Воспроизводство ядерного горючего.

Природный уран в основном состоит из изотопа 238U и только на 0.7% из изотопа 235U:

235U 0, 7%

238U 99, 3%

Изотоп урана 235 легко поддерживает цепную реакцию деления при попадании в него любых нейтронов. Ядро урана 238 крайне устойчив и делится при попадании в него быстрых нейтронов: v 30 км/с.

При скорости нейтрона больше 30 км/с наступает резонансный захват изотопом U238 нейтрона и образуется Pu239 (плутоний), который схож по своим характеристикам с U235 и может поддерживать цепную реакцию деления.

Дальнейшее снижение скорости нейтрона вызывает уменьшение сечения захвата ядрами U238 и увеличение сечений ядер U235 и изотопов Pu239. Нейтроны, имеющие скорость движения 3 км/с называются тепловыми.

Нейтроны могут вызвать цепную реакцию у обогащенного урана. При делении 1 ядра урана выделяется 200 МэВ энергии.

1 ядро 200 МэВ

1 ядро U = 9*10^-18 кВт*ч

1г (U) = 2, 26*10²¹ ядер 23, 2 МВт*ч

1г угля 7 Вт*ч

При захвате нейтрона изотопами U238 образуется Pu239 способный создавать цепные реакции и который рассматривается как ядерное топливо, такое топливо получают в специальных реакторах - размножителях.

В ядерной физике реактором размножителем называется реактор, который на 1 атом сожженного топлива производит свыше 1 расщепляющегося атома. Деление 1 ядра Pu239 сопровождается выделением 3 нейтронов, один из которых используется для поддержания цепной реакции, а два других используются для обогащения устойчивых ядер, т.е. запуска цепной реакции природного урана.

Ректоры на быстрых нейтронов обладают возможностью воспроизводства ядерного горючего с коэффициентом воспроизводства 1, 4 и удвоением ядерного топлива через 8-10 лет.

15 билет

Многоконтурные системы АЭС

I контурная система АЭС

1. Биологическая защита

2. Ядерный реактор

3. Электрический генератор

4. Паровая турбина

5. Конденсатор

6. Насос пароводяного конденсатора

II контурная система АЭС

1. Биологическая защита

2. Ядерный реактор

3. Электрический генератор

4. Паровая турбина

5. Конденсатор

6. Насос пароводяного конденсатора

7. Насос теплоносителя

8. Парогенератор

III контурная система АЭС

1. Биологическая защита

2. Ядерный реактор

3. Электрический генератор

4. Паровая турбина

5. Конденсатор

6. Насос пароводяного конденсатора

7. Насос теплоносителя

8. Парогенератор

9. Насос промежуточного контура

10. Теплообменник

Биологическая защита выполняется для изоляции реактора от окружающего пространства, то есть для защиты от проникновения за пределы реактора α, β и γ частиц, а так же осколков ядер урана.

Защита реактора выполняется в виде нескольких слоев бетона со специальными каналами охлаждения по которым циркулирует охлаждающая вода. Из-за низкой температуры она не используется.

Биологическая защита должна ограничивать уровни опасных излучений до безопасных пределов как при работе реактора, так и при его остановке, а так же должна создавать безопасные условия для работы обслуживающего персонала станции.

Биологическая защита состоит:

1. Кристаллической решётки топлива, которая поглощает продукты деления тяжелых ядер.

2. Металлическая оболочка тепловыделяющих элементов.

3. Корпус реактора и система циркуляции теплоносителя.

4. Железобетонный и металлические защитные оболочки, предотвращающие распространения радиоактивности.

При нарушении целостности контура реактора или контура теплоносителя. Для выравнивания давления между машинным залом станции и внешней средой над главным корпусом предусматривается газгольдер с высокой трубой. Высота трубы рассчитывается таким образом, чтобы радиоактивные ядра частично распадались до соприкосновения с землей.

Основные преимущества АЭС

1. АЭС не зависят от места расположения источника сырья

2. Сооружение мощных энергоблоков станции позволяет создавать локальные центры выработки электроэнергии

3. Малый расход горючего не требует загрузки транспорта

Развитие атомной энергетики напрямую зависит от того, как эффективно и надежно будут проходить строительство и эксплуатация новых и старых АЭС. Кроме этого, необходимо удачно решить вопрос с вариантами бес последственной ликвидации радиоактивных отходов.

Надежность АЭС

Безопасность АЭС включает в себя следующие аспекты:

1. Безопасность работы обслуживающего персонала

2. Предотвращение распространения радиоактивности в атмосферу и водные источники

3. Обеспечение безаварийной работы ядерных реакторов

4. Хранение и переработка ядерных отходов

Согласно требованиям безопасности ядерные станции запрещается строить ближе 200 км до черты города.

Вокруг станции строится непреодолимая санитарная защитная зона. Район строительства станции сейсмически безопасен.

Главное здание станции разделяется на несколько зон строгого и свободного режима. В зоне строгого режима на обслуживающий персонал могут воздействовать зараженный радиоактивный воздух, поверхности технологических приборов и оборудований, кроме этого зоны строгого режима подразделяются на зоны где персоналу находиться запрещено, и где персонал может находиться кратковременно. Зоны герметически разделены между собой. Сообщение происходит через специальные санитарные зоны.

Для задержки радиоактивности устанавливается несколько защитных барьеров:

1. Кристаллическая решетка топлива, которая поглощает продукты деления и превращения тяжелых ядер

2. Металлическая оболочка тепловыделяющих элементов

3. Корпус реактора и система циркуляции теплоносителя

4. Железобетонные и металлические защитные оболочки предотвращающие распространение радиоактивности при нарушении герметичности корпуса реактора и контура теплоносителя

Поддержание управляемой цепной реакции ядер урана обеспечивают подвижные компенсирующие стержни поглощающие нейтроны деления.

Если по ошибки при нарушении стержни окажутся подняты возникнет неуправляемый разгон мощности реактора, срабатывает аварийная сигнализация и в зону реактора будут автоматически введены аварийные поглощающие стержни. Чтобы отключить аварийный пуск реактора в контур теплоносителя вводится борная кислота, которая также поглощает нейтроны.

Билет

Магнитогидродинамический генератор (МГД)

Опыт Кельвина

Принцип работы МГД генератора

В рассматриваемой схеме, между магнитными пластинами, например в сильном магнитном поле, пропускается струя ионизированного газа- плазмы, обладающей кинетической энергией направленного движения, частиц, при этом в соответствии с законом электромагнитной индукции, появляется ЭДС, вызывающая протекание электрического токамежду пластинами и во внешней цепи. Поток ионизированного газа между пластинами тормозится за счет действия электродинамических сил, которые проявляются в результате действия протекающего в плазме тока и магнитного потока. Преобразование энергии происходит за счет совешения работы по одолению сил торможения

Билет

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒