परमाणु रिएक्टर कैसे काम करता है? परमाणु ऊर्जा संयंत्र: यह कैसे काम करता है

उपकरण और संचालन का सिद्धांत

बिजली रिलीज तंत्र

किसी पदार्थ का परिवर्तन मुक्त ऊर्जा की रिहाई के साथ ही होता है, यदि पदार्थ में ऊर्जा का भंडार होता है। उत्तरार्द्ध का मतलब है कि पदार्थ के माइक्रोपार्टिकल्स एक ऐसी अवस्था में होते हैं, जिसमें किसी अन्य संभावित अवस्था की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है, जिसमें संक्रमण मौजूद होता है। सहज संक्रमण को हमेशा एक ऊर्जा अवरोध द्वारा रोका जाता है, जिसे दूर करने के लिए माइक्रोपार्टिकल को बाहर से कुछ मात्रा में ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए - उत्तेजना की ऊर्जा। एक्सोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया में यह तथ्य शामिल है कि उत्तेजना के बाद परिवर्तन में, प्रक्रिया को उत्तेजित करने के लिए जितनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, उससे अधिक ऊर्जा जारी की जाती है। ऊर्जा अवरोध को दूर करने के दो तरीके हैं: या तो टकराने वाले कणों की गतिज ऊर्जा के कारण, या आरोपित कण की बाध्यकारी ऊर्जा के कारण।

यदि हम ऊर्जा विमोचन के स्थूल पैमानों को ध्यान में रखते हैं, तो प्रतिक्रियाओं के उत्तेजना के लिए आवश्यक गतिज ऊर्जा में पदार्थ के सभी या पहले कम से कम कुछ कण होने चाहिए। यह केवल माध्यम के तापमान को उस मूल्य तक बढ़ाकर प्राप्त किया जा सकता है जिस पर थर्मल गति की ऊर्जा ऊर्जा सीमा के मूल्य तक पहुंचती है जो प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को सीमित करती है। आणविक परिवर्तनों के मामले में, यानी रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, ऐसी वृद्धि आमतौर पर सैकड़ों केल्विन होती है, जबकि परमाणु प्रतिक्रियाओं के मामले में यह कम से कम 10 7 होती है, जो कि टकराने वाले नाभिक के कूलम्ब बाधाओं की बहुत अधिक ऊंचाई के कारण होती है। परमाणु प्रतिक्रियाओं का थर्मल उत्तेजना केवल सबसे हल्के नाभिक के संश्लेषण में किया गया है, जिसमें कूलम्ब बाधाएं न्यूनतम हैं (थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन)।

जुड़ने वाले कणों द्वारा उत्तेजना के लिए बड़ी गतिज ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, और इसलिए, यह माध्यम के तापमान पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि यह आकर्षक बलों के कणों में निहित अप्रयुक्त बंधनों के कारण होता है। लेकिन दूसरी ओर, कण स्वयं प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक हैं। और अगर फिर से हमारे मन में प्रतिक्रिया का एक अलग कार्य नहीं है, लेकिन स्थूल पैमाने पर ऊर्जा का उत्पादन होता है, तो यह तभी संभव है जब एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। उत्तरार्द्ध तब उत्पन्न होता है जब प्रतिक्रिया को उत्तेजित करने वाले कण एक एक्सोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया के उत्पादों के रूप में फिर से प्रकट होते हैं।

डिज़ाइन

किसी भी परमाणु रिएक्टर में निम्नलिखित भाग होते हैं:

• परमाणु ईंधन और मॉडरेटर के साथ कोर;
• न्यूट्रॉन परावर्तक जो कोर को घेरता है;
• आपातकालीन सुरक्षा सहित श्रृंखला प्रतिक्रिया विनियमन प्रणाली;
• विकिरण सुरक्षा;
• रिमोट कंट्रोल सिस्टम।

संचालन के भौतिक सिद्धांत

मुख्य लेख भी देखें:

परमाणु रिएक्टर की वर्तमान स्थिति को प्रभावी न्यूट्रॉन गुणन कारक द्वारा वर्णित किया जा सकता है कया प्रतिक्रियाशीलता ρ , जो निम्नलिखित संबंध से संबंधित हैं:

इन मूल्यों को निम्नलिखित मूल्यों की विशेषता है:

• क> 1 - समय के साथ श्रृंखला प्रतिक्रिया बढ़ जाती है, रिएक्टर में है सुपरक्रिटिकलराज्य, इसकी प्रतिक्रियाशीलता ρ > 0;
• क < 1 - реакция затухает, реактор - सबक्रिटिकल, ρ < 0;
• क = 1, ρ = 0 - परमाणु विखंडन की संख्या स्थिर है, रिएक्टर स्थिर है नाजुकस्थि‍ति।

परमाणु रिएक्टर की गंभीरता की स्थिति:

गुणन कारक का एकता में रूपांतरण न्यूट्रॉन के गुणन को उनके नुकसान के साथ संतुलित करके प्राप्त किया जाता है। वास्तव में नुकसान के दो कारण हैं: बिना विखंडन के कब्जा करना और प्रजनन माध्यम के बाहर न्यूट्रॉन का रिसाव।

जाहिर है, कु< 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 थर्मल रिएक्टरों के लिए तथाकथित "4 कारकों के सूत्र" द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

• प्रति दो अवशोषण में न्यूट्रॉन की उपज है।

आधुनिक बिजली रिएक्टरों की मात्रा सैकड़ों वर्ग मीटर तक पहुंच सकती है और मुख्य रूप से महत्वपूर्णता की स्थितियों से नहीं, बल्कि गर्मी हटाने की संभावनाओं से निर्धारित होती है।

क्रिटिकल वॉल्यूमपरमाणु रिएक्टर - एक महत्वपूर्ण स्थिति में रिएक्टर कोर की मात्रा। क्रांतिक द्रव्यमानरिएक्टर की विखंडनीय सामग्री का द्रव्यमान है, जो एक महत्वपूर्ण अवस्था में है।

पानी न्यूट्रॉन परावर्तक के साथ शुद्ध विखंडनीय समस्थानिकों के लवणों के जलीय घोलों द्वारा ईंधन देने वाले रिएक्टरों में सबसे कम क्रांतिक द्रव्यमान होता है। 235 यू के लिए यह द्रव्यमान 0.8 किग्रा है, 239 पु के लिए यह 0.5 किग्रा है। हालांकि, यह व्यापक रूप से ज्ञात है कि एलओपीओ रिएक्टर (दुनिया का पहला समृद्ध यूरेनियम रिएक्टर) के लिए महत्वपूर्ण द्रव्यमान, जिसमें बेरिलियम ऑक्साइड परावर्तक था, 0.565 किलोग्राम था, इस तथ्य के बावजूद कि आइसोटोप 235 में संवर्धन की डिग्री केवल थोड़ी थी 14% से अधिक। सैद्धांतिक रूप से, सबसे छोटा महत्वपूर्ण द्रव्यमान होता है, जिसके लिए यह मान केवल 10 ग्राम होता है।

न्यूट्रॉन रिसाव को कम करने के लिए, कोर को गोलाकार या गोलाकार आकार के करीब दिया जाता है, जैसे कि एक छोटा सिलेंडर या घन, क्योंकि इन आंकड़ों में सतह क्षेत्र का आयतन का सबसे छोटा अनुपात होता है।

इस तथ्य के बावजूद कि मूल्य (ई -1) आमतौर पर छोटा होता है, तेजी से न्यूट्रॉन गुणन की भूमिका काफी बड़ी होती है, क्योंकि बड़े परमाणु रिएक्टरों (के -1) के लिए<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, आमतौर पर यूरेनियम नाभिक के सहज विखंडन के दौरान पर्याप्त न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। रिएक्टर शुरू करने के लिए न्यूट्रॉन के बाहरी स्रोत का उपयोग करना भी संभव है, उदाहरण के लिए, और, या अन्य पदार्थों का मिश्रण।

आयोडीन गड्ढा

आयोडीन पिट - एक परमाणु रिएक्टर के बंद होने के बाद की स्थिति, जो अल्पकालिक क्सीनन आइसोटोप के संचय की विशेषता है। यह प्रक्रिया महत्वपूर्ण नकारात्मक प्रतिक्रिया की अस्थायी उपस्थिति की ओर ले जाती है, जो बदले में, एक निश्चित अवधि (लगभग 1-2 दिन) के लिए रिएक्टर को अपनी डिजाइन क्षमता में लाना असंभव बनाता है।

वर्गीकरण

मिलने का समय निश्चित करने पर

परमाणु रिएक्टरों के उपयोग की प्रकृति के अनुसार विभाजित हैं:

• पावर रिएक्टरऊर्जा क्षेत्र में उपयोग की जाने वाली विद्युत और तापीय ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, साथ ही समुद्री जल विलवणीकरण के लिए (विलवणीकरण रिएक्टरों को औद्योगिक के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है)। ऐसे रिएक्टरों का उपयोग मुख्य रूप से परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता था। आधुनिक बिजली रिएक्टरों की तापीय शक्ति 5 GW तक पहुँच जाती है। एक अलग समूह में आवंटित करें:
  • परिवहन रिएक्टरवाहन इंजनों को ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया गया। सबसे व्यापक अनुप्रयोग समूह समुद्री परिवहन रिएक्टर हैं जिनका उपयोग पनडुब्बियों और विभिन्न सतह के जहाजों पर किया जाता है, साथ ही साथ अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाने वाले रिएक्टर भी हैं।
• प्रायोगिक रिएक्टर, विभिन्न भौतिक मात्राओं का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसका मूल्य परमाणु रिएक्टरों के डिजाइन और संचालन के लिए आवश्यक है; ऐसे रिएक्टरों की शक्ति कुछ kW से अधिक नहीं होती है।
• अनुसंधान रिएक्टर, जिसमें कोर में बनाए गए न्यूट्रॉन और गामा-रे फ्लक्स का उपयोग परमाणु भौतिकी, ठोस अवस्था भौतिकी, विकिरण रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान के क्षेत्र में अनुसंधान के लिए किया जाता है, तीव्र न्यूट्रॉन फ्लक्स (भागों परमाणु रिएक्टरों सहित) में संचालन के लिए इच्छित सामग्री के परीक्षण के लिए, आइसोटोप के उत्पादन के लिए। अनुसंधान रिएक्टरों की शक्ति 100 मेगावाट से अधिक नहीं है। जारी की गई ऊर्जा का आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है।
• औद्योगिक (हथियार, आइसोटोप) रिएक्टरविभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले आइसोटोप का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। 239 पु जैसे परमाणु हथियार-ग्रेड सामग्री के उत्पादन के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसके अलावा औद्योगिक में समुद्री जल विलवणीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले रिएक्टर शामिल हैं।

अक्सर रिएक्टरों का प्रयोग दो या दो से अधिक विभिन्न कार्यों को हल करने के लिए किया जाता है, ऐसे में उन्हें कहा जाता है बहुउद्देशीय. उदाहरण के लिए, कुछ बिजली रिएक्टर, विशेष रूप से परमाणु ऊर्जा के भोर में, मुख्य रूप से प्रयोगों के लिए अभिप्रेत थे। फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर एक ही समय में बिजली पैदा करने वाले और उत्पादन करने वाले आइसोटोप दोनों हो सकते हैं। औद्योगिक रिएक्टर, अपने मुख्य कार्य के अलावा, अक्सर विद्युत और तापीय ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।

न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रम के अनुसार

• थर्मल (धीमा) न्यूट्रॉन रिएक्टर ("थर्मल रिएक्टर")
• फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर ("फास्ट रिएक्टर")

ईंधन प्लेसमेंट द्वारा

• विषम रिएक्टर, जहां ईंधन को ब्लॉक के रूप में अलग-अलग कोर में रखा जाता है, जिसके बीच एक मॉडरेटर होता है;
• सजातीय रिएक्टर, जहां ईंधन और मॉडरेटर एक सजातीय मिश्रण (सजातीय प्रणाली) हैं।

एक विषम रिएक्टर में, ईंधन और मॉडरेटर को अलग-अलग स्थान दिया जा सकता है, विशेष रूप से, एक गुहा रिएक्टर में, मॉडरेटर-परावर्तक ईंधन के साथ गुहा को घेरता है जिसमें मॉडरेटर नहीं होता है। परमाणु-भौतिक दृष्टिकोण से, समरूपता/विषमता की कसौटी डिजाइन नहीं है, बल्कि किसी दिए गए मॉडरेटर में न्यूट्रॉन मॉडरेशन लंबाई से अधिक दूरी पर ईंधन ब्लॉक की नियुक्ति है। उदाहरण के लिए, तथाकथित "क्लोज-जाली" रिएक्टरों को सजातीय होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, हालांकि ईंधन को आमतौर पर मॉडरेटर से अलग किया जाता है।

एक विषम रिएक्टर में परमाणु ईंधन के ब्लॉक को ईंधन असेंबली (एफए) कहा जाता है, जो एक नियमित जाली के नोड्स पर कोर में रखा जाता है, जिससे बनता है प्रकोष्ठों.

ईंधन के प्रकार से

• यूरेनियम समस्थानिक 235, 238, 233 (235 यू, 238 यू, 233 यू)
• प्लूटोनियम समस्थानिक 239 (239 पु), समस्थानिक भी 239-242 पु 238 यू (एमओएक्स ईंधन) के मिश्रण के रूप में
• थोरियम आइसोटोप 232 (232 थ) (233 यू में रूपांतरण के माध्यम से)

संवर्धन की डिग्री के अनुसार:

• प्राकृतिक यूरेनियम
• कम समृद्ध यूरेनियम
• अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम

रासायनिक संरचना द्वारा:

• धातु यू
• यूसी (यूरेनियम कार्बाइड), आदि।

शीतलक के प्रकार से

• गैस, (ग्रेफाइट-गैस रिएक्टर देखें)
• डी 2 ओ (भारी पानी, भारी पानी परमाणु रिएक्टर, CANDU देखें)

मॉडरेटर के प्रकार से

• सी (ग्रेफाइट, ग्रेफाइट-गैस रिएक्टर, ग्रेफाइट-वाटर रिएक्टर देखें)
• एच 2 ओ (पानी, लाइट वॉटर रिएक्टर, प्रेशराइज्ड वॉटर रिएक्टर, वीवीईआर देखें)
• डी 2 ओ (भारी पानी, भारी पानी परमाणु रिएक्टर, CANDU देखें)
• धातु हाइड्राइड्स
• मॉडरेटर के बिना (फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर देखें)

डिजाइन द्वारा

भाप उत्पादन विधि

• एक बाहरी भाप जनरेटर के साथ रिएक्टर (पीडब्लूआर, वीवीईआर देखें)

आईएईए वर्गीकरण

• पीडब्लूआर (दबावयुक्त जल रिएक्टर) - दबावयुक्त जल रिएक्टर (दबावयुक्त जल रिएक्टर);
• BWR (उबलते पानी रिएक्टर) - उबलते पानी रिएक्टर;
• एफबीआर (फास्ट ब्रीडर रिएक्टर) - फास्ट ब्रीडर रिएक्टर;
• जीसीआर (गैस-कूल्ड रिएक्टर) - गैस-कूल्ड रिएक्टर;
• LWGR (हल्का पानी ग्रेफाइट रिएक्टर) - ग्रेफाइट-वाटर रिएक्टर
• PHWR (दबावयुक्त भारी जल रिएक्टर) - भारी जल रिएक्टर

दुनिया में सबसे आम दबाव वाले पानी (लगभग 62%) और उबलते पानी (20%) रिएक्टर हैं।

रिएक्टर सामग्री

जिन सामग्रियों से रिएक्टर बनाए जाते हैं, वे न्यूट्रॉन, -क्वांटा और विखंडन टुकड़ों के क्षेत्र में उच्च तापमान पर काम करते हैं। इसलिए, प्रौद्योगिकी की अन्य शाखाओं में उपयोग की जाने वाली सभी सामग्री रिएक्टर निर्माण के लिए उपयुक्त नहीं हैं। रिएक्टर सामग्री चुनते समय, उनके विकिरण प्रतिरोध, रासायनिक जड़ता, अवशोषण क्रॉस सेक्शन और अन्य गुणों को ध्यान में रखा जाता है।

उच्च तापमान पर सामग्री की विकिरण अस्थिरता कम प्रभावित होती है। परमाणुओं की गतिशीलता इतनी अधिक हो जाती है कि क्रिस्टल जाली से निकलकर अपने स्थान पर परमाणुओं के वापस लौटने या हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के पानी के अणु में पुनर्संयोजन की संभावना स्पष्ट रूप से बढ़ जाती है। इस प्रकार, बिजली के गैर-उबलते रिएक्टरों (उदाहरण के लिए, वीवीईआर) में पानी का रेडियोलिसिस महत्वहीन है, जबकि शक्तिशाली अनुसंधान रिएक्टरों में विस्फोटक मिश्रण की एक महत्वपूर्ण मात्रा जारी की जाती है। इसे जलाने के लिए रिएक्टरों में विशेष प्रणालियां हैं।

रिएक्टर सामग्री एक दूसरे के संपर्क में आती है (शीतलक और परमाणु ईंधन के साथ एक ईंधन तत्व क्लैडिंग, शीतलक और मॉडरेटर के साथ ईंधन कैसेट, आदि)। स्वाभाविक रूप से, संपर्क सामग्री रासायनिक रूप से निष्क्रिय (संगत) होनी चाहिए। असंगति का एक उदाहरण यूरेनियम और गर्म पानी का रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश करना है।

अधिकांश सामग्रियों के लिए, बढ़ते तापमान के साथ शक्ति गुण तेजी से बिगड़ते हैं। बिजली रिएक्टरों में, संरचनात्मक सामग्री उच्च तापमान पर काम करती है। यह संरचनात्मक सामग्रियों की पसंद को सीमित करता है, विशेष रूप से पावर रिएक्टर के उन हिस्सों के लिए जिन्हें उच्च दबाव का सामना करना पड़ता है।

बर्नअप और परमाणु ईंधन का पुनरुत्पादन

परमाणु रिएक्टर के संचालन के दौरान, ईंधन में विखंडन के टुकड़ों के संचय के कारण, इसकी समस्थानिक और रासायनिक संरचना में परिवर्तन होता है, और ट्रांसयूरेनियम तत्व, मुख्य रूप से समस्थानिक बनते हैं। परमाणु रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता पर विखंडन के टुकड़ों के प्रभाव को कहा जाता है जहर(रेडियोधर्मी अंशों के लिए) और बुराई करना(स्थिर आइसोटोप के लिए)।

रिएक्टर के जहर का मुख्य कारण है, जिसमें सबसे बड़ा न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन (2.6 10 6 बार्न) है। 135 Xe . का आधा जीवन टी 1/2 = 9.2 घंटे; विभाजन उपज 6-7% है। 135 Xe का मुख्य भाग क्षय के परिणामस्वरूप बनता है ( टी 1/2 = 6.8 घंटे)। विषाक्तता के मामले में, केफ 1-3% बदल जाता है। 135 Xe का बड़ा अवशोषण क्रॉस सेक्शन और मध्यवर्ती आइसोटोप 135 I की उपस्थिति से दो महत्वपूर्ण घटनाएं होती हैं:

1. 135 Xe की सांद्रता में वृद्धि और, परिणामस्वरूप, रिएक्टर के शटडाउन या बिजली की कमी ("आयोडीन पिट") के बाद प्रतिक्रियाशीलता में कमी के लिए, जो अल्पकालिक शटडाउन और आउटपुट पावर में उतार-चढ़ाव के लिए असंभव बनाता है। नियामक निकायों में एक प्रतिक्रियाशीलता मार्जिन पेश करके इस प्रभाव को दूर किया जाता है। आयोडीन कुएं की गहराई और अवधि न्यूट्रॉन प्रवाह पर निर्भर करती है Ф: = 5 10 18 न्यूट्रॉन/(सेमी² सेकंड) पर, आयोडीन कुएं की अवधि ˜ 30 घंटे है, और गहराई स्थिर परिवर्तन से 2 गुना अधिक है केफ में 135 Xe विषाक्तता के कारण।
2. विषाक्तता के कारण, न्यूट्रॉन प्रवाह Ф के अनुपात-अस्थायी उतार-चढ़ाव, और, परिणामस्वरूप, रिएक्टर शक्ति का हो सकता है। ये उतार-चढ़ाव > 10 18 न्यूट्रॉन/(सेमी² सेकंड) और बड़े रिएक्टर आकार में होते हैं। दोलन अवधि 10 घंटे।

परमाणु विखंडन बड़ी संख्या में स्थिर टुकड़ों को जन्म देता है, जो एक विखंडनीय समस्थानिक के अवशोषण क्रॉस सेक्शन की तुलना में उनके अवशोषण क्रॉस सेक्शन में भिन्न होते हैं। रिएक्टर के संचालन के पहले कुछ दिनों के दौरान बड़े अवशोषण क्रॉस सेक्शन वाले टुकड़ों की सांद्रता संतृप्ति तक पहुँच जाती है। ये मुख्य रूप से विभिन्न "उम्र" के टीवीईएल हैं।

पूर्ण ईंधन प्रतिस्थापन के मामले में, रिएक्टर में अतिरिक्त प्रतिक्रियाशीलता होती है, जिसकी भरपाई की जानी चाहिए, जबकि दूसरे मामले में, रिएक्टर की पहली शुरुआत में ही मुआवजे की आवश्यकता होती है। निरंतर ईंधन भरने से बर्नअप की गहराई को बढ़ाना संभव हो जाता है, क्योंकि रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता विखंडनीय समस्थानिकों की औसत सांद्रता से निर्धारित होती है।

जारी ऊर्जा के "वजन" के कारण लोड किए गए ईंधन का द्रव्यमान अनलोड के द्रव्यमान से अधिक है। रिएक्टर के बंद होने के बाद, मुख्य रूप से विलंबित न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन के कारण, और फिर, 1-2 मिनट के बाद, विखंडन के टुकड़ों और ट्रांसयूरेनियम तत्वों के β- और γ-विकिरण के कारण, ईंधन में ऊर्जा जारी रहती है। यदि रिएक्टर शटडाउन से पहले काफी देर तक काम करता है, तो शटडाउन के 2 मिनट बाद, ऊर्जा रिलीज लगभग 3% है, 1 घंटे के बाद - 1%, एक दिन के बाद - 0.4%, एक वर्ष के बाद - प्रारंभिक शक्ति का 0.05%।

एक नाभिकीय रिएक्टर में बनने वाले विखण्डनीय पु समस्थानिकों की संख्या का 235 U के जले हुए भाग की मात्रा से अनुपात कहलाता है रूपांतरण दरके के. K K का मान घटते संवर्धन और बर्नअप के साथ बढ़ता है। प्राकृतिक यूरेनियम पर चलने वाले भारी पानी के रिएक्टर के लिए, 10 GW दिन/t K K = 0.55 के बर्नअप के साथ, और छोटे बर्नअप के लिए (इस मामले में, K K को कहा जाता है) प्रारंभिक प्लूटोनियम गुणांक) के के = 0.8। यदि एक परमाणु रिएक्टर जलता है और समान समस्थानिक (ब्रीडर रिएक्टर) का उत्पादन करता है, तो प्रजनन दर का बर्न-अप दर के अनुपात को कहा जाता है प्रजनन दरके वी। थर्मल रिएक्टरों में के वी< 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 जीबढ़ रहा है और एकगिरता है।

परमाणु रिएक्टर नियंत्रण

परमाणु रिएक्टर का नियंत्रण केवल इस तथ्य के कारण संभव है कि विखंडन के दौरान कुछ न्यूट्रॉन टुकड़ों से देरी से बाहर निकलते हैं, जो कई मिलीसेकंड से लेकर कई मिनट तक हो सकते हैं।

रिएक्टर को नियंत्रित करने के लिए, अवशोषित छड़ का उपयोग किया जाता है, कोर में पेश किया जाता है, सामग्री से बना होता है जो न्यूट्रॉन (मुख्य रूप से, और कुछ अन्य) को दृढ़ता से अवशोषित करता है और / या बोरिक एसिड का एक समाधान, एक निश्चित एकाग्रता (बोरॉन विनियमन) में शीतलक में जोड़ा जाता है। . छड़ की गति को विशेष तंत्र, ड्राइव द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो न्यूट्रॉन फ्लक्स के स्वत: नियंत्रण के लिए ऑपरेटर या उपकरण से संकेतों पर काम करता है।

प्रत्येक रिएक्टर में विभिन्न आपात स्थितियों के मामले में, श्रृंखला प्रतिक्रिया की एक आपातकालीन समाप्ति प्रदान की जाती है, जो सभी अवशोषित छड़ों को कोर में गिराकर किया जाता है - एक आपातकालीन सुरक्षा प्रणाली।

अवशिष्ट गर्मी

सीधे तौर पर परमाणु सुरक्षा से संबंधित एक महत्वपूर्ण मुद्दा क्षय ताप है। यह परमाणु ईंधन की एक विशिष्ट विशेषता है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि, विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया और थर्मल जड़ता की समाप्ति के बाद, जो किसी भी ऊर्जा स्रोत के लिए सामान्य है, रिएक्टर में गर्मी रिलीज लंबे समय तक जारी रहती है, जो एक बनाता है तकनीकी रूप से जटिल समस्याओं की संख्या।

क्षय गर्मी विखंडन उत्पादों के β- और -क्षय का परिणाम है, जो रिएक्टर के संचालन के दौरान ईंधन में जमा हो गए हैं। विखंडन उत्पादों के नाभिक, क्षय के परिणामस्वरूप, महत्वपूर्ण ऊर्जा की रिहाई के साथ अधिक स्थिर या पूरी तरह से स्थिर अवस्था में चले जाते हैं।

हालांकि क्षय गर्मी रिलीज दर तेजी से उन मूल्यों तक गिरती है जो स्थिर मूल्यों की तुलना में छोटे होते हैं, उच्च शक्ति वाले बिजली रिएक्टरों में यह पूर्ण रूप से महत्वपूर्ण है। इस कारण से, क्षय गर्मी रिलीज को बंद होने के बाद रिएक्टर कोर से गर्मी हटाने के लिए लंबे समय की आवश्यकता होती है। इस कार्य के लिए रिएक्टर सुविधा के डिजाइन में विश्वसनीय बिजली आपूर्ति के साथ शीतलन प्रणाली की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, और एक विशेष तापमान शासन के साथ भंडारण सुविधाओं में खर्च किए गए परमाणु ईंधन के दीर्घकालिक (3-4 वर्षों के लिए) भंडारण की भी आवश्यकता होती है - खर्च किए गए ईंधन पूल , जो आमतौर पर रिएक्टर के तत्काल आसपास के क्षेत्र में स्थित होते हैं।

यह सभी देखें

• सोवियत संघ में डिजाइन और निर्मित परमाणु रिएक्टरों की सूची

साहित्य

• लेविन वी.ई. परमाणु भौतिकी और परमाणु रिएक्टर।चौथा संस्करण। - एम .: एटोमिज़दत, 1979।
• शुकोलुकोव ए। यू। "यूरेनियम। प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर। "रसायन विज्ञान और जीवन" नंबर 6, 1980, पी। 20-24

टिप्पणियाँ

1. "ZEEP - कनाडा का पहला परमाणु रिएक्टर", कनाडा विज्ञान और प्रौद्योगिकी संग्रहालय।
2. ग्रेशिलोव ए.ए., एगुपोव एन.डी., माटुशचेंको ए.एम.परमाणु ढाल। - एम।: लोगो, 2008। - 438 पी। -

पीछे आगे

ध्यान! स्लाइड पूर्वावलोकन केवल सूचना के उद्देश्यों के लिए है और प्रस्तुति की पूरी सीमा का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है। यदि आप इस काम में रुचि रखते हैं, तो कृपया पूर्ण संस्करण डाउनलोड करें।

पाठ मकसद:

• शैक्षिक: मौजूदा ज्ञान को अद्यतन करना; अवधारणाओं का निर्माण जारी रखें: यूरेनियम नाभिक का विखंडन, परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया, इसकी घटना की स्थिति, महत्वपूर्ण द्रव्यमान; नई अवधारणाओं का परिचय: एक परमाणु रिएक्टर, एक परमाणु रिएक्टर के मुख्य तत्व, एक परमाणु रिएक्टर का डिजाइन और इसके संचालन का सिद्धांत, एक परमाणु प्रतिक्रिया का नियंत्रण, परमाणु रिएक्टरों का वर्गीकरण और उनका उपयोग;
• विकसित होना: अवलोकन करने और निष्कर्ष निकालने की क्षमता का निर्माण जारी रखें, साथ ही छात्रों की बौद्धिक क्षमताओं और जिज्ञासा को विकसित करें;
• शैक्षिक: प्रायोगिक विज्ञान के रूप में भौतिकी के प्रति दृष्टिकोण की शिक्षा जारी रखना; काम, अनुशासन, ज्ञान के प्रति सकारात्मक दृष्टिकोण के प्रति एक ईमानदार रवैया विकसित करने के लिए।

पाठ प्रकार:नई सामग्री सीखना।

उपकरण:मल्टीमीडिया स्थापना।

कक्षाओं के दौरान

1. संगठनात्मक क्षण।

लोग! आज पाठ में हम यूरेनियम नाभिक के विखंडन, एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया, इसकी घटना की स्थिति, महत्वपूर्ण द्रव्यमान को दोहराएंगे, हम सीखेंगे कि परमाणु रिएक्टर क्या है, परमाणु रिएक्टर के मुख्य तत्व, परमाणु का डिजाइन रिएक्टर और इसके संचालन का सिद्धांत, परमाणु प्रतिक्रिया का नियंत्रण, परमाणु रिएक्टरों का वर्गीकरण और उनका उपयोग।

2. अध्ययन की गई सामग्री की जाँच करना।

1. यूरेनियम नाभिक के विखंडन की क्रियाविधि।
2. नाभिकीय श्रृंखला अभिक्रिया की क्रियाविधि का वर्णन कीजिए।
3. यूरेनियम नाभिक की नाभिकीय विखंडन अभिक्रिया का एक उदाहरण दीजिए।
4. क्रिटिकल मास किसे कहते हैं?
5. यूरेनियम में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया कैसे आगे बढ़ती है यदि इसका द्रव्यमान क्रांतिक से कम, क्रांतिक से अधिक है?
6. यूरेनियम 295 का क्रांतिक द्रव्यमान क्या है, क्या क्रांतिक द्रव्यमान को कम करना संभव है?
7. आप परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम को कैसे बदल सकते हैं?
8. तीव्र न्यूट्रॉनों को धीमा करने का उद्देश्य क्या है?
9. मॉडरेटर के रूप में किन पदार्थों का उपयोग किया जाता है?
10. यूरेनियम के एक टुकड़े में मुक्त न्यूट्रॉन की संख्या किन कारकों के कारण बढ़ सकती है, जिससे उसमें प्रतिक्रिया होने की संभावना सुनिश्चित हो जाती है?

3. नई सामग्री की व्याख्या।

दोस्तों, इस प्रश्न का उत्तर दें: किसी भी परमाणु ऊर्जा संयंत्र का मुख्य भाग क्या होता है? ( परमाणु रिऐक्टर)

बहुत बढ़िया। तो चलिए दोस्तों अब इस मुद्दे पर और विस्तार से बात करते हैं।

इतिहास संदर्भ।

इगोर वासिलीविच कुरचटोव एक उत्कृष्ट सोवियत भौतिक विज्ञानी, शिक्षाविद, 1943 से 1960 तक परमाणु ऊर्जा संस्थान के संस्थापक और पहले निदेशक हैं, यूएसएसआर में परमाणु समस्या के मुख्य वैज्ञानिक नेता, शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा के उपयोग के संस्थापकों में से एक हैं। . यूएसएसआर के विज्ञान अकादमी के शिक्षाविद (1943)। 1949 में पहले सोवियत परमाणु बम का परीक्षण किया गया था। चार साल बाद दुनिया के पहले हाइड्रोजन बम का सफल परीक्षण किया गया। और 1949 में, इगोर वासिलिविच कुरचटोव ने परमाणु ऊर्जा संयंत्र की परियोजना पर काम शुरू किया। परमाणु ऊर्जा संयंत्र परमाणु ऊर्जा के शांतिपूर्ण उपयोग का संदेशवाहक है। परियोजना सफलतापूर्वक पूरी हुई: 27 जुलाई, 1954 को हमारा परमाणु ऊर्जा संयंत्र दुनिया में पहला बन गया! कुरचटोव आनन्दित हुआ और एक बच्चे की तरह मज़े किया!

परमाणु रिएक्टर की परिभाषा

एक परमाणु रिएक्टर एक उपकरण है जिसमें कुछ भारी नाभिक के विखंडन की नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया की जाती है और बनाए रखा जाता है।

पहला परमाणु रिएक्टर 1942 में यूएसए में ई. फर्मी के नेतृत्व में बनाया गया था। हमारे देश में, पहला रिएक्टर 1946 में IV Kurchatov के नेतृत्व में बनाया गया था।

परमाणु रिएक्टर के मुख्य तत्व हैं:

• परमाणु ईंधन (यूरेनियम 235, यूरेनियम 238, प्लूटोनियम 239);
• न्यूट्रॉन मॉडरेटर (भारी पानी, ग्रेफाइट, आदि);
• रिएक्टर (पानी, तरल सोडियम, आदि) के संचालन के दौरान उत्पन्न ऊर्जा के उत्पादन के लिए शीतलक;
• नियंत्रण छड़ (बोरॉन, कैडमियम) - न्यूट्रॉन को दृढ़ता से अवशोषित करना
• सुरक्षात्मक खोल जो विकिरण में देरी करता है (लौह भराव के साथ कंक्रीट)।

परिचालन सिद्धांत परमाणु रिऐक्टर

परमाणु ईंधन सक्रिय क्षेत्र में ऊर्ध्वाधर छड़ के रूप में स्थित होता है जिसे ईंधन तत्व (TVEL) कहा जाता है। ईंधन की छड़ें रिएक्टर की शक्ति को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं।

प्रत्येक ईंधन छड़ का द्रव्यमान क्रांतिक द्रव्यमान से बहुत कम होता है, इसलिए एक छड़ में श्रृंखला अभिक्रिया नहीं हो सकती है। यह सभी यूरेनियम छड़ों के सक्रिय क्षेत्र में विसर्जन के बाद शुरू होता है।

सक्रिय क्षेत्र एक पदार्थ की एक परत से घिरा होता है जो न्यूट्रॉन (परावर्तक) और कंक्रीट के एक सुरक्षात्मक खोल को दर्शाता है जो न्यूट्रॉन और अन्य कणों को फंसाता है।

ईंधन कोशिकाओं से गर्मी हटाने। शीतलक - पानी रॉड को धोता है, उच्च दबाव पर 300 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है, हीट एक्सचेंजर्स में प्रवेश करता है।

हीट एक्सचेंजर की भूमिका - 300 डिग्री सेल्सियस तक गर्म पानी, साधारण पानी को गर्मी देता है, भाप में बदल जाता है।

परमाणु प्रतिक्रिया नियंत्रण

रिएक्टर को कैडमियम या बोरॉन युक्त छड़ों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। रिएक्टर कोर, K > 1 से विस्तारित छड़ के साथ, और छड़ पूरी तरह से पीछे हटने के साथ, K< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.

धीमी न्यूट्रॉन पर रिएक्टर।

यूरेनियम -235 नाभिक का सबसे कुशल विखंडन धीमी न्यूट्रॉन की क्रिया के तहत होता है। ऐसे रिएक्टरों को धीमी न्यूट्रॉन रिएक्टर कहा जाता है। विखंडन प्रतिक्रिया द्वारा निर्मित द्वितीयक न्यूट्रॉन तेज होते हैं। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया में यूरेनियम -235 नाभिक के साथ उनकी बाद की बातचीत के लिए सबसे प्रभावी होने के लिए, उन्हें एक मॉडरेटर को कोर में पेश करके धीमा कर दिया जाता है - एक पदार्थ जो न्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा को कम करता है।

फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर।

फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर प्राकृतिक यूरेनियम पर काम नहीं कर सकते। प्रतिक्रिया को केवल यूरेनियम समस्थानिक के कम से कम 15% युक्त समृद्ध मिश्रण में बनाए रखा जा सकता है। फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों का लाभ यह है कि उनके संचालन के दौरान महत्वपूर्ण मात्रा में प्लूटोनियम बनता है, जिसे बाद में परमाणु ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

सजातीय और विषम रिएक्टर।

ईंधन और मॉडरेटर की पारस्परिक व्यवस्था के आधार पर परमाणु रिएक्टरों को सजातीय और विषम में विभाजित किया जाता है। एक सजातीय रिएक्टर में, कोर एक समाधान, मिश्रण या पिघल के रूप में ईंधन, मॉडरेटर और शीतलक का एक सजातीय द्रव्यमान होता है। एक रिएक्टर को विषमांगी कहा जाता है, जिसमें ब्लॉक या ईंधन असेंबलियों के रूप में ईंधन को मॉडरेटर में रखा जाता है, जिससे इसमें एक नियमित ज्यामितीय जाली बनती है।

परमाणु नाभिक की आंतरिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना।

एक परमाणु रिएक्टर एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) का मुख्य तत्व है, जो थर्मल परमाणु ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। ऊर्जा रूपांतरण निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है:

• यूरेनियम नाभिक की आंतरिक ऊर्जा -
• न्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा और नाभिक के टुकड़े -
• जल की आंतरिक ऊर्जा -
• भाप की आंतरिक ऊर्जा -
• भाप गतिज ऊर्जा -
• टरबाइन रोटर और जनरेटर रोटर की गतिज ऊर्जा -
• विद्युत ऊर्जा।

परमाणु रिएक्टरों का उपयोग।

उद्देश्य के आधार पर, परमाणु रिएक्टर बिजली, कन्वर्टर्स और ब्रीडर, अनुसंधान और बहुउद्देश्यीय, परिवहन और औद्योगिक हैं।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों, जहाज बिजली संयंत्रों, परमाणु संयुक्त ताप और बिजली संयंत्रों के साथ-साथ परमाणु ताप आपूर्ति स्टेशनों में बिजली उत्पन्न करने के लिए परमाणु ऊर्जा रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है।

प्राकृतिक यूरेनियम और थोरियम से द्वितीयक परमाणु ईंधन का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किए गए रिएक्टरों को कन्वर्टर्स या ब्रीडर कहा जाता है। रिएक्टर-कन्वर्टर में द्वितीयक परमाणु ईंधन मूल रूप से खपत से कम बनता है।

ब्रीडर रिएक्टर में, परमाणु ईंधन का विस्तारित प्रजनन किया जाता है, अर्थात। यह खर्च किए जाने से अधिक निकला।

अनुसंधान रिएक्टरों का उपयोग पदार्थ के साथ न्यूट्रॉन की बातचीत की प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, न्यूट्रॉन और गामा विकिरण के गहन क्षेत्रों में रिएक्टर सामग्री के व्यवहार का अध्ययन, रेडियोकेमिकल और जैविक अनुसंधान, आइसोटोप का उत्पादन, परमाणु रिएक्टरों के भौतिकी में प्रयोगात्मक अनुसंधान।

रिएक्टरों में संचालन की अलग-अलग शक्ति, स्थिर या स्पंदित मोड होता है। बहुउद्देश्यीय रिएक्टर ऐसे रिएक्टर हैं जो कई उद्देश्यों की पूर्ति करते हैं, जैसे कि बिजली उत्पादन और परमाणु ईंधन उत्पादन।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में पर्यावरणीय आपदाएँ

• 1957 - ब्रिटेन में दुर्घटना
• 1966 - डेट्रॉइट के पास रिएक्टर कूलिंग विफलता के बाद आंशिक कोर मेल्टडाउन।
• 1971 - बहुत सारा प्रदूषित पानी अमेरिकी नदी में चला गया
• 1979 - यूएसए में सबसे बड़ी दुर्घटना
• 1982 - वायुमंडल में रेडियोधर्मी भाप का विमोचन
• 1983 - कनाडा में एक भयानक दुर्घटना (20 मिनट के लिए रेडियोधर्मी पानी बह गया - एक टन प्रति मिनट)
• 1986 - ब्रिटेन में दुर्घटना
• 1986 - जर्मनी में दुर्घटना
• 1986 - चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र
• 1988 - जापान में एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र में आग

आधुनिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र एक पीसी से लैस हैं, और पहले, एक दुर्घटना के बाद भी, रिएक्टर काम करना जारी रखते थे, क्योंकि कोई स्वचालित शटडाउन सिस्टम नहीं था।

4. सामग्री को ठीक करना।

1. परमाणु रिएक्टर क्या है?
2. रिएक्टर में परमाणु ईंधन क्या है?
3. परमाणु रिएक्टर में कौन सा पदार्थ न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में कार्य करता है?
4. न्यूट्रॉन मॉडरेटर का उद्देश्य क्या है?
5. नियंत्रण छड़ें किसके लिए हैं? उनका उपयोग कैसे किया जाता है?
6. परमाणु रिएक्टरों में शीतलक के रूप में क्या प्रयोग किया जाता है?
7. यह क्यों आवश्यक है कि प्रत्येक यूरेनियम छड़ का द्रव्यमान क्रांतिक द्रव्यमान से कम हो?

5. परीक्षण निष्पादन।

1. यूरेनियम नाभिक के विखंडन में कौन से कण शामिल हैं?
   ए प्रोटॉन;
   बी न्यूट्रॉन;
   बी इलेक्ट्रॉनों;
   जी हीलियम नाभिक।
2. यूरेनियम का कितना द्रव्यमान महत्वपूर्ण है?
   ए। सबसे बड़ा जिस पर एक श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव है;
   बी किसी भी द्रव्यमान;
   वी। सबसे छोटा जिस पर एक श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव है;
   D. वह द्रव्यमान जिस पर अभिक्रिया रुकेगी।
3. यूरेनियम 235 का लगभग क्रांतिक द्रव्यमान कितना है?
   ए 9 किलो;
   बी 20 किलो;
   बी 50 किलो;
   जी. 90 किग्रा.
4. निम्नलिखित में से कौन सा पदार्थ परमाणु रिएक्टरों में न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में उपयोग किया जा सकता है?
   ए ग्रेफाइट;
   बी कैडमियम;
   बी भारी पानी;
   जी बोर।
5. परमाणु ऊर्जा संयंत्र में होने वाली परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए, यह आवश्यक है कि न्यूट्रॉन गुणन कारक हो:
   ए 1 के बराबर है;
   बी 1 से अधिक;
   वी. 1 से कम।
6. परमाणु रिएक्टरों में भारी परमाणुओं के नाभिकों की विखंडन दर का नियमन किया जाता है:
   ए। एक अवशोषक के साथ छड़ को कम करते समय न्यूट्रॉन के अवशोषण के कारण;
   बी। शीतलक की गति में वृद्धि के साथ गर्मी हटाने में वृद्धि के कारण;
   B. उपभोक्ताओं को बिजली की आपूर्ति बढ़ाकर;
   जी। ईंधन की छड़ों को हटाते समय कोर में परमाणु ईंधन के द्रव्यमान को कम करके।
7. परमाणु रिएक्टर में कौन से ऊर्जा परिवर्तन होते हैं?
   ए। परमाणु नाभिक की आंतरिक ऊर्जा प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है;
   बी। परमाणु नाभिक की आंतरिक ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है;
   बी। परमाणु नाभिक की आंतरिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है;
   G. उत्तरों में कोई सही उत्तर नहीं है।
8. 1946 में, सोवियत संघ में पहला परमाणु रिएक्टर बनाया गया था। इस परियोजना के नेता कौन थे?
   ए. एस. कोरोलेव;
   बी. आई. कुरचटोव;
   वी. डी. सखारोव;
   जी ए प्रोखोरोव।
9. परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की विश्वसनीयता बढ़ाने और बाहरी वातावरण को दूषित होने से बचाने के लिए आप किस तरीके को सबसे उपयुक्त मानते हैं?
   ए. ऑपरेटर की इच्छा की परवाह किए बिना, रिएक्टर कोर को स्वचालित रूप से ठंडा करने में सक्षम रिएक्टरों का विकास;
   बी एनपीपी संचालन की साक्षरता में वृद्धि, एनपीपी ऑपरेटरों के पेशेवर प्रशिक्षण का स्तर;
   बी. परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को नष्ट करने और रेडियोधर्मी कचरे के प्रसंस्करण के लिए अत्यधिक कुशल प्रौद्योगिकियों का विकास;
   डी. गहरे भूमिगत रिएक्टरों का स्थान;
   ई. परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण और संचालन से इनकार।
10. परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के संचालन से पर्यावरण प्रदूषण के कौन से स्रोत जुड़े हुए हैं?
    ए यूरेनियम उद्योग;
    बी विभिन्न प्रकार के परमाणु रिएक्टर;
    बी रेडियोकेमिकल उद्योग;
    डी. रेडियोधर्मी कचरे के प्रसंस्करण और निपटान के स्थान;
    ई. राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में रेडियोन्यूक्लाइड का उपयोग;
    ई. परमाणु विस्फोट।

जवाब: 1 बी; 2 वी; 3 वी; 4 ए, बी; 5 ए; 6 ए; 7 वी;। 8 बी; 9 बी वी; 10 ए, बी, सी, डी, एफ।

6. पाठ के परिणाम।

आज के पाठ में आपने क्या नया सीखा?

आपको पाठ के बारे में क्या पसंद आया?

सवाल क्या हैं?

पाठ में आपके काम के लिए धन्यवाद!

परमाणु रिएक्टर, संचालन का सिद्धांत, परमाणु रिएक्टर का संचालन।

हम प्रतिदिन बिजली का उपयोग करते हैं और यह नहीं सोचते कि इसका उत्पादन कैसे होता है और यह हमारे पास कैसे आई। फिर भी, यह आधुनिक सभ्यता के सबसे महत्वपूर्ण भागों में से एक है। बिजली के बिना, कुछ भी नहीं होगा - कोई प्रकाश नहीं, कोई गर्मी नहीं, कोई गति नहीं।

हर कोई जानता है कि बिजली संयंत्रों में बिजली उत्पन्न होती है, जिसमें परमाणु भी शामिल हैं। हर परमाणु ऊर्जा संयंत्र का दिल है परमाणु रिऐक्टर. यही हम इस लेख में चर्चा करेंगे।

परमाणु रिऐक्टर, एक उपकरण जिसमें गर्मी की रिहाई के साथ एक नियंत्रित परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। मूल रूप से, इन उपकरणों का उपयोग बिजली उत्पन्न करने और बड़े जहाजों के लिए ड्राइव के रूप में किया जाता है। परमाणु रिएक्टरों की शक्ति और दक्षता की कल्पना करने के लिए, कोई एक उदाहरण दे सकता है। जहां एक औसत परमाणु रिएक्टर को 30 किलोग्राम यूरेनियम की आवश्यकता होगी, एक औसत ताप विद्युत संयंत्र को 60 वैगन कोयले या 40 टैंक ईंधन तेल की आवश्यकता होगी।

प्रोटोटाइप परमाणु रिऐक्टरदिसंबर 1942 में यूएसए में ई. फर्मी के निर्देशन में बनाया गया था। यह तथाकथित "शिकागो स्टैक" था। शिकागो पाइल (बाद में शब्द"ढेर" अन्य अर्थों के साथ एक परमाणु रिएक्टर को निरूपित करना शुरू कर दिया)।यह नाम उन्हें इस तथ्य के कारण दिया गया था कि वे एक के ऊपर एक ग्रेफाइट ब्लॉकों के एक बड़े ढेर के समान थे।

प्राकृतिक यूरेनियम और उसके डाइऑक्साइड के गोलाकार "कामकाजी निकायों" को ब्लॉकों के बीच रखा गया था।

यूएसएसआर में, पहला रिएक्टर शिक्षाविद IV कुरचटोव के नेतृत्व में बनाया गया था। F-1 रिएक्टर को 25 दिसंबर, 1946 को परिचालन में लाया गया था। रिएक्टर एक गेंद के रूप में था और इसका व्यास लगभग 7.5 मीटर था। इसमें शीतलन प्रणाली नहीं थी, इसलिए यह बहुत कम बिजली के स्तर पर काम करता था।

अनुसंधान जारी रहा और 27 जून, 1954 को ओबनिंस्क शहर में 5 मेगावाट की क्षमता वाला दुनिया का पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र चालू किया गया।

परमाणु रिएक्टर के संचालन का सिद्धांत।

यूरेनियम यू 235 के क्षय के दौरान, दो या तीन न्यूट्रॉन की रिहाई के साथ गर्मी निकलती है। आंकड़ों के अनुसार - 2.5. ये न्यूट्रॉन अन्य यूरेनियम परमाणुओं U 235 से टकराते हैं। एक टक्कर में, यूरेनियम यू 235 एक अस्थिर आइसोटोप यू 236 में बदल जाता है, जो लगभग तुरंत ही क्र 92 और बा 141 + में वही 2-3 न्यूट्रॉन हो जाता है। क्षय के साथ गामा विकिरण और ऊष्मा के रूप में ऊर्जा निकलती है।

इसे चेन रिएक्शन कहते हैं। परमाणु विभाजित होते हैं, क्षय की संख्या में तेजी से वृद्धि होती है, जो अंततः हमारे मानकों के अनुसार एक बिजली-तेज की ओर ले जाती है, एक बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई होती है - एक अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप एक परमाणु विस्फोट होता है।

हालांकि, में परमाणु रिऐक्टरहम व्यवहार कर रहे हैं नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रियायह कैसे संभव होता है, इसका वर्णन आगे किया गया है।

परमाणु रिएक्टर का उपकरण।

वर्तमान में, दो प्रकार के परमाणु रिएक्टर VVER (प्रेशर वाटर पावर रिएक्टर) और RBMK (हाई पावर चैनल रिएक्टर) हैं। अंतर यह है कि RBMK एक उबलता पानी रिएक्टर है, जबकि VVER 120 वायुमंडल के दबाव में पानी का उपयोग करता है।

वीवर 1000 रिएक्टर 1 - सीपीएस ड्राइव; 2 - रिएक्टर कवर; 3 - रिएक्टर पोत; 4 - सुरक्षात्मक पाइप (बीजेडटी) का ब्लॉक; 5 - मेरा; 6 - कोर बाधक; 7 - ईंधन असेंबली (एफए) और नियंत्रण छड़ें;

प्रत्येक औद्योगिक प्रकार का परमाणु रिएक्टर एक बॉयलर होता है जिसके माध्यम से शीतलक प्रवाहित होता है। एक नियम के रूप में, यह साधारण पानी (दुनिया में लगभग 75%), तरल ग्रेफाइट (20%) और भारी पानी (5%) है। प्रयोगात्मक उद्देश्यों के लिए, बेरिलियम का उपयोग किया गया था और एक हाइड्रोकार्बन ग्रहण किया गया था।

टीवीईएल- (ईंधन तत्व)। ये नाइओबियम मिश्र धातु के साथ एक जिरकोनियम खोल में छड़ें होती हैं, जिसके अंदर यूरेनियम डाइऑक्साइड की गोलियां होती हैं।

टीवीईएल रैक्टर आरबीएमके। आरबीएमके रिएक्टर के ईंधन तत्व का उपकरण: 1 - प्लग; 2 - यूरेनियम डाइऑक्साइड की गोलियां; 3 - ज़िरकोनियम खोल; 4 - वसंत; 5 - झाड़ी; 6 - टिप।

टीवीईएल में समान स्तर पर ईंधन छर्रों को रखने के लिए एक स्प्रिंग सिस्टम भी शामिल है, जो कोर में ईंधन के विसर्जन/निकालने की गहराई को अधिक सटीक रूप से नियंत्रित करना संभव बनाता है। उन्हें हेक्सागोनल कैसेट में इकट्ठा किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक में कई दर्जन ईंधन छड़ शामिल हैं। शीतलक प्रत्येक कैसेट में चैनलों के माध्यम से बहता है।

कैसेट में ईंधन तत्वों को हरे रंग में हाइलाइट किया गया है।

ईंधन कैसेट असेंबली।

रिएक्टर कोर में सैकड़ों कैसेट होते हैं, जो एक धातु के खोल - शरीर द्वारा लंबवत और एकजुट होते हैं, जो न्यूट्रॉन परावर्तक की भूमिका भी निभाता है। कैसेट के बीच, रिएक्टर की नियंत्रण छड़ें और आपातकालीन सुरक्षा छड़ें नियमित अंतराल पर डाली जाती हैं, जो अधिक गर्म होने की स्थिति में रिएक्टर को बंद करने के लिए डिज़ाइन की जाती हैं।

आइए एक उदाहरण के रूप में VVER-440 रिएक्टर पर डेटा दें:

नियंत्रक डूब कर ऊपर और नीचे जा सकते हैं, या इसके विपरीत, कोर को छोड़कर, जहां प्रतिक्रिया सबसे तीव्र होती है। यह नियंत्रण प्रणाली के साथ शक्तिशाली इलेक्ट्रिक मोटर्स द्वारा प्रदान किया जाता है। आपातकालीन सुरक्षा छड़ें आपातकाल के मामले में रिएक्टर को बंद करने, कोर में गिरने और अधिक मुक्त न्यूट्रॉन को अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं।

प्रत्येक रिएक्टर में एक ढक्कन होता है जिसके माध्यम से प्रयुक्त और नए कैसेट को लोड और अनलोड किया जाता है।

थर्मल इन्सुलेशन आमतौर पर रिएक्टर पोत के ऊपर स्थापित किया जाता है। अगली बाधा जैविक सुरक्षा है। यह आमतौर पर एक प्रबलित कंक्रीट बंकर होता है, जिसके प्रवेश द्वार को सीलबंद दरवाजों के साथ एक एयरलॉक द्वारा बंद किया जाता है। यदि कोई विस्फोट होता है, तो जैविक सुरक्षा को रेडियोधर्मी भाप और रिएक्टर के टुकड़ों को वायुमंडल में नहीं छोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

आधुनिक रिएक्टरों में परमाणु विस्फोट की संभावना बहुत कम है। क्योंकि ईंधन पर्याप्त रूप से समृद्ध नहीं है, और इसे टीवीईएल में विभाजित किया गया है। भले ही कोर पिघल जाए, ईंधन इतनी सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करने में सक्षम नहीं होगा। अधिकतम जो हो सकता है वह एक थर्मल विस्फोट है, जैसे चेरनोबिल में, जब रिएक्टर में दबाव ऐसे मूल्यों तक पहुंच गया था कि धातु का मामला बस फट गया था, और रिएक्टर ढक्कन, 5000 टन वजन, एक फ्लिप कूद बना, टूट गया रिएक्टर डिब्बे की छत और भाप को बाहर निकालना। यदि चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र आज के ताबूत की तरह सही जैविक सुरक्षा से लैस होता, तो तबाही की कीमत मानवता को बहुत कम होती।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र का कार्य।

संक्षेप में, रबोबोआ इस तरह दिखता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र। (क्लिक करने योग्य)

पंपों की मदद से रिएक्टर कोर में प्रवेश करने के बाद, पानी को 250 से 300 डिग्री तक गर्म किया जाता है और रिएक्टर के "दूसरी तरफ" से बाहर निकल जाता है। इसे पहला लूप कहा जाता है। फिर यह हीट एक्सचेंजर में जाता है, जहां यह दूसरे सर्किट से मिलता है। उसके बाद, दबाव में भाप टरबाइन ब्लेड में प्रवेश करती है। टर्बाइन बिजली पैदा करते हैं।

: ... काफी सामान्य, लेकिन फिर भी मुझे कभी भी सुपाच्य रूप में जानकारी नहीं मिली - एक परमाणु रिएक्टर कैसे काम करता है। डिवाइस के सिद्धांत और संचालन के बारे में सब कुछ पहले ही 300 बार चबाया और समझा जा चुका है, लेकिन यहां बताया गया है कि ईंधन कैसे प्राप्त किया जाता है और किससे, और यह रिएक्टर में होने तक इतना खतरनाक क्यों नहीं है और यह होने से पहले प्रतिक्रिया क्यों नहीं करता है रिएक्टर में डूबे! - आखिरकार, यह केवल अंदर ही गर्म होता है, फिर भी, लोड करने से पहले ईंधन की छड़ें ठंडी होती हैं और सब कुछ ठीक होता है, इसलिए तत्वों के गर्म होने का कारण पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि वे कैसे प्रभावित होते हैं, और इसी तरह, अधिमानतः वैज्ञानिक रूप से नहीं)।

बेशक, इस तरह के विषय को "विज्ञान के अनुसार" व्यवस्थित करना मुश्किल है, लेकिन मैं कोशिश करूंगा। आइए पहले समझते हैं कि ये टीवीईएल क्या हैं।

परमाणु ईंधन लगभग 1 सेमी के व्यास और लगभग 1.5 सेमी की ऊंचाई वाली काली गोलियां हैं। इनमें 2% यूरेनियम डाइऑक्साइड 235, और 98% यूरेनियम 238, 236, 239 है। सभी मामलों में, परमाणु ईंधन की किसी भी मात्रा के साथ, ए परमाणु विस्फोट विकसित नहीं हो सकता है, क्योंकि हिमस्खलन जैसी तीव्र विखंडन प्रतिक्रिया के लिए, परमाणु विस्फोट की विशेषता, 60% से अधिक यूरेनियम 235 की एकाग्रता की आवश्यकता होती है।

दो सौ परमाणु ईंधन छर्रों को जिरकोनियम धातु से बनी एक ट्यूब में लोड किया जाता है। इस ट्यूब की लंबाई 3.5 मीटर है। व्यास 1.35 सेमी। इस ट्यूब को टीवीईएल - ईंधन तत्व कहा जाता है। 36 टीवीईएल को कैसेट में इकट्ठा किया जाता है (दूसरा नाम "असेंबली" है)।

आरबीएमके रिएक्टर के ईंधन तत्व का उपकरण: 1 - प्लग; 2 - यूरेनियम डाइऑक्साइड की गोलियां; 3 - ज़िरकोनियम खोल; 4 - वसंत; 5 - झाड़ी; 6 - टिप।

किसी पदार्थ का परिवर्तन मुक्त ऊर्जा की रिहाई के साथ ही होता है, यदि पदार्थ में ऊर्जा का भंडार होता है। उत्तरार्द्ध का मतलब है कि पदार्थ के माइक्रोपार्टिकल्स एक ऐसी अवस्था में होते हैं, जिसमें किसी अन्य संभावित अवस्था की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है, जिसमें संक्रमण मौजूद होता है। सहज संक्रमण हमेशा एक ऊर्जा अवरोध से बाधित होता है, जिसे दूर करने के लिए माइक्रोपार्टिकल को बाहर से कुछ मात्रा में ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए - उत्तेजना की ऊर्जा। एक्सोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया में यह तथ्य शामिल है कि उत्तेजना के बाद परिवर्तन में, प्रक्रिया को उत्तेजित करने के लिए जितनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, उससे अधिक ऊर्जा जारी की जाती है। ऊर्जा अवरोध को दूर करने के दो तरीके हैं: या तो टकराने वाले कणों की गतिज ऊर्जा के कारण, या आरोपित कण की बाध्यकारी ऊर्जा के कारण।

यदि हम ऊर्जा विमोचन के स्थूल पैमानों को ध्यान में रखते हैं, तो प्रतिक्रियाओं के उत्तेजना के लिए आवश्यक गतिज ऊर्जा में पदार्थ के सभी या पहले कम से कम कुछ कण होने चाहिए। यह केवल माध्यम के तापमान को उस मूल्य तक बढ़ाकर प्राप्त किया जा सकता है जिस पर थर्मल गति की ऊर्जा ऊर्जा सीमा के मूल्य तक पहुंचती है जो प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को सीमित करती है। आणविक परिवर्तनों के मामले में, यानी रासायनिक प्रतिक्रियाएं, इस तरह की वृद्धि आमतौर पर सैकड़ों डिग्री केल्विन होती है, जबकि परमाणु प्रतिक्रियाओं के मामले में यह कम से कम 107 K है, क्योंकि यह टकराने वाले नाभिक के कूलम्ब बाधाओं की बहुत अधिक ऊंचाई के कारण होता है। परमाणु प्रतिक्रियाओं का थर्मल उत्तेजना केवल सबसे हल्के नाभिक के संश्लेषण में किया गया है, जिसमें कूलम्ब बाधाएं न्यूनतम हैं (थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन)।

जुड़ने वाले कणों द्वारा उत्तेजना के लिए बड़ी गतिज ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, और इसलिए, यह माध्यम के तापमान पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि यह आकर्षक बलों के कणों में निहित अप्रयुक्त बंधनों के कारण होता है। लेकिन दूसरी ओर, कण स्वयं प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक हैं। और अगर फिर से हमारे मन में प्रतिक्रिया का एक अलग कार्य नहीं है, लेकिन स्थूल पैमाने पर ऊर्जा का उत्पादन होता है, तो यह तभी संभव है जब एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। उत्तरार्द्ध तब उत्पन्न होता है जब प्रतिक्रिया को उत्तेजित करने वाले कण एक एक्सोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया के उत्पादों के रूप में फिर से प्रकट होते हैं।

परमाणु रिएक्टर को नियंत्रित और संरक्षित करने के लिए, नियंत्रण छड़ का उपयोग किया जाता है जिसे कोर की पूरी ऊंचाई के साथ ले जाया जा सकता है। छड़ें उन पदार्थों से बनी होती हैं जो बोरॉन या कैडमियम जैसे न्यूट्रॉन को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं। छड़ के गहरे परिचय के साथ, श्रृंखला प्रतिक्रिया असंभव हो जाती है, क्योंकि न्यूट्रॉन दृढ़ता से अवशोषित हो जाते हैं और प्रतिक्रिया क्षेत्र से हटा दिए जाते हैं।

छड़ को नियंत्रण कक्ष से दूर से ले जाया जाता है। छड़ के एक छोटे से आंदोलन के साथ, श्रृंखला प्रक्रिया या तो विकसित होगी या क्षय होगी। इस तरह, रिएक्टर की शक्ति को विनियमित किया जाता है।

लेनिनग्राद एनपीपी, आरबीएमके रिएक्टर

रिएक्टर प्रारंभ:

ईंधन के साथ पहली बार लोड होने के बाद के शुरुआती समय में, रिएक्टर में कोई विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया नहीं होती है, रिएक्टर एक सबक्रिटिकल अवस्था में होता है। शीतलक तापमान ऑपरेटिंग तापमान से बहुत कम है।

जैसा कि हमने यहां पहले ही उल्लेख किया है, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, विखंडनीय सामग्री को एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान बनाना चाहिए - पर्याप्त मात्रा में पर्याप्त मात्रा में अनायास विखंडनीय सामग्री, वह स्थिति जिसके तहत परमाणु विखंडन के दौरान जारी न्यूट्रॉन की संख्या होनी चाहिए अवशोषित न्यूट्रॉन की संख्या से अधिक हो। यह यूरेनियम -235 (भारित ईंधन तत्वों की संख्या) की सामग्री को बढ़ाकर या न्यूट्रॉन की गति को धीमा करके किया जा सकता है ताकि वे यूरेनियम -235 नाभिक से आगे न उड़ें।

रिएक्टर को कई चरणों में सत्ता में लाया जाता है। प्रतिक्रियाशीलता नियामकों की मदद से, रिएक्टर को सुपरक्रिटिकल स्थिति केएफ> 1 में स्थानांतरित कर दिया जाता है और रिएक्टर की शक्ति नाममात्र के 1-2% के स्तर तक बढ़ जाती है। इस स्तर पर, रिएक्टर को शीतलक के ऑपरेटिंग मापदंडों तक गर्म किया जाता है, और हीटिंग दर सीमित होती है। वार्म-अप प्रक्रिया के दौरान, नियंत्रण शक्ति को स्थिर स्तर पर रखते हैं। फिर परिसंचरण पंप शुरू हो जाते हैं और गर्मी हटाने की प्रणाली को चालू कर दिया जाता है। उसके बाद, रेटेड शक्ति के 2 से 100% की सीमा में रिएक्टर शक्ति को किसी भी स्तर तक बढ़ाया जा सकता है।

जब रिएक्टर को गर्म किया जाता है, तो तापमान और कोर सामग्री के घनत्व में परिवर्तन के कारण प्रतिक्रियाशीलता बदल जाती है। कभी-कभी, हीटिंग के दौरान, कोर की पारस्परिक स्थिति और नियंत्रण तत्व जो कोर में प्रवेश करते हैं या इसे छोड़ देते हैं, बदल जाते हैं, जिससे नियंत्रण तत्वों के सक्रिय आंदोलन की अनुपस्थिति में प्रतिक्रियाशीलता प्रभाव पड़ता है।

ठोस, गतिशील अवशोषक तत्वों द्वारा नियंत्रण

अधिकांश मामलों में, प्रतिक्रियाशीलता को जल्दी से बदलने के लिए ठोस मोबाइल अवशोषक का उपयोग किया जाता है। आरबीएमके रिएक्टर में, नियंत्रण छड़ में 50 या 70 मिमी के व्यास के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातु ट्यूब में संलग्न बोरॉन कार्बाइड बुशिंग होते हैं। प्रत्येक नियंत्रण छड़ को एक अलग चैनल में रखा जाता है और 50 डिग्री सेल्सियस के औसत तापमान पर सीपीएस सर्किट (नियंत्रण और सुरक्षा प्रणाली) से पानी से ठंडा किया जाता है। उनके उद्देश्य के अनुसार, छड़ को छड़ AZ (आपातकालीन सुरक्षा) में विभाजित किया जाता है। आरबीएमके में ऐसी 24 छड़ें हैं। स्वचालित नियंत्रण छड़ - 12 टुकड़े, स्थानीय स्वचालित नियंत्रण छड़ - 12 टुकड़े, मैनुअल नियंत्रण छड़ -131, और 32 लघु अवशोषक छड़ (यूएसपी)। कुल 211 छड़ें हैं। इसके अलावा, छोटी छड़ें नीचे से AZ में पेश की जाती हैं, बाकी ऊपर से।

वीवर 1000 रिएक्टर 1 - सीपीएस ड्राइव; 2 - रिएक्टर कवर; 3 - रिएक्टर पोत; 4 - सुरक्षात्मक पाइप (बीजेडटी) का ब्लॉक; 5 - मेरा; 6 - कोर बाधक; 7 - ईंधन असेंबली (एफए) और नियंत्रण छड़ें;

बर्न-आउट अवशोषक तत्व।

ताजा ईंधन लोड होने के बाद अतिरिक्त प्रतिक्रियाशीलता की भरपाई के लिए अक्सर जलने योग्य जहर का उपयोग किया जाता है। जिसके संचालन का सिद्धांत यह है कि वे, ईंधन की तरह, न्यूट्रॉन पर कब्जा करने के बाद, बाद में न्यूट्रॉन (बर्न आउट) को अवशोषित करना बंद कर देते हैं। इसके अलावा, न्यूट्रॉन, अवशोषक नाभिक के अवशोषण के परिणामस्वरूप गिरावट की दर, विखंडन के परिणामस्वरूप, ईंधन नाभिक के नुकसान की दर से कम या बराबर है। यदि हम वर्ष के दौरान संचालन के लिए डिज़ाइन किए गए रिएक्टर कोर ईंधन में लोड करते हैं, तो यह स्पष्ट है कि काम की शुरुआत में विखंडनीय ईंधन नाभिक की संख्या अंत की तुलना में अधिक होगी, और हमें अवशोषक लगाकर अतिरिक्त प्रतिक्रियाशीलता की भरपाई करनी चाहिए कोर में। यदि इस उद्देश्य के लिए नियंत्रण छड़ का उपयोग किया जाता है, तो हमें उन्हें लगातार स्थानांतरित करना चाहिए क्योंकि ईंधन नाभिक की संख्या कम हो जाती है। ज्वलनशील जहरों के उपयोग से चलती छड़ों के उपयोग को कम करना संभव हो जाता है। वर्तमान में, जलने योग्य जहरों को अक्सर उनके निर्माण के दौरान सीधे ईंधन छर्रों में शामिल किया जाता है।

प्रतिक्रियाशीलता का तरल विनियमन।

इस तरह के विनियमन का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, VVER-प्रकार के रिएक्टर के संचालन के दौरान, बोरिक एसिड H3BO3 जिसमें 10B नाभिक अवशोषित न्यूट्रॉन होते हैं, को शीतलक में पेश किया जाता है। शीतलक पथ में बोरिक एसिड की सांद्रता को बदलकर, हम इस प्रकार कोर में प्रतिक्रियाशीलता को बदलते हैं। रिएक्टर के संचालन की प्रारंभिक अवधि में, जब कई ईंधन नाभिक होते हैं, तो एसिड की एकाग्रता अधिकतम होती है। जैसे ही ईंधन जलता है, एसिड की सांद्रता कम हो जाती है।

श्रृंखला प्रतिक्रिया तंत्र

एक परमाणु रिएक्टर किसी दी गई शक्ति पर लंबे समय तक तभी काम कर सकता है जब उसके पास ऑपरेशन की शुरुआत में प्रतिक्रियाशीलता का मार्जिन हो। अपवाद थर्मल न्यूट्रॉन के बाहरी स्रोत के साथ सबक्रिटिकल रिएक्टर हैं। प्राकृतिक कारणों से घटती प्रतिक्रियात्मक प्रतिक्रिया की रिहाई सुनिश्चित करती है कि रिएक्टर की महत्वपूर्ण स्थिति इसके संचालन के हर पल में बनी रहती है। प्रारंभिक प्रतिक्रियाशीलता मार्जिन महत्वपूर्ण आयामों की तुलना में बहुत बड़े आयामों के साथ एक कोर बनाकर बनाया जाता है। रिएक्टर को सुपरक्रिटिकल बनने से रोकने के लिए, प्रजनन माध्यम के k0 को उसी समय कृत्रिम रूप से कम किया जाता है। यह न्यूट्रॉन अवशोषक को कोर में पेश करके प्राप्त किया जाता है, जिसे बाद में कोर से हटाया जा सकता है। जैसा कि चेन रिएक्शन कंट्रोल के तत्वों में, शोषक पदार्थ एक या दूसरे क्रॉस-सेक्शन की छड़ की सामग्री में शामिल होते हैं, जो कोर में संबंधित चैनलों के साथ चलते हैं। लेकिन अगर नियमन के लिए एक, दो या कई छड़ें पर्याप्त हैं, तो प्रतिक्रिया की प्रारंभिक अधिकता की भरपाई के लिए छड़ की संख्या सैकड़ों तक पहुंच सकती है। इन छड़ों को क्षतिपूर्ति कहा जाता है। जरूरी नहीं कि रेगुलेटिंग और क्षतिपूर्ति करने वाली छड़ें अलग-अलग संरचनात्मक तत्व हों। कई क्षतिपूर्ति छड़ें नियंत्रण छड़ हो सकती हैं, लेकिन दोनों के कार्य अलग-अलग हैं। नियंत्रण छड़ को किसी भी समय एक महत्वपूर्ण स्थिति बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है, रिएक्टर को रोकने, शुरू करने, एक शक्ति स्तर से दूसरे पर स्विच करने के लिए। इन सभी कार्यों के लिए प्रतिक्रियाशीलता में छोटे बदलावों की आवश्यकता होती है। इसके संचालन के पूरे समय के दौरान एक महत्वपूर्ण स्थिति सुनिश्चित करते हुए, रिएक्टर कोर से क्षतिपूर्ति छड़ें धीरे-धीरे वापस ले ली जाती हैं।

कभी-कभी नियंत्रण छड़ें शोषक सामग्री से नहीं, बल्कि विखंडनीय या बिखरी हुई सामग्री से बनाई जाती हैं। थर्मल रिएक्टरों में, ये मुख्य रूप से न्यूट्रॉन अवशोषक होते हैं, जबकि कोई प्रभावी फास्ट न्यूट्रॉन अवशोषक नहीं होते हैं। कैडमियम, हेफ़नियम और अन्य जैसे अवशोषक थर्मल क्षेत्र के पहले अनुनाद की निकटता के कारण केवल थर्मल न्यूट्रॉन को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं, और बाद वाले के बाहर वे अन्य पदार्थों से उनके अवशोषण गुणों में भिन्न नहीं होते हैं। एक अपवाद बोरॉन है, जिसका न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन एल / वी कानून के अनुसार संकेतित पदार्थों की तुलना में ऊर्जा के साथ बहुत धीरे-धीरे कम हो जाता है। इसलिए, बोरॉन तेजी से न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है, हालांकि कमजोर रूप से, लेकिन अन्य पदार्थों की तुलना में कुछ हद तक बेहतर। केवल बोरॉन, यदि संभव हो तो 10B समस्थानिक में समृद्ध हो, एक तेज न्यूट्रॉन रिएक्टर में एक शोषक सामग्री के रूप में काम कर सकता है। बोरॉन के अलावा, फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों में नियंत्रण छड़ के लिए विखंडनीय सामग्री का भी उपयोग किया जाता है। विखंडनीय सामग्री से बना एक क्षतिपूर्ति रॉड न्यूट्रॉन अवशोषक रॉड के समान कार्य करता है: यह रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता को अपनी प्राकृतिक कमी के साथ बढ़ाता है। हालांकि, एक अवशोषक के विपरीत, ऐसी रॉड रिएक्टर ऑपरेशन की शुरुआत में कोर के बाहर स्थित होती है, और फिर इसे कोर में पेश किया जाता है।

फास्ट रिएक्टरों में स्कैटर सामग्री में से, निकल का उपयोग किया जाता है, जिसमें अन्य पदार्थों के लिए क्रॉस सेक्शन की तुलना में कुछ हद तक तेज न्यूट्रॉन के लिए एक बिखरने वाला क्रॉस सेक्शन होता है। स्कैटरर छड़ें कोर की परिधि के साथ स्थित होती हैं और संबंधित चैनल में उनके विसर्जन से कोर से न्यूट्रॉन रिसाव में कमी आती है और इसके परिणामस्वरूप, प्रतिक्रियाशीलता में वृद्धि होती है। कुछ विशेष मामलों में, चेन रिएक्शन को नियंत्रित करने का उद्देश्य न्यूट्रॉन परावर्तकों के गतिमान भाग होते हैं, जो चलते समय न्यूट्रॉन के रिसाव को कोर से बदल देते हैं। नियंत्रण, क्षतिपूर्ति और आपातकालीन छड़, उन सभी उपकरणों के साथ जो उनके सामान्य कामकाज को सुनिश्चित करते हैं, रिएक्टर नियंत्रण और सुरक्षा प्रणाली (सीपीएस) बनाते हैं।

आपातकालीन सुरक्षा:

परमाणु रिएक्टर आपातकालीन सुरक्षा - रिएक्टर कोर में परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को जल्दी से रोकने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों का एक सेट।

सक्रिय आपातकालीन सुरक्षा स्वचालित रूप से चालू हो जाती है जब परमाणु रिएक्टर के मापदंडों में से एक एक मूल्य तक पहुंच जाता है जिससे दुर्घटना हो सकती है। इस तरह के पैरामीटर हो सकते हैं: शीतलक का तापमान, दबाव और प्रवाह दर, बिजली की वृद्धि का स्तर और दर।

आपातकालीन सुरक्षा के कार्यकारी तत्व, ज्यादातर मामलों में, एक पदार्थ के साथ छड़ होते हैं जो न्यूट्रॉन (बोरॉन या कैडमियम) को अच्छी तरह से अवशोषित करते हैं। कभी-कभी रिएक्टर को बंद करने के लिए एक तरल मेहतर को शीतलक लूप में इंजेक्ट किया जाता है।

सक्रिय सुरक्षा के अलावा, कई आधुनिक डिजाइनों में निष्क्रिय सुरक्षा के तत्व भी शामिल हैं। उदाहरण के लिए, VVER रिएक्टरों के आधुनिक संस्करणों में "आपातकालीन कोर कूलिंग सिस्टम" (ECCS) शामिल हैं - रिएक्टर के ऊपर स्थित बोरिक एसिड वाले विशेष टैंक। अधिकतम डिजाइन आधार दुर्घटना (रिएक्टर के प्राथमिक शीतलन सर्किट का टूटना) की स्थिति में, इन टैंकों की सामग्री रिएक्टर कोर के अंदर गुरुत्वाकर्षण द्वारा होती है और परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया बोरॉन युक्त पदार्थ की एक बड़ी मात्रा से बुझ जाती है जो न्यूट्रॉन को अच्छी तरह से अवशोषित कर लेता है।

"परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के रिएक्टर प्रतिष्ठानों के लिए परमाणु सुरक्षा नियम" के अनुसार, प्रदान किए गए रिएक्टर शटडाउन सिस्टम में से कम से कम एक को आपातकालीन सुरक्षा (ईपी) का कार्य करना चाहिए। आपातकालीन सुरक्षा में कार्यकारी निकायों के कम से कम दो स्वतंत्र समूह होने चाहिए। AZ के संकेत पर, AZ के कार्य निकायों को किसी भी कामकाजी या मध्यवर्ती पदों से सक्रिय किया जाना चाहिए।

AZ उपकरण में कम से कम दो स्वतंत्र सेट होने चाहिए।

AZ उपकरण के प्रत्येक सेट को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि, न्यूट्रॉन फ्लक्स घनत्व की सीमा में नाममात्र मूल्य के 7% से 120% तक बदल जाता है, इसके लिए सुरक्षा प्रदान की जाती है:

1. न्यूट्रॉन प्रवाह के घनत्व के अनुसार - कम से कम तीन स्वतंत्र चैनल;
2. न्यूट्रॉन फ्लक्स घनत्व में वृद्धि दर के अनुसार - कम से कम तीन स्वतंत्र चैनलों द्वारा।

AZ उपकरण के प्रत्येक सेट को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि, रिएक्टर प्लांट (RP) डिज़ाइन में स्थापित प्रक्रिया पैरामीटर परिवर्तनों की पूरी श्रृंखला में, प्रत्येक प्रक्रिया पैरामीटर के लिए कम से कम तीन स्वतंत्र चैनलों द्वारा आपातकालीन सुरक्षा प्रदान की जाती है, जिसके लिए सुरक्षा है ज़रूरी।

AZ एक्चुएटर्स के लिए प्रत्येक सेट के नियंत्रण आदेशों को कम से कम दो चैनलों पर प्रसारित किया जाना चाहिए। जब एक चैनल को AZ उपकरण सेट में से एक में संचालन से बाहर कर दिया जाता है, तो इस सेट को संचालन से बाहर किए बिना, इस चैनल के लिए एक अलार्म सिग्नल स्वचालित रूप से उत्पन्न होना चाहिए।

आपातकालीन सुरक्षा की ट्रिपिंग कम से कम निम्नलिखित मामलों में होनी चाहिए:

1. न्यूट्रॉन फ्लक्स घनत्व के संदर्भ में AZ सेटपॉइंट पर पहुंचने पर।
2. न्यूट्रॉन फ्लक्स घनत्व में वृद्धि की दर के संदर्भ में AZ सेटपॉइंट पर पहुंचने पर।
3. एजेड उपकरण और सीपीएस बिजली आपूर्ति बसों के किसी भी सेट में बिजली की विफलता की स्थिति में जिसे संचालन से बाहर नहीं किया गया है।
4. न्यूट्रॉन फ्लक्स घनत्व के संदर्भ में या AZ उपकरण के किसी भी सेट में न्यूट्रॉन फ्लक्स वृद्धि की दर के संदर्भ में तीन सुरक्षा चैनलों में से किन्हीं दो की विफलता के मामले में, जिसे डीकमिशन नहीं किया गया है।
5. जब तकनीकी मानकों द्वारा AZ सेटिंग्स तक पहुंच जाता है, जिसके अनुसार सुरक्षा करना आवश्यक है।
6. ब्लॉक नियंत्रण बिंदु (बीसीआर) या बैकअप नियंत्रण बिंदु (आरसीपी) से कुंजी से एजेड के संचालन की शुरुआत करते समय।

हो सकता है कि कोई संक्षेप में और भी कम वैज्ञानिक रूप से समझा सके कि परमाणु ऊर्जा संयंत्र की बिजली इकाई कैसे काम करना शुरू करती है? :-)

जैसे विषय को याद करें मूल लेख वेबसाइट पर है InfoGlaz.rfउस लेख का लिंक जिससे यह प्रति बनाई गई है -

I. परमाणु रिएक्टर का डिजाइन

एक परमाणु रिएक्टर में निम्नलिखित पाँच मुख्य तत्व होते हैं:

1) परमाणु ईंधन;

2) न्यूट्रॉन मॉडरेटर;

3) नियामक प्रणाली;

4) शीतलन प्रणाली;

5) सुरक्षात्मक स्क्रीन।

1. परमाणु ईंधन।

परमाणु ईंधन ऊर्जा का स्रोत है। वर्तमान में तीन प्रकार के विखंडनीय पदार्थ ज्ञात हैं:

a) यूरेनियम 235, जो प्राकृतिक यूरेनियम में 0.7% या 1/140 भाग है;

6) प्लूटोनियम 239, जो यूरेनियम 238 के आधार पर कुछ रिएक्टरों में बनता है, जो प्राकृतिक यूरेनियम के लगभग पूरे द्रव्यमान (99.3%, या 139/140 भागों) को बनाता है।

न्यूट्रॉन पर कब्जा, यूरेनियम 238 के नाभिक नेप्च्यूनियम के नाभिक में बदल जाते हैं - मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली का 93 वां तत्व; उत्तरार्द्ध, बदले में, प्लूटोनियम के नाभिक में बदल जाते हैं - आवधिक प्रणाली का 94 वां तत्व। प्लूटोनियम आसानी से विकिरणित यूरेनियम से रासायनिक तरीकों से निकाला जाता है और इसे परमाणु ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है;

c) यूरेनियम 233, जो थोरियम से प्राप्त यूरेनियम का एक कृत्रिम समस्थानिक है।

यूरेनियम 235 के विपरीत, जो प्राकृतिक यूरेनियम में पाया जाता है, प्लूटोनियम 239 और यूरेनियम 233 केवल कृत्रिम रूप से निर्मित होते हैं। इसलिए, उन्हें द्वितीयक परमाणु ईंधन कहा जाता है; यूरेनियम 238 और थोरियम 232 ऐसे ईंधन के स्रोत हैं।

इस प्रकार, ऊपर सूचीबद्ध सभी प्रकार के परमाणु ईंधन में, यूरेनियम मुख्य है। यह उस विशाल दायरे की व्याख्या करता है जो सभी देशों में यूरेनियम जमा की संभावनाओं और अन्वेषण पर हो रहा है।

परमाणु रिएक्टर में जारी ऊर्जा की तुलना कभी-कभी रासायनिक दहन प्रतिक्रिया में जारी ऊर्जा से की जाती है। हालाँकि, उनके बीच एक बुनियादी अंतर है।

यूरेनियम के विखंडन की प्रक्रिया में प्राप्त गर्मी की मात्रा जलने से प्राप्त गर्मी की मात्रा से काफी अधिक है, उदाहरण के लिए, कोयला: 1 किलो यूरेनियम 235, सिगरेट के एक पैकेट की मात्रा के बराबर, सैद्धांतिक रूप से उतनी ही ऊर्जा प्रदान कर सकता है 2600 टन कोयले के रूप में।

हालांकि, इन ऊर्जा संभावनाओं का पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि सभी यूरेनियम -235 को प्राकृतिक यूरेनियम से अलग नहीं किया जा सकता है। नतीजतन, यूरेनियम 235 के साथ संवर्धन की डिग्री के आधार पर 1 किलो यूरेनियम, वर्तमान में लगभग 10 टन कोयले के बराबर है। लेकिन यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि परमाणु ईंधन के उपयोग से परिवहन की सुविधा होती है और, परिणामस्वरूप, ईंधन की लागत में काफी कमी आती है। ब्रिटिश विशेषज्ञों ने गणना की है कि यूरेनियम को समृद्ध करके वे रिएक्टरों में प्राप्त गर्मी को 10 गुना बढ़ाने में सक्षम होंगे, जो 1 टन यूरेनियम के बराबर 100,000 टन कोयले के बराबर होगा।

परमाणु विखंडन की प्रक्रिया के बीच दूसरा अंतर, जो गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ता है, और रासायनिक दहन यह है कि दहन प्रतिक्रिया के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, जबकि केवल कुछ न्यूट्रॉन और परमाणु ईंधन का एक निश्चित द्रव्यमान, महत्वपूर्ण द्रव्यमान के बराबर होता है, जिसकी परिभाषा हम परिभाषित करते हैं, एक श्रृंखला अभिक्रिया आरंभ करने के लिए आवश्यक है जो पहले से ही परमाणु बम के खंड में दी गई है।

और, अंत में, परमाणु विखंडन की अदृश्य प्रक्रिया अत्यंत हानिकारक विकिरण के उत्सर्जन के साथ होती है, जिससे सुरक्षा प्रदान करना आवश्यक है।

2. न्यूट्रॉन मॉडरेटर।

रिएक्टर में क्षय उत्पादों के प्रसार से बचने के लिए, परमाणु ईंधन को विशेष गोले में रखा जाना चाहिए। ऐसे गोले के निर्माण के लिए, एल्यूमीनियम का उपयोग किया जा सकता है (कूलर का तापमान 200 ° से अधिक नहीं होना चाहिए), और इससे भी बेहतर, बेरिलियम या ज़िरकोनियम - नई धातुएँ, जिनकी शुद्ध रूप में तैयारी बड़ी कठिनाइयों से जुड़ी है।

परमाणु विखंडन की प्रक्रिया में बनने वाले न्यूट्रॉन (एक भारी तत्व के एक नाभिक के विखंडन के दौरान औसतन 2-3 न्यूट्रॉन) में एक निश्चित ऊर्जा होती है। अन्य नाभिकों के न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन की संभावना सबसे बड़ी होने के लिए, जिसके बिना प्रतिक्रिया आत्मनिर्भर नहीं होगी, यह आवश्यक है कि ये न्यूट्रॉन अपनी गति का हिस्सा खो दें। यह रिएक्टर में एक मॉडरेटर लगाकर प्राप्त किया जाता है, जिसमें कई क्रमिक टकरावों के परिणामस्वरूप तेज न्यूट्रॉन धीमी न्यूट्रॉन में परिवर्तित हो जाते हैं। चूंकि एक मॉडरेटर के रूप में उपयोग किए जाने वाले पदार्थ में लगभग न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के बराबर द्रव्यमान के साथ नाभिक होना चाहिए, अर्थात, हल्के तत्वों के नाभिक, भारी पानी का उपयोग शुरू से ही एक मॉडरेटर के रूप में किया जाता था (D 2 0, जहां D ड्यूटेरियम है) , जिसने साधारण जल H 2 0) में प्रकाश हाइड्रोजन को प्रतिस्थापित कर दिया। हालांकि, अब वे अधिक से अधिक ग्रेफाइट का उपयोग करने की कोशिश कर रहे हैं - यह सस्ता है और लगभग समान प्रभाव देता है।

स्वीडन में खरीदे गए एक टन भारी पानी की कीमत 70-80 मिलियन फ़्रैंक है। परमाणु ऊर्जा के शांतिपूर्ण उपयोग पर जिनेवा सम्मेलन में, अमेरिकियों ने घोषणा की कि वे जल्द ही 22 मिलियन फ़्रैंक प्रति टन की कीमत पर भारी पानी बेचने में सक्षम होंगे।

एक टन ग्रेफाइट की कीमत 400,000 फ़्रैंक होती है, और एक टन बेरिलियम ऑक्साइड की कीमत 20 मिलियन फ़्रैंक होती है।

मॉडरेटर के रूप में उपयोग की जाने वाली सामग्री शुद्ध होनी चाहिए ताकि न्यूट्रॉन के नुकसान से बचा जा सके क्योंकि वे मॉडरेटर से गुजरते हैं। दौड़ के अंत में, न्यूट्रॉन की औसत गति लगभग 2200 मीटर/सेकंड होती है, जबकि उनकी प्रारंभिक गति लगभग 20 हजार किमी/सेकंड होती है। रिएक्टरों में, गर्मी की रिहाई धीरे-धीरे होती है और इसे परमाणु बम के विपरीत नियंत्रित किया जा सकता है, जहां यह तुरंत होता है और एक विस्फोट का चरित्र लेता है।

कुछ प्रकार के फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों को मॉडरेटर की आवश्यकता नहीं होती है।

3. नियामक प्रणाली।

एक व्यक्ति को अपनी इच्छा से परमाणु प्रतिक्रिया करने, नियंत्रित करने और रोकने में सक्षम होना चाहिए। यह बोरॉन स्टील या कैडमियम से बनी नियंत्रण छड़ों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, ऐसी सामग्री जिसमें न्यूट्रॉन को अवशोषित करने की क्षमता होती है। रिएक्टर में नियंत्रण छड़ों को जिस गहराई तक उतारा जाता है, उसके आधार पर, कोर में न्यूट्रॉन की संख्या बढ़ जाती है या घट जाती है, जिससे अंततः प्रक्रिया को नियंत्रित करना संभव हो जाता है। नियंत्रण छड़ स्वचालित रूप से सर्वोमैकेनिज्म द्वारा नियंत्रित होते हैं; इनमें से कुछ छड़ें, खतरे की स्थिति में, तुरंत कोर में गिर सकती हैं।

सबसे पहले, आशंका व्यक्त की गई थी कि रिएक्टर के विस्फोट से परमाणु बम के विस्फोट के समान ही नुकसान होगा। यह साबित करने के लिए कि रिएक्टर विस्फोट केवल सामान्य परिस्थितियों से भिन्न परिस्थितियों में होता है और परमाणु संयंत्र के आसपास रहने वाली आबादी के लिए गंभीर खतरा पैदा नहीं करता है, अमेरिकियों ने जानबूझकर एक तथाकथित "उबलते" रिएक्टर को उड़ा दिया। दरअसल, एक विस्फोट हुआ था जिसे हम "क्लासिक", यानी गैर-परमाणु के रूप में चिह्नित कर सकते हैं; यह एक बार फिर साबित करता है कि परमाणु रिएक्टरों को आबादी वाले क्षेत्रों के पास बिना किसी विशेष खतरे के बनाया जा सकता है।

4. शीतलन प्रणाली।

परमाणु विखंडन की प्रक्रिया में, एक निश्चित ऊर्जा निकलती है, जो क्षय उत्पादों और परिणामी न्यूट्रॉन में स्थानांतरित हो जाती है। न्यूट्रॉन के कई टकरावों के परिणामस्वरूप यह ऊर्जा थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, इसलिए, तेजी से रिएक्टर विफलता को रोकने के लिए, गर्मी को हटा दिया जाना चाहिए। रेडियोधर्मी आइसोटोप के उत्पादन के लिए डिज़ाइन किए गए रिएक्टरों में, इस गर्मी का उपयोग नहीं किया जाता है, जबकि ऊर्जा उत्पादन के लिए डिज़ाइन किए गए रिएक्टरों में, इसके विपरीत, मुख्य उत्पाद बन जाता है। गैस या पानी का उपयोग करके शीतलन किया जा सकता है, जो विशेष ट्यूबों के माध्यम से दबाव में रिएक्टर में प्रसारित होता है और फिर हीट एक्सचेंजर में ठंडा किया जाता है। जारी गर्मी का उपयोग जनरेटर से जुड़े टरबाइन को घुमाने वाली भाप को गर्म करने के लिए किया जा सकता है; ऐसा उपकरण एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र होगा।

5. सुरक्षात्मक स्क्रीन।

रिएक्टर से बाहर निकलने वाले न्यूट्रॉन के हानिकारक प्रभावों से बचने के लिए, और प्रतिक्रिया के दौरान उत्सर्जित गामा विकिरण से खुद को बचाने के लिए, विश्वसनीय सुरक्षा आवश्यक है। वैज्ञानिकों ने गणना की है कि 100 हजार किलोवाट की क्षमता वाला एक रिएक्टर इतनी मात्रा में रेडियोधर्मी विकिरण उत्सर्जित करता है कि उससे 100 मीटर की दूरी पर स्थित एक व्यक्ति 2 मिनट में प्राप्त करेगा। घातक खुराक। रिएक्टर की सेवा करने वाले कर्मियों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, दो मीटर की दीवारों को विशेष कंक्रीट से सीसा स्लैब के साथ बनाया गया है।

पहला रिएक्टर दिसंबर 1942 में इतालवी फर्मी द्वारा बनाया गया था। 1955 के अंत तक, दुनिया में लगभग 50 परमाणु रिएक्टर थे (यूएसए -2 1, इंग्लैंड - 4, कनाडा - 2, फ्रांस - 2)। इसमें यह जोड़ा जाना चाहिए कि 1956 की शुरुआत तक लगभग 50 और रिएक्टरों को अनुसंधान और औद्योगिक उद्देश्यों (यूएसए - 23, फ्रांस - 4, इंग्लैंड - 3, कनाडा - 1) के लिए डिजाइन किया गया था।

इन रिएक्टरों के प्रकार बहुत विविध हैं, जिनमें ग्रेफाइट मॉडरेटर के साथ धीमे न्यूट्रॉन रिएक्टर और ईंधन के रूप में प्राकृतिक यूरेनियम से लेकर प्लूटोनियम में समृद्ध यूरेनियम या ईंधन के रूप में थोरियम से कृत्रिम रूप से प्राप्त यूरेनियम 233 का उपयोग करते हुए तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर शामिल हैं।

इन दो विरोधी प्रकारों के अलावा, कई रिएक्टर हैं जो या तो परमाणु ईंधन की संरचना में, या मॉडरेटर के प्रकार में, या शीतलक में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।

यह ध्यान रखना बहुत महत्वपूर्ण है कि, हालांकि इस मुद्दे के सैद्धांतिक पक्ष का अब सभी देशों के विशेषज्ञों द्वारा अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, व्यावहारिक क्षेत्र में, विभिन्न देश अभी तक समान स्तर तक नहीं पहुंचे हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका और रूस अन्य देशों से आगे हैं। यह तर्क दिया जा सकता है कि परमाणु ऊर्जा का भविष्य मुख्य रूप से प्रौद्योगिकी की प्रगति पर निर्भर करेगा।