Стержни помещены в среду замедлителя - графитовый блок Б с каналами. В нескольких местах блока размещены подвижные стержни H поглотителя нейтронов Рис. Блок B с урановыми стержнями окружен оболочкой O, отражающей нейтроны, а затем толстой бетонной стеной C для защиты обслуживающего персонала от радиоактивного излучения Рис.

При запуске реактора стержни поглотителя должны быть втянуты, чтобы началась цепная реакция деления ядер U Образующиеся быстрые нейтроны покидают стержни и попадают в замедлитель. Нейтроны частично покидают замедлитель: Они сталкиваются с ядрами U и поглощаются ими; Они входят в ядра атомов U или позже плутония и вызывают их деление Они поглощаются в стержнях поглотителя. Таким образом, реакция деления U или плутония поддерживается на необходимом уровне.

Осколки ядер U или плутония поглощаются в поглощающих стержнях.

Осколки от деления ядер урана или плутония продолжают радиоактивные преобразования, пока не превращаются в стабильные элементы. Эти вещества представляют собой так называемый радиоактивный шлак, продукт работы реактора.

Когда урановые стержни или плутоний делятся, они продолжают радиоактивные превращения, пока не станут стабильными элементами.

Когда урановые стержни в значительной степени истощены ураном, их заменяют новыми. Энергия, вырабатываемая в урановых стержнях, - это в основном кинетическая энергия осколков деления ядер U или плутония.

Энергия, вырабатываемая в урановых стержнях, - это в основном кинетическая энергия осколков деления ядер U или плутония.

Эта энергия преобразуется в энергию теплового движения последних путем многократных последовательных упругих столкновений этих осколков с окружающими частицами. Энергия ядерного реактора используется при циркуляционном охлаждении урановых стержней. Для этого стержни делают полыми и заключают в стальную трубу. В каналах внутри и снаружи уранового стержня циркулирует охлаждающая жидкость. Ядерный реактор - это мощный источник нейтронов и гамма-излучения, образующихся в результате радиоактивного распада осколков деления ядер урана.

Потоки нейтронов могут быть использованы для получения радиоактивных изотопов. Для этого соответствующие вещества помещаются в специальные каналы, сделанные в стенках реактора, где они облучаются нейтронами. Контроль работы реактора Работа реактора контролируется устройствами автоматического контроля, которые непрерывно регистрируют интенсивность потока нейтронов, исходящего из центральной активной зоны реактора.

Реактор контролируется устройствами автоматического контроля, которые непрерывно регистрируют интенсивность потока нейтронов, исходящего из центральной активной зоны реактора.

В зависимости от величины этого потока управляющие устройства перемещают стержни-поглотители и автоматически поддерживают работу реактора на заданном уровне.

Работа реактора контролируется автоматическими управляющими устройствами.

На рисунке: U - пульт управления станции, P - урановый реактор, в нем: 1 - урановые стержни в среде замедлителя, 2 - управляющие стержни реактора, 3 - отражательная оболочка, 4 - защитные стенки; К - паровой котел или теплообменник, в нем: а - система, охлаждающая реактор внутри, б - система, питающая турбогенератор снаружи; Т - паровая турбина, р - электрогенератор, П - трансформатор, Л - линия электропередачи. Первая в мире коммерческая атомная электростанция с урановым реактором мощностью в киловатт была введена в эксплуатацию в бывшем Советском Союзе 27 июня. <1> Однако можно осуществить и управляемую цепную реакцию ядерного деления. Для этого необходимо регулировать количество нейтронов, которые высвобождаются при делении ядер и могут вызвать ядерное деление соседних атомов. Для этого применяют искусственное поглощение нейтронов веществами, помещенными для этой цели внутрь массы U Эти вещества называют поглотителями нейтронов.

К ним относятся, например, кадмий, карбид бора и т.д. Для получения управляемой реакции деления ядер U последние изготавливают в виде отдельных небольших брусков и помещают между ними подвижные стержни поглотителя нейтронов. Перемещая стержни поглотителя наружу или внутрь, можно изменять поток нейтронов от одного стержня к другому для управления скоростью цепной реакции.

Если стержни задвинуть достаточно далеко, реакцию можно полностью остановить, а если выдвигать их постепенно, реакцию можно довести до нужной интенсивности. Однако получение энергии для промышленных целей с помощью контролируемой реакции деления ядер U экономически нецелесообразно, поскольку в природе она встречается в небольших количествах и ее получение обходится очень дорого.

Промышленное использование энергии, выделяющейся при делении ядер урана, экономически оправдано только в том случае, если в качестве "топлива" используется U, составляющий основную часть природного урана. Ядро U способно к делению только под действием нейтронов с высокой энергией 2-3 Мэв и выше. Нейтроны с энергией до 1 Мэв поглощаются его ядром, которое при этом превращается в ядро радиоактивного изотопа -U; последний, испуская электрон, превращается в новые элементы: изотопы нептуния и затем плутония.

Плутоний способен к ядерному делению так же, как и U Какие процессы происходят в атомных реакторах В атомных реакторах используются два параллельных процесса: во-первых, управляемая цепная реакция деления ядер U, а затем и ядер плутония, образующихся в самом реакторе, и, во-вторых, образование плутония из U Для этого нейтроны, образующиеся в реакторе при делении ядер урана или плутония, должны иметь сравнительно низкую энергию.

Такие нейтроны, с одной стороны, будут поддерживать деление ядер урана или плутония, а с другой стороны, будут поглощаться U, вызывая его деление на плутоний. Процесс искусственного понижения энергии нейтронов, или их замедления, осуществляется путем многократных упругих столкновений с ядрами любых легких элементов, которые не поглощают нейтроны, и для этой цели они окружают блоки урана, такие как графит или тяжелая вода.

Такие вещества называются замедлителями нейтронов. Все эти изотопы слабо радиоактивны; U является родоначальником уран-радиевой серии, U актиноурановой серии U является частью уран-радиевой серии. Уран также имеет ряд радиоактивных изотопов, не встречающихся в природе. Открытие деления ядер урана В году основной интерес представляет реакция деления ядер урана U под действием медленного т.

Нейтрон встречается при делении ядер урана.

Нейтрон, сталкиваясь с ядром U, поглощается им. Это нарушает стабильность ядра, и оно распадается на две части, одновременно выбрасывая из него от одного до трех высокоэнергетических нейтронов.

Аналогичным образом образуются ядра новых элементов.

Ядра новых элементов, образующиеся при делении ядра урана, имеют кинетическую энергию 70-80 МэВ каждое. Уран нанесен на пластину, помещенную на перегородку в камере. Толстые линии - это следы двух осколков множества коротких линий - это следы протонов, которые выбиваются нейтронами, образующимися при делении ядер в результате столкновений с атомами водорода, входящими в состав водяного пара, заполняющего камеру.

При делении ядра урана всегда образуется два осколка, не считая выброшенных нейтронов, но их состав может быть различным. В целом, это элементы с массовыми числами от 80 до 8 в таблице Менделеева. По большей части эти элементы являются радиоактивными изотопами, которые подвергаются дальнейшим превращениям, пока не станут стабильными веществами.

Цепная реакция - это реакция, продукты которой способствуют ее дальнейшему распространению. В зависимости от условий цепная реакция может быть как затухающей, так и нарастающей. В последнем случае она может иметь характер взрыва. Цепная реакция деления ядра урана обусловлена тем, что при делении каждого ядра высвобождается от одного до трех нейтронов, которые, достигая соседних атомов, могут вызвать их деление.

Но нейтроны могут проходить между соседними ядрами без столкновения и выходить за пределы данной массы вещества, не вызывая деления новых ядер. Цепная реакция Для развития нарастающей цепной реакции количество нейтронов, производимых в единицу времени, должно быть больше, чем количество нейтронов, покидающих данную массу вещества. Вероятность столкновения нейтронов с ядрами возрастает с увеличением массы вещества.

Так, существует критическая масса урана, при которой цепная реакция становится нарастающей для тела в форме шара, она порядка 10 кг. Ядра изотопов U и U также подвергаются спонтанному делению в результате собственной нестабильности или под действием блуждающих нейтронов космического излучения. По данным Флерова и Петржака, открывших это явление, в 1 г урана происходит около 20 спонтанных делений в час. Поскольку U в естественных условиях не встречается в больших массах, ядерная реакция деления сразу же затухает.

Нарастающая цепная реакция деления ядер U используется при создании урановой атомной бомбы. Схематически она состоит из металлического корпуса K на рис. Заряды окружены оболочкой O из бериллия, которая служит отражателем нейтронов. Бомба приводится в действие разрывным зарядом 3, который находится на конце корпуса и в нужный момент, взрываясь, соединяет урановые заряды в одну общую массу.

Взрыв урановой бомбы длится всего несколько миллионных долей секунды, при этом в зоне цепной реакции температура поднимается до десятков миллионов градусов, а давление достигает миллиона атмосфер. Активными факторами атомного взрыва являются: взрывная или ударная волна, мощный свет и интенсивное радиоактивное излучение. Источником взрывной волны является высокое давление в зоне реакции. <Высокая температура газов в центре взрыва вызывает слепящее глаза и обжигающее кожу световое излучение. Радиоактивное излучение состоит из мощных потоков нейтронов и гамма-лучей. Мощный поток нейтронов вызывает образование новых радиоактивных изотопов в зоне взрыва. Вместе с радиоактивными осколками от деления ядра урана, выброшенными при взрыве, он создает значительную зону радиоактивного заражения вокруг центра взрыва.

Статья о ядерном реакторе Связанные страницы:

The article on Nuclear Reactor

The article on Nuclear Reactor

The article on Nuclear Reactor

.

Навигация

Comments

  1. Важный и своевременный ответ


Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *