Ядерный реактор
Проект ученицы 9 «А» класса
Определение
Я́дерный реа́ктор —
это устройство, в котором осуществляется
управляемая цепная ядерная реакция,
сопровождающаяся выделением энергии.
Ядерный реактор в Институте энергетических технологий.
История
Самоподдерживающаяся управляемая цепная
реакция деления ядер (кратко
— цепная реакция) была впервые
осуществлена в декабре 1942 г.
Группа физиков Чикагского университета,
возглавляемая Э. Ферми, построила
первый в мире ядерный реактор,
названный СР-1. Он состоял из графитовых блоков,
между которыми были расположены
шары из природного урана и
его двуокиси. Быстрые нейтроны,
появляющиеся после деления ядер 235U,
замедлялись графитом до тепловых
энергий, а затем вызывали новые
деления ядер. Реакторы, подобные
СР-1, в которых основная доля
делений происходит под действием
тепловых нейтронов, называют реакторами
на тепловых нейтронах. В их
состав входит очень много замедлителя по
сравнению с ураном.
- В СССР теоретические и экспериментальные исследования особенностей пуска, работы и контроля реакторов были проведены группой физиков и инженеров под руководством академика И. В. Курчатова. Первый советский реактор Ф-1 выведен в критическое состояние 25 декабря 1946 г. Реактор Ф-1 набран из графитовых блоков и имеет форму шара диаметром примерно 7,5 м. В центральной части шара диаметром 6 м по отверстиям в графитовых блоках размещены урановые стержни. Результаты исследований на реакторе Ф-1 стали основой проектов более сложных по конструкции промышленных реакторов. В 1949 г. введён в действие реактор по производству плутония, а 27 июня 1954 г. вступила в строй первая в мире атомная электростанция электрической мощностью 5 МВт в г. Обнинске.
Конструкция
Любой ядерный реактор
состоит из следующих частей:
- Активная зона с ядерным топливом и замедлителем;
- Отражатель нейтронов, окружающий активную зону;
- Теплоноситель;
- Система регулирования цепной реакции, в том числе аварийная защита;
- Радиационная защита;
- Система дистанционного управления.
1 Управляющий стержень
2 Биологическая защита
3 Тепловая защита
4 Нейтронные модераторы
5 Топливные стержни
6 Охлаждающая жидкость
Принцип работы
Посмотрите видео
Управление ядерным реактором
Управление ядерным реактором
возможно только благодаря тому,
что часть нейтронов при делении вылетает
из осколков с запаздыванием,
которое может составить от
нескольких миллисекунд до нескольких
минут.
Для управления реактором
используют поглощающие стержни,
вводимые в активную зону, изготовленные
из материалов, сильно поглощающих
нейтроны (в основном В, Cd и
некоторые др.) и/или раствор борной
кислоты, в определённой концентрации
добавляемый в теплоноситель (борное
регулирование). Движение стержней
управляется специальными механизмами,
приводами, работающими по сигналам
от оператора или аппаратуры
автоматического регулирования
нейтронного потока.
На случай различных
аварийных ситуаций в каждом
реакторе предусмотрено экстренное
прекращение цепной реакции, осуществляемое
сбрасыванием в активную зону
всех поглощающих стержней —
система аварийной защиты.
Крупнейшие аварии на
АЭС
Авария на Чернобыльской
АЭС 1986г.
26 апреля 1986 года на
4-м энергоблоке Чернобыльской
АЭС произошёл взрыв, который
полностью разрушил реактор. Здание
энергоблока частично обрушилось,
при этом погибли два человека.
В различных помещениях и на
крыше начался пожар. Впоследствии
остатки активной зоны расплавились,
смесь из расплавленного металла,
песка, бетона и фрагментов
топлива растеклась по подреакторным
помещениям. В результате аварии
произошёл выброс в окружающую
среду радиоактивных веществ,
в том числе изотопов урана, плутония, йода-131 (период
полураспада — 8 дней), цезия-134
(период полураспада — 2 года), цезия-137(период
полураспада — 30,17 лет), стронция-90 (период
полураспада — 28 лет).
Причины аварии
Основные факторы, внесшие
вклад в возникновение аварии:
- реактор не соответствовал нормам безопасности и имел опасные конструктивные особенности;
- низкое качество регламента эксплуатации в части обеспечения безопасности;
- неэффективность режима регулирования и надзора за безопасностью в ядерной энергетике, общая недостаточность культуры безопасности в ядерных вопросах как на национальном, так и на местном уровне;
- отсутствовал эффективный обмен информацией по безопасности как между операторами, так и между операторами и проектировщиками, персонал не обладал достаточным пониманием особенностей станции, влияющих на безопасность;
- персонал допустил ряд ошибок и нарушил существующие инструкции и программу испытаний.
Авария на АЭС Фукусима-1
в 2011г.
- Авария на АЭС Фукусима-1 — крупная радиационная авария (по заявлению японских официальных лиц — 7-го уровня по шкале INES), произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами. Землетрясение и удар цунами вывели из строя внешние средства электроснабжения и резервные дизельные генераторы, что явилось причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии
Список использовавшейся
литературы
- БСЭ
- Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979.
- Шуколюков А. Ю. «Уран. Природный ядерный реактор». «Химия и Жизнь» №6, 1980 г., с. 20-24