Ядерный реактор. Атомная энергетика

Ядерным (или атомным) реактором называется устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.
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

Первые ядерные реакторы
Впервые 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)

Схема процессов в ядерном реакторе:

Основные элементы ядерного реактора:
1) ядерное горючее ( ,
, и др.);
2) замедлитель нейтронов (тяжелая или обычная вода, графит и др.);
3) теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий и др.);
4) Устройство для регулиро-
вания скорости реакции (вводимые в рабочее
пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор – вещества, которые хорошо поглощают нейтроны).
Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, задерживающей γ-
излучение и нейтроны. Оболочку выполняют из бетона с железным
наполнителем.

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:
типом ядерного горючего;
замедлителем;
конструктивными особенностями реактора.

Управление реактором осуществляется при помощи стержней, содержащих кадмий или бор.
При выдвинутых из активной зоны реактора стержнях k>1.
При полностью вдвинутых стержнях k<1.
Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции.

в зависимости от средней энергии спектра нейтронов ректоры делятся на:
быстрые, промежуточные
тепловые;
по конструктивным особенностям активной зоны реакторы делятся на:
корпусные
канальные;
по типу теплоносителя на:
водяные
тяжеловодные,
натриевые;
по типу замедлителя на:
водяные,
графитовые,
тяжеловодные и др.
Ядерные реакторы делятся на несколько типов:

Классификация реакторов в зависимости от назначения:

на АЭС;
на атомных ледоколах;
на атомных подводных лодках;
при работе ядерных ракетных двигателей ( в частности на АМС).
Использование ядерных реакторов:

Для энергетических целей применяются реакторы следующих типов:
водоводяные реакторы с некипящей или кипящей водой под давлением;
уран-графитовые реакторы с кипящей водой или охлаждаемые углекислым газом;
тяжеловодные канальные реакторы и др.

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.

Преимущества АЭС перед другими видами электростанций:
1 преимущество:
• для работы АЭС требуется небольшое количество топлива
2 преимущество :
экологическая чистота по сравнению с ТЭС и ГЭС.

1 проблема:
→ возможность аварий:
Ι. 1979 год — авария на АЭС в Три-Майл-Айленде (США).
ΙΙ. 26 апреля 1986 года — авария на третьем энергоблоке Чернобыльской АЭС
2 проблема
→ обезвреживание радиоактивных отходов:
3 проблема
→ содействие распространению ядерного оружия.
Проблемы, связанные с работой
ядерных реакторов.