równej masie neutronów, czyli jądra pierwiastków lekkich, od samego początku jako moderator stosowano ciężką wodę (D 2 0, gdzie D to deuter , który zastąpił lekki wodór w zwykła woda N 2 0). Jednak teraz coraz częściej starają się wykorzystywać grafit - jest tańszy, a daje prawie taki sam efekt.

Tona ciężkiej wody zakupiona w Szwecji kosztuje 70–80 mln franków. Na konferencji genewskiej w sprawie pokojowego wykorzystania energii atomowej Amerykanie ogłosili, że wkrótce będą mogli sprzedawać ciężką wodę po cenie 22 milionów franków za tonę.

Tona grafitu kosztuje 400 tysięcy franków, a tona tlenku berylu kosztuje 20 milionów franków.

Substancja stosowana jako moderator musi być czysta, aby uniknąć utraty neutronów podczas przechodzenia przez moderator. Na końcu biegu neutrony osiągają średnią prędkość około 2200 m/s, podczas gdy ich prędkość początkowa wynosiła około 20 tys. km/s. W reaktorach uwalnianie ciepła następuje stopniowo i, w przeciwieństwie do reaktorów, można je kontrolować bomba atomowa, gdzie następuje natychmiastowo i przybiera charakter eksplozji.

Niektóre typy reaktorów prędkich nie wymagają moderatora.

3. System regulacyjny.

Osoba powinna mieć możliwość wywołania, regulowania i zatrzymania reakcji nuklearnej według własnego uznania. Osiąga się to za pomocą prętów regulacyjnych wykonanych ze stali borowej lub kadmu – materiałów, które mają zdolność pochłaniania neutronów. W zależności od głębokości opuszczenia prętów regulacyjnych do reaktora, liczba neutronów w rdzeniu wzrasta lub maleje, co ostatecznie umożliwia regulację procesu. Drążki sterujące sterowane są automatycznie za pomocą serwomechanizmów; Niektóre z tych prętów w razie zagrożenia mogą natychmiast wpaść do rdzenia.

Początkowo istniały obawy, że eksplozja reaktora spowoduje takie same zniszczenia jak bomba atomowa. Aby udowodnić, że wybuch reaktora następuje tylko w warunkach odbiegających od normalnych i nie stwarza poważnego zagrożenia dla ludności zamieszkującej okolice elektrowni jądrowej, Amerykanie celowo wysadzili jeden z tzw. „wrzących” reaktorów. Rzeczywiście doszło do eksplozji, którą możemy określić jako „klasyczną”, czyli niejądrową; to po raz kolejny udowadnia, że ​​w pobliżu można budować reaktory jądrowe osady bez szczególnego zagrożenia dla tego ostatniego.

4. Układ chłodzenia.

Podczas rozszczepienia jądrowego uwalniana jest pewna energia, która jest przekazywana produktom rozpadu i powstającym neutronom. W wyniku licznych zderzeń neutronów energia ta zamieniana jest na energię cieplną, dlatego też, aby zapobiec szybkie wyjście reaktor ulega awarii, ciepło musi zostać usunięte. W reaktorach przeznaczonych do produkcji izotopów promieniotwórczych ciepło to nie jest wykorzystywane, natomiast w reaktorach przeznaczonych do wytwarzania energii staje się wręcz głównym produktem. Chłodzenie można przeprowadzić za pomocą gazu lub wody, która krąży w reaktorze pod ciśnieniem przez specjalne rurki, a następnie jest chłodzona w wymienniku ciepła. Uwolnione ciepło można wykorzystać do podgrzania pary, która obraca turbinę podłączoną do generatora; takim urządzeniem byłaby elektrownia jądrowa.

5. Ekran ochronny.

W celu uniknięcia Szkodliwe efekty neutronów, które mogą wylecieć na zewnątrz reaktora i uchronić się przed promieniowaniem gamma emitowanym podczas reakcji, konieczna jest niezawodna ochrona. Naukowcy obliczyli, że taką ilość emituje reaktor o mocy 100 tys. kW promieniowanie radioaktywne, co osoba znajdująca się w odległości 100 m od niego otrzyma w ciągu 2 minut. śmiertelna dawka. Aby zapewnić bezpieczeństwo personelu obsługującego reaktor, wzniesiono dwumetrowe ściany ze specjalnego betonu z płytami ołowianymi.

Pierwszy reaktor zbudował w grudniu 1942 roku włoski Fermi. Pod koniec 1955 roku na świecie było około 50 reaktorów jądrowych (USA – 2 1, Anglia – 4, Kanada – 2, Francja – 2). Dodać należy, że do początku 1956 roku zaprojektowano około 50 kolejnych reaktorów do celów badawczych i przemysłowych (USA – 23, Francja – 4, Anglia – 3, Kanada – 1).

Rodzaje tych reaktorów są bardzo zróżnicowane, począwszy od reaktorów na neutrony powolne z moderatorami grafitowymi i uranem naturalnym jako paliwem, po reaktory na neutrony szybkie wykorzystujące jako paliwo uran wzbogacony plutonem lub uran 233, wytwarzany sztucznie z toru.

Oprócz tych dwóch przeciwstawnych typów istnieje cała seria reaktorów, które różnią się między sobą składem paliwa jądrowego, rodzajem moderatora lub chłodziwem.

Bardzo ważne jest, aby pamiętać, że chociaż teoretyczna strona zagadnienia jest obecnie dobrze zbadana przez specjalistów we wszystkich krajach, w praktyce różne kraje nie osiągnęły jeszcze tego samego poziomu. Stany Zjednoczone i Rosja wyprzedzają inne kraje. Można postawić tezę, że przyszłość energetyki jądrowej będzie zależeć w głównej mierze od postępu technologicznego.

autor Iwanow Igor Pierowicz

Budowa zderzacza LHC Teraz kilka zdjęć. Zderzacz jest akceleratorem zderzających się cząstek. Tam cząstki przyspieszają wzdłuż dwóch pierścieni i zderzają się ze sobą. Jest to największa eksperymentalna instalacja na świecie, gdyż długość tego pierścienia – tunelu –

Z książki Najnowsza książka fakty. Tom 3 [Fizyka, chemia i technologia. Historia i archeologia. Różnorodny] autor Kondraszow Anatolij Pawłowicz

Z książki Problem atomowy przez Ran Philipa

Z księgi 5b. Elektryczność i magnetyzm autor Feynmana Richarda Phillipsa

Z książki autora

Rozdział VIII Zasada działania i możliwości reaktora jądrowego I. Konstrukcja reaktora jądrowego Reaktor jądrowy składa się z pięciu głównych elementów: 1) paliwa jądrowego, 2) moderatora neutronów, 3) układu sterowania, 4) układu chłodzenia, 5 ) ochronny

Z książki autora

Rozdział 11 STRUKTURA WEWNĘTRZNA DIELEKTRYKI §1. Dipole molekularne§2. Polaryzacja elektronowa §3. cząsteczki polarne; polaryzacja orientacji§4. Pola elektryczne w pustkach dielektrycznych§5. Stała dielektryczna cieczy; Formuła Clausiusa-Mossottiego§6.

Znaczenie energetyki jądrowej we współczesnym świecie

Energia jądrowa poczyniła ogromne postępy w ciągu ostatnich kilku dekad, stając się jednym z najważniejszych źródeł energii elektrycznej dla wielu krajów. Jednocześnie należy pamiętać, że rozwój tej branży Gospodarka narodowa to ogromny wysiłek dziesiątek tysięcy naukowców, inżynierów i zwykłych pracowników, którzy robią wszystko, aby „pokojowy atom” nie zamienił się w realne zagrożenie dla milionów ludzi. Prawdziwym rdzeniem każdej elektrowni jądrowej jest reaktor jądrowy.

Historia powstania reaktora jądrowego

Pierwsze takie urządzenie zostało zbudowane u szczytu II wojny światowej w USA przez słynnego naukowca i inżyniera E. Fermiego. Ze względu na swój niezwykły wygląd, który przypominał stos bloków grafitu ułożonych jeden na drugim, reaktor ten nazwano Chicago Stack. Warto dodać, że urządzenie to działało na uran, który umieszczano tuż pomiędzy blokami.

Utworzenie reaktora jądrowego w Związku Radzieckim

W naszym kraju poruszono także kwestie nuklearne zwiększona uwaga. Pomimo tego, że główne wysiłki naukowców koncentrowały się na militarnym wykorzystaniu atomu, aktywnie wykorzystywali uzyskane wyniki do celów pokojowych. Pierwszy reaktor jądrowy, o kryptonimie F-1, zbudowała grupa naukowców pod przewodnictwem słynnego fizyka I. Kurczatowa pod koniec grudnia 1946 roku. Jego istotną wadą był brak jakiegokolwiek układu chłodzenia, przez co moc wydzielanej przez niego energii była niezwykle znikoma. W tym samym czasie sowieccy badacze dokończyli rozpoczęte prace, których efektem było uruchomienie zaledwie osiem lat później w mieście Obnińsku pierwszej na świecie elektrowni jądrowej.

Zasada działania reaktora

Reaktor jądrowy jest niezwykle skomplikowanym i niebezpiecznym urządzeniem technicznym. Zasada jego działania polega na tym, że podczas rozpadu uranu uwalnia się kilka neutronów, które z kolei wybijają cząstki elementarne z sąsiednich atomów uranu. Ta reakcja łańcuchowa uwalnia znaczną ilość energii w postaci ciepła i promieni gamma. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę fakt, że jeśli reakcja ta nie będzie w żaden sposób kontrolowana, wówczas rozszczepienie atomów uranu będzie krótki czas może doprowadzić do potężnej eksplozji o niepożądanych skutkach.

Aby reakcja przebiegała w ściśle określonych granicach, ogromne znaczenie ma konstrukcja reaktora jądrowego. Obecnie każda taka konstrukcja jest rodzajem kotła, przez który przepływa chłodziwo. W tym celu zwykle wykorzystuje się wodę, ale istnieją elektrownie jądrowe, które wykorzystują ciekły grafit lub ciężką wodę. Nie można sobie wyobrazić nowoczesnego reaktora jądrowego bez setek specjalnych sześciokątnych kaset. Zawierają elementy wytwarzające paliwo, przez które przepływają chłodziwa. Kaseta ta pokryta jest specjalną warstwą zdolną do odbijania neutronów i w ten sposób spowalniania reakcji łańcuchowej

Reaktor jądrowy i jego ochrona

Posiada kilka poziomów ochrony. Oprócz samego korpusu, od góry pokryty jest specjalną izolacją termiczną i ochroną biologiczną. Z inżynierskiego punktu widzenia konstrukcja ta jest potężnym żelbetowym bunkrem, którego drzwi są zamknięte tak szczelnie, jak to możliwe.

Ponadto, jeśli to konieczne, szybko schładza się reaktor, są one używane wiadro wody I lód.

Element	Pojemność cieplna
	Chłodnica 10 tys(eng. Ogniwo chłodzące 10 tys.)
	10 000
	Chłodnica 30 tys(eng. Ogniwo chłodzące 30K)
	30 000
	Chłodnica 60 tys(eng. Ogniwo chłodzące 60K)
	60 000
	Czerwony kondensator(eng. RSH-Skraplacz)
	19 999
	Umieszczając przegrzany kondensator w siatce rzemieślniczej wraz z pyłem z czerwonego kamienia, możesz uzupełnić jego rezerwę ciepła o 10 000 eT. Zatem dla pełne wyzdrowienie Kondensator potrzebuje dwóch pyłów.
	Kondensator lapis lazuli(eng. LZH-Skraplacz)
	99 999
	Uzupełniany jest nie tylko redstonem (5000 eT), ale także lapis lazuli za 40 000 eT.

Chłodzenie reaktora jądrowego (do wersji 1.106)

• Pręt chłodzący może przechowywać 10 000 eT i chłodzi o 1 eT na sekundę.
• Płaszcz reaktora przechowuje również 10 000 eT, chłodząc się co sekundę z 10% szansą na 1 eT (średnio 0,1 eT). Za pomocą płyt termicznych elementy paliwowe i dystrybutory ciepła mogą rozprowadzać ciepło większa liczba elementy chłodzące.
• Rozpraszacz ciepła przechowuje 10 000 eT, a także równoważy poziom ciepła pobliskich elementów, ale redystrybuuje do każdego z nich nie więcej niż 6 eT/s. Redystrybuuje również ciepło do ciała, aż do 25 eT/s.
• Chłodzenie pasywne.

• Każdy blok powietrza otaczający reaktor na obszarze 3x3x3 wokół reaktora jądrowego chłodzi naczynie o 0,25 eT/s, a każdy blok wody chłodzi o 1 eT/s.
• Dodatkowo sam reaktor jest chłodzony o 1 eT/s, dzięki układ wewnętrzny wentylacja.
• Każda dodatkowa komora reaktora jest również wentylowana i chłodzi obudowę o kolejne 2 eT/s.
• Ale jeśli w strefie 3x3x3 znajdują się bloki lawy (źródła lub przepływy), to zmniejszają one chłodzenie kadłuba o 3 eT/s. Płonący ogień na tym samym obszarze zmniejsza chłodzenie o 0,5 eT/s.

Jeśli całkowite chłodzenie jest ujemne, wówczas chłodzenie będzie wynosić zero. Oznacza to, że naczynie reaktora nie będzie chłodzone. Można obliczyć, że maksymalne chłodzenie pasywne wynosi: 1+6*2+20*1 = 33 eT/s.

• Chłodzenie awaryjne (do wersji 1.106).

Oprócz konwencjonalnych systemów chłodzenia istnieją chłodnice „awaryjne”, które można wykorzystać do awaryjnego chłodzenia reaktora (nawet przy dużym wytwarzaniu ciepła):

• Wiadro wody umieszczone w rdzeniu chłodzi zbiornik reaktora jądrowego o 250 eT, jeśli zostanie ogrzany o co najmniej 4000 eT.
• Lód chłodzi ciało o 300 eT, jeśli zostanie ogrzane co najmniej o 300 eT.

Klasyfikacja reaktorów jądrowych

Reaktory jądrowe mają własną klasyfikację: MK1, MK2, MK3, MK4 i MK5. Typy są określane na podstawie uwalniania ciepła i energii, a także niektórych innych aspektów. MK1 jest najbezpieczniejszy, ale wytwarza najmniejszą ilość energii. MK5 wytwarza najwięcej energii i ma największe ryzyko eksplozji.

MK1

Najbezpieczniejszy rodzaj reaktora, który w ogóle się nie nagrzewa, a jednocześnie wytwarza najmniejszą ilość energii. Dzieli się na dwa podtypy: MK1A – taki, który spełnia warunki danej klasy, niezależnie od środowisko oraz MK1B – taki, który wymaga pasywnego chłodzenia, aby spełnić standardy klasy 1.

MK2

Najbardziej optymalny typ reaktora, który pracując z pełną mocą nie nagrzewa się o więcej niż 8500 eT na cykl (czas, w którym pręt paliwowy udaje się całkowicie rozładować, czyli 10 000 sekund). Jest to zatem optymalny kompromis ciepło/energia. Dla tego typu reaktorów istnieje również osobna klasyfikacja MK2x, gdzie x to liczba cykli, przez które reaktor będzie pracował bez krytycznego przegrzania. Liczba może wynosić od 1 (jeden cykl) do E (16 cykli lub więcej). MK2-E jest standardem wśród wszystkich reaktorów jądrowych, ponieważ jest praktycznie wieczny. (Oznacza to, że przed końcem 16. cyklu reaktor będzie miał czas na ochłodzenie do 0 eT)

MK3

Reaktor, który może działać co najmniej 1/10 pełnego cyklu bez odparowywania wody/topienia bloków. Mocniejszy niż MK1 i MK2, ale wymaga dodatkowego nadzoru, ponieważ po pewnym czasie temperatura może osiągnąć poziom krytyczny.

MK4

Reaktor, który może pracować co najmniej 1/10 pełnego cyklu bez eksplozji. Najpotężniejszy z typów operacyjnych Reaktor nuklearny co wymaga najwięcej uwagi. Wymaga stałego nadzoru. Po raz pierwszy emituje około 200 000 do 1 000 000 eE.

MK5

Reaktory jądrowe klasy 5 są niesprawne, co służy głównie do udowodnienia faktu, że eksplodują. Chociaż możliwe jest wykonanie funkcjonalnego reaktora tej klasy, nie ma to sensu.

Dodatkowa klasyfikacja

Chociaż reaktory mają już aż 5 klas, czasami reaktory dzieli się na kilka mniejszych, ale ważnych podklas ze względu na rodzaj chłodzenia, wydajność i wydajność.

Chłodzenie

-SUC(chłodziwa jednorazowego użytku - jednorazowe użycie elementów chłodzących)

• Przed wersją 1.106 to oznaczenie wskazywało chłodzenie reaktora w sposób awaryjny(przy użyciu wiader z wodą lub lodem). Zwykle takie reaktory są rzadko używane lub w ogóle nie są używane ze względu na to, że reaktor może nie działać zbyt długo bez nadzoru. Zwykle używano tego w Mk3 lub Mk4.
• Po wersji 1.106 pojawiły się kondensatory termiczne. Podklasa -SUC oznacza teraz obecność kondensatorów termicznych w obwodzie. Ich pojemność cieplną można szybko przywrócić, ale będzie to wymagało wydania czerwonego pyłu lub lapis lazuli.

Efektywność

Wydajność to średnia liczba impulsów wytwarzanych przez pręty paliwowe. Z grubsza jest to liczba milionów energii uzyskanej w wyniku pracy reaktora podzielona przez liczbę prętów paliwowych. Ale w przypadku obwodów wzbogacających część impulsów jest przeznaczana na wzbogacanie i w tym przypadku wydajność nie do końca odpowiada otrzymanej energii i będzie wyższa.

Podwójne i poczwórne pręty paliwowe mają wyższą sprawność podstawową w porównaniu do pojedynczych. Same pojedyncze elementy paliwowe wytwarzają jeden impuls, podwójne - dwa, poczwórne - trzy. Jeżeli w jednym z czterech sąsiednich ogniw znajduje się inny element paliwowy, zużyty element paliwowy lub reflektor neutronów, wówczas liczba impulsów wzrasta o jeden, czyli maksymalnie o 4. Z powyższego wynika, że ​​wydajność nie może być być mniejsza niż 1 lub większa niż 7.

Cechowanie	Oznaczający efektywność
E.E.	=1
ED	>1 i<2
EC	≥2 i<3
E.B.	≥3 i<4
EA	≥4 i<5
EA+	≥5 i<6
EA++	≥6 i<7
EA*	=7

Inne podklasy

Czasami na schematach reaktorów można zobaczyć dodatkowe litery, skróty lub inne symbole. Chociaż symbole te są używane (na przykład podklasa -SUC nie była wcześniej oficjalnie zarejestrowana), nie są one zbyt popularne. Dlatego możesz nazwać swój reaktor nawet Mk9000-2 EA^ dzhigurda, ale tego typu reaktor po prostu nie zostanie zrozumiany i zostanie uznany za żart.

Budowa reaktora

Wszyscy wiemy, że reaktor nagrzewa się i nagle może nastąpić eksplozja. I musimy to wyłączyć i włączyć. Poniżej opisano, w jaki sposób możesz chronić swój dom, a także jak najlepiej wykorzystać reaktor, który nigdy nie eksploduje. W takim przypadku powinieneś mieć już zainstalowanych 6 komór reaktora.

Widok reaktora z komorami. Wewnątrz reaktor jądrowy.

1. Przykryj reaktor zbrojonym kamieniem (5x5x5)
2. Wykonaj chłodzenie pasywne, czyli napełnij cały reaktor wodą. Napełniaj go od góry, gdyż woda będzie spływać w dół. Stosując ten schemat, reaktor będzie chłodzony o 33 eT na sekundę.
3. Maksymalną ilość energii wygeneruj za pomocą prętów chłodzących itp. Bądź ostrożny, bo jeśli choćby 1 rozpraszacz ciepła zostanie umieszczony nieprawidłowo, może dojść do katastrofy! (schemat pokazano dla wersji do 1.106)
4. Aby zapobiec eksplozji naszego MFE pod wpływem wysokiego napięcia, montujemy transformator jak na zdjęciu.

Reaktor Mk-V EB

Wiele osób wie, że aktualizacje niosą ze sobą zmiany. Jedna z tych aktualizacji obejmowała nowe pręty paliwowe – podwójne i poczwórne. Powyższy schemat nie pasuje do tych prętów paliwowych. Poniżej znajduje się szczegółowy opis produkcji dość niebezpiecznego, ale skutecznego reaktora. Aby to zrobić, IndustrialCraft 2 wymaga kontroli nuklearnej. Reaktor ten napełnił MFSU i MFE w ciągu około 30 minut w czasie rzeczywistym. Niestety jest to reaktor klasy MK4. Ale spełnił swoje zadanie, nagrzewając się do 6500 eT. Zaleca się montaż 6500 na czujniku temperatury i podłączenie do czujnika układu alarmowego i awaryjnego. Jeśli alarm krzyczy dłużej niż dwie minuty, lepiej wyłączyć reaktor ręcznie. Konstrukcja jest taka sama jak powyżej. Zmieniła się jedynie lokalizacja komponentów.

Moc wyjściowa: 360 EU/t

Całkowity EE: 72 000 000 EE

Czas generowania: 10 min. 26 sek.

Czas przeładowania: Niemożliwy

Maksymalne cykle: 6,26% cyklu

Całkowity czas: Nigdy

Najważniejsze w takim reaktorze to nie dopuścić do jego eksplozji!

Reaktor hodowlany Mk-II-E-SUC EA+ z możliwością wzbogacania zubożonych elementów paliwowych

Dość skuteczny, ale drogi typ reaktora. Wytwarza 720 000 eT na minutę, a kondensatory nagrzewają się o 27/100, dlatego bez chłodzenia kondensatorów reaktor wytrzyma 3-minutowe cykle, a czwarty prawie na pewno go eksploduje. Istnieje możliwość zamontowania zubożonych elementów paliwowych w celu wzbogacenia. Zaleca się podłączenie reaktora do timera i zamknięcie reaktora w „sarkofagu” wykonanym ze wzmocnionego kamienia. Ze względu na wysokie napięcie wyjściowe (600 EU/t) wymagane są przewody wysokiego napięcia i transformator WN.

Moc wyjściowa: 600 EU/t

Całkowity eE: 120 000 000 eE

Czas generacji: Pełny cykl

Reaktor Mk-I EB

Elementy w ogóle się nie nagrzewają, pracuje 6 poczwórnych prętów paliwowych.

Moc wyjściowa: 360 EU/t

Całkowity EE: 72 000 000 EE

Czas generacji: Pełny cykl

Czas ładowania: nie jest wymagany

Maksymalne cykle: Nieskończona liczba

Czas całkowity: 2 godziny 46 minut 40 sek.

Reaktor Mk-I EA++

Niskiej mocy, ale oszczędny surowcowo i tani w budowie. Wymaga reflektorów neutronów.

Moc wyjściowa: 60 EU/t

Całkowity eE: 12 000 000 eE

Czas generacji: Pełny cykl

Czas ładowania: nie jest wymagany

Maksymalne cykle: Nieskończona liczba

Czas całkowity: 2 godziny 46 minut 40 sek.

Reaktor Mk-I EA*

Średniej mocy, ale stosunkowo tani i niezwykle wydajny. Wymaga reflektorów neutronów.

Moc wyjściowa: 140 EU/t

Całkowity EE: 28 000 000 EE

Czas generacji: Pełny cykl

Czas ładowania: nie jest wymagany

Maksymalne cykle: Nieskończona liczba

Czas całkowity: 2 godziny 46 minut 40 sek.

Reaktor Mk-II-E-SUC Breeder EA+, wzbogacanie uranu

Kompaktowy i tani w budowie wzbogacacz uranu. Bezpieczny czas pracy wynosi 2 minuty 20 sekund, po czym zaleca się naprawę kondensatorów lapis lazuli (naprawa jednego - 2 lapis lazuli + 1 czerwony kamień), co będzie wymagało stałego monitorowania reaktora. Również ze względu na nierównomierne wzbogacanie zaleca się zamianę prętów wysoko wzbogaconych na słabo wzbogacone. Jednocześnie może wytworzyć 48 000 000 eE na cykl.

Moc wyjściowa: 240 EU/t

Całkowity EE: 48 000 000 EE

Czas generacji: Pełny cykl

Czas ładowania: nie jest wymagany

Maksymalne cykle: Nieskończona liczba

Czas całkowity: 2 godziny 46 minut 40 sek.

Reaktor Mk-I EC

Reaktor „pokojowy”. Ma małą moc, ale jest bardzo tani i całkowicie bezpieczny - cały nadzór nad reaktorem sprowadza się do wymiany prętów, ponieważ chłodzenie przez wentylację przewyższa 2 razy wytwarzanie ciepła. Najlepiej jest umieścić go blisko MFE/MFSU i skonfigurować tak, aby emitował sygnał czerwonego kamienia po częściowym naładowaniu (emituje, jeśli jest częściowo napełniony), dzięki czemu reaktor automatycznie napełni magazyn energii i wyłączy się, gdy będzie pełny. Do wytworzenia wszystkich komponentów potrzebne będą 292 miedzi, 102 żelaza, 24 złota, 8 czerwonego kamienia, 7 gumy, 7 cyny, 2 jednostki lekkiego pyłu i lapis lazuli oraz 6 jednostek rudy uranu. Produkuje 16 milionów eU na cykl.

Moc wyjściowa: 80 EU/t

Całkowity EE: 32 000 000 EE

Czas generacji: Pełny cykl

Czas ładowania: nie jest wymagany

Maksymalne cykle: Nieskończona liczba

Czas całkowity: około 5 godzin 33 minut. 00 sek.

Zegar reaktora

Reaktory klasy MK3 i MK4 rzeczywiście wytwarzają dużo energii w krótkim czasie, ale mają tendencję do eksplozji bez nadzoru. Ale za pomocą timera możesz sprawić, że nawet te kapryśne reaktory będą działać bez krytycznego przegrzania i pozwolić ci odejść, na przykład, aby wykopać piasek na farmę kaktusów. Oto trzy przykłady timerów:

• Timer wykonany z dozownika, drewnianego przycisku i strzałek (ryc. 1). Wystrzelona strzała jest esencją, jej żywotność wynosi 1 minutę. Podłączając do reaktora drewniany przycisk z wbitą strzałką, będzie on działał przez ~1 minutę. 1,5 sek. Najlepiej byłoby otworzyć dostęp do drewnianego przycisku, wtedy możliwe będzie pilne zatrzymanie reaktora. Jednocześnie zmniejsza się zużycie strzałek, gdyż po podłączeniu dozownika do innego przycisku niż drewniany, po naciśnięciu dozownik wypuszcza 3 strzałki na raz ze względu na sygnał wielokrotny.
• Zegar z drewnianą płytą dociskową (ryc. 2). Drewniana płyta dociskowa reaguje, jeśli spadnie na nią jakiś przedmiot. Upuszczone przedmioty mają „żywotność” wynoszącą 5 minut (w SMP mogą wystąpić odchylenia ze względu na ping), a jeśli podłączysz płytkę do reaktora, będzie ona działać przez ~5 minut. 1 sekunda. Tworząc wiele timerów, możesz umieścić ten timer jako pierwszy w łańcuchu, aby nie instalować dystrybutora. Następnie cały łańcuch liczników czasu zostanie uruchomiony, gdy gracz rzuci przedmiot na płytę dociskową.
• Timer wzmacniaka (rys. 3). Do precyzyjnego dostrojenia opóźnienia reaktora można użyć przekaźnika czasowego, ale jest to bardzo kłopotliwe i wymaga dużej ilości zasobów, aby wytworzyć nawet niewielkie opóźnienie. Sam timer jest linią wsparcia sygnału (10.6). Jak widać zajmuje dużo miejsca, a opóźnienie sygnału wynosi 1,2 sekundy. potrzeba aż 7 wzmacniaków (21

  Chłodzenie pasywne (do wersji 1.106)

  Bazowe chłodzenie samego reaktora wynosi 1. Następnie sprawdzany jest obszar 3x3x3 wokół reaktora. Każda komora reaktora dodaje do chłodzenia 2. Blok z wodą (źródło lub prąd) dodaje 1. Blok z lawą (źródło lub prąd) zmniejsza się o 3. Bloki z powietrzem i ogniem liczone są osobno. Dodają jeszcze chłodzenia (liczba bloków powietrznych-2×liczba bloków ogniowych)/4(jeśli wynik dzielenia nie jest liczbą całkowitą, część ułamkową odrzuca się). Jeśli całkowite ochłodzenie jest mniejsze niż 0, wówczas przyjmuje się, że jest równe 0.
  Oznacza to, że zbiornik reaktora nie może się nagrzać z powodu czynników zewnętrznych. W najgorszym przypadku po prostu nie będzie chłodzić ze względu na chłodzenie pasywne.

  Temperatura

  W wysokich temperaturach reaktor zaczyna mieć negatywny wpływ na środowisko. Efekt ten zależy od współczynnika ogrzewania. Współczynnik ogrzewania = aktualna temperatura zbiornika reaktora/temperatura maksymalna, Gdzie Maksymalna temperatura reaktora=10000+1000*liczba komór reaktora+100*liczba płyt termicznych wewnątrz reaktora.
  Jeżeli współczynnik ogrzewania:

  • <0,4 - никаких последствий нет.
  • >=0,4 - jest szansa 1,5×(współczynnik ogrzewania -0,4)że zostanie wybrany losowy blok w strefie 5x5x5, a jeśli zdarzy się, że będzie to łatwopalny blok, taki jak liście, jakikolwiek blok drewna, wełny lub łóżka, spłonie.
  Oznacza to, że przy współczynniku ogrzewania wynoszącym 0,4 szanse są zerowe, przy współczynniku ogrzewania wynoszącym 0,67 będą wyższe niż 100%. Oznacza to, że przy współczynniku ogrzewania 0,85 szansa wyniesie 4×(0,85-0,7)=0,6 (60%), a przy współczynniku ogrzewania 0,95 i wyższym szansa wyniesie 4×(95-70)=1 (100%). W zależności od typu bloku nastąpią następujące zdarzenia:
  • jeśli jest to blok centralny (sam reaktor) lub blok skalny, wówczas nie będzie żadnego efektu.
  • bloki kamienne (w tym stopnie i ruda), bloki żelaza (w tym bloki reaktorów), lawa, ziemia, glina zostaną zamienione w strumień lawy.
  • jeśli jest to blok powietrzny, wówczas nastąpi próba rozpalenia ognia w jego miejscu (jeśli w pobliżu nie ma solidnych bloków, ogień nie pojawi się).
  • pozostałe bloki (w tym woda) wyparują, a w ich miejscu również nastąpi próba rozpalenia ogniska.
  • >=1 - Eksplozja! Podstawowa moc eksplozji wynosi 10. Każdy element paliwowy w reaktorze zwiększa siłę eksplozji o 3 jednostki, a każde pokrycie reaktora zmniejsza ją o jeden. Ponadto moc eksplozji jest ograniczona do maksymalnie 45 jednostek. Pod względem liczby zrzuconych bloków eksplozja ta jest podobna do bomby nuklearnej: 99% bloków po eksplozji zostanie zniszczonych, a spadek wyniesie tylko 1%.

  Obliczenie elementów grzewczych lub paliwa niskowzbogaconego, wówczas zbiornik reaktora nagrzewa się o 1 eT.

• Jeśli jest to wiadro z wodą, a temperatura zbiornika reaktora jest większa niż 4000 eT, wówczas naczynie jest chłodzone o 250 eT, a wiadro z wodą zastępuje się pustym wiadrem.
• Jeśli jest to wiadro z lawą, wówczas naczynie reaktora jest podgrzewane o 2000 eT, a wiadro z lawą zostaje zastąpione pustym wiadrem.
• Jeśli jest to bryła lodu, a temperatura obudowy jest większa niż 300 eT, wówczas obudowę schładza się o 300 eT, a ilość lodu zmniejsza się o 1. Oznacza to, że cały stos lodu nie wyparuje natychmiast.
• Jeżeli jest to rozpraszacz ciepła, przeprowadza się następujące obliczenia:
  • Sprawdzane są 4 sąsiednie komórki w następującej kolejności: lewa, prawa, góra i dół.

Jeżeli posiadają kapsułę chłodzącą lub obudowę reaktora, wówczas obliczany jest bilans cieplny. Bilans=(temperatura rozpraszacza ciepła - temperatura elementu sąsiedniego)/2

1. Jeśli saldo jest większe niż 6, jest równe 6.
2. Jeżeli sąsiadującym elementem jest kapsuła chłodząca, to nagrzewa się ona do wartości obliczonego bilansu.
3. Jeżeli jest to płaszcz reaktora, przeprowadza się dodatkowe obliczenia przenikania ciepła.

• Jeśli w pobliżu tej płyty nie ma kapsuł chłodzących, to płyta nagrzeje się do wartości obliczonego bilansu (ciepło z rozpraszacza ciepła nie przepływa przez płytę termiczną do innych elementów).
• Jeżeli występują kapsuły chłodzące, sprawdza się, czy bilans cieplny jest podzielny przez ich liczbę bez reszty. Jeśli się nie podzieli, bilans cieplny wzrośnie o 1 eT, a płytkę schładza się o 1 eT, aż do całkowitego podziału. Ale jeśli płaszcz reaktora ostygnie i równowaga nie zostanie całkowicie podzielona, ​​wówczas nagrzewa się i równowaga maleje, aż zaczyna się całkowicie dzielić.
• I odpowiednio elementy te są podgrzewane do temperatury równej Bilans/ilość.

1. Przyjmuje się go modulo, a jeśli jest większy niż 6, to jest równy 6.
2. Rozpraszacz ciepła nagrzewa się do wartości bilansowej.
3. Sąsiedni element jest chłodzony o wartość bilansową.

• Obliczany jest bilans cieplny pomiędzy rozpraszaczem ciepła a obudową.

Bilans=(temperatura rozpraszacza ciepła-temperatura obudowy+1)/2 (jeśli wynik dzielenia nie jest liczbą całkowitą, część ułamkową odrzuca się)

• Jeśli saldo jest dodatnie, to:

1. Jeśli saldo jest większe niż 25, jest równe 25.
2. Rozpraszacz ciepła jest chłodzony o obliczoną wartość bilansową.
3. Naczynie reaktora ogrzewa się do obliczonej wartości bilansowej.

• Jeśli saldo jest ujemne, to:

1. Przyjmuje się go modulo i jeśli okaże się, że jest większy niż 25, to jest równy 25.
2. Rozpraszacz ciepła nagrzewa się do obliczonej wartości bilansowej.
3. Naczynie reaktora schładza się do obliczonej wartości bilansowej.

• Jeżeli jest to pręt paliwowy, a reaktor nie jest zagłuszany przez sygnał czerwonego pyłu, przeprowadza się następujące obliczenia:

Liczona jest liczba impulsów wytwarzających energię dla danego pręta. Liczba impulsów = 1 + liczba sąsiednich prętów uranowych. Sąsiadujące to te, które znajdują się w szczelinach po prawej, lewej stronie, na górze i na dole. Obliczana jest ilość energii wytworzonej przez pręt. Ilość energii (eE/t)=10×liczba impulsów. eE/t - jednostka energii na cykl (1/20 sekundy) Jeśli obok pręta uranowego znajduje się zubożony element paliwowy, liczba impulsów wzrasta o ich liczbę. To jest Liczba impulsów = 1 + liczba sąsiednich prętów uranowych + liczba sąsiednich prętów zubożonego paliwa. Sprawdzane są także sąsiednie, zubożone elementy paliwowe, które z pewnym prawdopodobieństwem wzbogacają się o dwie jednostki. Ponadto szansa na wzbogacenie zależy od temperatury obudowy i jeżeli temperatura:

• mniej niż 3000 - szansa 1/8 (12,5%);
• od 3000 do mniej niż 6000 - 1/4 (25%);
• od 6000 do mniej niż 9000 - 1/2 (50%);
• 9000 lub więcej - 1 (100%).

Kiedy zubożony element paliwowy osiągnie wartość wzbogacenia 10 000 jednostek, zamienia się w nisko wzbogacony element paliwowy. Dalej dla każdego impulsu obliczane jest wytwarzanie ciepła. Oznacza to, że obliczenia są wykonywane tyle razy, ile jest impulsów. Liczona jest liczba elementów chłodzących (kapsuł chłodzących, płyt termicznych i rozpraszaczy ciepła) znajdujących się obok pręta uranowego. Jeżeli ich liczba jest równa:

• 0? zbiornik reaktora nagrzewa się o 10 eT.
• 1: Element chłodzący nagrzewa się o 10 eT.
• 2: elementy chłodzące nagrzewają się o 4 eT każdy.
• 3: każdy jest podgrzewany o 2 eT.
• 4: każdy jest podgrzewany o 1 eT.

Co więcej, jeśli są tam płyty termiczne, to one również będą redystrybuować energię. Jednak w przeciwieństwie do pierwszego przypadku, płytki znajdujące się obok pręta uranowego mogą rozprowadzać ciepło zarówno do kapsuł chłodzących, jak i do kolejnych płyt termicznych. Następujące płyty termiczne mogą dalej rozprowadzać ciepło tylko do prętów chłodzących. TVEL zmniejsza swoją wytrzymałość o 1 (początkowo było to 10000), a jeśli osiągnie 0, ulega zniszczeniu. Dodatkowo, z szansą 1/3, po zniszczeniu pozostawi wyczerpany pręt paliwowy.

Przykład obliczeń

Istnieją programy, które obliczają te obwody. Dla bardziej wiarygodnych obliczeń i lepszego zrozumienia procesu warto z nich skorzystać.

Weźmy na przykład ten schemat z trzema prętami uranowymi.

Liczby wskazują kolejność obliczania elementów na tym schemacie i będziemy używać tych samych liczb do oznaczenia elementów, aby się nie pomylić.

Na przykład obliczmy rozkład ciepła w pierwszej i drugiej sekundzie. Zakładamy, że początkowo nie ma nagrzewania się elementów, chłodzenie pasywne jest maksymalne (33 eT) i nie będziemy brać pod uwagę chłodzenia płytek termicznych.

Pierwszy krok.

• Temperatura zbiornika reaktora wynosi 0 eT.
• 1 - Obudowa reaktora (RP) nie jest jeszcze nagrzana.
• 2 - Kapsuła chłodząca (OxC) nie została jeszcze nagrzana i nie będzie już chłodzić na tym etapie (0 eT).
• 3 - TVEL przeznaczy 8 eT (2 cykle po 4 eT każdy) na 1. TP (0 eT), który podgrzeje go do 8 eT, oraz na 2. OxC (0 eT), który nagrzeje go do 8 eT.
• 4 - OxC nie jest jeszcze nagrzany i na tym etapie nie będzie chłodzenia (0 eT).
• 5 - Rozpraszacz ciepła (HR), jeszcze nieogrzany, zrównoważy temperaturę za pomocą 2m OxC (8 eT). Schłodzi go do 4 eT i podgrzeje do 4 eT.

Następnie piąty TP (4 eT) zrównoważy temperaturę w 10. OxC (0 eT). Podgrzeje go do 2 eT i ochłodzi do 2 eT. Następnie piąty TP (2 eT) zrównoważy temperaturę ciała (0 eT), dając jej 1 eT. Obudowa nagrzeje się do 1 eT, a TP ostygnie do 1 eT.

• 6 - TVEL przeznaczy 12 eT (3 cykle po 4 eT każdy) na 5. TP (1 eT), który podgrzeje go do 13 eT, oraz na 7. TP (0 eT), który nagrzeje go do 12 eT.
• 7 - TP jest już nagrzana do 12 eT i może się ochłodzić z 10% szansą, ale nie bierzemy tutaj pod uwagę szansy na ochłodzenie.
• 8 - TP (0 eT) zrównoważy temperaturę 7. TP (12 eT) i pobierze z niego 6 eT. Siódmy TP ostygnie do 6 eT, a ósmy TP nagrzeje się do 6 eT.

Następnie ósmy TP (6 eT) zrównoważy temperaturę w 9. OxC (0 eT). W rezultacie nagrzeje go do 3 eT, a sam ochłodzi się do 3 eT. Następnie ósmy TP (3 eT) zrównoważy temperaturę w czwartym OxC (0 eT). W rezultacie podgrzeje go do 1 eT, a sam ochłodzi się do 2 eT. Następnie ósmy TP (2 eT) zrównoważy temperaturę w 12. OxC (0 eT). W rezultacie podgrzeje go do 1 eT, a sam ochłodzi się do 1 eT. Następnie ósmy TR (1 eT) zrównoważy temperaturę zbiornika reaktora (1 eT). Ponieważ nie ma różnicy temperatur, nic się nie dzieje.

• 9 - OxC (3 eT) ostygnie do 2 eT.
• 10 - OxC (2 eT) ostygnie do 1 eT.
• 11 - TVEL przeznaczy 8 eT (2 cykle po 4 eT każdy) na 10. OxC (1 eT), który podgrzeje go do 9 eT, i na 13. TP (0 eT), który nagrzeje go do 8 eT.

Na rysunku czerwone strzałki pokazują nagrzewanie z prętów uranowych, niebieskie strzałki pokazują równoważenie ciepła przez dystrybutory ciepła, żółte strzałki pokazują dystrybucję energii do zbiornika reaktora, brązowe strzałki pokazują końcowe nagrzewanie elementów na tym etapie, niebieskie strzałki pokazują chłodzenie kapsuł chłodzących . Liczby w prawym górnym rogu pokazują końcowe nagrzewanie, a w przypadku prętów uranowych czas pracy.

Końcowe ogrzewanie po pierwszym etapie:

• zbiornik reaktora - 1 eT
• 1TP - 8 eT
• 2ОхС - 4еТ
• 4ОхС - 1еТ
• 5TP - 13 eT
• 7TP - 6 eT
• 8TP - 1 eT
• 9ОхС - 2еТ
• 10ОхС - 9еТ
• 12ОхС - 0еТ
• 13TP - 8 eT

Drugi krok.

• Naczynie reaktora ostygnie do 0 eT.
• 1 - TP, nie uwzględniaj chłodzenia.
• 2 - OxC (4 eT) ostygnie do 3 eT.
• 3 - TVEL przeznaczy 8 eT (2 cykle po 4 eT każdy) na 1. TP (8 eT), który podgrzeje go do 16 eT, oraz na 2. OxC (3 eT), który nagrzeje go do 11 eT.
• 4 - OxC (1 eT) ostygnie do 0 eT.
• 5 - TP (13 eT) zrównoważy temperaturę za pomocą 2m OxC (11 eT). Podgrzeje go do 12 eT i ochłodzi do 12 eT.

Następnie piąty TP (12 eT) zrównoważy temperaturę w 10. OxC (9 eT). Podgrzeje go do 10 eT i ochłodzi do 11 eT. Następnie piąty TP (11 eT) zrównoważy temperaturę ciała (0 eT), dając jej 6 eT. Obudowa nagrzeje się do 6 eT, a 5. TP ochłodzi się do 5 eT.

• 6 - TVEL przeznaczy 12 eT (3 cykle po 4 eT każdy) na 5. TP (5 eT), który podgrzeje go do 17 eT, oraz na 7. TP (6 eT), który nagrzeje go do 18 eT.
• 7 - TP (18 eT), nie uwzględniaj chłodzenia.
• 8 - TP (1 eT) zrównoważy temperaturę 7. TP (18 eT) i pobierze z niego 6 eT. Siódmy TP ostygnie do 12 eT, a ósmy TP nagrzeje się do 7 eT.

Następnie ósmy TP (7 eT) zrównoważy temperaturę w 9. OxC (2 eT). W rezultacie nagrzeje go do 4 eT, a sam się ochłodzi do 5 eT. Następnie ósmy TP (5 eT) zrównoważy temperaturę w czwartym OxC (0 eT). W rezultacie podgrzeje go do 2 eT, a sam ochłodzi się do 3 eT. Następnie ósmy TP (3 eT) zrównoważy temperaturę w 12. OxC (0 eT). W rezultacie podgrzeje go do 1 eT, a sam ochłodzi się do 2 eT. Następnie ósmy TR (2 eT) zrównoważy temperaturę zbiornika reaktora (6 eT), pobierając z niego 2 eT. Obudowa ostygnie do 4 eT, a 8. TP nagrzeje się do 4 eT.

• 9 - OxC (4 eT) ostygnie do 3 eT.
• 10 - OxC (10 eT) ostygnie do 9 eT.
• 11 - TVEL przeznaczy 8 eT (2 cykle po 4 eT każdy) na 10. OxC (9 eT), który podgrzeje go do 17 eT, oraz na 13. TP (8 eT), który nagrzeje go do 16 eT.
• 12 - OxC (1 eT) ostygnie do 0 eT.
• 13 - TP (8 eT), nie uwzględniaj chłodzenia.

Końcowe ogrzewanie po drugim etapie:

• zbiornik reaktora - 4 eT
• 1TP - 16 eT
• 2ОхС - 12 eT
• 4ОхС - 2еТ
• 5TP - 17 eT
• 7TP - 12 eT
• 8TP - 4 eT
• 9ОхС - 3еТ
• 10ОхС - 17еТ
• 12ОхС - 0еТ
• 13TP - 16 eT