Miten ydinreaktori toimii? Ydinvoimala: miten se toimii

Suunnittelu ja toimintaperiaate

Energian vapautusmekanismi

Aineen muuntumiseen liittyy vapaan energian vapautuminen vain, jos aineella on energiavarasto. Jälkimmäinen tarkoittaa, että aineen mikrohiukkaset ovat tilassa, jossa lepoenergia on suurempi kuin toisessa mahdollisessa tilassa, johon siirtymä on olemassa. Spontaani siirtymä estetään aina energiaesteellä, jonka ylittämiseksi mikrohiukkasen on saatava tietty määrä energiaa ulkopuolelta - viritysenergiaa. Eksoenergeettinen reaktio koostuu siitä, että virityksen jälkeisessä muutoksessa vapautuu enemmän energiaa kuin prosessin virittäminen vaatii. Energiaesteen voittamiseksi on kaksi tapaa: joko törmäävien hiukkasten kineettisen energian vuoksi tai yhdistävän hiukkasen sitoutumisenergian ansiosta.

Jos pidämme mielessä energian vapautumisen makroskooppisen mittakaavan, niin kaikilla tai aluksi ainakin joillakin aineen hiukkasosilla on oltava reaktioiden herättämiseen tarvittava kineettinen energia. Tämä on saavutettavissa vain nostamalla väliaineen lämpötila arvoon, jossa lämpöliikkeen energia lähestyy prosessin kulkua rajoittavaa energiakynnystä. Molekyylimuunnosten eli kemiallisten reaktioiden tapauksessa tällainen lisäys on yleensä satoja kelvinejä, mutta ydinreaktioissa se on vähintään 10 7 johtuen suuri korkeus Törmäävien ytimien Coulombin esteet. Ydinreaktioiden lämpöviritys suoritetaan käytännössä vain kevyimpien ytimien synteesin aikana, jossa Coulombin esteet ovat minimaaliset (termonukleaarinen fuusio).

Hiukkasten yhdistäminen ei vaadi suurta kineettistä energiaa, eikä se siksi riipu väliaineen lämpötilasta, koska se tapahtuu käyttämättömien sidosten vuoksi, jotka ovat luontaisia ​​hiukkasten vetovoimille. Mutta reaktioiden herättämiseksi itse hiukkaset ovat välttämättömiä. Ja jos emme tarkoita jälleen erillistä reaktiotoimintaa, vaan energian tuotantoa makroskooppisessa mittakaavassa, niin tämä on mahdollista vain ketjureaktion tapahtuessa. Jälkimmäinen tapahtuu, kun reaktiota kiihottavat hiukkaset ilmestyvät uudelleen eksoenergeettisen reaktion tuotteina.

Design

Mikä tahansa ydinreaktori koostuu seuraavista osista:

• Ydin, jossa on ydinpolttoainetta ja hidastin;
• Ydintä ympäröivä neutroniheijastin;
• Ketjureaktion ohjausjärjestelmä, mukaan lukien hätäsuojaus;
• Säteilysuojaus;
• Kaukosäädinjärjestelmä.

Fyysiset toimintaperiaatteet

Katso myös tärkeimmät artikkelit:

Ydinreaktorin nykytilaa voidaan luonnehtia tehokkaalla neutronien kertoimella k tai reaktiivisuutta ρ , jotka liittyvät seuraavaan suhteeseen:

Seuraavat arvot ovat tyypillisiä näille määrille:

• k> 1 - ketjureaktio lisääntyy ajan myötä, reaktori on sisällä ylikriittinen tila, sen reaktiivisuus ρ > 0;
• k < 1 - реакция затухает, реактор - alikriittinen, ρ < 0;
• k = 1, ρ = 0 - ydinfissioiden lukumäärä on vakio, reaktori on vakaa kriittinen kunto.

Ydinreaktorin kriittisyysehto:

Kertomustekijän kääntäminen yksiköksi saadaan aikaan tasapainottamalla neutronien lisääntymistä niiden häviöillä. Menetyksiin on itse asiassa kaksi syytä: sieppaus ilman fissiota ja neutronien vuotaminen lisääntymisalustan ulkopuolelle.

On selvää, että 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 lämpöreaktoreille voidaan määrittää ns. "4 tekijän kaavalla":

• η on kahden absorption neutronin saanto.

Nykyaikaisten voimareaktorien tilavuudet voivat nousta satoihin m³:iin, ja niitä eivät pääsääntöisesti määritä kriittisyysolosuhteet, vaan lämmönpoistokyky.

Kriittinen äänenvoimakkuus ydinreaktori - reaktorin sydämen tilavuus kriittisessä tilassa. Kriittinen massa- reaktorin fissioituvan materiaalin massa, joka on kriittisessä tilassa.

Reaktoreissa, joissa polttoaineena käytetään puhtaiden halkeavien isotooppien suolojen vesiliuoksia, joissa on vesineutroniheijastin, on pienin kriittinen massa. 235 U:lla tämä massa on 0,8 kg, 239 Pu:lla - 0,5 kg. Laajalti tiedetään kuitenkin, että LOPO-reaktorin (maailman ensimmäinen rikastettu uraanireaktori), jossa oli berylliumoksidiheijastin, kriittinen massa oli 0,565 kg huolimatta siitä, että isotoopin 235 rikastusaste oli vain hieman suurempi. kuin 14 %. Teoreettisesti sillä on pienin kriittinen massa, jolle tämä arvo on vain 10 g.

Neutronivuodon vähentämiseksi ytimelle annetaan pallomainen tai lähes pallomainen muoto, esimerkiksi lyhyt sylinteri tai kuutio, koska näillä luvuilla on pienin pinta-alan ja tilavuuden suhde.

Huolimatta siitä, että arvo (e - 1) on yleensä pieni, nopeiden neutronien lisääntymisen rooli on melko suuri, koska suurissa ydinreaktoreissa (K ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

Ketjureaktion käynnistämiseen riittää yleensä uraaniytimien spontaanin fission aikana syntyneet neutronit. Reaktorin käynnistämiseen on myös mahdollista käyttää ulkoista neutronilähdettä, esimerkiksi ja/tai muiden aineiden seosta.

Jodin kuoppa

Jodikuoppa - ydinreaktorin tila sen sammuttamisen jälkeen, jolle on ominaista lyhytikäisen ksenonin isotoopin kertyminen. Tämä prosessi johtaa tilapäiseen merkittävän negatiivisen reaktiivisuuden ilmaantumiseen, mikä puolestaan ​​tekee mahdottomaksi saada reaktoria sen suunniteltuun kapasiteettiin tietyssä ajassa (noin 1-2 päivässä).

Luokittelu

Tarkoituksen mukaan

Käyttötarkoituksensa mukaan ydinreaktorit jaetaan:

• Voimareaktorit suunniteltu tuottamaan energia-alalla käytettävää sähkö- ja lämpöenergiaa sekä suolanpoistoon merivedestä (myös suolanpoistoreaktorit luokitellaan teollisiksi). Tällaisia ​​reaktoreita käytetään pääasiassa ydinvoimaloissa. Nykyaikaisten voimareaktorien lämpöteho on 5 GW. Erilliseen ryhmään kuuluvat:
  • Kuljetusreaktorit, suunniteltu toimittamaan energiaa ajoneuvojen moottoreille. Laajimpia sovellusryhmiä ovat sukellusveneissä ja erilaisissa pinta-aluksissa käytettävät merikuljetusreaktorit sekä avaruusteknologiassa käytettävät reaktorit.
• Kokeelliset reaktorit, tarkoitettu erilaisten fysikaalisten suureiden tutkimiseen, joiden arvo on välttämätön ydinreaktorien suunnittelun ja toiminnan kannalta; Tällaisten reaktorien teho ei ylitä useita kW.
• Tutkimusreaktorit, jossa ytimessä syntyviä neutroni- ja gamma-kvantteja käytetään tutkimukseen ydinfysiikan, kiinteän olomuodon fysiikan, säteilykemian, biologian alalla, voimakkaissa neutronivirroissa toimimaan tarkoitettujen materiaalien testaamiseen (mukaan lukien ydinreaktorien osat). isotooppien tuotanto. Tutkimusreaktorien teho ei ylitä 100 MW. Vapautunutta energiaa ei yleensä käytetä.
• Teolliset (aseet, isotooppi) reaktorit, jota käytetään eri aloilla käytettävien isotooppien tuottamiseen. Yleisimmin käytetty ydinasemateriaalien, kuten 239 Pu, valmistukseen. Teollisiksi luokitellaan myös meriveden suolanpoistoon käytettävät reaktorit.

Usein reaktoreita käytetään kahden tai useamman erilaisen ongelman ratkaisemiseen, jolloin niitä kutsutaan monikäyttöinen. Esimerkiksi jotkut voimareaktorit, varsinkin ydinvoiman alkuaikoina, suunniteltiin ensisijaisesti kokeilukäyttöön. Nopeat neutronireaktorit voivat tuottaa samanaikaisesti energiaa ja tuottaa isotooppeja. Teollisuusreaktorit tuottavat päätehtävänsä lisäksi usein sähkö- ja lämpöenergiaa.

Neutronispektrin mukaan

• Terminen (hidas) neutronireaktori ("lämpöreaktori")
• Nopea neutronireaktori ("nopea reaktori")

Polttoaineen sijoittamisen mukaan

• Heterogeeniset reaktorit, joissa polttoainetta sijoitetaan erillään ytimeen lohkojen muodossa, joiden välissä on hidastin;
• Homogeeniset reaktorit, joissa polttoaine ja hidastin ovat homogeeninen seos (homogeeninen järjestelmä).

Heterogeenisessä reaktorissa polttoaine ja hidastin voidaan erottaa avaruudellisesti, erityisesti kaviteettireaktorissa hidastin-heijastin ympäröi onteloa polttoaineella, joka ei sisällä hidastimia. Ydinfysikaalisesta näkökulmasta homogeenisuuden/heterogeenisyyden kriteeri ei ole suunnittelu, vaan polttoainelohkojen sijoittaminen etäisyydelle, joka ylittää neutronin hidastuspituuden tietyssä hidastimessa. Siten reaktorit, joissa on ns. "tiivis hila", on suunniteltu homogeenisiksi, vaikka niissä polttoaine yleensä erotetaan hidastimesta.

Heterogeenisen reaktorin ydinpolttoainelohkoja kutsutaan polttoainenippuiksi (FA), jotka sijaitsevat sydämessä säännöllisen hilan solmukohdissa muodostaen soluja.

Polttoainetyypin mukaan

• uraanin isotoopit 235, 238, 233 (235 U, 238 U, 233 U)
• plutonium-isotooppi 239 (239 Pu), myös isotoopit 239-242 Pu seoksena 238 U:n kanssa (MOX-polttoaine)
• torium-isotooppi 232 (232 Th) (muuntamalla 233 U:ksi)

Rikastusasteen mukaan:

• luonnonuraani
• heikosti rikastettua uraania
• korkeasti rikastettua uraania

Kemiallisen koostumuksen mukaan:

• metalli U
• UC (uraanikarbidi) jne.

Jäähdytysnesteen tyypin mukaan

• Kaasu, (katso Grafiittikaasureaktori)
• D 2 O (raskas vesi, katso Raskaan veden ydinreaktori, CANDU)

Moderaattorityypin mukaan

• C (grafiitti, katso Grafiittikaasureaktori, Grafiitti-vesireaktori)
• H2O (vesi, katso kevytvesireaktori, vesijäähdytteinen reaktori, VVER)
• D 2 O (raskas vesi, katso Raskaan veden ydinreaktori, CANDU)
• Metallihydridit
• Ilman moderaattoria (katso Nopea reaktori)

Suunnittelultaan

Höyryntuotantomenetelmällä

• Reaktori ulkoisella höyrynkehittimellä (katso Vesi-vesireaktori, VVER)

IAEA:n luokitus

• PWR (painevesireaktorit) - vesi-vesireaktori (painevesireaktori);
• BWR (boiling water Reactor) - kiehuva vesireaktori;
• FBR (fast Breeder Reactor) - nopea kasvattajareaktori;
• GCR (kaasujäähdytteinen reaktori) - kaasujäähdytteinen reaktori;
• LWGR (kevyen veden grafiittireaktori) - grafiitti-vesireaktori
• PHWR (paineistettu raskaan veden reaktori) - raskaan veden reaktori

Maailman yleisimmät ovat painevesireaktorit (noin 62 %) ja kiehuvavesireaktorit (20 %).

Reaktorin materiaalit

Materiaalit, joista reaktorit rakennetaan, toimivat korkeissa lämpötiloissa neutronien, γ-kvanttien ja fissiofragmenttien kentässä. Siksi kaikki muilla tekniikan aloilla käytetyt materiaalit eivät sovellu reaktorin rakentamiseen. Reaktorin materiaaleja valittaessa otetaan huomioon niiden säteilynkestävyys, kemiallinen inertisyys, absorption poikkileikkaus ja muut ominaisuudet.

Materiaalien säteilyn epästabiiliudella on vähemmän vaikutusta korkeissa lämpötiloissa. Atomien liikkuvuus kasvaa niin suureksi, että todennäköisyys kidehilasta syrjäytettyjen atomien palautumiselle paikoilleen tai vedyn ja hapen rekombinaatiolle vesimolekyyliksi kasvaa huomattavasti. Veden radiolyysi on siis merkityksetöntä energian kiehumattomissa reaktoreissa (esim. VVER), kun taas tehokkaissa tutkimusreaktoreissa vapautuu huomattava määrä räjähtävää seosta. Reaktoreissa on erityiset järjestelmät sen polttamiseksi.

Reaktorin materiaalit ovat kosketuksissa toisiinsa (polttoainevaippa jäähdytysnesteen ja ydinpolttoaineen kanssa, polttoainekasetit jäähdytysnesteellä ja hidastimella jne.). Luonnollisesti kosketusmateriaalien tulee olla kemiallisesti inerttejä (yhteensopivia). Esimerkki yhteensopimattomuudesta on uraanin ja kuuman veden joutuminen kemialliseen reaktioon.

Useimpien materiaalien lujuusominaisuudet heikkenevät jyrkästi lämpötilan noustessa. Voimareaktoreissa rakennemateriaalit toimivat korkeissa lämpötiloissa. Tämä rajoittaa rakennusmateriaalien valintaa erityisesti niissä voimareaktorin osissa, joiden on kestettävä korkeaa painetta.

Ydinpolttoaineen palaminen ja lisääntyminen

Ydinreaktorin toiminnan aikana polttoaineeseen kertyvien fissiofragmenttien vuoksi sen isotooppinen ja kemiallinen koostumus muuttuu ja muodostuu transuraanisia alkuaineita, pääasiassa isotooppeja. Fissiofragmenttien vaikutusta ydinreaktorin reaktiivisuuteen kutsutaan myrkytys(radioaktiivisille fragmenteille) ja kuonaa(stabiileille isotoopeille).

Suurin syy reaktorimyrkytykseen on , jolla on suurin neutroniabsorptiopoikkileikkaus (2,6·10 6 barn). 135 Xe:n puoliintumisaika T 1/2 = 9,2 tuntia; Saanto jakautumisen aikana on 6-7 %. Suurin osa 135 Xe:stä muodostuu hajoamisen seurauksena ( T 1/2 = 6,8 tuntia). Myrkytyksen sattuessa Keff muuttuu 1-3%. 135 Xe:n suuri absorptiopoikkileikkaus ja väli-isotoopin 135 I läsnäolo johtavat kahteen tärkeään ilmiöön:

1. 135 Xe:n pitoisuuden nousuun ja näin ollen reaktorin reaktiivisuuden laskuun sen pysäyttämisen tai tehon pienentämisen jälkeen ("jodikuoppa"), mikä tekee lyhytaikaisista pysäytyksistä ja lähtötehon vaihteluista mahdotonta . Tämä vaikutus poistetaan ottamalla käyttöön reaktiivisuusvaraus sääntelyelimiin. Jodikaivon syvyys ja kesto riippuvat neutronivuosta Ф: arvolla Ф = 5·10 18 neutronia/(cm²·s) jodikaivon kesto on ˜ 30 tuntia ja syvyys on 2 kertaa suurempi kuin paikallaan oleva. Keffin muutos 135 Xe -myrkytyksestä.
2. Myrkytyksestä johtuen neutronivuon F ja sitä kautta reaktorin tehon spatiotemporaalisia vaihteluita voi esiintyä. Nämä värähtelyt tapahtuvat Ф > 10 18 neutronia/(cm²·s) ja suurilla reaktorikokoilla. Värähtelyjaksot ˜ 10 tuntia.

Kun ydinfissio tapahtuu iso luku stabiileja fragmentteja, jotka eroavat absorptiopoikkileikkaukseltaan verrattuna halkeavan isotoopin absorptiopoikkileikkaukseen. Fragmenttien, joilla on suuri absorptiopoikkileikkaus, pitoisuus saavuttaa kyllästymisen reaktorin toiminnan ensimmäisten päivien aikana. Nämä ovat pääasiassa eri "ikäisiä" polttoainesauvoja.

Täydellisen polttoaineen vaihdon tapauksessa reaktorissa on ylimääräistä reaktiivisuutta, joka on kompensoitava, kun taas toisessa tapauksessa kompensointi vaaditaan vasta reaktorin ensimmäisen käynnistyksen yhteydessä. Jatkuva ylikuormitus mahdollistaa palamissyvyyden lisäämisen, koska reaktorin reaktiivisuus määräytyy halkeavien isotooppien keskimääräisistä pitoisuuksista.

Ladatun polttoaineen massa ylittää kuormittamattoman polttoaineen massan vapautuneen energian ”painon” vuoksi. Reaktorin sammuttamisen jälkeen, ensin pääasiassa viivästyneiden neutronien aiheuttaman fission vuoksi, ja sitten 1-2 minuutin kuluttua fissiofragmenttien ja transuraanielementtien β- ja γ-säteilyn seurauksena energian vapautuminen polttoaineessa jatkuu. Jos reaktori toimi tarpeeksi kauan ennen pysäyttämistä, niin 2 minuuttia pysäyttämisen jälkeen energian vapautuminen on noin 3%, 1 tunnin kuluttua - 1%, vuorokauden kuluttua - 0,4%, vuoden kuluttua - 0,05% alkuperäisestä tehosta.

Ydinreaktorissa muodostuneiden halkeavien Pu-isotooppien lukumäärän suhdetta palaneen 235 U:n määrään kutsutaan ns. muuntokurssi K K . K K:n arvo kasvaa rikastumisen ja palamisen pienentyessä. Luonnonuraania käyttävälle raskasvesireaktorille, jonka palaminen on 10 GW vrk/t K K = 0,55 ja pienillä palamisilla (tässä tapauksessa K K on ns. alkuperäinen plutoniumkerroin) K K = 0,8. Jos ydinreaktori palaa ja tuottaa samoja isotooppeja (jalostusreaktori), niin lisääntymisnopeuden suhdetta palamisnopeuteen kutsutaan ns. lisääntymisnopeus K V. Ydinreaktoreissa, joissa käytetään lämpöneutroneja 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 kasvaa ja A putoaa.

Ydinreaktorin ohjaus

Ydinreaktorin ohjaus on mahdollista vain siksi, että fission aikana osa neutroneista lentää fragmenteista viiveellä, joka voi vaihdella useista millisekunneista useisiin minuutteihin.

Reaktorin ohjaamiseen käytetään absorptiosauvoja, jotka viedään ytimeen ja jotka on valmistettu materiaaleista, jotka absorboivat voimakkaasti neutroneja (pääasiassa ja joitain muita) ja/tai boorihapon liuoksesta, jota lisätään jäähdytysnesteeseen tietyssä pitoisuudessa (boorikontrolli). . Tankojen liikettä ohjataan erityisillä mekanismeilla, käyttötavoilla, jotka toimivat käyttäjän tai neutronivuon automaattisen ohjauksen laitteiden signaalien mukaan.

Erilaisissa hätätilanteissa jokaisessa reaktorissa on ketjureaktion hätäkatkaisu, joka suoritetaan pudottamalla kaikki absorbointisauvat ytimeen - hätäsuojajärjestelmä.

Jäännöslämpö

Tärkeä suoraan ydinturvallisuuteen liittyvä asia on jälkilämpö. Tämä on ydinpolttoaineen erityispiirre, joka koostuu siitä, että fissioketjureaktion ja mille tahansa energialähteelle tavanomaisen lämpöinertian lakkaamisen jälkeen lämmön vapautuminen reaktorissa jatkuu. pitkään aikaan, mikä aiheuttaa useita teknisesti monimutkaisia ​​ongelmia.

Jäännöslämpö on seurausta reaktorin toiminnan aikana polttoaineeseen kertyneiden fissiotuotteiden β- ja γ-hajoamisesta. Fissiotuoteytimet muuttuvat hajoamisen seurauksena vakaampaan tai täysin vakaampaan tilaan vapauttaen merkittävää energiaa.

Vaikka jälkilämmön vapautumisnopeus laskee nopeasti pieniin arvoihin verrattuna vakaan tilan arvoihin, suuritehoisissa tehoreaktoreissa se on absoluuttisesti merkittävä. Tästä syystä jälkilämmön tuotanto on välttämätöntä pitkä aika varmistaa lämmön poisto reaktorisydämestä sammutuksen jälkeen. Tämä tehtävä edellyttää, että reaktorilaitoksen suunnittelussa on jäähdytysjärjestelmät luotettavalla tehonsyötöllä, ja se edellyttää myös käytetyn ydinpolttoaineen pitkäaikaista (3-4 vuotta) varastointia varastotiloissa, joissa on erityinen lämpötilajärjestelmä - jäähdytysaltaat, jotka ovat yleensä reaktorin välittömässä läheisyydessä.

Katso myös

• Luettelo Neuvostoliitossa suunnitelluista ja rakennetuista ydinreaktoreista

Kirjallisuus

• Levin V.E. Ydinfysiikka ja ydinreaktorit. 4. painos - M.: Atomizdat, 1979.
• Shukolyukov A. Yu. "Uraani. Luonnollinen ydinreaktori." "Kemia ja elämä" nro 6, 1980, s. 20-24

Huomautuksia

1. "ZEEP - Kanadan ensimmäinen ydinreaktori", Kanadan tiede- ja teknologiamuseo.
2. Greshilov A. A., Egupov N. D., Matushchenko A. M. Ydinsuoja. - M.: Logos, 2008. - 438 s. -

Takaisin eteenpäin

Huomio! Diojen esikatselut ovat vain tiedoksi, eivätkä ne välttämättä edusta kaikkia esityksen ominaisuuksia. Jos olet kiinnostunut Tämä työ, lataa täysversio.

Oppitunnin tavoitteet:

• Koulutuksellinen: olemassa olevan tiedon päivittäminen; jatkaa käsitteiden muodostumista: uraaniytimien fissio, ydinketjureaktio, sen esiintymisolosuhteet, kriittinen massa; ottaa käyttöön uusia käsitteitä: ydinreaktori, ydinreaktorin pääelementit, ydinreaktorin rakenne ja toimintaperiaate, ydinreaktion ohjaus, ydinreaktorien luokittelu ja käyttö;
• Koulutuksellinen: jatkaa havainnointi- ja johtopäätöstaitojen kehittämistä sekä opiskelijoiden älyllisten kykyjen ja uteliaisuuden kehittämistä;
• Koulutuksellinen: kehittää edelleen asennetta fysiikkaan kokeellisena tieteenä; kehittää tunnollista asennetta työhön, kurinalaisuutta ja positiivista asennetta tietoa kohtaan.

Oppitunnin tyyppi: uuden materiaalin oppiminen.

Laitteet: multimedian asennus.

Tuntien aikana

1. Organisatorinen hetki.

Kaverit! Tänään oppitunnilla toistetaan uraaniytimien fissio, ydinketjureaktio, sen esiintymisolosuhteet, kriittinen massa, opimme mikä on ydinreaktori, ydinreaktorin pääelementit, ydinreaktorin rakenne ja sen toimintaperiaate, ydinreaktion hallinta, ydinreaktorien luokittelu ja käyttö.

2. Tutkitun materiaalin tarkistaminen.

1. Uraaniytimien fissiomekanismi.
2. Kerro meille ydinketjureaktion mekanismista.
3. Anna esimerkki uraaniytimen ydinfissioreaktiosta.
4. Mitä kutsutaan kriittiseksi massaksi?
5. Kuinka ketjureaktio tapahtuu uraanissa, jos sen massa on pienempi kuin kriittinen tai suurempi kuin kriittinen?
6. Mikä on uraani 295:n kriittinen massa, onko kriittistä massaa mahdollista pienentää?
7. Millä tavoin voit muuttaa ydinketjureaktion kulkua?
8. Mikä on nopeiden neutronien hidastamisen tarkoitus?
9. Mitä aineita käytetään moderaattoreina?
10. Mistä tekijöistä johtuen uraanin kappaleessa olevien vapaiden neutronien määrää voidaan lisätä, jolloin varmistetaan reaktion mahdollisuus siinä?

3. Uuden materiaalin selitys.

Kaverit, vastaa tähän kysymykseen: Mikä on minkä tahansa ydinvoimalan pääosa? ( ydinreaktori)

Hyvin tehty. Joten, kaverit, tarkastellaan nyt tätä asiaa yksityiskohtaisemmin.

Historiallinen viittaus.

Igor Vasilyevich Kurchatov on erinomainen Neuvostoliiton fyysikko, akateemikko, atomienergiainstituutin perustaja ja ensimmäinen johtaja vuosina 1943-1960, Neuvostoliiton atomiongelman johtava tieteellinen johtaja, yksi ydinenergian rauhanomaisiin tarkoituksiin käytön perustajista. . Neuvostoliiton tiedeakatemian akateemikko (1943). Ensimmäinen Neuvostoliiton atomipommi testattiin vuonna 1949. Neljä vuotta myöhemmin onnistuneet testit maailman ensimmäisistä vetypommi. Ja vuonna 1949 Igor Vasilyevich Kurchatov aloitti työskentelyn ydinvoimalahankkeessa. Ydinvoimala on atomienergian rauhanomaisen käytön saarnaaja. Projekti saatiin onnistuneesti päätökseen: 27. heinäkuuta 1954 ydinvoimalaitoksestamme tuli ensimmäinen maailmassa! Kurchatov iloitsi ja piti hauskaa kuin lapsi!

Ydinreaktorin määritelmä.

Ydinreaktori on laite, jossa suoritetaan ja ylläpidetään tiettyjen raskaiden ytimien hallittua fissioketjureaktiota.

Ensimmäinen ydinreaktori rakennettiin vuonna 1942 Yhdysvaltoihin E. Fermin johdolla. Maassamme ensimmäinen reaktori rakennettiin vuonna 1946 I. V. Kurchatovin johdolla.

Ydinreaktorin pääelementit ovat:

• ydinpolttoaine (uraani 235, uraani 238, plutonium 239);
• neutronien hidastin (raskas vesi, grafiitti jne.);
• jäähdytysneste reaktorin toiminnan aikana syntyneen energian poistamiseksi (vesi, nestemäinen natrium jne.);
• Säätösauvat (boori, kadmium) - erittäin absorboivat neutronit
• Säteilyä estävä suojakuori (rautatäyteainetta sisältävä betoni).

Toimintaperiaate ydinreaktori

Ydinpolttoaine sijaitsee ytimessä pystysuorien tankojen muodossa, joita kutsutaan polttoaine-elementeiksi (polttoaine-elementit). Polttoainesauvat on suunniteltu säätämään reaktorin tehoa.

Kunkin polttoainesauvan massa on merkittävästi pienempi kuin kriittinen massa, joten ketjureaktiota ei voi tapahtua yhdessä sauvassa. Se alkaa, kun kaikki uraanisauvat on upotettu ytimeen.

Ydintä ympäröi neutroneja heijastava ainekerros (heijastin) ja suojaava betonikuori, joka vangitsee neutroneja ja muita hiukkasia.

Lämmönpoisto polttokennoista. Jäähdytysneste, vesi, pesee sauvan, lämmitetään 300 °C:seen korkea verenpaine, menee lämmönvaihtimiin.

Lämmönvaihtimen tehtävänä on, että 300°C:een kuumennettu vesi luovuttaa lämpöä tavalliselle vedelle ja muuttuu höyryksi.

Ydinreaktion valvonta

Reaktoria ohjataan kadmiumia tai booria sisältävillä sauvoilla. Kun sauvat on ulos vedettynä reaktorin sydämestä, K > 1 ja täysin sisään vedettynä - K< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.

Hidas neutronireaktori.

Tehokkain uraani-235-ytimien fissio tapahtuu hitaiden neutronien vaikutuksesta. Tällaisia ​​reaktoreita kutsutaan hitaiksi neutronireaktoreiksi. Fissioreaktion tuottamat sekundaariset neutronit ovat nopeita. Jotta niiden myöhempi vuorovaikutus uraani-235-ytimien kanssa ketjureaktiossa olisi tehokkain, niitä hidastetaan viemällä ytimeen hidastin - aine, joka vähentää neutronien kineettistä energiaa.

Nopea neutronireaktori.

Nopeat neutronireaktorit eivät voi toimia luonnonuraanilla. Reaktio voidaan ylläpitää vain rikastetussa seoksessa, joka sisältää vähintään 15 % uraani-isotooppia. Nopeiden neutronireaktorien etuna on, että niiden toiminta tuottaa huomattavan määrän plutoniumia, jota voidaan sitten käyttää ydinpolttoaineena.

Homogeeniset ja heterogeeniset reaktorit.

Ydinreaktorit jaetaan polttoaineen ja hidastimen suhteellisesta sijainnista riippuen homogeenisiin ja heterogeenisiin. Homogeenisessa reaktorissa sydän on polttoaineen, hidastimen ja jäähdytysaineen homogeeninen massa liuoksen, seoksen tai sulatteen muodossa. Reaktoria, jossa polttoainelohkojen tai polttoainenippujen muodossa oleva polttoaine sijoitetaan hidastimeen muodostaen siihen säännöllisen geometrisen hilan, kutsutaan heterogeeniseksi.

Atomiytimien sisäisen energian muuntaminen sähköenergiaksi.

Ydinreaktori on ydinvoimalaitoksen (NPP) pääelementti, joka muuntaa lämpöydinenergian sähköenergiaksi. Energian muuntaminen tapahtuu seuraavan kaavion mukaisesti:

• uraaniytimien sisäinen energia -
• neutronien ja ydinfragmenttien kineettinen energia -
• veden sisäinen energia -
• höyryn sisäinen energia
• höyryn liike-energia -
• turbiinin roottorin ja generaattorin roottorin kineettinen energia -
• Sähköenergia.

Ydinreaktorien käyttö.

Ydinreaktorit voivat käyttötarkoituksensa mukaan olla voimareaktoreita, muuntimia ja jalostajia, tutkimus- ja monikäyttöisiä, kuljetus- ja teollisuusreaktoreita.

Ydinvoimareaktoreita käytetään sähkön tuottamiseen ydinvoimalaitoksissa, laivavoimalaitoksissa, ydinvoimaloissa ja lämmönjakolaitoksissa sekä ydinlämmönjakeluasemilla.

Reaktoreita, jotka on suunniteltu tuottamaan sekundaarista ydinpolttoainetta luonnonuraanista ja toriumista, kutsutaan muuntimiksi tai jalostajiksi. Konvertterireaktorissa toissijainen ydinpolttoaine tuottaa vähemmän kuin mitä alun perin kulutettiin.

Jalostusreaktorissa suoritetaan ydinpolttoaineen laajennettu lisääntyminen, ts. se osoittautuu enemmän kuin kulutettiin.

Tutkimusreaktoreilla tutkitaan neutronien vuorovaikutusprosesseja aineen kanssa, tutkitaan reaktorimateriaalien käyttäytymistä voimakkaissa neutroni- ja gammasäteilyn kentissä, radiokemiallista ja biologista tutkimusta, isotooppien tuotantoa, kokeellinen tutkimus ydinreaktorien fysiikka.

Reaktoreissa on eri tehot, kiinteät tai pulssikäyttötilat. Monikäyttöiset reaktorit ovat reaktoreita, jotka palvelevat useita tarkoituksia, kuten energian ja ydinpolttoaineen tuotantoa.

Ydinvoimaloiden ympäristökatastrofit

• 1957 – onnettomuus Isossa-Britanniassa
• 1966 – sydämen osittainen sulaminen reaktorin jäähdytyshäiriön jälkeen Detroitin lähellä.
• 1971 - USA-jokeen meni paljon saastunutta vettä
• 1979 - Yhdysvaltain suurin onnettomuus
• 1982 – radioaktiivisen höyryn vapautuminen ilmakehään
• 1983 - kauhea onnettomuus Kanadassa (radioaktiivista vettä virtasi ulos 20 minuuttia - tonni minuutissa)
• 1986 – onnettomuus Isossa-Britanniassa
• 1986 – onnettomuus Saksassa
• 1986 – Tšernobylin ydinvoimala
• 1988 – tulipalo ydinvoimalassa Japanissa

Nykyaikaiset ydinvoimalaitokset on varustettu tietokoneilla, mutta aiemmin reaktorit jatkoivat toimintaansa onnettomuuden jälkeen, koska automaattista sammutusjärjestelmää ei ollut.

4. Materiaalin kiinnitys.

1. Mitä kutsutaan ydinreaktoriksi?
2. Mikä on ydinpolttoaine reaktorissa?
3. Mikä aine toimii neutronien hidastajana ydinreaktorissa?
4. Mikä on neutronimoderaattorin tarkoitus?
5. Mihin ohjaussauvoja käytetään? Miten niitä käytetään?
6. Mitä käytetään jäähdytysaineena ydinreaktoreissa?
7. Miksi jokaisen uraanisauvan massan on oltava pienempi kuin kriittinen massa?

5. Testin suorittaminen.

1. Mitkä hiukkaset ovat mukana uraaniytimien fissiossa?
   A. protonit;
   B. neutronit;
   B. elektronit;
   G. heliumytimet.
2. Mikä uraanin massa on kriittinen?
   A. suurin, jolla ketjureaktio on mahdollista;
   B. mikä tahansa massa;
   B. pienin, jolla ketjureaktio on mahdollinen;
   D. massa, jossa reaktio pysähtyy.
3. Mikä on likimääräinen uraani 235:n kriittinen massa?
   A. 9 kg;
   B. 20 kg;
   B. 50 kg;
   G. 90 kg.
4. Mitä seuraavista aineista voidaan käyttää ydinreaktoreissa neutronien hidastajina?
   A. grafiitti;
   B. kadmium;
   B. raskas vesi;
   G. boori.
5. Jotta ydinketjureaktio tapahtuisi ydinvoimalaitoksessa, neutronien kertoimen tulee olla:
   A. on yhtä suuri kuin 1;
   B. enemmän kuin 1;
   V. alle 1.
6. Raskaiden atomien ytimien fissionopeutta ydinreaktoreissa säätelevät:
   A. johtuu neutronien absorptiosta, kun sauvoja lasketaan absorboijalla;
   B. johtuu lämmönpoiston lisääntymisestä jäähdytysnesteen nopeuden lisääntyessä;
   B. lisäämällä sähkön tarjontaa kuluttajille;
   G. vähentämällä ydinpolttoaineen massaa ytimessä irrotettaessa sauvoja polttoaineella.
7. Mitä energianmuutoksia tapahtuu ydinreaktorissa?
   A. atomiytimien sisäinen energia muunnetaan valoenergiaksi;
   B. atomiytimien sisäinen energia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi;
   B. atomiytimien sisäinen energia muunnetaan sähköenergiaksi;
   D. mikään vastauksista ei ole oikea.
8. Vuonna 1946 rakennettiin ensimmäinen ydinreaktori Neuvostoliittoon. Kuka oli tämän projektin johtaja?
   A.S. Korolev;
   B. I. Kurchatov;
   V. D. Saharov;
   G. A. Prokhorov.
9. Mikä on mielestäsi hyväksyttävin tapa lisätä ydinvoimalaitosten käyttövarmuutta ja ehkäistä saastumista? ulkoinen ympäristö?
   A. Sellaisten reaktorien kehittäminen, jotka pystyvät jäähdyttämään automaattisesti reaktorin sydämen käyttäjän tahdosta riippumatta;
   B. Ydinvoimalaitosten käytön lukutaidon, ydinvoimalaitosten operaattoreiden ammatillisen valmiuden tason lisääminen;
   B. erittäin tehokkaiden tekniikoiden kehittäminen ydinvoimaloiden purkamista ja radioaktiivisen jätteen käsittelyä varten;
   D. reaktorien sijainti syvällä maan alla;
   D. kieltäytyminen rakentamasta ja käyttämästä ydinvoimalaa.
10. Mitkä ovat saastumisen lähteet? ympäristöön liittyvät ydinvoimaloiden toimintaan?
    A. uraaniteollisuus;
    B. ydinreaktorit erilaisia ​​tyyppejä;
    B. radiokemiallinen teollisuus;
    D. radioaktiivisen jätteen käsittely- ja loppusijoituspaikat;
    D. radionuklidien käyttö kansantaloudessa;
    E. ydinräjähdyksiä.

Vastaukset 1 B; 2 V; 3 V; 4 A, B; 5 A; 6 A; 7 V;. 8 B; 9 B.V; 10 A, B, C, D, E.

6. Oppitunnin yhteenveto.

Mitä uutta opit tunnilla tänään?

Mitä pidit oppitunnista?

Mitä kysymyksiä sinulla on?

KIITOS TYÖSTÄ TUNNILLA!

Ydinreaktori, toimintaperiaate, ydinreaktorin toiminta.

Käytämme joka päivä sähköä emmekä ajattele kuinka se on tuotettu ja miten se on päätynyt meille. Tämä on kuitenkin yksi tärkeimmistä osista. moderni sivilisaatio. Ilman sähköä ei olisi mitään - ei valoa, ei lämpöä, ei liikettä.

Kaikki tietävät, että sähköä tuotetaan voimalaitoksissa, myös ydinvoimaloissa. Jokaisen ydinvoimalan sydän on ydinreaktori. Tätä tarkastelemme tässä artikkelissa.

Ydinreaktori, laite, jossa tapahtuu kontrolloitu ydinketjureaktio lämmön vapautuessa. Näitä laitteita käytetään pääasiassa sähkön tuottamiseen ja suurten laivojen ajamiseen. Ydinreaktorien tehon ja hyötysuhteen kuvittelemiseksi voimme antaa esimerkin. Kun keskimääräinen ydinreaktori tarvitsee 30 kiloa uraania, keskimääräinen lämpövoimalaitos tarvitsee 60 vaunua hiiltä tai 40 säiliötä polttoöljyä.

Prototyyppi ydinreaktori rakennettiin joulukuussa 1942 USA:ssa E. Fermin johdolla. Se oli niin kutsuttu "Chicago-pino". Chicago Pile (myöhemmin sana"Paalu" on muiden merkityksien ohella alkanut tarkoittaa ydinreaktoria). Se sai tämän nimen, koska se muistutti suurta pinoa päällekkäin asetettuja grafiittilohkoja.

Lohkojen väliin laitettiin luonnonuraanista ja sen dioksidista valmistettuja pallomaisia ​​”työnesteitä”.

Neuvostoliitossa ensimmäinen reaktori rakennettiin akateemikko I. V. Kurchatovin johdolla. F-1-reaktori oli toiminnassa 25. joulukuuta 1946. Reaktori oli muodoltaan pallomainen ja sen halkaisija oli noin 7,5 metriä. Siinä ei ollut jäähdytysjärjestelmää, joten se toimi erittäin alhaisella teholla.

Tutkimus jatkui ja 27.6.1954 maailman ensimmäinen 5 MW:n ydinvoimalaitos otettiin käyttöön Obninskissa.

Ydinreaktorin toimintaperiaate.

Uraani U 235:n hajoamisen aikana vapautuu lämpöä, johon liittyy kahden tai kolmen neutronin vapautuminen. Tilastojen mukaan – 2,5. Nämä neutronit törmäävät muihin uraaniatomiin U235. Törmäyksessä uraani U 235 muuttuu epävakaaksi isotoopiksi U 236, joka hajoaa lähes välittömästi Kr 92:ksi ja Ba 141:ksi + samoihin 2-3 neutroniin. Hajoamiseen liittyy energian vapautuminen gammasäteilyn ja lämmön muodossa.

Tätä kutsutaan ketjureaktioksi. Atomien fissio, hajoamisten määrä kasvaa geometrinen eteneminen, joka lopulta johtaa standardiemme mukaan valtavan energiamäärän salamannopeaseen vapautumiseen - atomiräjähdys tapahtuu hallitsemattoman ketjureaktion seurauksena.

Kuitenkin sisään ydinreaktori olemme tekemisissä kontrolloitu ydinreaktio. Kuinka tämä on mahdollista, kuvataan alla.

Ydinreaktorin rakenne.

Tällä hetkellä on olemassa kahdenlaisia ​​ydinreaktoreita: VVER (vesijäähdytteinen voimareaktori) ja RBMK (suurtehoinen kanavareaktori). Erona on, että RBMK on kiehuva reaktori, kun taas VVER käyttää vettä 120 ilmakehän paineessa.

VVER 1000 reaktori 1 - ohjausjärjestelmän käyttö; 2 - reaktorin kansi; 3 - reaktorin runko; 4 - suojaputkien lohko (BZT); 5 - akseli; 6 - ydinkotelo; 7 - polttoaineniput (FA) ja ohjaussauvat;

Jokainen teollisuusydinreaktori on kattila, jonka läpi jäähdytysaine virtaa. Yleensä tämä on tavallista vettä (noin 75% maailmassa), nestemäistä grafiittia (20%) ja raskasta vettä (5%). Kokeellisiin tarkoituksiin käytettiin berylliumia ja sen oletettiin olevan hiilivety.

TVEL– (polttoaine-elementti). Nämä ovat sauvoja zirkoniumkuoressa, jossa on niobiumseosta, joiden sisällä on uraanidioksiditabletteja.

TVEL raktori RBMK. RBMK-reaktorin polttoaine-elementin rakenne: 1 - tulppa; 2 - uraanidioksiditabletit; 3 - zirkoniumkuori; 4 - jousi; 5 - holkki; 6 - kärki.

TVEL sisältää myös jousijärjestelmän polttoainepellettien pitämiseksi samalla tasolla, mikä mahdollistaa polttoaineen upottamisen/poiston syvyyden tarkemman säädön. Ne on koottu kuusikulmaisiksi kasetteiksi, joista jokainen sisältää useita kymmeniä polttoainesauvoja. Jäähdytysneste virtaa jokaisen kasetin kanavien läpi.

Kasetin polttoainesauvat on korostettu vihreällä.

Polttoainekasetin kokoonpano.

Reaktorin sydän koostuu sadoista pystysuoraan sijoitetuista kaseteista, joita yhdistää metallikuori - runko, joka toimii myös neutroniheijastimena. Kasettien joukossa on säännöllisin väliajoin asetettu säätösauvoja ja reaktorin hätäsuojasauvoja, jotka on suunniteltu sammuttamaan reaktori ylikuumenemisen varalta.

Otetaan esimerkkinä tiedot VVER-440 reaktorista:

Säätimet voivat liikkua ylös ja alas, syöksymällä tai päinvastoin poistuen aktiiviselta alueelta, jossa reaktio on voimakkain. Tämä varmistetaan voimakkailla sähkömoottoreilla yhdistettynä ohjausjärjestelmään.Hätäsuojatangot on suunniteltu sammuttamaan reaktori hätätilanteessa, putoamaan ytimeen ja absorboimaan enemmän vapaita neutroneja.

Jokaisessa reaktorissa on kansi, jonka kautta käytetyt ja uudet kasetit ladataan ja poistetaan.

Lämmöneristys asennetaan yleensä reaktoriastian päälle. Seuraava este on biologinen suojelu. Tämä on yleensä teräsbetonibunkkeri, jonka sisäänkäynti suljetaan suljetuilla ovilla varustetulla ilmalukolla. Biologinen suojaus on suunniteltu estämään radioaktiivisen höyryn ja reaktorin kappaleiden vapautuminen ilmakehään, jos räjähdys tapahtuu.

Ydinräjähdys nykyaikaisissa reaktoreissa on erittäin epätodennäköistä. Koska polttoaine on melko vähän rikastettu ja jaettu polttoaine-elementteihin. Vaikka ydin sulaisi, polttoaine ei pysty reagoimaan yhtä aktiivisesti. Pahin mitä voi tapahtua, on Tshernobylin kaltainen lämpöräjähdys, jolloin reaktorin paine saavutti sellaiset arvot, että metallikotelo yksinkertaisesti halkesi ja 5000 tonnia painava reaktorin kansi hyppäsi ylösalaisin, murtautuen reaktorin katon läpi. reaktoriosastosta ja päästää höyryä ulos. Jos Tshernobylin ydinvoimala oli varustettu oikealla biologisella suojauksella, kuten nykyinen sarkofagi, silloin katastrofi maksoi ihmiskunnalle paljon vähemmän.

Ydinvoimalaitoksen toiminta.

Lyhyesti sanottuna raboboa näyttää tältä.

Ydinvoimala. (Napsautettava)

Pumppujen avulla reaktorisydämeen tulon jälkeen vesi kuumennetaan 250 - 300 astetta ja poistuu reaktorin "toiselta puolelta". Tätä kutsutaan ensimmäiseksi piiriksi. Sen jälkeen se lähetetään lämmönvaihtimeen, jossa se kohtaa toisen piirin. Tämän jälkeen paineenalainen höyry virtaa turbiinin siipille. Turbiinit tuottavat sähköä.

: ... aika banaalia, mutta siltikään en ole löytänyt tietoa sulavassa muodossa - miten ydinreaktori ALKOA toimia. Kaikki työn periaatteesta ja rakenteesta on pureskeltu jo yli 300 kertaa ja on selvää, mutta näin polttoaine saadaan ja mistä ja miksi se ei ole niin vaarallista ennen kuin se on reaktorissa ja miksi se ei reagoi ennen kuin se on upotettu reaktoriin! - loppujen lopuksi se lämpenee vain sisällä, kuitenkin ennen lataamista polttoaine on kylmää ja kaikki on hyvin, joten se, mikä aiheuttaa elementtien kuumenemisen, ei ole täysin selvää, miten ne vaikuttavat ja niin edelleen, mieluiten ei tieteellisesti).

Sellaista aihetta on tietysti vaikea muotoilla ei-tieteellisellä tavalla, mutta yritän. Selvitetään ensin, mitä nämä polttoainesauvat ovat.

Ydinpolttoaine on mustia tabletteja, joiden halkaisija on noin 1 cm ja korkeus noin 1,5 cm. Ne sisältävät 2 % uraanidioksidia 235 ja 98 % uraania 238, 236, 239. Kaikissa tapauksissa, millä tahansa määrällä ydinpolttoainetta, ydinräjähdys ei voi kehittyä, koska lumivyörymäiselle nopealle fissioreaktiolle on ominaista ydinräjähdys vaaditaan yli 60 % uraani 235:tä.

Kaksisataa ydinpolttoainepellettiä ladataan zirkoniummetallista valmistettuun putkeen. Tämän putken pituus on 3,5 m. halkaisija 1,35 cm Tätä putkea kutsutaan polttoaine-elementiksi - polttoaine-elementiksi. 36 polttoainesauvaa kootaan kasetiksi (toinen nimi on "kokoonpano").

RBMK-reaktorin polttoaine-elementin rakenne: 1 - tulppa; 2 - uraanidioksiditabletit; 3 - zirkoniumkuori; 4 - jousi; 5 - holkki; 6 - kärki.

Aineen muuntumiseen liittyy vapaan energian vapautuminen vain, jos aineella on energiavarasto. Jälkimmäinen tarkoittaa, että aineen mikrohiukkaset ovat tilassa, jossa lepoenergia on suurempi kuin toisessa mahdollisessa tilassa, johon siirtymä on olemassa. Spontaani siirtymä estetään aina energiaesteellä, jonka ylittämiseksi mikrohiukkasen on saatava tietty määrä energiaa ulkopuolelta - viritysenergiaa. Eksoenergeettinen reaktio koostuu siitä, että virityksen jälkeisessä muutoksessa vapautuu enemmän energiaa kuin prosessin virittäminen vaatii. Energiaesteen voittamiseksi on kaksi tapaa: joko törmäävien hiukkasten kineettisen energian vuoksi tai yhdistävän hiukkasen sitoutumisenergian ansiosta.

Jos pidämme mielessä energian vapautumisen makroskooppisen mittakaavan, niin kaikilla tai aluksi ainakin joillakin aineen hiukkasosilla on oltava reaktioiden herättämiseen tarvittava kineettinen energia. Tämä on saavutettavissa vain nostamalla väliaineen lämpötila arvoon, jossa lämpöliikkeen energia lähestyy prosessin kulkua rajoittavaa energiakynnystä. Molekyylimuunnosten eli kemiallisten reaktioiden tapauksessa tällainen nousu on yleensä satoja Kelvin-asteita, mutta ydinreaktioissa se on vähintään 107 K johtuen törmäysytimien Coulombin esteiden erittäin korkeasta korkeudesta. Ydinreaktioiden lämpöviritys suoritetaan käytännössä vain kevyimpien ytimien synteesin aikana, jossa Coulombin esteet ovat minimaaliset (termonukleaarinen fuusio).

Hiukkasten yhdistäminen ei vaadi suurta kineettistä energiaa, eikä se siksi riipu väliaineen lämpötilasta, koska se tapahtuu käyttämättömien sidosten vuoksi, jotka ovat luontaisia ​​hiukkasten vetovoimille. Mutta reaktioiden herättämiseksi itse hiukkaset ovat välttämättömiä. Ja jos emme tarkoita jälleen erillistä reaktiotoimintaa, vaan energian tuotantoa makroskooppisessa mittakaavassa, niin tämä on mahdollista vain ketjureaktion tapahtuessa. Jälkimmäinen tapahtuu, kun reaktiota kiihottavat hiukkaset ilmestyvät uudelleen eksoenergeettisen reaktion tuotteina.

Ydinreaktorin ohjaamiseen ja suojaamiseen käytetään säätösauvoja, joita voidaan liikuttaa sydämen koko korkeudelta. Tangot on valmistettu aineista, jotka absorboivat voimakkaasti neutroneja - esimerkiksi boorista tai kadmiumista. Kun sauvat työnnetään sisään syvälle, ketjureaktio tulee mahdottomaksi, koska neutronit absorboituvat voimakkaasti ja poistuvat reaktioalueelta.

Tangot siirretään etänä ohjauspaneelista. Ketjuprosessi joko kehittyy tai haalistuu sauvojen kevyellä liikkeellä. Tällä tavalla reaktorin tehoa säädetään.

Leningradin ydinvoimalaitos, RBMK-reaktori

Reaktorin toiminnan aloitus:

Ensimmäisellä polttoainelatauksen jälkeisellä ajanhetkellä reaktorissa ei tapahdu fissioketjureaktiota, reaktori on alikriittisessä tilassa. Jäähdytysnesteen lämpötila on huomattavasti alhaisempi kuin käyttölämpötila.

Kuten olemme täällä jo maininneet, ketjureaktion alkamiseksi halkeamiskelpoisen materiaalin tulee muodostaa kriittinen massa - riittävä määrä spontaanisti fissoituvaa ainetta riittävän pienessä tilassa, ehto, jossa ydinfission aikana vapautuvien neutronien lukumäärän on oltava lisää numeroa absorboituneita neutroneja. Tämä voidaan tehdä lisäämällä uraani-235-pitoisuutta (latattujen polttoainesauvojen määrää) tai hidastamalla neutronien nopeutta, jotta ne eivät lennä uraani-235-ytimien ohi.

Reaktori saatetaan virtaan useassa vaiheessa. Reaktiivisuussäätimien avulla reaktori siirretään ylikriittiseen tilaan Kef>1 ja reaktorin teho nousee tasolle 1-2 % nimellisarvosta. Tässä vaiheessa reaktori lämmitetään jäähdytysnesteen toimintaparametreihin ja lämmitysnopeus on rajoitettu. Lämmitysprosessin aikana säätimet pitävät tehon tasaisena. Sitten kiertovesipumput käynnistetään ja lämmönpoistojärjestelmä otetaan käyttöön. Tämän jälkeen reaktorin tehoa voidaan nostaa mille tahansa tasolle välillä 2 - 100 % nimellistehosta.

Reaktorin lämmetessä reaktiivisuus muuttuu sydänmateriaalien lämpötilan ja tiheyden muutosten vuoksi. Joskus lämmityksen aikana sydämen ja ytimeen saapuvien tai sieltä poistuvien ohjauselementtien suhteellinen sijainti muuttuu, mikä aiheuttaa reaktiivisuusvaikutuksen ohjauselementtien aktiivisen liikkeen puuttuessa.

Säätö kiinteillä, liikkuvilla imukykyisillä elementeillä

Reaktiivisuuden nopeaan muuttamiseen useimmissa tapauksissa käytetään kiinteitä liikkuvia absorboijia. RBMK-reaktorissa säätösauvat sisältävät boorikarbidiholkkeja, jotka on suljettu alumiiniseosputkeen, jonka halkaisija on 50 tai 70 mm. Jokainen säätösauva sijoitetaan erilliseen kanavaan ja jäähdytetään vedellä ohjaus- ja suojausjärjestelmän (ohjaus- ja suojajärjestelmä) piiristä keskimäärin 50 °C:n lämpötilassa. Tarkoituksensa mukaan sauvat on jaettu AZ:iin (hätäsuojaus). ) -vapoja; RBMK:ssa on 24 tällaista sauvaa. Automaattiset säätötangot - 12 kpl, paikalliset automaattiset säätötangot - 12 kpl, manuaaliset säätötangot - 131 ja 32 lyhennettyä vaimennustankoa (USP). Vapoja on yhteensä 211 kappaletta. Lisäksi lyhennetyt tangot työnnetään ytimeen alhaalta, loput ylhäältä.

VVER 1000 reaktori 1 - ohjausjärjestelmän käyttö; 2 - reaktorin kansi; 3 - reaktorin runko; 4 - suojaputkien lohko (BZT); 5 - akseli; 6 - ydinkotelo; 7 - polttoaineniput (FA) ja ohjaussauvat;

Palavat absorboivat elementit.

Ylimääräisen reaktiivisuuden kompensoimiseksi tuoreen polttoaineen lataamisen jälkeen käytetään usein palavia vaimentimia. Sen toimintaperiaate on, että ne, kuten polttoaine, neutronin vangitsemisen jälkeen lakkaavat absorboimasta neutroneja (palavat pois). Lisäksi absorptioytimien neutronien absorptiosta johtuva vähenemisnopeus on pienempi tai yhtä suuri kuin polttoaineytimien fissiosta johtuva laskunopeus. Jos lataamme reaktorisydämeen polttoainetta, joka on suunniteltu toimimaan vuoden ajan, niin on selvää, että halkeamiskelpoisten polttoaineiden ytimien määrä on käytön alussa suurempi kuin lopussa, ja ylimääräinen reaktiivisuus on kompensoitava asettamalla absorboijia. ytimessä. Jos säätösauvoja käytetään tähän tarkoitukseen, meidän on liikutettava niitä jatkuvasti, kun polttoaineytimien lukumäärä vähenee. Palavien vaimentimien käyttö vähentää liikkuvien tankojen käyttöä. Nykyään palavia absorbentteja lisätään usein suoraan polttoainepelletteihin niiden valmistuksen yhteydessä.

Nesteen reaktiivisuuden valvonta.

Tällaista säätöä käytetään erityisesti VVER-tyyppisen reaktorin käytön aikana, jäähdytysnesteeseen syötetään boorihappoa H3BO3, joka sisältää 10B neutroneja absorboivia ytimiä. Muuttamalla boorihapon pitoisuutta jäähdytysnesteen reitillä muutamme siten ytimen reaktiivisuutta. Reaktorin käytön alkuvaiheessa, kun polttoaineytimiä on paljon, happopitoisuus on maksimi. Polttoaineen palaessa happopitoisuus pienenee.

Ketjureaktiomekanismi

Ydinreaktori voi toimia tietyllä teholla pitkään vain, jos sillä on toiminnan alussa reaktiivisuusreservi. Poikkeuksen muodostavat alikriittiset reaktorit, joissa on ulkoinen lämpöneutronien lähde. Sitoutuneen reaktiivisuuden vapautuminen luonnollisista syistä johtuen sen pienentyessä varmistaa reaktorin kriittisen tilan säilymisen sen jokaisella toimintahetkellä. Alkureaktiivisuusreservi muodostetaan rakentamalla sydän, jonka mitat ylittävät merkittävästi kriittiset. Reaktorin ylikriittiseksi muodostumisen estämiseksi vähennetään samalla keinotekoisesti kasvatusalustan k0:aa. Tämä saavutetaan syöttämällä ytimeen neutroneja absorboivia aineita, jotka voidaan myöhemmin poistaa ytimestä. Kuten ketjureaktion säätöelementeissä, imukykyisiä aineita sisältyy poikkileikkaukseltaan poikkileikkaukseltaan vastaavien ytimessä olevien kanavien kautta kulkevien sauvojen materiaaliin. Mutta jos yksi tai kaksi tai useampi sauva riittää säätelyyn, niin alkuperäisen ylireaktiivisuuden kompensoimiseksi sauvojen määrä voi nousta satoihin. Näitä sauvoja kutsutaan tasaussauvoiksi. Säätö- ja tasaussauvat eivät välttämättä edusta erilaisia ​​suunnitteluelementtejä. Useat tasaussauvat voivat olla säätösauvoja, mutta molempien toiminnot ovat erilaisia. Säätösauvat on suunniteltu ylläpitämään kriittistä tilaa milloin tahansa, pysäyttämään ja käynnistämään reaktorin sekä siirtymään tehotasolta toiselle. Kaikki nämä toiminnot vaativat pieniä muutoksia reaktiivisuuteen. Tasaussauvat poistetaan asteittain reaktorin sydämestä, mikä varmistaa kriittisen tilan koko sen toiminta-ajan.

Joskus säätösauvoja ei ole valmistettu imukykyisistä materiaaleista, vaan halkeamiskelpoisesta materiaalista tai sirontamateriaalista. Lämpöreaktoreissa nämä ovat pääasiassa neutroniabsorboijia, tehokkaita nopeita neutroniabsorbereita ei ole. Absorberit, kuten kadmium, hafnium ja muut, absorboivat voimakkaasti vain lämpöneutroneja johtuen ensimmäisen resonanssin läheisyydestä lämpöalueelle, ja jälkimmäisen ulkopuolella ne eivät eroa muista aineista absorbointiominaisuuksiltaan. Poikkeuksena on boori, jonka neutronien absorptiopoikkileikkaus pienenee energian myötä paljon hitaammin kuin ilmoitettujen aineiden l / v -lain mukaan. Siksi boori absorboi nopeita neutroneja, vaikkakin heikosti, mutta jonkin verran paremmin kuin muut aineet. Nopeiden neutronien reaktorissa absorboiva materiaali voi olla vain boori, mikäli mahdollista rikastettuna 10B-isotoopilla. Nopeiden neutronireaktorien säätösauvoissa käytetään boorin lisäksi halkeamiskelpoisia materiaaleja. Halkeavasta materiaalista valmistettu kompensointisauva suorittaa saman tehtävän kuin neutroneja absorboiva sauva: se lisää reaktorin reaktiivisuutta samalla kun se luonnollisesti laskee. Kuitenkin toisin kuin absorboija, tällainen sauva sijaitsee sydämen ulkopuolella reaktorin toiminnan alussa ja viedään sitten sydämeen.

Nopeissa reaktoreissa käytetyt sirontamateriaalit ovat nikkeliä, jonka sirontapoikkileikkaus nopeille neutroneille on hieman suurempi kuin muiden aineiden poikkileikkaukset. Sirontasauvat sijaitsevat sydämen kehällä ja niiden upottaminen vastaavaan kanavaan aiheuttaa neutronivuodon vähenemisen ytimestä ja sen seurauksena reaktiivisuuden lisääntymistä. Joissakin erikoistapauksissa ketjureaktion hallinnan tarkoitusta palvelevat neutroniheijastimien liikkuvat osat, jotka siirrettäessä muuttavat neutronien vuotoa ytimestä. Ohjaus-, kompensointi- ja hätäsauvat yhdessä kaikkien niiden normaalin toiminnan varmistavien laitteiden kanssa muodostavat reaktorin ohjaus- ja suojausjärjestelmän (CPS).

Hätäsuojaus:

Ydinreaktorin hätäsuojaus on joukko laitteita, jotka on suunniteltu pysäyttämään nopeasti ydinketjureaktio reaktorin sydämessä.

Aktiivinen hätäsuojaus laukeaa automaattisesti, kun jokin ydinreaktorin parametreista saavuttaa arvon, joka voi johtaa onnettomuuteen. Tällaisia ​​parametreja voivat olla: lämpötila, paine ja jäähdytysnesteen virtaus, tehon nousun taso ja nopeus.

Hätäsuojauksen toimeenpanoelementit ovat useimmissa tapauksissa sauvoja, joissa on neutroneja hyvin absorboivaa ainetta (boori tai kadmium). Joskus reaktorin sammuttamiseksi ruiskutetaan nesteen absorboija jäähdytyssilmukkaan.

Aktiivisen suojan lisäksi monet nykyaikaisia ​​projekteja sisältää myös passiivisen suojauksen elementtejä. Esimerkiksi, modernit vaihtoehdot VVER-reaktoreihin kuuluu "Emergency Core Cooling System" (ECCS) - erikoissäiliöt, joissa on boorihappoa, jotka sijaitsevat reaktorin yläpuolella. Maksimisuunnitteluonnettomuuden sattuessa (reaktorin ensimmäisen jäähdytyspiirin rikkoutuminen) näiden säiliöiden sisältö päätyy painovoiman vaikutuksesta reaktorisydämen sisään ja ydinketjureaktio sammuu suurella määrällä booripitoista ainetta. , joka imee neutroneja hyvin.

"Ydinvoimalaitosten reaktorilaitosten ydinturvallisuusmääräysten" mukaan vähintään yhden toimitetuista reaktorin sammutusjärjestelmistä on suoritettava hätäsuojaustoiminto (EP). Hätäsuojauksessa on oltava vähintään kaksi itsenäistä työelementtiryhmää. AZ-signaalilla AZ-työosat on aktivoitava kaikista työ- tai väliasennoista.

AZ-laitteiden tulee koostua vähintään kahdesta erillisestä sarjasta.

Jokainen AZ-laitesarja on suunniteltava siten, että suojaus saadaan aikaan vaihteluvälillä neutronivuon tiheyden vaihteluvälillä 7–120 % nimellisarvosta:

1. Neutronivuon tiheydellä - vähintään kolme itsenäistä kanavaa;
2. Neutronivuon tiheyden kasvunopeuden mukaan - vähintään kolme itsenäistä kanavaa.

Jokainen hätäsuojauslaitesarja on suunniteltava siten, että reaktorilaitoksen (RP) suunnittelussa määritellyn teknisten parametrien muutosten koko alueella hätäsuojaus tarjotaan vähintään kolmella itsenäisellä kanavalla kullekin teknologiselle parametrille. joille tarvitaan suojaa.

Jokaisen AZ-toimilaitteiden sarjan ohjauskomennot on lähetettävä vähintään kahden kanavan kautta. Kun yksi kanava jossakin AZ-laitteistossa poistetaan toiminnasta ilman, että tämä sarja poistetaan käytöstä, tälle kanavalle tulee automaattisesti luoda hälytyssignaali.

Hätäsuojauksen tulee laueta ainakin seuraavissa tapauksissa:

1. Saavutettuaan neutronivuon tiheyden AZ-asetuksen.
2. Saavutettuaan AZ-asetuksen neutronivuon tiheyden kasvunopeudelle.
3. Jos jännite katoaa jostain hätäsuojauslaitteistosta ja CPS-virtalähdeväylistä, joita ei ole poistettu käytöstä.
4. Jos jokin kahdesta kolmesta suojauskanavasta epäonnistuu neutronivuon tiheyden tai neutronivuon kasvunopeuden osalta missä tahansa AZ-laitteistossa, jota ei ole poistettu käytöstä.
5. Kun AZ-asetukset saavutetaan teknisillä parametreilla, joille on suoritettava suojaus.
6. Kun AZ laukaistaan ​​avaimella lohkon ohjauspisteestä (BCP) tai varaohjauspisteestä (RCP).

Ehkä joku osaa selittää lyhyesti vielä vähemmän tieteellisesti, miten ydinvoimalaitosyksikkö alkaa toimia? :-)

Muista aihe, kuten Alkuperäinen artikkeli on verkkosivustolla InfoGlaz.rf Linkki artikkeliin, josta tämä kopio on tehty -

I. Ydinreaktorin suunnittelu

Ydinreaktori koostuu seuraavista viidestä pääelementistä:

1) ydinpolttoaine;

2) neutronien hidastin;

3) sääntelyjärjestelmät;

4) jäähdytysjärjestelmät;

5) suojanäyttö.

1. Ydinpolttoaine.

Ydinpolttoaine on energianlähde. Tällä hetkellä tunnetaan kolme halkeamiskelpoista materiaalia:

a) uraani 235, joka muodostaa 0,7 % eli 1/140 luonnonuraanista;

6) plutonium 239, jota muodostuu joissakin uraani 238:aan perustuvissa reaktoreissa, joka muodostaa lähes koko luonnonuraanin massan (99,3 % eli 139/140 osaa).

Siepaessaan neutroneja uraani 238 -ytimet muuttuvat neptuniumytimeksi - Mendeleevin jaksollisen järjestelmän 93. elementiksi; jälkimmäiset puolestaan ​​muuttuvat plutoniumytimiksi - jaksollisen järjestelmän 94. elementiksi. Plutonium uutetaan helposti säteilytetystä uraanista kemiallisesti ja sitä voidaan käyttää ydinpolttoaineena;

c) uraani 233, joka on toriumista saadun uraanin keinotekoinen isotooppi.

Toisin kuin uraani 235, jota löytyy luonnonuraanista, plutonium 239 ja uraani 233 saadaan vain keinotekoisesti. Siksi niitä kutsutaan toissijaiseksi ydinpolttoaineeksi; Tällaisen polttoaineen lähde ovat uraani 238 ja torium 232.

Siten kaikista edellä luetelluista ydinpolttoainetyypeistä uraani on tärkein. Tämä selittää sen valtavan laajuuden, jonka uraaniesiintymien etsinnät ja etsintä vievät kaikissa maissa.

Ydinreaktorissa vapautuvaa energiaa verrataan joskus kemiallisen palamisreaktion aikana vapautuvaan energiaan. Niiden välillä on kuitenkin perustavanlaatuinen ero.

Uraanin fissiossa saatu lämpömäärä on mittaamattoman suurempi kuin palamisen aikana saatu lämpö, ​​esim. hiiltä: 1 kg uraani 235:tä, joka vastaa tilavuudeltaan tupakka-askia, voisi teoriassa tuottaa yhtä paljon energiaa kuin 2 600 tonnia hiiltä.

Näitä energiamahdollisuuksia ei kuitenkaan hyödynnetä täysimääräisesti, koska kaikkea uraani 235 ei voida erottaa luonnonuraanista. Tämän seurauksena 1 kg uraania vastaa tällä hetkellä noin 10 tonnia hiiltä riippuen sen uraani 235:llä rikastusasteesta. Mutta on otettava huomioon, että ydinpolttoaineen käyttö helpottaa kuljetusta ja siten alentaa merkittävästi polttoainekustannuksia. Brittiasiantuntijat ovat laskeneet, että uraania rikastamalla he pystyvät lisäämään reaktoreissa tuotettua lämpöä 10-kertaiseksi, mikä vastaisi 1 tonnin uraania 100 000 tonniin hiiltä.

Toinen ero lämmön vapautuessa tapahtuvan ydinfissioprosessin ja kemiallisen palamisen välillä on se, että palamisreaktio vaatii happea, kun taas ketjureaktion käynnistämiseen tarvitaan vain muutama neutroni ja tietty massa ydinpolttoainetta, kriittiseen massaan, jonka määrittelemme jo atomipommia käsittelevässä osassa.

Ja lopuksi, näkymätön ydinfissioprosessi liittyy äärimmäisen haitallisen säteilyn päästöihin, joilta on suojattava.

2. Neutronimoderaattori.

Fissiotuotteiden leviämisen estämiseksi reaktorissa ydinpolttoaine on sijoitettava erityisiin vaippaisiin. Tällaisten kuorien valmistukseen voit käyttää alumiinia (jäähdytysnesteen lämpötila ei saa ylittää 200 °) tai vielä parempi, berylliumia tai zirkoniumia - uusia metalleja, joiden tuotanto puhtaassa muodossaan on täynnä suuria vaikeuksia.

Ydinfission aikana syntyvillä neutroneilla (keskimäärin 2–3 neutronia raskaan alkuaineen yhden ytimen fissiossa) on tietty energia. Jotta neutronien todennäköisyys hajottaa muita ytimiä olisi suurin, jota ilman reaktio ei kestä itseään, on välttämätöntä, että nämä neutronit menettävät osan nopeudestaan. Tämä saavutetaan sijoittamalla reaktoriin hidastin, jossa nopeat neutronit muuttuvat hitaiksi lukuisten peräkkäisten törmäysten seurauksena. Koska hidastimena käytetyssä aineessa tulee olla ytimiä, joiden massa on suunnilleen yhtä suuri kuin neutronien massa eli kevyiden alkuaineiden ytimet, raskasta vettä on käytetty moderaattorina alusta alkaen (D 2 0, jossa D on deuterium , joka korvasi kevyen vedyn tavallisessa vedessä N 2 0). Nyt he kuitenkin yrittävät käyttää grafiittia yhä enemmän - se on halvempaa ja antaa melkein saman vaikutuksen.

Ruotsista ostettu tonni raskasta vettä maksaa 70–80 miljoonaa frangia. Geneven atomienergian rauhanomaista käyttöä käsittelevässä konferenssissa amerikkalaiset ilmoittivat, että he voivat pian myydä raskasta vettä hintaan 22 miljoonaa frangia tonnilta.

Grafiittitonni maksaa 400 tuhatta frangia ja tonni berylliumoksidia 20 miljoonaa frangia.

Hidastimena käytettävän aineen on oltava puhdasta, jotta vältetään neutronien menetys niiden kulkiessa hidastimen läpi. Ajonsa lopussa neutroneilla on keskinopeus noin 2200 m/s, kun niiden alkunopeus oli noin 20 tuhatta km/s. Reaktoreissa lämmön vapautuminen tapahtuu vähitellen ja sitä voidaan hallita, toisin kuin atomipommi, jossa se tapahtuu välittömästi ja saa räjähdyksen luonteen.

Jotkut nopeat reaktorit eivät vaadi moderaattoria.

3. Sääntelyjärjestelmä.

Ihmisen tulee kyetä aiheuttamaan, säätelemään ja pysäyttämään ydinreaktio haluamallaan tavalla. Tämä saavutetaan käyttämällä booriteräksestä tai kadmiumista valmistettuja säätösauvoja - materiaaleja, joilla on kyky absorboida neutroneja. Riippuen syvyydestä, johon säätösauvat lasketaan reaktoriin, sydämessä olevien neutronien määrä kasvaa tai vähenee, mikä lopulta mahdollistaa prosessin säätelyn. Säätösauvoja ohjataan automaattisesti servomekanismeja käyttäen; Jotkut näistä sauvoista voivat vaaran sattuessa pudota välittömästi ytimeen.

Aluksi pelättiin, että reaktorin räjähdys aiheuttaisi saman vahingon kuin atomipommi. Osoittaakseen, että reaktorin räjähdys tapahtuu vain normaaleista poikkeavissa olosuhteissa eikä aiheuta vakavaa vaaraa ydinvoimalan läheisyydessä asuvalle väestölle, amerikkalaiset räjäyttivät tarkoituksella yhden niin sanotun "kiehuvan" reaktorin. Todellakin tapahtui räjähdys, jota voimme luonnehtia "klassiseksi", toisin sanoen ei-ydinvoimaiseksi; Tämä todistaa jälleen kerran, että ydinreaktoreita voidaan rakentaa lähelle asuttua aluetta ilman erityistä vaaraa jälkimmäiselle.

4. Jäähdytysjärjestelmä.

Ydinfission aikana vapautuu tiettyä energiaa, joka siirtyy hajoamistuotteisiin ja niistä muodostuviin neutroneihin. Tämä energia muuttuu lukuisten neutronien törmäysten seurauksena lämpöenergiaksi, joten lämpöä on poistettava reaktorin nopean vioittumisen estämiseksi. Radioaktiivisten isotooppien tuottamiseen suunnitelluissa reaktoreissa tätä lämpöä ei käytetä, mutta energian tuottamiseen tarkoitetuissa reaktoreissa siitä tulee päinvastoin päätuote. Jäähdytys voidaan suorittaa kaasulla tai vedellä, joka kiertää reaktorissa paineen alaisena erikoisputkien kautta ja jäähdytetään sitten lämmönvaihtimessa. Vapautuneella lämmöllä voidaan lämmittää generaattoriin kytkettyä turbiinia pyörittävä höyry; sellainen laite olisi ydinvoimala.

5. Suojaava näyttö.

Reaktorin ulkopuolelle lentävien neutronien haitallisten vaikutusten välttämiseksi ja itsesi suojaamiseksi reaktion aikana vapautuvalta gammasäteilyltä on välttämätöntä luotettava suoja. Tutkijat ovat laskeneet, että 100 000 kW:n reaktori emittoi niin paljon radioaktiivista säteilyä, että 100 metrin etäisyydellä siitä oleva henkilö saisi sen 2 minuutissa. tappava annos. Reaktorin huoltohenkilöstön suojan varmistamiseksi rakennetaan kaksimetriset seinät erikoisbetonista lyijylevyillä.

Ensimmäisen reaktorin rakensi italialainen Fermi joulukuussa 1942. Vuoden 1955 loppuun mennessä maailmassa oli noin 50 ydinreaktoria (USA - 2 1, Englanti - 4, Kanada - 2, Ranska - 2). Lisättäköön, että vuoden 1956 alkuun mennessä tutkimus- ja teollisuustarkoituksiin suunniteltiin vielä noin 50 reaktoria (USA - 23, Ranska - 4, Englanti - 3, Kanada - 1).

Näiden reaktorien tyypit ovat hyvin erilaisia, ja ne vaihtelevat hitaista neutronireaktoreista, joissa on grafiittihidastajat ja luonnonuraania polttoaineena, nopeisiin neutronireaktoreihin, joissa käytetään polttoaineena plutoniumilla rikastettua uraania tai uraani 233:a, joka on valmistettu keinotekoisesti toriumista.

Näiden kahden vastakkaisen tyypin lisäksi on olemassa kokonainen sarja reaktoreita, jotka eroavat toisistaan ​​joko ydinpolttoaineen koostumuksen tai hidastimen tyypin tai jäähdytysaineen suhteen.

On erittäin tärkeää huomata, että vaikka asian teoreettinen puoli on nyt hyvin tutkittu kaikkien maiden asiantuntijoiden keskuudessa, käytännön alalla eri maat eivät ole vielä saavuttaneet samaa tasoa. Yhdysvallat ja Venäjä ovat muita maita edellä. Voidaan väittää, että ydinenergian tulevaisuus riippuu pääasiassa tekniikan kehityksestä.