Yadro reaktori, ishlash prinsipi, yadro reaktorining ishlashi. Yadro reaktorlarining turlari

Biz elektr energiyasiga shunchalik o'rganib qolganmizki, u qayerdan kelgani haqida o'ylamaymiz. Asosan, buning uchun ishlatiladigan elektr stantsiyalarida ishlab chiqariladi turli manbalar. Elektr stansiyalari issiqlik, shamol, geotermal, quyosh, gidroelektr va yadroviy bo'lishi mumkin. Bu eng ko'p tortishuvlarga sabab bo'lgan ikkinchisi. Ular o'zlarining zarurligi va ishonchliligi haqida bahslashadilar.

Hosildorlik jihatidan atom energetikasi bugungi kunda eng samarali va jahon ishlab chiqarishidagi ulushi hisoblanadi elektr energiyasi juda muhim, chorakdan ko'proq.

Atom elektr stansiyasi qanday ishlaydi va u qanday energiya ishlab chiqaradi? Atom elektr stansiyasining asosiy elementi yadro reaktoridir. Unda yadro zanjiri reaktsiyasi yuzaga keladi, natijada issiqlik ajralib chiqadi. Bu reaktsiya nazorat qilinadi, shuning uchun biz yadroviy portlashdan ko'ra, energiyadan asta-sekin foydalanishimiz mumkin.

Yadro reaktorining asosiy elementlari

Yadro yoqilg'isi: boyitilgan uran, uran va plutoniyning izotoplari. Eng ko'p ishlatiladigan uran 235;
Reaktorning ishlashi paytida hosil bo'lgan energiyani yo'qotish uchun sovutish suvi: suv, suyuq natriy va boshqalar;
Boshqaruv novdalari;
Neytron moderatori;
Radiatsiyaga qarshi himoya qoplamasi.

Ishlayotgan yadro reaktori videosi

Yadro reaktori qanday ishlaydi?

Reaktor yadrosida yonilg'i elementlari (yoqilg'i elementlari) - yadro yoqilg'isi mavjud. Ular bir necha o'nlab yonilg'i tayoqlarini o'z ichiga olgan kasetlarda yig'iladi. Sovutish suyuqligi har bir kaset orqali kanallar orqali oqadi. Yoqilg'i tayoqchalari reaktorning quvvatini tartibga soladi. Yadro reaktsiyasi faqat yonilg'i tayog'ining ma'lum (kritik) massasida mumkin. Har bir tayoqning massasi alohida kritikdan past. Reaksiya barcha tayoqchalar faol zonada bo'lganda boshlanadi. Yoqilg'i tayoqlarini kiritish va olib tashlash orqali reaktsiyani boshqarish mumkin.

Shunday qilib, kritik massa oshib ketganda, radioaktiv yoqilg'i elementlari atomlar bilan to'qnashadigan neytronlarni chiqaradi. Natijada gamma-nurlanish va issiqlik ko'rinishida energiya chiqaradigan beqaror izotop darhol parchalanadi. To'qnashgan zarralar bir-biriga kinetik energiya beradi va parchalanish soni geometrik progressiya ortadi. Bu zanjirli reaktsiya - yadroviy reaktorning ishlash printsipi. Nazoratsiz, u chaqmoq tezligida sodir bo'ladi, bu esa portlashga olib keladi. Ammo yadroviy reaktorda jarayon nazorat ostida.

Shunday qilib, faol zonada u chiqariladi issiqlik energiyasi, bu zonani yuvadigan suvga uzatiladi (birinchi sxema). Bu erda suv harorati 250-300 daraja. Keyinchalik, suv issiqlikni ikkinchi konturga, so'ngra energiya ishlab chiqaradigan turbina pichoqlariga o'tkazadi. Yadro energiyasini elektr energiyasiga aylantirish sxematik tarzda ifodalanishi mumkin:

Uran yadrosining ichki energiyasi,
Parchalangan yadrolar va chiqarilgan neytronlarning kinetik energiyasi,
Suv va bug'ning ichki energiyasi,
Suv va bug'ning kinetik energiyasi,
Turbina va generator rotorlarining kinetik energiyasi,
Elektr energiyasi.

Reaktor yadrosi metall qobiq bilan birlashtirilgan yuzlab kassetalardan iborat. Bu qobiq neytron reflektor rolini ham o'ynaydi. Kassetalar orasiga reaksiya tezligini sozlash uchun boshqaruv novdalari va reaktorning avariyadan himoyalanish tayoqlari o'rnatilgan. Keyinchalik, reflektor atrofida issiqlik izolatsiyasi o'rnatiladi. Issiqlik izolyatsiyasining tepasida radioaktiv moddalarni ushlab turadigan va ularning atrofdagi bo'shliqqa o'tishiga yo'l qo'ymaydigan betondan yasalgan himoya qobig'i mavjud.

Yadro reaktorlari qayerda ishlatiladi?

Energetik yadro reaktorlari atom elektr stantsiyalarida, kemalarda qo'llaniladi elektr inshootlari, yadroviy issiqlik ta'minoti stantsiyalarida.
Ikkilamchi yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish uchun konvektor va selektsion reaktorlardan foydalaniladi.
Tadqiqot reaktorlari radiokimyoviy va biologik tadqiqotlar, izotoplar ishlab chiqarish.

Atom energetikasi bilan bog'liq barcha qarama-qarshilik va qarama-qarshiliklarga qaramay, atom elektr stantsiyalari qurilishi va foydalanishda davom etmoqda. Buning sabablaridan biri iqtisodiy samaradorlikdir. Oddiy misol: 40 tank mazut yoki 60 vagon ko‘mir 30 kilogramm uran kabi energiya ishlab chiqaradi.

Yadro reaktori muammosiz va samarali ishlaydi. Aks holda, siz bilganingizdek, muammo bo'ladi. Lekin ichkarida nima bo'lyapti? Keling, yadro (yadro) reaktorining ishlash printsipini qisqacha, aniq, to'xtashlar bilan shakllantirishga harakat qilaylik.

Aslida, xuddi yadro portlashi paytida bo'lgani kabi, u erda ham xuddi shunday jarayon sodir bo'ladi. Faqat portlash juda tez sodir bo'ladi va reaktorda hamma narsa cho'ziladi uzoq vaqt. Natijada, hamma narsa xavfsiz va sog'lom bo'lib qoladi va biz energiya olamiz. Atrofdagi hamma narsa birdaniga vayron bo'ladigan darajada emas, balki shaharni elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun etarli.

Atom elektr stantsiyasining sovutish minoralari qanday ishlaydi?
Boshqariladigan yadro reaktsiyasi qanday sodir bo'lishini tushunishdan oldin, umuman yadro reaktsiyasi nima ekanligini bilishingiz kerak.

Yadro reaktsiyasi - atom yadrolarining elementar zarrachalar va gamma nurlari bilan o'zaro ta'sirida o'zgarishi (bo'linishi) jarayoni.

Yadro reaktsiyalari energiyaning yutilishi va chiqishi bilan ham sodir bo'lishi mumkin. Reaktor ikkinchi reaksiyalardan foydalanadi.

Yadro reaktori - bu energiya chiqishi bilan boshqariladigan yadro reaktsiyasini ta'minlash uchun mo'ljallangan qurilma.

Ko'pincha yadroviy reaktor atom reaktori deb ham ataladi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu erda tub farq yo'q, ammo fan nuqtai nazaridan "yadro" so'zini ishlatish to'g'riroq. Hozirgi vaqtda yadroviy reaktorlarning ko'p turlari mavjud. Bular elektr stantsiyalarida energiya ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan ulkan sanoat reaktorlari, suv osti kemalarining yadro reaktorlari, ilmiy tajribalarda ishlatiladigan kichik eksperimental reaktorlardir. Hatto dengiz suvini tuzsizlantirish uchun ishlatiladigan reaktorlar ham mavjud.

Yadro reaktorining yaratilish tarixi

Birinchi yadro reaktori unchalik uzoq bo'lmagan 1942 yilda ishga tushirilgan. Bu Fermi boshchiligida AQShda sodir bo'ldi. Ushbu reaktor Chikagodagi yog'och qoziq deb nomlangan.

1946 yilda Kurchatov boshchiligida ishga tushirilgan birinchi sovet reaktori ishlay boshladi. Ushbu reaktorning tanasi diametri etti metrli to'p edi. Birinchi reaktorlarda sovutish tizimi yo'q edi va ularning quvvati minimal edi. Aytgancha, sovet reaktorining o'rtacha quvvati 20 vatt, amerikalik esa atigi 1 vatt edi. Taqqoslash uchun: zamonaviy quvvat reaktorlarining o'rtacha quvvati 5 Gigavattni tashkil qiladi. Birinchi reaktor ishga tushirilgandan o'n yil o'tmay, Obninsk shahrida dunyodagi birinchi sanoat atom elektr stantsiyasi ochildi.

Yadro (yadro) reaktorining ishlash printsipi

Har qanday yadro reaktori bir nechta qismlarga ega: yonilg'i va moderatorli yadro, neytron reflektor, sovutish suvi, boshqaruv va himoya tizimi. Ko'pincha uran (235, 238, 233), plutoniy (239) va toriy (232) izotoplari reaktorlarda yoqilg'i sifatida ishlatiladi. Yadro oddiy suv (sovutgich) oqadigan qozondir. Boshqa sovutish suyuqliklari orasida "og'ir suv" va suyuq grafit kamroq qo'llaniladi. Agar atom elektr stantsiyalarining ishlashi haqida gapiradigan bo'lsak, u holda issiqlik ishlab chiqarish uchun yadro reaktoridan foydalaniladi. Elektr energiyasining o'zi boshqa turdagi elektr stantsiyalarida bo'lgani kabi bir xil usul yordamida ishlab chiqariladi - bug 'turbinani aylantiradi va harakat energiyasi elektr energiyasiga aylanadi.

Quyida yadro reaktorining ishlash diagrammasi keltirilgan.

yadroviy reaktorning ishlash diagrammasi Atom elektr stansiyasidagi yadro reaktorining diagrammasi

Yuqorida aytib o'tganimizdek, og'ir uran yadrosining parchalanishi engilroq elementlar va bir nechta neytronlarni hosil qiladi. Olingan neytronlar boshqa yadrolar bilan to'qnashadi va ularning bo'linishiga olib keladi. Shu bilan birga, neytronlar soni qor ko'chkisi kabi ko'payadi.

Bu erda neytronlarni ko'paytirish omilini eslatib o'tishimiz kerak. Shunday qilib, agar bu koeffitsient birga teng qiymatdan oshsa, yadroviy portlash sodir bo'ladi. Agar qiymat birdan kichik bo'lsa, neytronlar juda oz bo'ladi va reaktsiya o'ladi. Ammo agar siz koeffitsient qiymatini birga teng tutsangiz, reaktsiya uzoq va barqaror davom etadi.

Savol shundaki, buni qanday qilish kerak? Reaktorda yoqilg'i yonilg'i elementlari (yoqilg'i elementlari) deb ataladigan elementlarda mavjud. Bu kichik planshetlar shaklida yadro yoqilg'isini o'z ichiga olgan tayoqchalardir. Yoqilg'i tayoqchalari olti burchakli kassetalarga ulangan, ulardan reaktorda yuzlab bo'lishi mumkin. Yoqilg'i tayoqlari bo'lgan kassetalar vertikal ravishda joylashtirilgan va har bir yonilg'i tayog'ida uning yadroga botirish chuqurligini sozlash imkonini beruvchi tizim mavjud. Kassetalarning o'zlariga qo'shimcha ravishda, ular orasida nazorat tayoqlari va favqulodda himoya tayoqlari mavjud. Rodlar neytronlarni yaxshi singdiruvchi materialdan qilingan. Shunday qilib, nazorat novdalarini pastga tushirish mumkin turli xil chuqurliklar yadroda, shu bilan neytronlarni ko'paytirish omilini tartibga soladi. Favqulodda rodlar favqulodda vaziyatlarda reaktorni o'chirish uchun mo'ljallangan.

Yadro reaktori qanday ishga tushiriladi?

Biz ishlash printsipining o'zini aniqladik, lekin reaktorni qanday ishga tushirish va ishlashi kerak? Taxminan aytganda, bu - uranning bir bo'lagi, lekin zanjir reaktsiyasi unda o'z-o'zidan boshlanmaydi. Gap shundaki, yadro fizikasida kritik massa tushunchasi mavjud.

Yadro yoqilg'isi Yadro yoqilg'isi

Kritik massa - yadro zanjiri reaktsiyasini boshlash uchun zarur bo'lgan parchalanuvchi materialning massasi.

Yoqilg'i tayoqchalari va boshqaruv rodlari yordamida birinchi navbatda reaktorda yadro yoqilg'isining kritik massasi hosil bo'ladi, so'ngra reaktor bir necha bosqichda hayotga keltiriladi. optimal daraja kuch.

Sizga yoqadi: Gumanitar fanlar talabalari uchun matematik fokuslar, unchalik emas (1-qism)
Ushbu maqolada biz sizga yadroviy (yadro) reaktorning tuzilishi va ishlash printsipi haqida umumiy tushuncha berishga harakat qildik. Agar sizda mavzu bo'yicha savollaringiz bo'lsa yoki universitetda yadro fizikasi bo'yicha muammo so'ralgan bo'lsa, kompaniyamiz mutaxassislariga murojaat qiling. Odatdagidek, biz sizga o'qish bilan bog'liq har qanday dolzarb muammoni hal qilishda yordam berishga tayyormiz. Va shu bilan birga, e'tiboringizga yana bir o'quv videosini taqdim etamiz!

blog/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/

Yigirmanchi asrning o'rtalarida insoniyatning diqqati atom va olimlar tomonidan yadro reaktsiyasini tushuntirishga qaratilgan bo'lib, ular dastlab harbiy maqsadlarda foydalanishga qaror qilishdi va birinchi ixtiro qilishdi. yadroviy bombalar. Ammo 20-asrning 50-yillarida SSSRdagi yadro reaktori tinch maqsadlarda ishlatilgan. Ma’lumki, 1954-yil 27-iyun kuni dunyodagi birinchi 5000 kVt quvvatga ega atom elektr stansiyasi insoniyat xizmatiga kirgan. Bugungi kunda yadro reaktori 4000 MVt yoki undan ko'p, ya'ni yarim asr avvalgidan 800 barobar ko'proq elektr energiyasini ishlab chiqarish imkonini beradi.

Yadro reaktori nima: blokning asosiy ta'rifi va asosiy komponentlari

Yadro reaktori - bu boshqariladigan yadro reaktsiyasini to'g'ri saqlash natijasida energiya ishlab chiqaradigan maxsus blok. "Atom" so'zini "reaktor" so'zi bilan birgalikda ishlatishga ruxsat beriladi. Ko'pchilik "yadro" va "atom" tushunchalarini sinonim deb hisoblaydi, chunki ular o'rtasida tub farqni topmaydilar. Ammo fan vakillari yanada to'g'ri kombinatsiyaga - "yadro reaktoriga" moyil.

Qiziqarli haqiqat! Yadro reaktsiyalari energiyaning chiqishi yoki yutilishi bilan sodir bo'lishi mumkin.

Yadro reaktorini loyihalashning asosiy komponentlari quyidagi elementlardan iborat:

Moderator;
Boshqaruv novdalari;
Uran izotoplarining boyitilgan aralashmasini o'z ichiga olgan novdalar;
Maxsus himoya elementlari radiatsiyadan;
Sovutgich;
Bug 'generatori;
turbina;
generator;
Kondensator;
Yadro yoqilg'isi.

Yadro reaktori ishlashining qanday asosiy tamoyillari fiziklar tomonidan belgilanadi va nima uchun ular buzilmaydi

Yadro reaktorining asosiy ishlash printsipi yadro reaktsiyasining namoyon bo'lish xususiyatlariga asoslanadi. Oddiy jismoniy zanjirli yadroviy jarayon paytida zarracha bilan o'zaro ta'sir qiladi atom yadrosi Natijada, yadro ikkilamchi zarrachalarning chiqishi bilan yangisiga aylanadi, olimlar buni gamma nurlari deb atashadi. Yadro zanjiri reaktsiyasi paytida juda katta miqdordagi issiqlik energiyasi chiqariladi. Zanjir reaktsiyasi sodir bo'ladigan bo'shliq reaktor yadrosi deb ataladi.

Qiziqarli haqiqat! Faol zona tashqi tomondan oddiy suv oqadigan qozonga o'xshaydi va sovutish suvi sifatida ishlaydi.

Neytronlarning yo'qolishini oldini olish uchun reaktor yadro maydoni maxsus neytron reflektori bilan o'ralgan. Uning asosiy vazifasi yadroga chiqarilgan neytronlarning ko'pini rad etishdir. Moderator sifatida xizmat qiladigan bir xil modda odatda reflektor sifatida ishlatiladi.

Yadro reaktorining asosiy boshqaruvi maxsus boshqaruv tayoqlari yordamida amalga oshiriladi. Ma'lumki, bu rodlar reaktor yadrosiga kiritiladi va blokning ishlashi uchun barcha sharoitlarni yaratadi. Odatda nazorat tayoqlari quyidagilardan tayyorlanadi kimyoviy birikmalar bor va kadmiy. Nima uchun bu alohida elementlar ishlatiladi? Ha, bor yoki kadmiy termal neytronlarni samarali o'zlashtira oladi. Va ishga tushirish rejalashtirilgan zahoti, yadro reaktorining ishlash printsipiga ko'ra, boshqaruv novdalari yadroga o'rnatiladi. Ularning asosiy vazifasi neytronlarning muhim qismini o'zlashtirish va shu bilan zanjirli reaktsiyaning rivojlanishiga olib keladi. Natijaga erishish kerak istalgan daraja. Quvvat belgilangan darajadan oshib ketganda, avtomatik mashinalar yoqiladi, bu esa boshqaruv novdalarini reaktor yadrosiga chuqur botiradi.

Shunday qilib, boshqaruvchi yoki boshqaruvchi rodlar o'ynashi aniq bo'ladi muhim rol termal yadro reaktorining ishlashida.

Va neytron oqishini kamaytirish uchun reaktor yadrosi neytron reflektori bilan o'ralgan bo'lib, u yadroga erkin qochib ketadigan neytronlarning sezilarli massasini tashlaydi. Reflektor odatda moderator bilan bir xil moddadan foydalanadi.

Standartga ko'ra, moderator moddaning atomlarining yadrosi nisbatan kichik massaga ega, shuning uchun engil yadro bilan to'qnashganda, zanjirda mavjud bo'lgan neytron og'ir bilan to'qnashgandan ko'ra ko'proq energiya yo'qotadi. Eng keng tarqalgan moderatorlar oddiy suv yoki grafitdir.

Qiziqarli haqiqat! Yadro reaktsiyasi jarayonida neytronlar juda yuqori harakat tezligi bilan ajralib turadi, shuning uchun neytronlarni energiyaning bir qismini yo'qotishga undash uchun moderator talab qilinadi.

Dunyodagi biron bir reaktor sovutish suyuqligisiz normal ishlay olmaydi, chunki uning maqsadi reaktorning yuragida hosil bo'ladigan energiyani olib tashlashdir. Suyuqlik yoki gazlar sovutish suvi sifatida ishlatilishi kerak, chunki ular neytronlarni o'zlashtira olmaydi. Keling, ixcham yadroviy reaktor uchun sovutish suviga misol keltiraylik - suv, karbonat angidrid, va ba'zan hatto suyuq natriy metall.

Shunday qilib, yadro reaktorining ishlash tamoyillari butunlay zanjir reaktsiyasi va uning borishi qonunlariga asoslanadi. Reaktorning barcha komponentlari - moderator, rodlar, sovutish suvi, yadro yoqilg'isi - reaktorning normal ishlashini ta'minlab, o'zlariga yuklangan vazifalarni bajaradilar.

Yadro reaktorlari uchun qanday yoqilg'i ishlatiladi va nima uchun bu kimyoviy elementlar tanlanadi

Reaktorlarda asosiy yoqilg'i uran, plutoniy yoki toriyning izotoplari bo'lishi mumkin.

F.Jolio-Kyuri 1934 yilda uran yadrosining bo‘linish jarayonini kuzatar ekan, buning natijasida kimyoviy reaksiya uran yadrosi bo'laklarga-yadrolarga va ikki yoki uchta erkin neytronlarga bo'linadi. Bu erkin neytronlarning boshqa uran yadrolariga qo'shilib, boshqa bo'linishni boshlashi ehtimoli borligini anglatadi. Shunday qilib, zanjir reaktsiyasi bashorat qilganidek: uchta uran yadrosidan oltidan to'qqizgacha neytron ajralib chiqadi va ular yana yangi hosil bo'lgan yadrolarga qo'shiladi. Va hokazolar infinitum.

Esda tutish muhim! Yadro bo'linishi paytida paydo bo'ladigan neytronlar massa soni 235 bo'lgan uran izotopi yadrolarining bo'linishini qo'zg'atishga qodir va massa soni 238 bo'lgan uran izotopining yadrolarini yo'q qilish uchun parchalanish jarayonida hosil bo'lgan energiya etarli bo'lmasligi mumkin. .

235 raqamli uran tabiatda kam uchraydi. Uning ulushi atigi 0,7% ni tashkil qiladi, ammo tabiiy uran-238 yanada kengroq joyni egallaydi va 99,3% ni tashkil qiladi.

Tabiatdagi uran-235 ning bunday kichik ulushiga qaramay, fiziklar va kimyogarlar hali ham undan voz kecha olmaydilar, chunki u yadroviy reaktorning ishlashi uchun eng samarali bo'lib, insoniyat uchun energiya ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytiradi.

Birinchi yadro reaktorlari qachon paydo bo'lgan va bugungi kunda ular qayerda keng qo'llaniladi?

1919 yilda Rezerford alfa zarrachalarining azot atomlari yadrolari bilan to'qnashuvi natijasida harakatlanuvchi protonlarning hosil bo'lish jarayonini kashf etgan va tavsiflaganida fiziklar allaqachon g'alaba qozongan edi. Bu kashfiyot azot izotopi yadrosining alfa zarrasi bilan to'qnashuvi natijasida kislorod izotopi yadrosiga aylanishini anglatardi.

Birinchi yadro reaktorlari paydo bo'lishidan oldin, dunyo hamma narsani boshqaradigan bir qancha yangi fizika qonunlarini o'rgandi. muhim jihatlari yadro reaktsiyasi. Shunday qilib, 1934 yilda F. Jolio-Kyuri, X. Xalban, L. Kovarskilar birinchi marta jamiyat va jahon olimlari doirasiga yadro reaksiyalarini amalga oshirish imkoniyati haqidagi nazariy faraz va dalillar bazasini taklif qildilar. Barcha tajribalar uran yadrosining bo'linishini kuzatish bilan bog'liq edi.

1939 yilda E. Fermi, I. Jolio-Kyuri, O. Gan, O. Frishlar neytronlar bilan bombardimon qilinganda uran yadrolarining boʻlinish reaksiyasini kuzatdilar. Tadqiqot davomida olimlar bitta tezlashtirilgan neytron uran yadrosiga tegsa, mavjud yadro ikki yoki uch qismga bo'linishini aniqladilar.

Zanjirli reaktsiya 20-asrning o'rtalarida amalda isbotlangan. Olimlar 1939 yilda bitta uran yadrosining bo'linishi 200 MeVga yaqin energiya chiqarishini isbotlashga muvaffaq bo'lishdi. Ammo fragment yadrolarining kinetik energiyasiga taxminan 165 MeV ajratiladi, qolgan qismi esa gamma kvantlar tomonidan olib tashlanadi. Bu kashfiyot kvant fizikasida yutuq yaratdi.

E.Fermi yana bir necha yil o'z ishini va izlanishlarini davom ettirdi va 1942 yilda AQShda birinchi yadro reaktorini ishga tushirdi. Amalga oshirilgan loyiha "Chikago o'rmoni" deb nomlandi va relslarga qo'yildi. 1945 yil 5 sentyabrda Kanada ZEEP yadro reaktorini ishga tushirdi. Yevropa qit'asi ortda qolmadi va ayni paytda F-1 o'rnatish qurilmoqda. Ruslar uchun esa yana bir unutilmas sana bor - 1946 yil 25 dekabrda Moskvada I.Kurchatov boshchiligida reaktor ishga tushirildi. Bular eng kuchli yadro reaktorlari emas edi, lekin bu insonning atomni o'zlashtirishining boshlanishi edi.

Tinch maqsadlarda 1954 yilda SSSRda ilmiy yadroviy reaktor yaratilgan. 1959 yilda Sovet Ittifoqida atom elektr stantsiyasiga ega dunyodagi birinchi tinch kema - "Lenin" atom muzqaymoq kemasi qurilgan. Davlatimizning yana bir yutug'i - "Arktika" yadroviy muzqaymoq kemasi. Dunyoda birinchi marta bu yer usti kemasi yetib keldi Shimoliy qutb. Bu 1975 yilda sodir bo'lgan.

Birinchi portativ yadro reaktorlari sekin neytronlardan foydalangan.

Yadro reaktorlari qayerda ishlatiladi va insoniyat qanday turlardan foydalanadi?

Sanoat reaktorlari. Ular atom elektr stantsiyalarida energiya ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Yadro reaktorlari yadroviy suv osti kemalari uchun harakatlantiruvchi birlik vazifasini bajaradi.
Eksperimental (portativ, kichik) reaktorlar. Ularsiz birorta ham zamonaviy ilmiy tajriba yoki tadqiqot amalga oshirilmaydi.

Bugungi kunda ilm-fan dunyosi dengiz suvini tuzsizlantirish va aholini yuqori sifatli suv bilan ta'minlash uchun maxsus reaktorlardan foydalanishni o'rgandi. ichimlik suvi. Rossiyada juda ko'p yadroviy reaktorlar mavjud. Shunday qilib, statistik ma'lumotlarga ko'ra, 2018 yil holatiga ko'ra, shtatda 37 ga yaqin birlik ishlaydi.

Va tasnifga ko'ra ular quyidagicha bo'lishi mumkin:

Tadqiqot (tarixiy). Ular orasida plutoniy ishlab chiqarish bo‘yicha eksperimental maydon sifatida yaratilgan F-1 stansiyasi ham bor. I.V.Kurchatov F-1da ishlagan va birinchi jismoniy reaktorni boshqargan.
Tadqiqot (faol).
Qurol-aslaha. Reaktorga misol sifatida - A-1, sovutish bilan birinchi reaktor sifatida tarixga kirgan. Yadro reaktorining o'tmishdagi quvvati kichik, ammo funktsionaldir.
Energiya.
Kema. Ma'lumki, kemalar va suv osti kemalarida zarurat va texnik imkoniyatlardan kelib chiqib, suv bilan sovutilgan yoki suyuq metall reaktorlari qo'llaniladi.
Kosmos. Misol tariqasida, o'rnatishni "Yenisey" deb nomlaylik kosmik kemalar, agar qo'shimcha energiya olish zarur bo'lsa, kuchga kiradi va uni foydalanib olish kerak bo'ladi quyosh panellari va izotop manbalari.

Shunday qilib, yadro reaktorlari mavzusi juda keng va shuning uchun kvant fizikasi qonunlarini chuqur o'rganish va tushunishni talab qiladi. Ammo yadroviy reaktorlarning davlat energetikasi va iqtisodiyoti uchun ahamiyati, shubhasiz, foydalilik va foyda aurasi bilan o'ralgan.

Nemis kimyogarlari Otto Xan va Frits Strassman 1938 yilda birinchi marta neytron nurlanishi yordamida uran yadrosini parchalashga muvaffaq bo'lganlarida, ular o'zlarining kashfiyotlari ko'lami haqida jamoatchilikni xabardor qilishga shoshilmadilar. Bu tajribalar atom energiyasidan ham tinch, ham harbiy maqsadlarda foydalanishga asos soldi.

Atom bombasining yon mahsuloti

1938 yilda vafotidan oldin avstriyalik fizik Liza Meytner bilan hamkorlik qilgan Otto Xan uran yadrosining bo'linishi - to'xtatib bo'lmaydigan zanjir reaktsiyasi - atom bombasini anglatishini yaxshi bilardi. Yadro qurolini yaratishda Germaniyadan oldinda borishga intilgan Qo'shma Shtatlar misli ko'rilmagan ko'lamli korxona - Manxetten loyihasini ishga tushirdi. Nevada cho'lida uchta shahar paydo bo'ldi. Bu yerda ishlagan chuqur sir 40 000 kishi “Atom bombasining otasi” Robert Oppengeymer boshchiligida rekord vaqt ichida 40 ga yaqin ilmiy muassasalar, laboratoriyalar va zavodlar paydo bo'ldi. Birinchisi plutoniyni olish uchun yaratilgan atom reaktori Chikago universiteti futbol stadioni tribunalari ostida. Bu erda Enriko Fermi boshchiligida 1942 yilda birinchi boshqariladigan o'z-o'zini ta'minlaydigan zanjirli reaktsiya boshlandi. Olingan issiqlik uchun foydali foydalanish hali topilmadi.

Yadro reaktsiyasidan kelib chiqadigan elektr energiyasi

1954 yilda SSSRda dunyodagi birinchi atom elektr stansiyasi ishga tushirildi. U Obninskda, Moskvadan 100 km uzoqlikda joylashgan bo'lib, 5 MVt quvvatga ega edi. 1956 yilda Angliyaning Kalder Xoll shahrida birinchi yirik yadro reaktori ishlay boshladi. Ushbu atom elektr stantsiyasida nisbiy ish xavfsizligini ta'minlaydigan gazli sovutish mavjud edi. Ammo jahon bozorida 1957 yilda AQShda ishlab chiqilgan bosimli suv bilan sovutilgan suv bilan sovutilgan yadroviy reaktorlar keng tarqaldi. Bunday stantsiyalarni nisbatan arzon narxlarda qurish mumkin, ammo ularning ishonchliligi ko'p narsani talab qiladi. Ukrainadagi Chernobil AESda reaktor yadrosining erishi portlashga olib keldi va radioaktiv moddalar havoga chiqdi. muhit. Minglab odamlarning o'limi va og'ir kasalligiga sabab bo'lgan ofat, ayniqsa, Evropada atom energiyasidan foydalanishga qarshi ko'plab noroziliklarga sabab bo'ldi.

1896 yil: Anri Bequerel urandan radioaktiv chiqindilarni topdi.
1919 yil Ernest Ruterford birinchi bo'lib azot atomlarini kislorodga aylangan alfa zarralari bilan bombardimon qilish orqali yadro reaktsiyasini sun'iy ravishda keltirib chiqardi.
1932 yil: Jeyms Chadvik berilliy atomlariga alfa zarralarini yoqib yubordi va neytronlarni kashf etdi.
19.38: Otto Xan laboratoriyada birinchi marta uran yadrosini neytronlarga bo'lish zanjirli reaktsiyasiga erishdi.

Yadro (yadro) reaktori
yadro reaktori

Yadro (yadro) reaktori - o'z-o'zidan boshqariladigan yadroviy bo'linish zanjiri reaktsiyasi amalga oshiriladigan o'rnatish. Yadro reaktorlaridan foydalaniladi yadro energiyasi va tadqiqot maqsadlari uchun. Reaktorning asosiy qismi uning yadrosi bo'lib, u erda yadro parchalanishi sodir bo'ladi va yadro energiyasi chiqariladi. Odatda litrning bir qismidan ko'p kub metrgacha bo'lgan silindr shakliga ega bo'lgan faol zonada kritik massadan oshib ketadigan miqdorda parchalanadigan material (yadro yoqilg'isi) mavjud. Yadro yoqilg'isi (uran, plutoniy) odatda yonilg'i elementlari (yoqilg'i tayoqchalari) ichiga joylashtiriladi, ularning yadrodagi soni o'n minglabgacha yetishi mumkin. Yoqilg'i tayoqlari bir necha o'nlab yoki yuzlab bo'laklardan iborat paketlarga guruhlangan. Ko'pgina hollarda yadro moderatorga (moderatorga) botirilgan yoqilg'i tayoqlari to'plamidir - atomlar bilan elastik to'qnashuvlar tufayli bo'linishni keltirib chiqaradigan va unga hamroh bo'lgan neytronlarning energiyasi issiqlik muvozanatining energiyasiga kamayadi. o'rta. Bunday "termal" neytronlar bo'linish qobiliyatini oshiradi. Moderator sifatida odatda suv (shu jumladan og'ir suv, D 2 O) va grafit ishlatiladi. Reaktor yadrosi neytronlarni yaxshi sochishga qodir bo'lgan materiallardan yasalgan reflektor bilan o'ralgan. Bu qatlam yadrodan chiqarilgan neytronlarni yana shu zonaga qaytaradi, zanjir reaksiya tezligini oshiradi va kritik massani kamaytiradi. Reaktordan tashqarida nurlanishni maqbul darajaga kamaytirish uchun reflektor atrofida beton va boshqa materiallardan tayyorlangan radiatsiya biologik himoyasi o'rnatiladi.
Yadroda bo'linish issiqlik shaklida juda katta energiya chiqaradi. U gaz, suv yoki boshqa modda (sovutgich) yordamida yadrodan chiqariladi, u doimiy ravishda yadro orqali pompalanadi, yonilg'i novdalarini yuvadi. Bu issiqlik elektr stantsiyasining turbinasini aylantiradigan issiq bug' hosil qilish uchun ishlatilishi mumkin.
Bo'linish zanjiri reaktsiyasining tezligini nazorat qilish uchun neytronlarni kuchli singdiruvchi materiallardan tayyorlangan nazorat tayoqchalari qo'llaniladi. Ularning yadroga kiritilishi zanjir reaktsiyasining tezligini pasaytiradi va kerak bo'lganda, yadro yoqilg'isining massasi kritik massadan oshib ketishiga qaramay, uni butunlay to'xtatadi. Boshqaruv tayoqchalari yadrodan olib tashlanganligi sababli, neytronlarning yutilishi pasayadi va zanjir reaktsiyasi o'zini o'zi ta'minlaydigan bosqichga olib kelishi mumkin.
Birinchi reaktor 1942 yilda AQShda ishga tushirilgan. Evropada birinchi reaktor 1946 yilda SSSRda ishga tushirilgan.