Ядерный реактор

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