Ядерний реактор

1. Ядерний реактор

2. Ядерний реактор — це пристрій, в якому відбувається керована ланцюгова ядерна реакція, яка супроводжується виділенням тепла та енергії.

3. Пешрийядерний реактор бувпобудований у 1942 році в США підкерівництвом Е. Фермі. В нашійкраїні (тоді СРСР) перший реактор побудований 1946 року підкерівництвом І.В. Курчатова.

4. Енріко Фермі (29 вересня 1901, Рим — 28 дистопада 1954, Чикаго) — видатний італійський фізик, який вніс великий вклад в сучасну теоретичну та експерементальну фізику, один із основоположників квантової фізики Ігор Васильович Курчатов (30 грудня 1902 (12 січня1903), Сіамський Завод, Уфимська губернія — 7 лютого 1960, Москва) — радянський фізик, «батько» радянської атомної бомби. Засновник та перший директор Інституту атомної енергії з 1943 р. по 1960 р., головний науковий керівник атомної проблеми в СРСР, один із основоположників використання ядерної енергії в мирних цілях.

5. Класифікація реакторів: За характером використання ядерні реактори поділяютьсяна: • Експериментальні реактори, призначені для вивчення різних фізичних величин, значення яких необхідне для проектування та експлуатації ядерних реакторів; потужність таких реакторів не перевищує декількох кВт. • Дослідницькі реактори, в яких потоки нейтронів і гамма-квантів, створених в активній зоні, використовуються для дослідження в області ядерної фізики, фізики твердого тіла, радіаційної хімії, біології, для випробування матеріалів, призначених для роботи в інтенсивних нейтронних потоках (в т. ч. деталей ядерних реакторів), для виготовлення ізотопів. Потужність дослідницьких реакторів не перевищує 100 МВт. Енергія, що виділяється, як правило, не використовується. • Ізотопні (збройні, промислові) реакторивикористовуються для напрацювання ізотопів, що використовуються в ядерних озброєннях, наприклад239Pu. • Енергетичні реактори, призначені для отримання електричної та теплової енергії, що використовується в енергетиці, при опрісненні води, для приводу силових установок кораблів, літаків та космічних апаратів, у виготовленні водню та металургії і т. д. Теплова потужність сучасних енергетичних реакторів досягає 5 ГВт.

6. За спектром нейтронів • Реактор на теплових (повільних) нейтронах («тепловий реактор») • Реактор на швидких нейтронах («швидкий реактор») • Реактор на проміжних нейтронах • Реактор зі змішаним спектром За розміщенням палива • Гетерогенні реактори, де паливо розміщується в активній зоні дискретно у вигляді блоків, меж якими знаходиться сповільнювач; • Гомогенні реактори, де паливо і сповільнювач представляють однорідну суміш (гомогенну систему).

7. За типом ядерних реакцій: • Реактори ядерного розпаду • Реактори ядерного синтезу (токамаки, квазисиметричністелларатори)

8. Основні елементи ядерного реактора 1) ядернепаливо( , , та ін.); 2) Сповільнювачнейтронів (важкаабозвичайна вода, графіт та ін.); 3) Теплоносій для виводуенергії, щоутворюється при роботі реактора (вода, рідкийнатрій та ін.); 4) Пристрій для регулюванняшвидкостіреакції (ввідні в працюючий простір реактора стержні, щомістятьКадмійабоБор – речовини, які добре поглинаютьнейтрони). Ззовні реактор оточуютьзахисноюоболонкою, яка затримуєγ-випромінюваннята нейтрони. Оболонкувиготовляютьіз бетону ізметалевимнаповнювачем.

9. Паливом ядерних реакторів є або природний Уран, в якому концентрація Урану-235складає 0,7 % або “збагачений”Уран тобто Уран, в якому концентрація ізотопів Урану-235 досягає 2 - 4 або більше відсотків. Збагачення Урану відбувається на спеціальних заводах.

10. Керування реактором відбувається за допомогоюстержнів, якімістять Кадмійабо Бор. При виведенихізактивноїзони реактора стержнях k>1. При повністювведених стержнях k<1. Вводячистержнівсерединуактивноїзони, можна в будь-який момент часу призупинитирозвитокланцюговоїреакції.

11. В активнійзонй ядерного реактора йдекерованаядернареакціязвиділеннямвеликоїкількостіенергії.

12. Схема киплячого корпусного ядерного реактора: 1 — стержень аварійногозахисту;2 — керуючий стержень;3 — ядернепаливо;4 — біологічнийзахист;5 — вихідпароводяноїсуміші;6 — вхід води;7 — корпус

13. Схематична будова гетерогенного реактора на теплових нейтронах: 1 — керуючий стержень;2 — біологічнийзахист;3 — теплоізоляція;4 — сповільнювач;5 — ядернепаливо;6 — теплоносій.

14. Утвореннятрансурановихелементів у ядерному реакторівідбувається за наступними схемами: • 235U + n → 236U + n → 237U →(7 діб)→ 237Np + n → 238Np →(2,1 доби)→ 238Pu • 238U + n → 239U →(23 хв)→ 239Np →(2,3 доби)→ 239Pu (+уламки) + n → 240Pu + n → 241Pu (+уламки) + n → 242Pu + n → 243Pu →(5 год.)→ 243Am + n → 244Am →(26 хв.)→ 244Cm

15. Схема процесів в ядерному реакторі:

16. Модель ядерного реактора в масштабі 1:50

17. Озьорск (Челябінськ-65). Радіохімічний комбінат «Маяк».Біля озера Кизилташ знаходиться перший в СССРпромисловий ядерний реактор для напрацюваннязбройного плутонію (в кінці 80-х років зупинений)