Regulasyon ng rate ng fission ng nuclei ng mabibigat na atomo. "mapayapang" atom. Kahulugan ng isang nuclear reactor

Matapos maisagawa ang isang hindi makontrol na reaksyon ng kadena, na naging posible upang makakuha ng isang napakalaking dami ng enerhiya, itinakda ng mga siyentipiko ang gawain ng pagpapatupad ng isang kinokontrol na reaksyon ng kadena. Ang kakanyahan ng isang kinokontrol na reaksyon ng kadena ay nakasalalay sa kakayahang kontrolin ang mga neutron. Ang prinsipyong ito ay matagumpay na nailapat sa mga nuclear power plant (NPPs).

Ang fission energy ng uranium nuclei ay ginagamit sa mga nuclear power plant (NPPs). Ang proseso ng fission ng uranium ay lubhang mapanganib. Samakatuwid, ang mga nuclear reactor ay napapalibutan ng mga siksik na proteksiyon na shell. Ang isang karaniwang uri ng reactor ay may presyon ng tubig.

Ang coolant ay tubig. Ang malamig na tubig ay pumapasok sa reaktor sa ilalim ng napakataas na presyon, na pumipigil sa pagkulo nito.

Ang malamig na tubig na dumadaan sa reactor core ay nagsisilbi ring moderator - nagpapabagal sa mabilis na mga neutron upang tumama ang mga ito sa uranium nuclei at magdulot ng chain reaction.

Ang nuclear fuel (uranium) ay matatagpuan sa core sa anyo ng fuel assembly rods. Ang mga fuel rod sa assembly ay kahalili ng mga control rod, na kumokontrol sa rate ng nuclear fission sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga mabilis na neutron.

Ang fission ay naglalabas ng malaking halaga ng init. Ang pinainit na tubig ay umaalis sa core sa ilalim ng presyon na may temperatura na 300 C at pumapasok sa planta ng kuryente, na naglalaman ng mga generator at turbine.

Ang mainit na tubig mula sa reactor ay nagpapainit sa pangalawang circuit na tubig hanggang sa kumulo. Ang singaw ay nakadirekta sa mga blades ng turbine at pinaikot ito. Ang umiikot na baras ay naglilipat ng enerhiya sa generator. Sa generator, ang mekanikal na pag-ikot ng enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya. Lumalamig ang singaw at bumalik ang tubig sa reaktor.

Bilang resulta ng mga kumplikadong prosesong ito, ang isang nuclear power plant ay gumagawa ng electric current.

Tulad ng makikita mo, ang fissile isotope ay matatagpuan sa mga fuel rod na matatagpuan sa reactor core, na bumubuo ng isang kritikal na masa. Ang nuclear reaction ay kinokontrol gamit ang control rods na gawa sa boron o cadmium. Ang mga control rod, tulad ng mga fuel rod, ay matatagpuan sa reactor core at, tulad ng isang espongha na sumisipsip ng tubig, kumikilos sa mga neutron, na sumisipsip sa kanila. Ang operator ng NPP, sa pamamagitan ng pagsasaayos ng bilang ng mga control rod sa reactor core, ay kinokontrol ang bilis ng proseso ng nuklear: pinapabagal niya ito sa pamamagitan ng pagbaba ng mga control rod sa reactor core; o pinapabilis ito sa pamamagitan ng pagtataas ng mga pamalo.

Tila ang lahat ay kahanga-hanga - ang nuclear energy ay isang hindi mauubos na high-tech na pinagmumulan ng kuryente at ito ang hinaharap. Iyan ang naisip ng mga tao hanggang Agosto 26, 1986. Ang aksidente sa ika-apat na yunit ng Chernobyl nuclear power plant ay nabaligtad ang lahat - ang "mapayapa" na atom ay naging hindi masyadong mapayapa kung tratuhin nang may paghamak.

Napakaraming materyal ang naisulat tungkol dito. Dito ibibigay ang quintessence (condensed essence) ng kalamidad.

Ang mga pangunahing sanhi ng aksidente ng 4th power unit ng Chernobyl nuclear power plant:

Isang hindi sapat na pinag-isipang programa para sa isang teknolohikal na eksperimento sa run-down ng isang turbogenerator;
Mga maling kalkulasyon ng mga developer ng RBMK nuclear reactor, kung saan ang isang makabuluhang papel ay ginampanan ng kakulangan ng impormasyon sa pagpapatakbo sa control system tungkol sa reactivity reserve sa core;
Ang "kalayaan" ng mga tauhan ng nuclear power plant na nagsagawa ng eksperimento at pinahintulutan ang mga paglihis mula sa mga regulasyon para sa gawaing isinasagawa.

Ang lahat ng ito nang magkasama ay humantong sa kapahamakan. Kabilang sa mga espesyalista na nag-iimbestiga sa mga kaganapan sa Chernobyl, mayroong isang katulad na formula: "Nagawa ng mga operator na pasabugin ang unit, at pinayagan sila ng reactor na gawin ito". Ang bahagi ng pagkakasala ng Chernobyl ay nakasalalay sa halos lahat - at sa mga physicist na nagsasagawa ng mga kalkulasyon gamit ang mga pinasimple na modelo, at sa mga installer na walang ingat na hinang ang mga tahi, at sa mga operator na nagpapahintulot sa kanilang sarili na huwag pansinin ang mga regulasyon sa trabaho.

Anatomy ng aksidente sa Chernobyl sa maikling salita

1. Ang lakas ng reaktor ay pinahintulutang bumaba sa napakaliit na halaga (humigit-kumulang 1% ng nominal na halaga). Ito ay "masama" para sa reaktor, dahil ito ay nahulog sa "iodine pit" at ang xenon poisoning ng reaktor ay nagsisimula. Ayon sa "normal" na diskarte, kinakailangan upang isara ang reaktor, ngunit sa kasong ito ang turbine run-down na eksperimento ay hindi natupad, kasama ang lahat ng mga kasunod na administratibong kahihinatnan. Bilang resulta, nagpasya ang mga tauhan ng Chernobyl NPP na dagdagan ang kapangyarihan ng reaktor at ipagpatuloy ang eksperimento.

2. Mula sa materyal sa itaas ay malinaw na ang operator ng isang nuclear power plant ay maaaring kontrolin ang rate ng nuclear reaction (reactor power) sa pamamagitan ng paglipat ng control rods sa reactor core. Upang madagdagan ang lakas ng reaktor (upang makumpleto ang eksperimento), halos lahat ng control rod ay tinanggal mula sa reactor core.

Upang gawing mas malinaw para sa mambabasa na hindi pamilyar sa mga "nuclear subtleties", maaari naming ibigay ang sumusunod na pagkakatulad sa isang load na nasuspinde sa isang spring:

Ang load (o sa halip ang posisyon nito) ay ang kapangyarihan ng reaktor;
Ang spring ay isang paraan ng pagkontrol sa load (reactor power).
Sa normal na posisyon, ang load at ang spring ay nasa equilibrium - ang load ay nasa isang tiyak na taas, at ang spring ay nakaunat ng isang tiyak na halaga.
Kapag nabigo ang kapangyarihan ng reactor ("iodine pit"), ang pagkarga ay bumaba sa lupa (at napakalakas).
Upang "bunutin" ang reaktor, ang operator ay "hinila ang bukal" (binunot ang mga control rod; ngunit kinakailangan na gawin ang kabaligtaran - ipasok ang lahat ng mga rod at isara ang reaktor, ibig sabihin, bitawan ang spring upang ang bumabagsak ang kargada sa lupa). Ngunit ang sistema ng pag-load-spring ay may kaunting pagkawalang-kilos, at sa loob ng ilang oras pagkatapos magsimulang hilahin ng operator ang spring pataas, ang load ay gumagalaw pa rin pababa. At ang operator ay patuloy na humihila.
Sa wakas, ang pagkarga ay umabot sa pinakamababang punto, at sa ilalim ng impluwensya ng (na disente) na mga puwersa ng tagsibol ay nagsisimula itong umakyat pataas - ang kapangyarihan ng reaktor ay nagsisimula nang tumaas nang husto. Ang pagkarga ay lumilipad pataas nang mas mabilis at mas mabilis (isang hindi makontrol na chain reaction na may pagpapakawala ng isang malaking halaga ng init), at ang operator ay wala nang magagawa upang patayin ang pagkawalang-galaw ng pataas na paggalaw ng load. Bilang resulta, ang pagkarga ay tumama sa operator sa noo.

Oo, ang mga operator ng Chernobyl nuclear power plant, na nagpapahintulot sa power unit na sumabog, ay nagbayad ng pinakamataas na presyo para sa kanilang pagkakamali - ang kanilang buhay.

Bakit kumilos ang mga tauhan ng Chernobyl NPP sa ganitong paraan? Ang isa sa mga dahilan ay ang katotohanan na ang nuclear reactor control system ay hindi nagbibigay sa operator ng impormasyon sa pagpapatakbo tungkol sa mga mapanganib na proseso na nagaganap sa reaktor.

Ito ay kung paano sinimulan ni A.S. Dyatlov ang kanyang libro "Chernobyl. Paano nangyari":

Noong Abril 26, 1986, sa isang oras, dalawampu't tatlong minuto, apatnapung segundo, ang shift supervisor ng Unit No. 4 ng Chernobyl Nuclear Power Plant, Alexander Akimov, ay nag-utos na isara ang reaktor pagkatapos makumpleto ang gawaing isinagawa. bago isara ang power unit para sa nakaplanong pag-aayos. Ang utos ay inilabas sa isang mahinahon na kapaligiran sa pagtatrabaho ang sentralisadong sistema ng kontrol ay hindi nagtatala ng isang emergency o babala na signal tungkol sa mga paglihis sa mga parameter ng reaktor o mga sistema ng serbisyo. Inalis ng operator ng reaktor na si Leonid Toptunov ang takip mula sa pindutan ng AZ, na nagpoprotekta laban sa hindi sinasadyang maling pagpindot, at pinindot ang pindutan. Sa signal na ito, 187 reactor control rods ang nagsimulang lumipat pababa sa core. Ang mga ilaw sa backlight sa mnemonic board ay lumiwanag, at ang mga arrow ng mga tagapagpahiwatig ng posisyon ng baras ay nagsimulang gumalaw. Si Alexander Akimov, na nakatayo nang kalahating lumingon sa control panel ng reaktor, ay napansin ito, nakita din na ang "mga kuneho" ng mga tagapagpahiwatig ng kawalan ng balanse ng AR ay "kumaripas sa kaliwa" (kanyang ekspresyon), tulad ng nararapat, na nangangahulugang pagbaba sa kapangyarihan ng reactor, lumingon sa panel ng kaligtasan, sa likod kung saan naobserbahan ko sa eksperimento.
Ngunit pagkatapos ay may nangyari na kahit na ang pinakamaligaw na imahinasyon ay hindi mahuhulaan. Pagkatapos ng bahagyang pagbaba, ang kapangyarihan ng reactor ay biglang nagsimulang tumaas sa patuloy na pagtaas ng bilis, at lumitaw ang mga signal ng alarma. Sumigaw si L. Toptunov tungkol sa isang emergency na pagtaas ng kapangyarihan. Ngunit wala siyang magawa. Ang tanging magagawa niya ay pindutin nang matagal ang AZ button, ang mga control rod ay pumasok sa active zone. Wala siyang ibang paraan sa kanyang pagtatapon. At lahat ng iba pa. A. Akimov nang malakas na sumigaw: "Isara ang reaktor!" Tumalon siya sa control panel at na-de-energize ang electromagnetic clutches ng control rod drives. Ang aksyon ay tama, ngunit walang silbi. Pagkatapos ng lahat, ang lohika ng CPS, iyon ay, ang lahat ng mga elemento ng lohikal na circuits, ay gumana nang tama, ang mga rod ay pumasok sa zone. Ngayon ay malinaw na - pagkatapos ng pagpindot sa pindutan ng AZ walang mga tamang aksyon, walang mga paraan ng kaligtasan. Nabigo ang ibang lohika!
Dalawang malalakas na pagsabog ang sumunod na may maikling pagitan. Ang mga AZ rod ay huminto sa paggalaw nang hindi man lang kalahating daan. Wala silang ibang mapupuntahan.
Sa isang oras, dalawampu't tatlong minuto, apatnapu't pitong segundo, bumagsak ang reactor dahil sa power run-up gamit ang prompt neutrons. Ito ay isang pagbagsak, ang pinakahuling sakuna na maaaring mangyari sa isang power reactor. Hindi nila ito naintindihan, hindi nila ito pinaghandaan, walang mga teknikal na hakbang para sa lokalisasyon sa bloke at istasyon na ibinigay para sa...

Ibig sabihin, ilang segundo bago ang sakuna, hindi man lang hinala ng mga tauhan ang paparating na panganib! Ang pagtatapos ng buong walang katotohanan na sitwasyong ito ay ang pagpindot sa pindutan ng pang-emergency, pagkatapos kung saan ang isang pagsabog ay naganap - ikaw ay nakikipagkarera sa isang kotse at sa harap ng isang balakid ay pinindot mo ang preno, ngunit ang kotse ay lalong bumilis at bumagsak sa balakid. Upang maging patas, dapat sabihin na ang pagpindot sa pindutan ng emergency ay hindi makakaimpluwensya sa sitwasyon sa anumang paraan - pinabilis lamang nito ang hindi maiiwasang pagsabog ng reaktor ng ilang sandali, ngunit ang katotohanan ay nananatili - pinasabog ng proteksyong pang-emerhensiya ang reaktor !

Epekto ng radiation sa mga tao

Bakit napakapanganib ng mga sakuna nuklear na gawa ng tao (hindi banggitin ang mga sandatang nuklear)?

Bilang karagdagan sa pagpapalabas ng napakalaking halaga ng enerhiya, na humahantong sa malaking pagkawasak, ang mga reaksyong nuklear ay sinamahan ng radiation at, bilang isang resulta, radiation contamination ng lugar.

Bakit napakasama ng radiation sa isang buhay na organismo? Kung hindi ito nagdala ng ganoong pinsala sa lahat ng nabubuhay na bagay, kung gayon ang lahat ay nakalimutan na ang tungkol sa aksidente sa Chernobyl matagal na ang nakalipas, at ang mga bombang atomika ay inihagis sa kaliwa at kanan.

Sinisira ng radiation ang mga selula ng isang buhay na organismo sa dalawang paraan:

dahil sa pag-init (radiation burn);
dahil sa ionization ng mga selula (radiation sickness).

Ang mga radioactive particle at radiation mismo ay may mataas na kinetic energy. Ang radiation ay bumubuo ng init. Ang init na ito, na katulad ng sunburn, ay nagdudulot ng radiation burn, na sumisira sa tissue ng katawan.

Ang schematic diagram ng isang nuclear reactor gamit ang thermal (mabagal) neutrons ay ipinapakita sa Fig. 5.1, dito 1 - control rods, 2 - biological protection, 3 - thermal protection, 4 - moderator, 5 - nuclear fuel (fuel rods).

Kapag ang isang neutron ay tumama sa nucleus ng uranium 235 isotope, nahahati ito sa dalawang bahagi at ilang (2.5-3) bagong pangalawang neutron ang ibinubuga.. Upang ang isang chain reaction ay mapanatili sa isang nuclear reactor, ito ay kinakailangan na ang masa ng nuclear fuel sa reactor core ay hindi bababa sa kritikal. Ang reactor ay dapat maglaman ng halagang ito 235 U upang, sa karaniwan, kahit isa sa mga nagreresultang neutron sa bawat kaganapan ng fission ay maaaring maging sanhi ng susunod na kaganapan ng fission bago ito umalis sa core ng reactor.

Larawan 5.1. Schematic diagram ng isang thermal neutron nuclear reactor

Kung ang bilang ng mga neutron ay pinananatiling pare-pareho, ang reaksyon ng fission ay magkakaroon ng isang nakatigil na karakter. Kung mas mataas ang antas ng steady-state ng bilang ng mga umiiral na neutron, mas malaki ang kapangyarihan ng reaktor. Ang kapangyarihan ng 1 MW ay tumutugma sa isang chain reaction kung saan 3 10 16 dibisyon ang nagaganap sa 1 segundo.

Kung ang bilang ng mga neutron ay tumaas, ang isang thermal pagsabog ay magaganap kung ito ay bumaba, ang reaksyon ay titigil. Ang rate ng reaksyon ay kinokontrol gamit ang control rods 1.

Ang kasalukuyang estado ng isang nuclear reactor ay maaaring mailalarawan bilang mahusay salik ng pagpaparami ng neutron o reaktibidad, na magkakaugnay ng relasyon:

Ang mga sumusunod na halaga ay tipikal para sa mga dami na ito:

· - ang chain reaction ay tumataas sa paglipas ng panahon, ang reactor ay nasa supercritical na estado, ang reaktibiti nito;

· , - ang bilang ng mga nuclear fission ay pare-pareho, ang reactor ay nasa isang matatag na kritikal na estado.

Ang isang nuclear reactor ay maaaring gumana sa isang ibinigay na kapangyarihan sa loob ng mahabang panahon kung mayroon itong reserbang reaktibiti sa simula ng operasyon. Sa panahon ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor, dahil sa akumulasyon ng mga fragment ng fission sa gasolina, ang isotopic at chemical composition nito ay nagbabago, at ang mga elemento ng transuranium, pangunahin ang Pu, ay nabuo. Ang mga prosesong nagaganap sa reactor ay nagbabawas sa posibilidad ng isang chain reaction ng fission ng atomic nuclei.

Upang mapanatili at ipatupad ang isang chain reaction, kinakailangan upang limitahan ang pagsipsip ng mga neutron ng mga materyales na nakapalibot sa reactor core. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng mga materyales (para sa biological 2 at thermal 3 na proteksyon) na hindi bababa sa bahagyang (perpektong 50%) ay sumasalamin sa mga neutron, i.e. hindi sila kinain. Ang partikular na kahalagahan ay ang pagpili ng coolant na ginagamit upang ilipat ang init mula sa core patungo sa turbine.

Ang mga neutron na ginawa bilang resulta ng fission ay maaaring mabilis (mataas na bilis) o mabagal (thermal). Ang posibilidad ng pagkuha ng isang mabagal na neutron ng isang nucleus 235 U at ang kasunod na paghahati nito ay mas malaki kaysa sa isang mabilis na neutron. Samakatuwid, ang mga fuel rod 5 ay napapalibutan ng mga espesyal na moderator 4, na nagpapabagal sa mga neutron, na mahina ang pagsipsip sa kanila. Upang mabawasan ang pagtagas ng neutron mula sa reaktor, nilagyan ito ng reflector. Graphite, mabigat ( D2O), ordinaryong tubig, atbp.

Ang bilang ng mga nakatigil na umiiral na neutron ay tumutukoy sa bilang ng mga nuclear fission fragment na nabuo, na lumilipad palayo sa iba't ibang direksyon sa napakalaking bilis. Ang pagpepreno ng mga fragment ay humahantong sa pag-init ng gasolina at sa mga dingding ng mga baras ng gasolina. Upang alisin ang init na ito, ang reaktor ay pinakain pampalamig, pag-init kung saan ang layunin ng reactor. Kadalasan ang parehong sangkap, halimbawa ordinaryong tubig, ay gumaganap ng mga function coolant, moderator at reflector. Ang tubig ay ibinibigay sa reactor gamit pangunahing circulation pump(MCP).

Bumalik pasulong

Pansin! Ang mga slide preview ay para sa mga layuning pang-impormasyon lamang at maaaring hindi kumakatawan sa lahat ng mga tampok ng pagtatanghal. Kung interesado ka sa gawaing ito, mangyaring i-download ang buong bersyon.

Layunin ng aralin:

Pang-edukasyon: pag-update ng umiiral na kaalaman; ipagpatuloy ang pagbuo ng mga konsepto: fission ng uranium nuclei, nuclear chain reaction, mga kondisyon para sa paglitaw nito, kritikal na masa; ipakilala ang mga bagong konsepto: nuclear reactor, pangunahing elemento ng nuclear reactor, istraktura ng nuclear reactor at ang prinsipyo ng operasyon nito, kontrol ng nuclear reaction, pag-uuri ng nuclear reactor at ang kanilang paggamit;
Pang-edukasyon: patuloy na paunlarin ang mga kasanayan sa pagmamasid at pagbubuo ng mga konklusyon, gayundin ang paglinang ng mga intelektwal na kakayahan at pagkamausisa ng mga mag-aaral;
Pang-edukasyon: patuloy na bumuo ng isang saloobin patungo sa pisika bilang isang pang-eksperimentong agham; linangin ang isang matapat na saloobin sa trabaho, disiplina, at isang positibong saloobin sa kaalaman.

Uri ng aralin: pag-aaral ng bagong materyal.

Kagamitan: pag-install ng multimedia.

Sa panahon ng mga klase

1. Organisasyon sandali.

Guys! Ngayon sa aralin ay uulitin natin ang fission ng uranium nuclei, ang nuclear chain reaction, ang mga kondisyon para sa paglitaw nito, kritikal na masa, malalaman natin kung ano ang nuclear reactor, ang mga pangunahing elemento ng nuclear reactor, ang istraktura ng nuclear reactor at ang prinsipyo ng operasyon nito, kontrol ng isang nuclear reaction, pag-uuri ng mga nuclear reactor at ang kanilang paggamit.

2. Pagsusuri sa pinag-aralan na materyal.

Ang mekanismo ng fission ng uranium nuclei.
Sabihin sa amin ang tungkol sa mekanismo ng isang nuclear chain reaction.
Magbigay ng halimbawa ng nuclear fission reaction ng uranium nucleus.
Ano ang tinatawag na critical mass?
Paano nangyayari ang isang chain reaction sa uranium kung ang masa nito ay mas mababa sa kritikal o mas malaki kaysa sa kritikal?
Ano ang kritikal na masa ng uranium 295 Posible bang bawasan ang kritikal na masa?
Sa anong mga paraan maaari mong baguhin ang kurso ng isang nuclear chain reaction?
Ano ang layunin ng pagbagal ng mabilis na mga neutron?
Anong mga sangkap ang ginagamit bilang mga moderator?
Dahil sa anong mga salik ang maaaring tumaas ang bilang ng mga libreng neutron sa isang piraso ng uranium, sa gayo'y tinitiyak ang posibilidad ng isang reaksyon na nagaganap dito?

3. Pagpapaliwanag ng bagong materyal.

Guys, sagutin ang tanong na ito: Ano ang pangunahing bahagi ng anumang nuclear power plant? ( nuclear reactor)

Magaling. Kaya, guys, tingnan natin ang isyung ito nang mas detalyado.

Makasaysayang sanggunian.

Si Igor Vasilyevich Kurchatov ay isang natitirang Sobyet na pisiko, akademiko, tagapagtatag at unang direktor ng Institute of Atomic Energy mula 1943 hanggang 1960, punong pang-agham na direktor ng atomic na problema sa USSR, isa sa mga tagapagtatag ng paggamit ng nuclear energy para sa mapayapang layunin. . Academician ng USSR Academy of Sciences (1943). Ang unang bomba ng atom ng Sobyet ay nasubok noong 1949. Makalipas ang apat na taon, matagumpay na nasubok ang unang hydrogen bomb sa mundo. At noong 1949, nagsimulang magtrabaho si Igor Vasilyevich Kurchatov sa isang proyekto ng planta ng nuclear power. Ang planta ng nuclear power ay ang tagapagbalita ng mapayapang paggamit ng atomic energy. Ang proyekto ay matagumpay na natapos: noong Hulyo 27, 1954, ang aming nuclear power plant ang naging una sa mundo! Si Kurchatov ay nagalak at nagsaya tulad ng isang bata!

Kahulugan ng isang nuclear reactor.

Ang nuclear reactor ay isang aparato kung saan ang isang kinokontrol na chain reaction ng fission ng ilang mabigat na nuclei ay isinasagawa at pinapanatili.

Ang unang nuclear reactor ay itinayo noong 1942 sa USA sa ilalim ng pamumuno ni E. Fermi. Sa ating bansa, ang unang reaktor ay itinayo noong 1946 sa ilalim ng pamumuno ni I.V.

Ang mga pangunahing elemento ng isang nuclear reactor ay:

nuclear fuel (uranium 235, uranium 238, plutonium 239);
moderator ng neutron (mabigat na tubig, grapayt, atbp.);
coolant para sa pag-alis ng enerhiya na nabuo sa panahon ng operasyon ng reaktor (tubig, likidong sodium, atbp.);
Control rods (boron, cadmium) - lubos na sumisipsip ng mga neutron
Isang proteksiyon na shell na humaharang sa radiation (kongkreto na may tagapuno ng bakal).

Prinsipyo ng pagpapatakbo nuclear reactor

Ang nuclear fuel ay matatagpuan sa core sa anyo ng vertical rods na tinatawag na fuel elements (fuel elements). Ang mga fuel rod ay idinisenyo upang ayusin ang kapangyarihan ng reaktor.

Ang mass ng bawat fuel rod ay makabuluhang mas mababa kaysa sa kritikal na masa, kaya ang isang chain reaction ay hindi maaaring mangyari sa isang rod. Nagsisimula ito matapos ang lahat ng uranium rods ay nahuhulog sa core.

Ang core ay napapalibutan ng isang layer ng substance na sumasalamin sa mga neutron (reflector) at isang protective shell ng kongkreto na kumukuha ng mga neutron at iba pang particle.

Pag-alis ng init mula sa mga fuel cell. Ang coolant, tubig, naghuhugas ng baras, pinainit hanggang 300°C sa mataas na presyon, at pumapasok sa mga heat exchanger.

Ang papel ng heat exchanger ay ang tubig na pinainit hanggang 300°C ay nagbibigay ng init sa ordinaryong tubig at nagiging singaw.

Nuclear Reaction Control

Ang reactor ay kinokontrol gamit ang mga rod na naglalaman ng cadmium o boron. Kapag ang mga rod ay pinalawak mula sa reactor core, K > 1, at kapag ganap na binawi - K< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.

Mabagal na neutron reactor.

Ang pinaka-epektibong fission ng uranium-235 nuclei ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga mabagal na neutron. Ang ganitong mga reactor ay tinatawag na slow neutron reactors. Ang mga pangalawang neutron na ginawa ng isang reaksyon ng fission ay mabilis. Upang ang kanilang kasunod na pakikipag-ugnayan sa uranium-235 nuclei sa chain reaction ay maging pinaka-epektibo, sila ay pinabagal sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang moderator sa core - isang sangkap na nagpapababa sa kinetic energy ng mga neutron.

Mabilis na neutron reactor.

Ang mga mabilis na neutron reactor ay hindi maaaring gumana sa natural na uranium. Ang reaksyon ay maaari lamang mapanatili sa isang pinayaman na halo na naglalaman ng hindi bababa sa 15% uranium isotope. Ang bentahe ng mabilis na neutron reactor ay ang kanilang operasyon ay gumagawa ng isang malaking halaga ng plutonium, na maaaring magamit bilang nuclear fuel.

Mga homogenous at heterogenous na mga reaktor.

Ang mga nuclear reactor, depende sa kamag-anak na paglalagay ng gasolina at moderator, ay nahahati sa homogenous at heterogenous. Sa isang homogenous na reactor, ang core ay isang homogenous na masa ng gasolina, moderator at coolant sa anyo ng isang solusyon, halo o matunaw. Ang isang reaktor kung saan ang gasolina sa anyo ng mga bloke o mga pagtitipon ng gasolina ay inilalagay sa isang moderator, na bumubuo ng isang regular na geometric na sala-sala sa loob nito, ay tinatawag na heterogenous.

Pagbabago ng panloob na enerhiya ng atomic nuclei sa elektrikal na enerhiya.

Ang nuclear reactor ay ang pangunahing elemento ng isang nuclear power plant (NPP), na nagko-convert ng thermal nuclear energy sa electrical energy. Ang conversion ng enerhiya ay nangyayari ayon sa sumusunod na pamamaraan:

panloob na enerhiya ng uranium nuclei -
kinetic energy ng mga neutron at nuclear fragment -
panloob na enerhiya ng tubig -
panloob na enerhiya ng singaw -
kinetic energy ng singaw -
kinetic energy ng turbine rotor at generator rotor -
Enerhiya ng kuryente.

Paggamit ng mga nuclear reactor.

Depende sa kanilang layunin, ang mga nuclear reactor ay maaaring maging power reactor, converter at breeders, research at multipurpose, transport at industrial.

Ang mga nuclear power reactor ay ginagamit upang makabuo ng kuryente sa mga nuclear power plant, ship power plants, nuclear combined heat at power plants, at nuclear heat supply stations.

Ang mga reactor na idinisenyo upang makagawa ng pangalawang nuclear fuel mula sa natural na uranium at thorium ay tinatawag na mga converter o breeder. Sa converter reactor, ang pangalawang nuclear fuel ay gumagawa ng mas kaunti kaysa sa nauna nang natupok.

Sa isang breeder reactor, ang pinalawak na pagpaparami ng nuclear fuel ay isinasagawa, i.e. ito ay lumalabas na higit pa sa ginastos.

Ginagamit ang mga research reactor upang pag-aralan ang mga proseso ng interaksyon ng mga neutron sa bagay, pag-aralan ang pag-uugali ng mga materyales ng reactor sa matinding larangan ng neutron at gamma radiation, radiochemical at biological na pananaliksik, ang paggawa ng isotopes, at eksperimentong pananaliksik sa pisika ng mga nuclear reactor.

Ang mga reactor ay may iba't ibang kapangyarihan, nakatigil o pulsed operating mode. Ang mga multipurpose reactor ay yaong nagsisilbi sa ilang layunin, tulad ng pagbuo ng enerhiya at paggawa ng nuclear fuel.

Mga sakuna sa kapaligiran sa mga nuclear power plant

1957 - aksidente sa Great Britain
1966 - bahagyang pagkatunaw ng core pagkatapos ng pagkabigo sa paglamig ng reaktor malapit sa Detroit.
1971 - maraming maruming tubig ang napunta sa US River
1979 - ang pinakamalaking aksidente sa USA
1982 - paglabas ng radioactive steam sa atmospera
1983 - isang kakila-kilabot na aksidente sa Canada (ang radioactive na tubig ay umagos sa loob ng 20 minuto - isang tonelada bawat minuto)
1986 – aksidente sa Great Britain
1986 - aksidente sa Germany
1986 – Chernobyl Nuclear Power Plant
1988 - sunog sa isang nuclear power plant sa Japan

Ang mga modernong nuclear power plant ay nilagyan ng mga PC, ngunit dati, kahit na matapos ang isang aksidente, ang mga reactor ay patuloy na gumana, dahil walang awtomatikong shutdown system.

4. Pag-aayos ng materyal.

Ano ang tawag sa nuclear reactor?
Ano ang nuclear fuel sa isang reactor?
Anong substance ang nagsisilbing neutron moderator sa isang nuclear reactor?
Ano ang layunin ng isang neutron moderator?
Ano ang ginagamit ng mga control rod? Paano ginagamit ang mga ito?
Ano ang ginagamit bilang coolant sa mga nuclear reactor?
Bakit kinakailangan na ang masa ng bawat uranium rod ay mas mababa kaysa sa kritikal na masa?

5. Pagpapatupad ng pagsusulit.

Anong mga particle ang kasangkot sa fission ng uranium nuclei?
A. proton;
B. neutrons;
B. mga electron;
G. helium nuclei.
Anong masa ng uranium ang kritikal?
A. ang pinakamalaking kung saan ang isang chain reaction ay posible;
B. anumang masa;
B. ang pinakamaliit kung saan posible ang isang chain reaction;
D. ang masa kung saan titigil ang reaksyon.
Ano ang tinatayang kritikal na masa ng uranium 235?
A. 9 kg;
B. 20 kg;
B. 50 kg;
G. 90 kg.
Alin sa mga sumusunod na sangkap ang maaaring gamitin sa mga nuclear reactor bilang mga moderator ng neutron?
A. grapayt;
B. kadmyum;
B. mabigat na tubig;
G. boron.
Para magkaroon ng nuclear chain reaction sa isang nuclear power plant, ang neutron multiplication factor ay dapat na:
A. ay katumbas ng 1;
B. higit sa 1;
V. mas mababa sa 1.
Ang rate ng fission ng heavy atom nuclei sa mga nuclear reactor ay kinokontrol ng:
A. dahil sa pagsipsip ng mga neutron kapag binababa ang mga rod na may absorber;
B. dahil sa pagtaas ng pag-alis ng init na may pagtaas sa bilis ng coolant;
B. sa pamamagitan ng pagtaas ng suplay ng kuryente sa mga mamimili;
G. sa pamamagitan ng pagbabawas ng masa ng nuclear fuel sa core kapag nag-aalis ng mga rod na may gasolina.
Anong mga pagbabago sa enerhiya ang nangyayari sa isang nuclear reactor?
A. ang panloob na enerhiya ng atomic nuclei ay binago sa liwanag na enerhiya;
B. ang panloob na enerhiya ng atomic nuclei ay na-convert sa mekanikal na enerhiya;
B. ang panloob na enerhiya ng atomic nuclei ay na-convert sa elektrikal na enerhiya;
D. wala sa mga sagot ang tama.
Noong 1946, ang unang nuclear reactor ay itinayo sa Unyong Sobyet. Sino ang pinuno ng proyektong ito?
A. S. Korolev;
B. I. Kurchatov;
V. D. Sakharov;
G. A. Prokhorov.
Aling paraan ang itinuturing mong pinakakatanggap-tanggap para sa pagtaas ng pagiging maaasahan ng mga nuclear power plant at pagpigil sa kontaminasyon ng panlabas na kapaligiran?
A. pagbuo ng mga reactor na may kakayahang awtomatikong palamig ang reactor core anuman ang kalooban ng operator;
B. pagtaas ng literacy ng operasyon ng NPP, ang antas ng propesyonal na paghahanda ng mga operator ng NPP;
B. pagbuo ng napakahusay na teknolohiya para sa pagtatanggal-tanggal ng mga nuclear power plant at pagproseso ng radioactive waste;
D. lokasyon ng mga reactor sa ilalim ng lupa;
D. pagtanggi na magtayo at magpatakbo ng nuclear power plant.
Anong mga pinagmumulan ng polusyon sa kapaligiran ang nauugnay sa pagpapatakbo ng mga nuclear power plant?
A. industriya ng uranium;
B. mga nuclear reactor ng iba't ibang uri;
B. industriya ng radiochemical;
D. mga site para sa pagproseso at pagtatapon ng radioactive na basura;
D. paggamit ng radionuclides sa pambansang ekonomiya;
E. pagsabog ng nukleyar.