ядерный реактор

Ядерный реактор, устройство в котором проистекает управляемая цепная ядерная реакция с выделением тепла. В основном эти устройства используются для выработки электроэнергии и в качестве привода больших кораблей.

Для того, чтобы представить себе, мощность и экономичность ядерных реакторов можно привести пример. Там где среднему ядерному реактору потребуется 30 килограмм урана, средней ТЭЦ потребуется 60 вагонов угля или 40 цистерн мазута.

Ядра урана (особенно изотопа ) наиболее

эффективно захватывают медленные нейтроны.

Вероятность захвата медленных нейтронов с последующим делением ядер в сотни раз

больше, чем быстрых.

В ядерных реакторах, работающих на естественном уране, используются замедлители нейтронов для повышения коэффициенты

размножения нейтронов.

U235

92

• реактор на медленных нейтронах:

( обогащают природный уран, т.е.

доводят в нём содержание

до 5%). В природном уране содержится

0,7% .

• реактор на быстрых нейтронах: ( в обогащён-

ном природном уране содержится 15% ).

Типы ядерных реакторов:

U235

92

U235

92

U235

92

Реакторы на быстрых нейтронах:

• Построены реакторы, работающие без замедлителя на быстрых нейтронах.• Вероятность деления, вызванного быстрыми нейтронами мала такие реакторы не могут работать на естественном уране. Реакцию можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не менее 15% изотопа .U235

92

• Преимущество: при их работе образуется значительное количество плутония, который затем можно использовать в качестве ядерного топлива.• Эти реакторы называют реакторами - размножителями, так как они воспроизводят делящийся материал.

Схема процессов в ядерном реакторе:

Критическая масса.Критическая масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой может протекать цепная ядерная реакция.• При малых размерах велика утечка нейтронов через поверхность активной зоны реактора (объем, в которой располагаются стержни с ураном).•С увеличением размеров системы число ядер, участвующих в делении, растет пропорционально объему, а число нейтронов, теряемых вследствие утечки, увеличивается пропорционально площади поверхности.

Увеличивая систему, можно достичь значений коэффициента размножения k=1. Система будет иметь критические размеры , если число нейтронов ,

потерянных вследствие захвата и утечки, равно числу нейтронов , полученных

в процессе деления.

Критические размеры (критическая масса) определяются:

1) типом ядерного горючего;

2) замедлителем;

3) конструктивными особенностями реактора.

Типы ядерных реакторовВВЭР (водо-водяной энергетический реактор)

ВВЭР использует воду под давлением в 120 атмосфер.

РБМК (реактор большой мощности канальный)

РБМК – кипящий реактор

Первые ядерные реакторыВпервые цепная ядерная реакция урана была осуществлена в США коллективом ученых под руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.

В нашей стране первый ядерный реактор был запущен 25 декабря 1946 г. коллективом физиков, который возглавлял ученый Игорь Васильевич Курчатов (1903-1960).

Энрико Ферми (1901-1954)

Игорь Васильевич Курчатов

(1903-1960)

Надежно подтвержденных запасов «энергетических»

полезных ископаемых может хватить:

• угля — примерно на 350 лет;

• нефти — примерно на 40 лет;

• газа — примерно на 60 лет.

Необходимость использования ядерной энергии:

Первая в мире АЭС мощностью 5 МВт

была пущена в СССР 27 июня 1954 года в городе Обнинске.

• в настоящее время мощность крупнейших

многоблочных АЭС составляет свыше 9 ГВт.

Кроме АЭС, ядерные реакторы используются:• на атомных ледоколах;

• на атомных подводных лодках;• при работе ядерных ракетных

двигателей ( в частности на АМС).

1 преимущество:

• для работы АЭС требуется небольшое количество топлива

(энергия, заключённая в 1 г урана, равна энергии,

выделяющейся при сгорании 2,5 т нефти).

Преимущества АЭС перед другими видами электростанций:

2 преимущество АЭС:

— экологическая чистота по сравнению с ТЭС и ГЭС.

ТЭС:

• основной источник поступления в среду обитания

человека долгоживущих радионуклидов (Рефтинская ТЭС — 7

кг урана, тория, радия и др. радиоактивных изотопов).

• наличие в природном органическом топливе серы (1,5 –

4,5 %). При сгорании топлива образуется сернистый

ангидрид→ серная кислота→ «кислотные дожди».

ГЭС:• отчуждение больших площадей земли (в

связи со строительством водохранилищ иобразованием вследствие этого болот);

• гибель рыбы в результате перекрытия рек.

→ содействие распространению ядерного оружия.

Вклад в решение этой проблемы МАГАТЭ (Международного агентства по атомной энергии при ООН).

3 проблема:

Спасибо за просмотр!