అణు రియాక్టర్ ప్రతిచర్య వేగం. న్యూక్లియర్ రియాక్టర్, ఆపరేషన్ సూత్రం, అణు రియాక్టర్ యొక్క ఆపరేషన్

చాప్టర్ VIII అణు రియాక్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ మరియు సామర్థ్యాల సూత్రం I. అణు రియాక్టర్ రూపకల్పన ఒక అణు రియాక్టర్ కింది ఐదు ప్రధాన అంశాలను కలిగి ఉంటుంది: 1) అణు ఇంధనం; 2) న్యూట్రాన్ మోడరేటర్; 3) నియంత్రణ వ్యవస్థ; 4) శీతలీకరణ వ్యవస్థ; 5 ) రక్షణ

అధ్యాయం 11 డైలెక్ట్రిక్‌ల అంతర్గత నిర్మాణం §1. పరమాణు ద్విధ్రువాలు§2. ఎలక్ట్రానిక్ పోలరైజేషన్ §3. ధ్రువ అణువులు; ఓరియంటేషన్ పోలరైజేషన్§4. విద్యుద్వాహక శూన్యాలలో విద్యుత్ క్షేత్రాలు§5. ద్రవాల విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం; క్లాసియస్-మోసోట్టి ఫార్ములా§6.

ఈ అసంఖ్యాక బూడిద రంగు సిలిండర్ రష్యన్ అణు పరిశ్రమలో కీలక లింక్. ఇది చాలా ప్రదర్శించదగినదిగా కనిపించడం లేదు, అయితే దాని ప్రయోజనాన్ని అర్థం చేసుకోవడం మరియు పరిశీలించడం విలువ లక్షణాలు, దాని సృష్టి మరియు నిర్మాణం యొక్క రహస్యం దాని కంటి ఆపిల్ లాగా రాష్ట్రంచే ఎందుకు రక్షించబడుతుందో మీరు గ్రహించడం ప్రారంభించినప్పుడు.

అవును, నేను పరిచయం చేయడం మర్చిపోయాను: ఇక్కడ యురేనియం ఐసోటోప్‌లు VT-3F (nవ తరం) వేరు చేయడానికి గ్యాస్ సెంట్రిఫ్యూజ్ ఉంది. ఆపరేషన్ సూత్రం ప్రాథమికమైనది, మిల్క్ సెపరేటర్ వంటిది; సెంట్రిఫ్యూగల్ ఫోర్స్ ప్రభావంతో భారీ కాంతి నుండి వేరు చేయబడుతుంది. కాబట్టి ప్రాముఖ్యత మరియు ప్రత్యేకత ఏమిటి?

మొదట, మరొక ప్రశ్నకు సమాధానం ఇద్దాం - సాధారణంగా, యురేనియంను ఎందుకు వేరు చేయాలి?

సహజ యురేనియం, భూమిలో సరిగ్గా ఉంటుంది, ఇది రెండు ఐసోటోపుల కాక్టెయిల్: యురేనియం-238మరియు యురేనియం-235(మరియు 0.0054% U-234).
యురాన్-238, ఇది కేవలం భారీగా ఉంది, బూడిద రంగుమెటల్. మీరు ఫిరంగి షెల్ తయారు చేయడానికి లేదా... కీచైన్‌ని తయారు చేయడానికి దాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. మీరు దీని నుండి ఏమి చేయగలరో ఇక్కడ ఉంది యురేనియం-235? బాగా, మొదట, అణు బాంబు, మరియు రెండవది, అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లకు ఇంధనం. మరియు ఇక్కడ మనం కీలకమైన ప్రశ్నకు వచ్చాము - ఈ రెండు, దాదాపు ఒకేలాంటి అణువులను ఒకదానికొకటి ఎలా వేరు చేయాలి? లేదు, నిజంగా ఎలా?!

మార్గం ద్వారా:యురేనియం అణువు యొక్క కేంద్రకం యొక్క వ్యాసార్థం 1.5 10 -8 సెం.మీ.

యురేనియం అణువులను సాంకేతిక గొలుసులోకి నడపడానికి, అది (యురేనియం) వాయు స్థితికి మార్చబడాలి. ఉడకబెట్టడం వల్ల ప్రయోజనం లేదు, యురేనియంను ఫ్లోరిన్‌తో కలిపి యురేనియం హెక్సాఫ్లోరైడ్ తీసుకుంటే సరిపోతుంది. HFC. దాని ఉత్పత్తికి సాంకేతికత చాలా క్లిష్టంగా మరియు ఖరీదైనది కాదు, అందువలన HFCఈ యురేనియం తవ్విన చోటే వారు దాన్ని పొందుతారు. UF6 మాత్రమే అత్యంత అస్థిర యురేనియం సమ్మేళనం (53°Cకి వేడిచేసినప్పుడు, హెక్సాఫ్లోరైడ్ (చిత్రం) నేరుగా ఘనపదార్థం నుండి వాయు స్థితికి మారుతుంది). అప్పుడు అది ప్రత్యేక కంటైనర్లలోకి పంప్ చేయబడుతుంది మరియు సుసంపన్నం కోసం పంపబడుతుంది.

ఒక చిన్న చరిత్ర

అణు రేసు ప్రారంభంలో, యుఎస్ఎస్ఆర్ మరియు యుఎస్ఎ రెండింటి యొక్క గొప్ప శాస్త్రీయ మనస్సులు వ్యాప్తి విభజన ఆలోచనను స్వాధీనం చేసుకున్నాయి - యురేనియంను జల్లెడ ద్వారా పంపడం. చిన్నది 235వఐసోటోప్ జారిపోతుంది మరియు "కొవ్వు" 238వఇరుక్కుపోతారు. అంతేకాకుండా, 1946లో సోవియట్ పరిశ్రమకు నానో రంధ్రాలతో జల్లెడ తయారు చేయడం చాలా కష్టమైన పని కాదు.

కౌన్సిల్ ఆధ్వర్యంలోని సైంటిఫిక్ అండ్ టెక్నికల్ కౌన్సిల్ వద్ద ఐజాక్ కాన్స్టాంటినోవిచ్ కికోయిన్ నివేదిక నుండి పీపుల్స్ కమీషనర్లు(USSR అటామిక్ ప్రాజెక్ట్ (Ed. Ryabev)పై వర్గీకరించబడిన పదార్థాల సేకరణలో ఇవ్వబడింది): ప్రస్తుతం, మేము సుమారు 5/1,000 mm రంధ్రాలతో మెష్‌లను తయారు చేయడం నేర్చుకున్నాము, అనగా. వాతావరణ పీడనం వద్ద అణువుల ఉచిత మార్గం కంటే 50 రెట్లు ఎక్కువ. పర్యవసానంగా, అటువంటి గ్రిడ్‌లపై ఐసోటోపుల విభజన సంభవించే వాయువు పీడనం తప్పనిసరిగా వాతావరణ పీడనంలో 1/50 కంటే తక్కువగా ఉండాలి. ఆచరణలో, మేము సుమారు 0.01 వాతావరణాల ఒత్తిడితో పని చేస్తాము, అనగా. మంచి వాక్యూమ్ పరిస్థితుల్లో. లైట్ ఐసోటోప్‌తో (ఈ ఏకాగ్రత పేలుడు పదార్థాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి సరిపోతుంది) 90% సాంద్రతకు సమృద్ధిగా ఉన్న ఉత్పత్తిని పొందేందుకు, క్యాస్కేడ్‌లో దాదాపు 2,000 దశలను కలపడం అవసరం అని లెక్కలు చూపిస్తున్నాయి. మేము రూపకల్పన చేస్తున్న మరియు పాక్షికంగా తయారు చేస్తున్న యంత్రంలో, ఇది రోజుకు 75-100 గ్రా యురేనియం-235 ఉత్పత్తి చేయగలదని అంచనా. ఇన్‌స్టాలేషన్‌లో దాదాపు 80-100 "నిలువు వరుసలు" ఉంటాయి, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి 20-25 దశలను ఇన్‌స్టాల్ చేస్తుంది."

క్రింద ఒక పత్రం ఉంది - మొదటి అణు బాంబు పేలుడు తయారీపై స్టాలిన్‌కు బెరియా యొక్క నివేదిక. 1949 వేసవి ప్రారంభంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన అణు పదార్థాల గురించి సంక్షిప్త సమాచారం క్రింద ఉంది.

మరియు ఇప్పుడు మీ కోసం ఊహించుకోండి - 2000 భారీ సంస్థాపనలు, కేవలం 100 గ్రాముల కొరకు! సరే, దానితో ఏమి చేయాలి, మాకు బాంబులు కావాలి. మరియు వారు కర్మాగారాలను నిర్మించడం ప్రారంభించారు, మరియు కర్మాగారాలు మాత్రమే కాదు, మొత్తం నగరాలు. మరియు సరే, నగరాలకు మాత్రమే, ఈ డిఫ్యూజన్ ప్లాంట్‌లకు చాలా విద్యుత్ అవసరం కాబట్టి వారు సమీపంలోని ప్రత్యేక పవర్ ప్లాంట్‌లను నిర్మించాల్సి వచ్చింది.

USSRలో, ప్లాంట్ నెం. 813 యొక్క మొదటి దశ D-1 మొత్తం 140 గ్రాముల 92-93% యురేనియం-235 రోజుకు 2 క్యాస్కేడ్‌ల వద్ద 3100 వేరు దశల శక్తిలో ఒకేలా రూపొందించబడింది. స్వెర్డ్లోవ్స్క్ నుండి 60 కిమీ దూరంలో ఉన్న వెర్ఖ్-నైవిన్స్క్ గ్రామంలో అసంపూర్తిగా ఉన్న విమాన కర్మాగారం ఉత్పత్తి కోసం కేటాయించబడింది. తరువాత అది స్వెర్డ్లోవ్స్క్-44గా మారింది, మరియు ప్లాంట్ 813 (చిత్రపటం) ఉరల్ ఎలక్ట్రోకెమికల్ ప్లాంట్ - ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద విభజన ప్లాంట్.

మరియు విస్తరణ విభజన యొక్క సాంకేతికత, గొప్ప సాంకేతిక ఇబ్బందులతో ఉన్నప్పటికీ, డీబగ్ చేయబడినప్పటికీ, మరింత పొదుపుగా సెంట్రిఫ్యూజ్ ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేయాలనే ఆలోచన ఎజెండాను విడిచిపెట్టలేదు. అన్నింటికంటే, మేము సెంట్రిఫ్యూజ్‌ను సృష్టించగలిగితే, శక్తి వినియోగం 20 నుండి 50 రెట్లు తగ్గుతుంది!

సెంట్రిఫ్యూజ్ ఎలా పని చేస్తుంది?

దీని నిర్మాణం ఎలిమెంటరీ కంటే ఎక్కువ మరియు పాతదానిని పోలి ఉంటుంది వాషింగ్ మెషీన్"స్పిన్/డ్రై" మోడ్‌లో పనిచేస్తోంది. తిరిగే రోటర్ మూసివున్న కేసింగ్‌లో ఉంది. ఈ రోటర్‌కు గ్యాస్ సరఫరా చేయబడుతుంది (UF6). సెంట్రిఫ్యూగల్ ఫోర్స్ కారణంగా, భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం కంటే వందల వేల రెట్లు ఎక్కువ, వాయువు "భారీ" మరియు "కాంతి" భిన్నాలుగా వేరుచేయడం ప్రారంభమవుతుంది. కాంతి మరియు భారీ అణువులు రోటర్ యొక్క వివిధ మండలాల్లో సమూహంగా ప్రారంభమవుతాయి, కానీ మధ్యలో మరియు చుట్టుకొలతలో కాదు, కానీ ఎగువ మరియు దిగువన.

ఉష్ణప్రసరణ ప్రవాహాల కారణంగా ఇది సంభవిస్తుంది - రోటర్ కవర్ వేడి చేయబడుతుంది మరియు గ్యాస్ యొక్క కౌంటర్ ఫ్లో ఏర్పడుతుంది. సిలిండర్ పైభాగంలో మరియు దిగువన రెండు చిన్న ఇన్‌టేక్ ట్యూబ్‌లు వ్యవస్థాపించబడ్డాయి. ఒక లీన్ మిశ్రమం దిగువ ట్యూబ్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది మరియు అణువుల అధిక సాంద్రత కలిగిన మిశ్రమం ఎగువ ట్యూబ్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. 235U. ఈ మిశ్రమం ఏకాగ్రత వరకు తదుపరి సెంట్రిఫ్యూజ్‌లోకి వెళుతుంది 235వయురేనియం చేరదు కావలసిన విలువ. సెంట్రిఫ్యూజ్‌ల గొలుసును క్యాస్కేడ్ అంటారు.

సాంకేతిక అంశాలు.

బాగా, మొదట, భ్రమణ వేగం ఆధునిక తరంసెంట్రిఫ్యూజ్‌లలో అది 2000 rpsకి చేరుకుంటుంది (దీనిని దేనితో పోల్చాలో కూడా నాకు తెలియదు... విమానం ఇంజిన్‌లోని టర్బైన్ కంటే 10 రెట్లు వేగంగా)! మరియు ఇది మూడు దశాబ్దాలుగా నాన్‌స్టాప్‌గా పని చేస్తోంది! ఆ. ఇప్పుడు బ్రెజ్నెవ్ కింద ఆన్ చేయబడిన సెంట్రిఫ్యూజ్‌లు క్యాస్కేడ్‌లలో తిరుగుతున్నాయి! USSR ఉనికిలో లేదు, కానీ అవి తిరుగుతూనే ఉంటాయి. దాని పని చక్రంలో రోటర్ 2,000,000,000,000 (రెండు ట్రిలియన్) విప్లవాలు చేస్తుందని లెక్కించడం కష్టం కాదు. మరియు ఏ బేరింగ్ దీనిని తట్టుకోగలదు? అవును, ఏదీ లేదు! అక్కడ బేరింగ్లు లేవు.

రోటర్ ఒక సాధారణ పైభాగం; దిగువన అది కొరండం బేరింగ్‌పై బలమైన సూదిని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఎగువ చివర విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా ఉంచబడిన వాక్యూమ్‌లో వేలాడుతోంది. సూది కూడా సాధారణమైనది కాదు, పియానో ​​స్ట్రింగ్స్ కోసం సాధారణ వైర్ నుండి తయారు చేయబడింది, ఇది చాలా మోసపూరిత మార్గంలో (GT లాగా) నిగ్రహించబడుతుంది. అటువంటి వెఱ్ఱి భ్రమణ వేగంతో, సెంట్రిఫ్యూజ్ కేవలం మన్నికైనది కాదు, కానీ చాలా మన్నికైనదిగా ఉంటుందని ఊహించడం కష్టం కాదు.

విద్యావేత్త జోసెఫ్ ఫ్రైడ్‌ల్యాండర్ గుర్తుచేసుకున్నాడు: "వారు నన్ను మూడుసార్లు కాల్చి ఉండవచ్చు. ఒకసారి, మేము ఇప్పటికే లెనిన్ బహుమతిని అందుకున్నప్పుడు, ఒక పెద్ద ప్రమాదం జరిగింది, సెంట్రిఫ్యూజ్ యొక్క మూత ఎగిరిపోయింది. ముక్కలు చెల్లాచెదురుగా మరియు ఇతర సెంట్రిఫ్యూజ్‌లను నాశనం చేశాయి. రేడియోధార్మిక మేఘం పెరిగింది. మేము మొత్తం లైన్‌ను ఆపవలసి వచ్చింది - ఒక కిలోమీటర్ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లు! స్రెడ్‌మాష్ వద్ద, జనరల్ జ్వెరెవ్ సెంట్రిఫ్యూజ్‌లను ఆదేశించాడు; అణు ప్రాజెక్ట్‌కు ముందు, అతను బెరియా విభాగంలో పనిచేశాడు. సమావేశంలో జనరల్ మాట్లాడుతూ: “పరిస్థితి క్లిష్టంగా ఉంది. దేశ రక్షణ ప్రమాదంలో పడింది. మేము పరిస్థితిని త్వరగా సరిదిద్దకపోతే, '37 మీ కోసం పునరావృతమవుతుంది. మరియు వెంటనే సమావేశాన్ని ముగించారు. అప్పుడు మేము పూర్తిగా ముందుకు వచ్చాము కొత్త పరిజ్ఞానంపూర్తిగా ఐసోట్రోపిక్ ఏకరీతి కవర్ నిర్మాణంతో, కానీ చాలా క్లిష్టమైన సంస్థాపనలు అవసరం. అప్పటి నుండి, ఈ రకమైన మూతలు ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి. ఇక ఎలాంటి ఇబ్బందులు ఎదురుకాలేదు. రష్యాలో 3 సుసంపన్నమైన ప్లాంట్లు ఉన్నాయి, అనేక వందల వేల సెంట్రిఫ్యూజ్‌లు ఉన్నాయి.
ఫోటోలో: మొదటి తరం సెంట్రిఫ్యూజ్‌ల పరీక్షలు

రోటర్ హౌసింగ్‌లు కూడా మొదట్లో మెటల్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి, అవి కార్బన్ ఫైబర్ ద్వారా భర్తీ చేయబడతాయి. తేలికైన మరియు అత్యంత తన్యత, ఇది తిరిగే సిలిండర్‌కు అనువైన పదార్థం.

UEIP జనరల్ డైరెక్టర్ (2009-2012) అలెగ్జాండర్ కుర్కిన్ గుర్తుచేసుకున్నాడు: "ఇది హాస్యాస్పదంగా ఉంది. వారు కొత్త, మరింత "వనరుల" తరం సెంట్రిఫ్యూజ్‌లను పరీక్షిస్తున్నప్పుడు మరియు తనిఖీ చేస్తున్నప్పుడు, ఉద్యోగులలో ఒకరు రోటర్ పూర్తిగా ఆగిపోయే వరకు వేచి ఉండలేదు, క్యాస్కేడ్ నుండి డిస్‌కనెక్ట్ చేసి, దానిని చేతితో స్టాండ్‌కు తీసుకెళ్లాలని నిర్ణయించుకున్నారు. అయితే ఎంత ప్రతిఘటించినా ముందుకు వెళ్లకుండా ఈ సిలిండర్‌ని ఆలింగనం చేసుకుని వెనక్కి వెళ్లడం ప్రారంభించాడు. కాబట్టి భూమి తిరుగుతుందని, గైరోస్కోప్ ఒక గొప్ప శక్తి అని మేము మా కళ్లతో చూశాము.

ఎవరు కనిపెట్టారు?

ఓహ్, ఇది ఒక రహస్యం, మిస్టరీతో చుట్టబడి, సస్పెన్స్‌తో కప్పబడి ఉంది. ఇక్కడ మీరు స్వాధీనం చేసుకున్న జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు, CIA, SMERSH అధికారులు మరియు కూలిపోయిన గూఢచారి పైలట్ పవర్‌లను కూడా కనుగొంటారు. సాధారణంగా, గ్యాస్ సెంట్రిఫ్యూజ్ సూత్రం 19వ శతాబ్దం చివరిలో వివరించబడింది.

ఇంకా తెల్లవారుజామున అణు ప్రాజెక్ట్ప్రత్యేక ఇంజనీర్ డిజైన్ బ్యూరోకిరోవ్ ప్లాంట్‌లో, విక్టర్ సెర్జీవ్ సెంట్రిఫ్యూజ్ సెపరేషన్ పద్ధతిని ప్రతిపాదించాడు, అయితే మొదట అతని సహచరులు అతని ఆలోచనను ఆమోదించలేదు. సమాంతరంగా, ఓడిపోయిన జర్మనీకి చెందిన శాస్త్రవేత్తలు సుఖుమిలోని ఒక ప్రత్యేక పరిశోధనా సంస్థ-5లో సెపరేషన్ సెంట్రిఫ్యూజ్‌ను రూపొందించడానికి చాలా కష్టపడ్డారు: హిట్లర్‌లో ప్రముఖ సిమెన్స్ ఇంజనీర్‌గా పనిచేసిన డా. మాక్స్ స్టీన్‌బెక్ మరియు వియన్నా విశ్వవిద్యాలయంలో గ్రాడ్యుయేట్ అయిన మాజీ లుఫ్ట్‌వాఫ్ఫ్ మెకానిక్, గెర్నోట్ జిప్పే. మొత్తంగా, సమూహంలో సుమారు 300 "ఎగుమతి" భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఉన్నారు.

గుర్తుకొస్తుంది సియిఒ CJSC సెంట్రోటెక్-SPb స్టేట్ కార్పొరేషన్ రోసాటమ్ అలెక్సీ కాలిటీవ్స్కీ: "జర్మన్ సెంట్రిఫ్యూజ్ ఖచ్చితంగా సరిపోదని మా నిపుణులు నిర్ధారణకు వచ్చారు పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి. స్టీన్‌బెక్ యొక్క ఉపకరణంలో పాక్షికంగా సుసంపన్నమైన ఉత్పత్తిని తదుపరి దశకు బదిలీ చేసే వ్యవస్థ లేదు. ఇది మూత చివరలను చల్లబరచడానికి మరియు వాయువును స్తంభింపజేయడానికి ప్రతిపాదించబడింది, ఆపై దానిని డీఫ్రాస్ట్ చేసి, దానిని సేకరించి తదుపరి సెంట్రిఫ్యూజ్‌లో ఉంచండి. అంటే, పథకం పనిచేయదు. అయినప్పటికీ, ప్రాజెక్ట్ చాలా ఆసక్తికరమైన మరియు అసాధారణమైన సాంకేతిక పరిష్కారాలను కలిగి ఉంది. ఈ "ఆసక్తికరమైన మరియు అసాధారణమైన పరిష్కారాలు" సోవియట్ శాస్త్రవేత్తలు పొందిన ఫలితాలతో, ప్రత్యేకించి విక్టర్ సెర్జీవ్ యొక్క ప్రతిపాదనలతో కలిపి ఉన్నాయి. సాపేక్షంగా చెప్పాలంటే, మా కాంపాక్ట్ సెంట్రిఫ్యూజ్ జర్మన్ ఆలోచన యొక్క మూడింట ఒక వంతు మరియు సోవియట్ యొక్క మూడింట రెండు వంతులది.మార్గం ద్వారా, సెర్జీవ్ అబ్ఖాజియాకు వచ్చి, అదే స్టీన్‌బెక్ మరియు జిప్పేకు యురేనియం ఎంపిక గురించి తన ఆలోచనలను వ్యక్తం చేసినప్పుడు, స్టీన్‌బెక్ మరియు జిప్పే వాటిని అవాస్తవమని కొట్టిపారేశారు.

కాబట్టి సెర్జీవ్ ఏమి ముందుకు వచ్చాడు?

మరియు సెర్జీవ్ యొక్క ప్రతిపాదన పిటాట్ గొట్టాల రూపంలో గ్యాస్ సెలెక్టర్లను సృష్టించడం. కానీ డాక్టర్ స్టీన్‌బెక్, అతను విశ్వసించినట్లుగా, ఈ అంశంపై తన పళ్ళు తిన్నాడని, వర్గీకరణ: "అవి ప్రవాహాన్ని నెమ్మదిస్తాయి, అల్లకల్లోలం కలిగిస్తాయి మరియు విభజన ఉండదు!" కొన్ని సంవత్సరాల తరువాత, తన జ్ఞాపకాలపై పని చేస్తున్నప్పుడు, అతను చింతిస్తున్నాడు: “మా నుండి రావడానికి విలువైన ఆలోచన! కానీ నాకెప్పుడూ అలా అనిపించలేదు...”

తరువాత, ఒకసారి USSR వెలుపల, స్టీన్‌బెక్ ఇకపై సెంట్రిఫ్యూజ్‌లతో పని చేయలేదు. కానీ జర్మనీకి బయలుదేరే ముందు, గెరోంట్ జిప్పే సెర్జీవ్ యొక్క సెంట్రిఫ్యూజ్ యొక్క నమూనా మరియు దాని ఆపరేషన్ యొక్క తెలివిగల సరళమైన సూత్రంతో పరిచయం పొందడానికి అవకాశం ఉంది. పాశ్చాత్య దేశాలలో ఒకసారి, "మోసపూరిత జిప్పే," అతను తరచుగా పిలవబడే విధంగా, సెంట్రిఫ్యూజ్ డిజైన్‌కు తన స్వంత పేరుతో పేటెంట్ పొందాడు (పేటెంట్ నం. 1071597 ఆఫ్ 1957, 13 దేశాలలో ప్రకటించబడింది). 1957లో, USAకి వెళ్లిన తర్వాత, జిప్పే అక్కడ పని చేసే ఇన్‌స్టాలేషన్‌ను నిర్మించాడు, మెమరీ నుండి సెర్జీవ్ యొక్క నమూనాను పునరుత్పత్తి చేశాడు. మరియు అతను దానిని పిలిచాడు, నివాళి అర్పిద్దాం, "రష్యన్ సెంట్రిఫ్యూజ్" (చిత్రం).

మార్గం ద్వారా, రష్యన్ ఇంజనీరింగ్ అనేక ఇతర సందర్భాలలో కూడా చూపించింది. ఒక ఉదాహరణ సాధారణ అత్యవసర షట్-ఆఫ్ వాల్వ్. సెన్సార్లు, డిటెక్టర్లు లేదా ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లు లేవు. ఒక సమోవర్ పీపాలో నుంచి నీళ్లు బయిటికి రావడమునకు వేసివుండే చిన్న గొట్టము మాత్రమే ఉంది, ఇది క్యాస్కేడ్ ఫ్రేమ్‌ను దాని రేకతో తాకుతుంది. ఏదైనా తప్పు జరిగితే మరియు సెంట్రిఫ్యూజ్ అంతరిక్షంలో దాని స్థానాన్ని మార్చుకుంటే, అది కేవలం ఇన్లెట్ లైన్‌ను తిప్పి మూసివేస్తుంది. ఇది అంతరిక్షంలో అమెరికన్ పెన్ మరియు రష్యన్ పెన్సిల్ గురించి జోక్ లాంటిది.

మా రోజులు

ఈ వారం ఈ పంక్తుల రచయిత ఒక ముఖ్యమైన కార్యక్రమానికి హాజరయ్యారు - ఒప్పందం ప్రకారం US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ పరిశీలకుల రష్యన్ కార్యాలయాన్ని మూసివేయడం HEU-LEU. ఈ ఒప్పందం (అత్యంత సుసంపన్నమైన యురేనియం - తక్కువ సుసంపన్నమైన యురేనియం) రష్యా మరియు అమెరికా మధ్య అణుశక్తి రంగంలో అతిపెద్ద ఒప్పందం. ఒప్పంద నిబంధనల ప్రకారం, రష్యన్ అణు శాస్త్రవేత్తలు 500 టన్నుల మా ఆయుధ-గ్రేడ్ (90%) యురేనియంను అమెరికన్ అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ల కోసం ఇంధనంగా (4%) HFCలుగా ప్రాసెస్ చేశారు. 1993-2009 ఆదాయాలు 8.8 బిలియన్ US డాలర్లు. యుద్ధానంతర సంవత్సరాల్లో ఐసోటోప్ విభజన రంగంలో మన అణు శాస్త్రవేత్తలు సాధించిన సాంకేతిక పురోగతి యొక్క తార్కిక ఫలితం ఇది.
ఫోటోలో: UEIP వర్క్‌షాప్‌లలో ఒకదానిలో గ్యాస్ సెంట్రిఫ్యూజ్‌ల క్యాస్కేడ్‌లు. వాటిలో సుమారు 100,000 ఇక్కడ ఉన్నాయి.

సెంట్రిఫ్యూజ్‌లకు ధన్యవాదాలు, మేము సైనిక మరియు వాణిజ్య ఉత్పత్తి రెండింటిలోనూ సాపేక్షంగా చౌకగా వేల టన్నులను పొందాము. రష్యా వివాదాస్పదమైన ప్రాధాన్యతను కలిగి ఉన్న కొన్ని (సైనిక విమానయానం, అంతరిక్షం)లో అణు పరిశ్రమ ఒకటి. ఒప్పందాన్ని మినహాయించి, పది సంవత్సరాల ముందుగానే (2013 నుండి 2022 వరకు) విదేశీ ఆర్డర్‌లు మాత్రమే, రోసాటమ్ పోర్ట్‌ఫోలియో HEU-LEU 69.3 బిలియన్ డాలర్లు. 2011లో అది 50 బిలియన్లకు మించి...
ఫోటో UEIP వద్ద HFCలతో కంటైనర్‌ల గిడ్డంగిని చూపుతుంది.

సెప్టెంబర్ 28, 1942 న, స్టేట్ డిఫెన్స్ కమిటీ నం. 2352ss యొక్క తీర్మానం "యురేనియంపై పని యొక్క సంస్థపై" ఆమోదించబడింది. ఈ తేదీ రష్యన్ అణు పరిశ్రమ చరిత్ర యొక్క అధికారిక ప్రారంభంగా పరిగణించబడుతుంది.

విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్య ఎల్లప్పుడూ అపారమైన శక్తి విడుదలతో కూడి ఉంటుంది. ఆచరణాత్మక ఉపయోగంఈ శక్తి అణు రియాక్టర్ యొక్క ప్రధాన పని.

అణు రియాక్టర్ అనేది నియంత్రిత లేదా నియంత్రిత, అణు విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్య సంభవించే పరికరం.

ఆపరేషన్ సూత్రం ఆధారంగా, అణు రియాక్టర్లు రెండు గ్రూపులుగా విభజించబడ్డాయి: థర్మల్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్లు మరియు ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్లు.

థర్మల్ న్యూట్రాన్ న్యూక్లియర్ రియాక్టర్ ఎలా పని చేస్తుంది?

ఒక సాధారణ అణు రియాక్టర్ కలిగి ఉంటుంది:

• కోర్ మరియు మోడరేటర్;
• న్యూట్రాన్ రిఫ్లెక్టర్;
• శీతలకరణి;
• చైన్ రియాక్షన్ కంట్రోల్ సిస్టమ్, అత్యవసర రక్షణ;
• నియంత్రణ మరియు రేడియేషన్ రక్షణ వ్యవస్థ;
• రిమోట్ కంట్రోల్ సిస్టమ్.

1 - క్రియాశీల జోన్; 2 - రిఫ్లెక్టర్; 3 - రక్షణ; 4 - నియంత్రణ రాడ్లు; 5 - శీతలకరణి; 6 - పంపులు; 7 - ఉష్ణ వినిమాయకం; 8 - టర్బైన్; 9 - జనరేటర్; 10 - కెపాసిటర్.

కోర్ మరియు మోడరేటర్

ఇది నియంత్రిత విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్య సంభవించే కోర్లో ఉంది.

చాలా అణు రియాక్టర్లు యురేనియం-235 యొక్క భారీ ఐసోటోపులపై పనిచేస్తాయి. కానీ యురేనియం ధాతువు యొక్క సహజ నమూనాలలో దాని కంటెంట్ 0.72% మాత్రమే. చైన్ రియాక్షన్ అభివృద్ధి చెందడానికి ఈ ఏకాగ్రత సరిపోదు. అందువల్ల, ధాతువు కృత్రిమంగా సమృద్ధిగా ఉంటుంది, ఈ ఐసోటోప్ యొక్క కంటెంట్‌ను 3%కి తీసుకువస్తుంది.

ఫిస్సైల్ మెటీరియల్, లేదా అణు ఇంధనం, మాత్రల రూపంలో హెర్మెటిక్‌గా మూసివున్న రాడ్‌లలో ఉంచబడుతుంది, వీటిని ఇంధన కడ్డీలు (ఇంధన మూలకాలు) అంటారు. అవి నిండిన మొత్తం యాక్టివ్ జోన్‌ను విస్తరిస్తాయి మోడరేటర్న్యూట్రాన్లు.

న్యూక్లియర్ రియాక్టర్‌లో న్యూట్రాన్ మోడరేటర్ ఎందుకు అవసరం?

వాస్తవం ఏమిటంటే యురేనియం-235 న్యూక్లియైల క్షయం తర్వాత పుట్టిన న్యూట్రాన్లు చాలా అతి వేగం. ఇతర యురేనియం కేంద్రకాల ద్వారా వాటిని సంగ్రహించే సంభావ్యత నెమ్మదిగా న్యూట్రాన్ల సంగ్రహ సంభావ్యత కంటే వందల రెట్లు తక్కువ. మరియు వాటి వేగాన్ని తగ్గించకపోతే, అణు ప్రతిచర్య కాలక్రమేణా చనిపోవచ్చు. మోడరేటర్ న్యూట్రాన్ల వేగాన్ని తగ్గించే సమస్యను పరిష్కరిస్తాడు. వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ల మార్గంలో నీరు లేదా గ్రాఫైట్ ఉంచినట్లయితే, వాటి వేగాన్ని కృత్రిమంగా తగ్గించవచ్చు మరియు తద్వారా అణువుల ద్వారా సంగ్రహించబడిన కణాల సంఖ్యను పెంచవచ్చు. అదే సమయంలో, రియాక్టర్‌లో చైన్ రియాక్షన్‌కి తక్కువ అణు ఇంధనం అవసరమవుతుంది.

మందగమన ప్రక్రియ ఫలితంగా, థర్మల్ న్యూట్రాన్లు, దీని వేగం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద గ్యాస్ అణువుల ఉష్ణ కదలిక వేగానికి దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది.

నీరు, భారీ నీరు (డ్యూటెరియం ఆక్సైడ్ D 2 O), బెరీలియం మరియు గ్రాఫైట్ అణు రియాక్టర్లలో మోడరేటర్‌గా ఉపయోగించబడతాయి. కానీ ఉత్తమ మోడరేటర్ హెవీ వాటర్ D2O.

న్యూట్రాన్ రిఫ్లెక్టర్

పర్యావరణంలోకి న్యూట్రాన్ లీకేజీని నివారించడానికి, అణు రియాక్టర్ యొక్క కోర్ చుట్టూ ఉంటుంది న్యూట్రాన్ రిఫ్లెక్టర్. రిఫ్లెక్టర్‌ల కోసం ఉపయోగించే పదార్థం తరచుగా మోడరేటర్‌ల మాదిరిగానే ఉంటుంది.

శీతలకరణి

అణు ప్రతిచర్య సమయంలో విడుదలయ్యే వేడి శీతలకరణిని ఉపయోగించి తొలగించబడుతుంది. గతంలో వివిధ మలినాలు మరియు వాయువుల నుండి శుద్ధి చేయబడిన సాధారణ సహజ నీరు, తరచుగా అణు రియాక్టర్లలో శీతలకరణిగా ఉపయోగించబడుతుంది. కానీ నీరు ఇప్పటికే 100 0 C ఉష్ణోగ్రత వద్ద మరియు 1 atm పీడనం వద్ద ఉడకబెట్టడం వలన, మరిగే బిందువును పెంచడానికి, ప్రాధమిక శీతలకరణి సర్క్యూట్లో ఒత్తిడి పెరుగుతుంది. రియాక్టర్ కోర్ ద్వారా ప్రసరించే ప్రైమరీ సర్క్యూట్ నీరు ఇంధన కడ్డీలను కడుగుతుంది, 320 0 C. ఉష్ణోగ్రత వరకు వేడెక్కుతుంది. అప్పుడు, ఉష్ణ వినిమాయకం లోపల, అది సెకండరీ సర్క్యూట్ నీటికి వేడిని ఇస్తుంది. ఉష్ణ మార్పిడి గొట్టాల ద్వారా మార్పిడి జరుగుతుంది, కాబట్టి సెకండరీ సర్క్యూట్ నీటితో ఎటువంటి సంబంధం లేదు. ఇది ఉష్ణ వినిమాయకం యొక్క రెండవ సర్క్యూట్లోకి ప్రవేశించకుండా రేడియోధార్మిక పదార్ధాలను నిరోధిస్తుంది.

ఆపై ప్రతిదీ ఒక థర్మల్ పవర్ ప్లాంట్లో జరుగుతుంది. రెండవ సర్క్యూట్లో నీరు ఆవిరిగా మారుతుంది. ఆవిరి టర్బైన్‌ను తిరుగుతుంది, ఇది విద్యుత్ జనరేటర్‌ను నడుపుతుంది, ఇది విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

భారీ నీటి రియాక్టర్లలో, శీతలకరణి హెవీ వాటర్ D2O, మరియు లిక్విడ్ మెటల్ శీతలకరణి ఉన్న రియాక్టర్లలో ఇది కరిగిన లోహం.

చైన్ రియాక్షన్ కంట్రోల్ సిస్టమ్

రియాక్టర్ యొక్క ప్రస్తుత స్థితి అనే పరిమాణం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది రియాక్టివిటీ.

ρ = ( k -1)/ కె ,

k = n i / n i -1 ,

ఎక్కడ కె - న్యూట్రాన్ గుణకార కారకం,

n i - న్యూక్లియర్ ఫిషన్ రియాక్షన్‌లో తదుపరి తరం న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య,

n i -1 , - అదే ప్రతిచర్యలో మునుపటి తరం యొక్క న్యూట్రాన్ల సంఖ్య.

ఉంటే k˃ 1 , గొలుసు ప్రతిచర్య పెరుగుతుంది, వ్యవస్థ అంటారు సూపర్క్రిటికల్వై. ఉంటే కె< 1 , చైన్ రియాక్షన్ చనిపోతుంది మరియు సిస్టమ్ అంటారు సబ్క్రిటికల్. వద్ద k = 1 రియాక్టర్ లోపల ఉంది స్థిరమైన క్లిష్టమైన పరిస్థితి, ఫిస్సైల్ న్యూక్లియైల సంఖ్య మారదు కాబట్టి. ఈ స్థితిలో రియాక్టివిటీ ρ = 0 .

రియాక్టర్ యొక్క క్లిష్టమైన స్థితి (అణు రియాక్టర్‌లో అవసరమైన న్యూట్రాన్ గుణకార కారకం) కదలడం ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది నియంత్రణ రాడ్లు. అవి తయారు చేయబడిన పదార్థంలో న్యూట్రాన్ శోషక పదార్థాలు ఉంటాయి. ఈ రాడ్‌లను కోర్‌లోకి విస్తరించడం లేదా నెట్టడం ద్వారా, అణు విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్య రేటు నియంత్రించబడుతుంది.

నియంత్రణ వ్యవస్థ దాని ప్రారంభ సమయంలో రియాక్టర్ నియంత్రణను అందిస్తుంది, షెడ్యూల్ షట్డౌన్, పవర్ వద్ద ఆపరేషన్, అలాగే అణు రియాక్టర్ యొక్క అత్యవసర రక్షణ. నియంత్రణ రాడ్ల స్థానాన్ని మార్చడం ద్వారా ఇది సాధించబడుతుంది.

రియాక్టర్ పారామితులు (ఉష్ణోగ్రత, పీడనం, శక్తి పెరుగుదల రేటు, ఇంధన వినియోగం మొదలైనవి) ప్రమాణం నుండి వైదొలగినట్లయితే మరియు ఇది ప్రమాదానికి దారి తీస్తుంది, ప్రత్యేక అత్యవసర రాడ్లుమరియు అణు ప్రతిచర్య త్వరగా ఆగిపోతుంది.

రియాక్టర్ పారామితులు ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉన్నాయని నిర్ధారించుకోండి నియంత్రణ మరియు రేడియేషన్ రక్షణ వ్యవస్థలు.

గార్డు కోసం పర్యావరణంనుండి రేడియోధార్మిక రేడియేషన్రియాక్టర్ మందపాటి కాంక్రీట్ కేసింగ్‌లో ఉంచబడుతుంది.

రిమోట్ కంట్రోల్ సిస్టమ్స్

అణు రియాక్టర్ స్థితి గురించి అన్ని సంకేతాలు (శీతలకరణి ఉష్ణోగ్రత, రేడియేషన్ స్థాయి వివిధ భాగాలురియాక్టర్, మొదలైనవి) రియాక్టర్ నియంత్రణ ప్యానెల్‌కు పంపబడతాయి మరియు కంప్యూటర్ సిస్టమ్‌లలో ప్రాసెస్ చేయబడతాయి. నిర్దిష్ట వ్యత్యాసాలను తొలగించడానికి అవసరమైన అన్ని సమాచారం మరియు సిఫార్సులను ఆపరేటర్ స్వీకరిస్తారు.

ఫాస్ట్ రియాక్టర్లు

ఈ రకమైన రియాక్టర్లు మరియు థర్మల్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్ల మధ్య వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, యురేనియం -235 క్షయం తర్వాత ఉత్పన్నమయ్యే వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లు మందగించబడవు, కానీ యురేనియం -238 ద్వారా ప్లూటోనియం -239 గా మార్చడం ద్వారా గ్రహించబడతాయి. అందువల్ల, వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ రియాక్టర్లు ఆయుధాల-గ్రేడ్ ప్లూటోనియం-239 మరియు థర్మల్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి, వీటిని అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ జనరేటర్లు విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తాయి.

అటువంటి రియాక్టర్లలో అణు ఇంధనం యురేనియం-238, మరియు ముడి పదార్థం యురేనియం-235.

సహజ యురేనియం ధాతువులో, 99.2745% యురేనియం-238. థర్మల్ న్యూట్రాన్ శోషించబడినప్పుడు, అది విచ్ఛిత్తి చేయదు, కానీ యురేనియం-239 యొక్క ఐసోటోప్ అవుతుంది.

β-క్షయం తర్వాత కొంత సమయం తరువాత, యురేనియం-239 నెప్ట్యూనియం-239 న్యూక్లియస్‌గా మారుతుంది:

239 92 U → 239 93 Np + 0 -1 e

రెండవ β-క్షయం తరువాత, ఫిస్సైల్ ప్లూటోనియం-239 ఏర్పడుతుంది:

239 9 3 Np → 239 94 Pu + 0 -1 e

చివరకు, ప్లూటోనియం -239 న్యూక్లియస్ యొక్క ఆల్ఫా క్షయం తరువాత, యురేనియం -235 పొందబడుతుంది:

239 94 పు → 235 92 U + 4 2 అతను

ముడి పదార్థాలతో కూడిన ఇంధన రాడ్లు (సుసంపన్నమైన యురేనియం-235) రియాక్టర్ కోర్లో ఉన్నాయి. ఈ జోన్ చుట్టూ బ్రీడింగ్ జోన్ ఉంది, ఇందులో ఇంధనం (క్షీణించిన యురేనియం-238)తో కూడిన ఇంధన రాడ్‌లు ఉంటాయి. యురేనియం-235 క్షయం తర్వాత కోర్ నుండి వెలువడే ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్‌లు యురేనియం-238 కేంద్రకాలచే సంగ్రహించబడతాయి. ఫలితంగా, ప్లూటోనియం-239 ఏర్పడుతుంది. అందువలన, ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్లలో కొత్త అణు ఇంధనం ఉత్పత్తి అవుతుంది.

ద్రవ లోహాలు లేదా వాటి మిశ్రమాలను ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ న్యూక్లియర్ రియాక్టర్లలో శీతలకరణిగా ఉపయోగిస్తారు.

అణు రియాక్టర్ల వర్గీకరణ మరియు అప్లికేషన్

అణు రియాక్టర్లను ప్రధానంగా అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లలో ఉపయోగిస్తారు. వారి సహాయంతో, విద్యుత్ మరియు ఉష్ణ శక్తి పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. అటువంటి రియాక్టర్లను అంటారు శక్తి .

ఆధునిక అణు జలాంతర్గాములు, ఉపరితల నౌకలు, ప్రొపల్షన్ సిస్టమ్‌లలో అణు రియాక్టర్లు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. అంతరిక్ష సాంకేతికత. వారు సరఫరా చేస్తారు విద్యుశ్చక్తిఇంజిన్లు అంటారు రవాణా రియాక్టర్లు .

న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్ మరియు రేడియేషన్ కెమిస్ట్రీ రంగంలో శాస్త్రీయ పరిశోధన కోసం, న్యూట్రాన్లు మరియు గామా క్వాంటా యొక్క ప్రవాహాలు ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి కోర్లో పొందబడతాయి. పరిశోధన రియాక్టర్లు. వాటి ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే శక్తి 100 మెగావాట్లకు మించదు మరియు పారిశ్రామిక అవసరాలకు ఉపయోగించబడదు.

శక్తి ప్రయోగాత్మక రియాక్టర్లు ఇంకా తక్కువ. ఇది కొన్ని kW విలువను మాత్రమే చేరుకుంటుంది. ఈ రియాక్టర్లను వివిధ అధ్యయనాలకు ఉపయోగిస్తారు భౌతిక పరిమాణాలు, అణు ప్రతిచర్యల రూపకల్పనలో దీని ప్రాముఖ్యత ముఖ్యమైనది.

TO పారిశ్రామిక రియాక్టర్లు వైద్య ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించే రేడియోధార్మిక ఐసోటోపుల ఉత్పత్తికి, అలాగే పరిశ్రమ మరియు సాంకేతికత యొక్క వివిధ రంగాలలో రియాక్టర్లను కలిగి ఉంటుంది. డీశాలినేషన్ రియాక్టర్లు సముద్రపు నీరుపారిశ్రామిక రియాక్టర్లను కూడా సూచిస్తాయి.