Nuclear Reactor: Kanuni uendeshaji, na kitengo mzunguko

Design na uendeshaji wa mtambo wa nyuklia kulingana na initialization na kudhibiti kujitegemea majibu ya nyuklia. Ni kutumika kama chombo cha utafiti kwa ajili ya uzalishaji isotopu mionzi na kama chanzo nguvu kwa ajili ya mitambo ya nyuklia.

Nuclear Reactor: kanuni ya uendeshaji (fupi)

Kutumika humu fission mchakato ambao kiini nzito hugawanyika vipande viwili vidogo. vipande hivi ni katika hali msisimko sana na emit manane, na chembe nyingine subatomic na fotoni. Manane unaweza kusababisha mgawanyiko mpya kutokana na ambayo wao ni lilio hata zaidi, na kadhalika. Hii kuendelea kujitegemea idadi ya disintegrations kuitwa mmenyuko mnyororo. Wakati huo huo, kiasi kikubwa cha nishati, uzalishaji wa ambayo ni lengo la matumizi ya nishati ya nyuklia.

kanuni ya uendeshaji wa mtambo wa nyuklia na nyuklia kupanda ni kama kwamba 85% ya nishati makoloni splitting ni huru katika muda mfupi sana baada ya kuanza kwa hatua. sehemu iliyobaki ni zinazozalishwa na kuoza mionzi ya bidhaa utenganisho, baada ya wao kukataliwa nyutroni. Mionzi kuoza ni hatua ambapo chembe fika hali thabiti. Aliendelea na baada mgawanyiko.

atomic bomu mnyororo mmenyuko kuongezeka kwa ukali, mpaka zaidi ya nyenzo zitagawanywa. Hii hutokea kwa haraka sana, kuzalisha milipuko nguvu mno tabia ya mabomu hayo. Utaratibu na uendeshaji wa mtambo wa nyuklia kwa kuzingatia kanuni ya kudumisha mnyororo mmenyuko juu ya umewekwa cha karibu mara kwa mara. Ni iliyoundwa ili kulipuka kama bomu la atomiki hawawezi.

Chain Reaction na ukosoaji

Fizikia fission Reactor ni kuamua kwamba mlolongo mmenyuko uwezekano baada ya nyuklia fission nutroni chafu. Kama idadi ya hivi karibuni hupungua, kiwango cha mgawanyo katika mwisho kuanguka kwa sifuri. Katika hali hii mtambo itakuwa katika hali subcritical. Kama idadi nutroni ni iimarishwe katika ngazi ya mara kwa mara, kiwango fission utabaki imara. Reactor itakuwa katika hali mbaya. Na hatimaye, kama baada ya muda ya idadi ya watu nutroni hukua, kugawa kasi na nguvu itaongeza. hali ya msingi inakuwa supercritical.

kanuni ya uendeshaji wa mtambo wa nyuklia ijayo. Kabla ya kuanza idadi ya watu nutroni ni karibu na sifuri. Kisha, waendeshaji kuondoa udhibiti fimbo kutoka msingi, kuongeza mgawanyiko vipande kwamba kwa muda hubadilisha Reactor katika hali supercritical. Baada ya kufikia lilipimwa nguvu waendeshaji sehemu akarudi kudhibiti fimbo, na kurekebisha kiasi cha nyutroni. Hatimaye Reactor ni iimarishwe katika hali mbaya. Ikiwa ni lazima kuacha, mwendeshaji huweka fimbo kabisa. Hii suppresses mgawanyiko na huweka msingi katika jimbo subcritical.

aina ya mitambo

Zaidi ya nishati wa sasa ni kuzalisha joto muhimu kuendesha mitambo, ambayo gari jenereta ya umeme wa mitambo ya nyuklia duniani. Pia, kuna wengi utafiti reactors, na baadhi ya nchi na nyambizi au meli uso, huendeshwa kutokana na nguvu ya atomu.

mitambo ya nguvu

Kuna aina kadhaa ya aina hii ya mtambo huo, lakini antog sana mpango wa maji mwanga. Kwa upande wake, inaweza kutumika katika maji kushinikizwa au maji ya moto. Katika kesi ya kwanza shinikizo kioevu joto na joto ya msingi na kuingia jenereta mvuke. Kuna, joto kutoka msingi kwa mzunguko wa sekondari ni kupita, zaidi inahusu maji. mvuke yanayotokana hatimaye hutumika kama maji kufanya kazi katika turbine mzunguko.

Reactor ni aina mchemko kazi katika kanuni ya nishati ya moja kwa moja mzunguko. Maji kupitia msingi, kuletwa kwa jipu juu ya kiwango cha kati shinikizo. Ulijaa mvuke hupita kupitia mfululizo wa separators na ranges ni ya kutupa katika Reactor chombo, na kusababisha hali yake sverhperegretoe. Superheated mvuke hutumiwa kama maji ya kazi, turbine kupokezana.

High-joto gesi-kilichopozwa

High-joto gesi-kilichopozwa umeyeyuka (HTGR) - mtambo wa nyuklia, kanuni za uendeshaji ni msingi juu ya matumizi ya grafiti kama nishati mchanganyiko wa mafuta na microspheres. Kuna aina mbili za mashindano miundo:

• German "Loose-kujaza" mfumo, ambayo inatumia mviringo mafuta vipengele 60 mm kipenyo, yenye mchanganyiko wa mafuta na grafiti katika ganda grafiti,
• toleo la Marekani ya grafiti Miche hexagonal kwamba interlock kujenga msingi.

Katika hali zote mbili, maji baridi lina helium katika shinikizo ya juu 100 atmospheres. German mfumo helium hupitia mapengo katika safu ya mviringo mambo ya mafuta, na nchini Marekani - kupitia fursa katika Miche grafiti mpangilio pamoja mhimili wa kati wa mtambo huo msingi. Chaguzi zote mbili unaweza kufanya kazi katika joto la juu sana, tangu grafiti ina juu sana usablimishaji joto, na kemikali ajizi helium kabisa. Moto helium inaweza kutumika moja kwa moja kama maji ya kufanya kazi katika turbine gesi katika joto la juu au joto inaweza kutumika kwa ajili ya kuzalisha mvuke mzunguko wa maji.

Liquid-chuma mtambo wa nyuklia: mzunguko na kanuni za kazi

Fast reactors na coolant sodium imepokea usikivu mkubwa katika 1960-1970 ya. Hapati kuwa uwezo wao wa kuzaa mafuta ya nyuklia katika siku chache zijazo wanatakiwa kuzalisha mafuta kwa ajili ya sekta haraka kutoa kinuklia. Wakati ikawa wazi kuwa matarajio hii ni unrealistic, shauku waned katika miaka ya 1980. Hata hivyo, katika Marekani, Russia, Ufaransa, Uingereza, Japan na Ujerumani kujengwa mfululizo wa mitambo ya aina hii. Wengi wao kazi katika uranium kaboni au mchanganyiko wa plutonium kaboni. Katika Marekani, hata hivyo, mafanikio makubwa zaidi ilikuwa mafanikio na mafuta chuma.

Candu

Canada umelenga jitihada zake katika mitambo, ambayo kutumia uranium asili. Hii hupunguza haja kwa ajili ya utajiri wake kwa kutumia huduma ya nchi nyingine. matokeo ya sera hii ni deuterium-uranium Reactor (Candu). Kudhibiti na baridi ni zinazozalishwa maji nzito. Design na uendeshaji wa mtambo wa nyuklia ni kutumia tank na baridi D ₂ O katika shinikizo anga. Active eneo kupenywe mirija ya zirconium alloy mafuta ya urani asili, kwa njia ambayo huzunguka baridi maji yake nzito. Umeme ni zinazozalishwa kwa kugawa joto uhamisho katika coolant nzito maji, ambayo husambazwa kupitia jenereta mvuke. mvuke katika mzunguko sekondari kisha hupitia kawaida turbine mzunguko.

vifaa vya utafiti

Kwa ajili ya utafiti mtambo wa nyuklia mara nyingi hutumika, kanuni ambayo yamo katika matumizi ya mambo ya maji baridi sahani na mafuta uranium katika mabaraza fomu. Uwezo wa kufanya kazi katika aina mbalimbali ya ngazi nguvu kutoka kilowatts mia chache megawati. Kwa kuwa uzalishaji wa umeme ni si lengo kuu la nishati ya utafiti, ni sifa ya nishati ya joto yanayotokana na wiani wa msingi manane nishati nominella. Ni mkataba huo utasaidia kupima uwezo wa mtambo huo utafiti kufanya tafiti maalum. mifumo ya nguvu ya chini huwa na kazi katika vyuo vikuu na zinatumika kwa ajili ya mafunzo, na nguvu ya juu unahitajika katika maabara ya utafiti kwa kupima vifaa na sifa, pamoja na kwa ajili ya utafiti wa jumla.

ya kawaida ya utafiti mtambo wa nyuklia, muundo na kanuni za kazi ni kama ifuatavyo. Eneo lake kazi iko katika sehemu ya chini ya kubwa kina bwawa la maji. Hii inawezesha uchunguzi na channel mgao ambao mihimili nutroni inaweza kuelekezwa. Katika ngazi ya uwezo mdogo hakuna haja wa kusukuma coolant, kama kudumisha matumizi salama ya uendeshaji hali ya convection asili ya coolant kuhakikisha kutosha joto itawaangamiza. exchanger joto ni kawaida ziko juu ya uso au katika sehemu ya juu ya pool ambapo maji ya moto ni kusanyiko.

meli ufungaji

Awali na msingi ya matumizi ya nishati ya nyuklia ni matumizi yao katika nyambizi. Faida yao kuu ni kwamba, tofauti na mifumo ya nishati ya mafuta mwako wa kuzalisha umeme wao hawahitaji hewa. Kwa sababu hiyo, nyuklia manowari unaweza kubaki iliyokuwa kwa muda mrefu, na kawaida ya dizeli umeme nyambizi lazima mara kwa mara kupanda kwa uso, kuendesha motors yao hewa. nishati ya nyuklia hutoa mikakati faida Navy meli. Shukrani kwa wake, hakuna haja ya refuel katika bandari za kigeni au kutoka magari ya maji kwa urahisi katika mazingira magumu.

kanuni ya uendeshaji wa mtambo wa nyuklia manowari kundi. Hata hivyo, inajulikana kwamba katika Marekani inatumia yenye utajiri uranium, na deceleration na baridi ni nyepesi maji. mpango wa kwanza Reactor nyuklia manowari USS Nautilus alikuwa kusukumwa na mitambo ya nguvu za utafiti. kipengele yake ya kipekee juu sana reactivity margin, kutoa hadi kipindi cha uendeshaji bila kuongeza mafuta na uwezo wa kuanzisha upya baada ya kuacha. Power Kituo cha katika nyambizi lazima kimya sana, kuzuia kujulikana. Ili kukidhi mahitaji maalum ya kategoria mbalimbali za nyambizi mifano mbalimbali ya mimea nguvu imeanzishwa.

Marekani Navy ya ndege flygbolag kutumika mtambo wa nyuklia, kanuni ambayo inaaminika kuwa zilizokopwa kutoka nyambizi kubwa. Taarifa ya ujenzi yao na si kuchapishwa.

Mbali na hilo nchini Marekani, submarines nyuklia ni katika Uingereza, Ufaransa, Urusi, China na India. Katika kila kesi, kubuni si wazi, lakini inaaminika kwamba wao wote ni sawa - hii ni matokeo ya mahitaji sawa kwa tabia zao za kiufundi. Urusi pia ina meli ndogo la vichombezi nyuklia, ambayo ilianzishwa mtambo huo kama katika nyambizi Kisovyeti.

mitambo ya viwanda

Kwa madhumuni ya uzalishaji wa silaha daraja plutonium-239 hutumia mtambo wa nyuklia, kanuni ambayo yamo katika uzalishaji juu na nishati ngazi ya chini. Hii ni kutokana na ukweli kwamba kwa muda mrefu kukaa plutonium katika msingi husababisha mkusanyiko wa zisizohitajika ²⁴⁰ Pu.

uzalishaji wa tritium

Hivi sasa, vifaa kuu obtainable kwa mifumo hiyo ni tritium ⁽³ H au T) - malipo kwa mabomu hidrojeni. Plutonium-239 kwa muda mrefu nusu ya maisha ya miaka 24,100, hivyo nchi na silaha za nyuklia kwamba matumizi ya kipengele hiki, kama sheria, na ni zaidi ya lazima. Tofauti na ²³⁹ Pu, nusu ya maisha ya tritium ni kuhusu 12 miaka. Hivyo, ili kudumisha hesabu lazima, hii isotopu mionzi hidrojeni lazima ifanyike kwa utaratibu. Nchini Marekani, Savannah River (South Carolina), kwa mfano, ina mitambo kadhaa maji nzito, ambayo kuzalisha tritium.

nguvu yaliyo

Imeundwa na nishati ya nyuklia, na uwezo wa kutoa umeme na mvuke joto kufutwa maeneo ya mbali. Katika Urusi, kwa mfano, tuligundua matumizi ya mfumo ndogo nguvu, maalum iliyoundwa na kuhudumia makazi Arctic. Katika China, vifaa vya 10 ya Megawati HTR-10 joto na taasisi umeme utafiti, ambayo iko. Maendeleo ya nishati ndogo moja kwa moja kudhibitiwa na uwezo sawa zinafanywa katika Sweden na Canada. Katika kipindi cha 1960-1972, Jeshi la Marekani kutumika kompakt maji reactors kutoa besi kijijini katika Greenland na Antaktika. Ilibadilishwa na mitambo ya nishati ya mafuta ya mafuta.

uchunguzi sayari

Aidha, mitambo walikuwa iliyoundwa kwa ajili ya nguvu na harakati katika nafasi. Katika kipindi cha 1967-1988, Umoja wa Kisovyeti imara ndogo mitambo ya nyuklia katika "Kosmos" satelaiti kusambaza vifaa na Telemetry, lakini sera hii imekuwa lengo kwa upinzani. Angalau moja ya satelaiti hizi aliingia anga ya dunia, na kusababisha mionzi uchafuzi maeneo ya mbali ya Canada. Marekani ilizindua tu satellite moja kwa mtambo wa nyuklia mwaka 1965. Hata hivyo, miradi ya matumizi yao katika misioni kina nafasi, manned utafiti sayari nyingine au juu ya kudumu mwandamo msingi kuendelea kuimarishwa. Hii ni kuhakikisha kuwa mtambo huo gesi-kilichopozwa au maji-chuma nyuklia, kanuni ya kimwili ya ambayo hutoa ya juu iwezekanavyo joto muhimu ili kupunguza ukubwa wa bomba. Pia, mtambo huo nafasi ya vifaa vya kuwa kama Compact iwezekanavyo ili kupunguza kiasi cha vifaa kutumika kwa ajili ya shielding, na kupunguza uzito wakati wa uzinduzi na ndege nafasi. uwezo Mafuta itahakikisha uendeshaji wa mtambo huo kwa muda wa ndege nafasi.