Чернобыль зона отчуждения смотреть онлайн
Чернобыль зона отчуждения смотреть онлайн

Атомный реактор

Нравится

 

Атомный реактор

Атомный реактор: основные понятия

Каким образом человечество получает электроэнергию? Как гласит один из основных законов природы, энергия не возникает из ничего и никуда не исчезает, а только переходит из одного вида в другой. И все наши электростанции — это устройства для превращения разных видов энергии, встречающейся в природе, в электрическую.

В гидроэлектростанциях плотина создает перепад уровней воды. Вода падает с высоты плотины на лопасти турбины и вращает ее. Турбина вращает генератор, который вырабатывает электричество. На ветроэлектростанциях в электроэнергию превращается сила воздушного потока, который крутит лопасти пропеллеров. На тепловых электростанциях сжигают уголь нефть или газ. При горении благодаря химической реакции высвобождается тепловая энергия. Это тепло кипятит воду, полученный пар вращает турбину, а та генератор.

 

Как дает электроэнергию атомный реактор?

Атомный реактор

Атомный реактор (он же ядерный реактор) превращает в электроэнергию огромные силы, спрятанные в ядрах атомов. Правда довольно длинным и сложным способом. Есть химические элементы, атомы которых нестабильны и могут распадаться сами по себе или под воздействием внешних факторов. Самый известный и распространенный из них — уран, именно он и используется в большинстве ядерных реакторов. Ядра этого элемента имеют период полураспада в среднем 4,5 миллиарда лет (за этот срок распадется половина атомных ядер). При распаде ядра урана образуются ядра более легких элементов, 1-8 свободных нейтронов (в среднем 2,5) и -излучение. В зависимости от формы куска урана, наличия в нем примесей других химических элементов и изотопов которые поглощают нейтроны часть из них либо вылетают из куска урана наружу, либо поглощаются и в дальнейшей реакции не принимают участие. Если же после распада ядра урана эти нейтроны попадают в соседние ядра — они тоже делятся, выделяется еще больше нейтронов, распадается очередная порция ядер — и с каждым циклом реакции их количество нарастает. Происходит неуправляемая ядерная цепная реакция, (ядерный взрыв) которая используется в ядерном оружии.

То есть, если в каждом очередном этапе ядерной реакции участвует большее количество нейтронов вызывающих распад ядер (коэффициент размножения нейтронов >1) будет ядерный взрыв. Если количество нейтронов уменьшается (коэф. <1) — реакция затухнет. Но если поддерживать количество выделившихся нейтронов постоянным (коэф. =1) — реакция будет продолжаться длительное время с выделением большого количества энергии.

В атомных реакторах используется именно управляемая цепная ядерная реакция.

 

Конструкция и принцип действия атомного реактора

Атомный реактор

Основа ядерного реактора — это стержни, сделанные из урана или плутония (тепловыделяющие элементы, ТВЭЛы). Между ними находится вещество которое замедляет нейтроны, выделившиеся при реакции — графит или тяжелая вода (дейтерий или тритий) и стержни из сплавов, поглощающих нейтроны (управляющие стержни). Все оставшееся свободное пространство заполнено теплоносителем (обычной или тяжелой водой). Благодаря заранее рассчитанному положению урановых стержней, замедлителя, и постепенному изменению положения управляющих стержней коэффициент размножения нейтронов поддерживается очень близким к единице. Идет управляемая цепная ядерная реакция. В тепловыделяющих элементах при распаде урана высвобождается огромное количество тепла, они раскаляются и греют теплоноситель вокруг себя. Разогретая в реакторе радиоактивная вода под большим давлением и с температурой в сотни градусов откачивается из атомного реактора наружу и через теплообменник отдает тепло воде второго контура и потом, охлажденная, закачивается обратно в атомный реактор, охлаждая его и опять нагреваясь сама. Вода второго контура кипит, раскаленный пар попадает в турбину и вращает ее, а та в свою очередь вращает электрогенератор. Все это окружено внешней оболочкой, и отражателями нейтронов. Фактически ядерный реактор — это паровой котел, такой же как в тепловых электростанциях, только подогреваемый не горящим снизу пламенем от газа или угля, а изнутри, теплом выделившимся при распаде урана.

 

Преимущества атомного реактора

Атомный реактор

Казалось бы, зачем вообще использовать атомный реактор — он же очень сложный в плане построения, дорогой и опасный. Но при полном распаде 1 кг урана выделится энергия, равная полученной от сгорания 20 млн кг угля. А уголь надо добыть, привезти, сжечь, куда то деть образовавшуюся при сжигании золу. И при сжигании выделится уйма не слишком полезных веществ (в основном CO2) которые попадут в атмосферу. Потому для многих стран не имеющих источников дешевого горючего атомные реакторы стали единственным выходом для развития энергетики. Например, во Франции на 58 реакторах производится 74% всей электроэнергии, в США — 20%, на Украине — 48%, в России — 18%. Атомную энергетику используют 32 страны в мире. Атомный реактор может быть установлен на современных подводных лодках, авианосцах, ледоколах — благодаря их использованию эти суда могут месяцами находиться в плавании не заходя в порт для дозаправки и имея возможность нести больший полезный вес вместо запасов топлива.

 

Классификация ядерных реакторов

Ядерные реакторы классифицируются:

  • по виду используемого топлива;
  • по виду теплоносителя;
  • по роду замедлителя нейтронов;
  • по способу размещения топлива.

По назначению атомные реакторы делятся на:

  • энергетические — используются для производства электроэнергии — сейчас в мире эксплуатируется 436 атомных реакторов общей мощностью 370 ГВТ;
  • транспортные — установленные на подводных лодках, военных и гражданских судах;
  • экспериментальные;
  • исследовательские;
  • промышленные — используются для производства оружейного урана и плутония для ядерного оружия, для производства радиоактивных изотопов (для медицинского и научного оборудования), для опреснения воды.

По конструкции выделяют два наиболее часто используемых типа ядерных реакторов:

  1. Корпусные реакторы — имеют прочный сплошной металлический корпус, заполненный как правило тяжелой водой, которая используется и в качестве замедлителя нейтронов, и теплоносителя.
  2. Канальные реакторы — сложены из блоков графита, который используется как замедлитель нейтронов. В этих блоках проделаны цилиндрические отверстия-колодцы, в которых размещены ТВЕЛы, управляющие стержни и через которые прокачивается теплоноситель для охлаждения. Реакторы именно такого типа - РБМК-1000 (атомный реактор большой мощности, канальный) использовались на Чернобыльской АЭС.

 

Наиболее крупные аварии на атомных реакторах

Атомная станция в США

АЭС Три-Майл-Айленд (Пенсильвания, США), 1979 год. Там использовались корпусные водно-водные реакторы (замедлитель нейтронов и теплоноситель — вода). Из-за отказа охладительных насосов и ошибок персонала произошло расплавление активной зоны реактора. Все радиоактивные элементы остались внутри корпуса, серьезного радиоактивного заражения не произошло. Все работы по устранению последствий аварии закончились только к 1993 году.

Разрушенный атомный реактор в Чернобыле

Чернобыльская АЭС (Украина, СССР) 1986 год. Использовался канальный графитно-водный реактор (замедлитель графит, теплоноситель вода), тип реактора РБМК-1000. Из-за конструктивных особенностей реактора и ошибок персонала произошел неконтролируемый перегрев атомного реактора. Вода закипела и произошел тепловой взрыв, в результате чего раскаленный пар разрушил крышу энергоблока, начался пожар. Радиоактивные компоненты топлива и части реактора разлетелись по территории станции, радиоактивная пыль и пар распространились на огромное расстояние, заразив большие территории, пришлось проводить эвакуацию населения из 30-км зоны вокруг ЧАЭС, последствия авариине устранены до сих пор.

Атомный реактор Фукусима-1, ЯпонияАЭС Фукусима-1, Япония, 2011 год. Использовались корпусные водно-водные реакторы. Вследствие землетрясения и цунами были затоплены и выведены из строя внешние средства энергоснабжения и резервные дизельные генераторы, отключились системы аварийного охлаждения ядерных блоков станции, что привело к расплавлению активной зоны в трех ядерных реакторах станции. Впоследствии в перегретых реакторах лишенных воды начала происходить химическая реакция с выделением водорода, взрыв которого разрушил внешнюю железобетонную оболочку блока. В результате произошло радиоактивное заражение местности, пришлось проводить эвакуацию населения.

И напоследок представляю Вашему вниманию интереснейшее видео, где рассказывается о работе атомных реакторов в России и о их строительстве в будущем.

 

Завод системы управления - компания "ЭлектроТек" предлагает новейшие инженерные решения по автоматизации и управления. Шкафы управления приточной вентиляцией, систем вентилирования и кондиционирования, которые предлагает компания, помогут Вам обустроить офисные, производственные и строительные помещения по последнему слову техники с высоким качеством и гарантией на все произведенные работы!

 

 


 

Похожие материалы

 


След Чернобыля

сотрудничество

Города-призраки(Ф­ОТО,ВИДЕО,­ОПИСАНИЯ) HotLog