Energia nucleară Cum un reactor nuclear
Utilizarea de reactoare nucleare pentru producerea energiei electrice la centralele nucleare a început cu anii 1950 și de atunci a câștigat o mare dezvoltare. Marea Britanie a lansat programul său de dezvoltare a energiei nucleare în 1956, primele centrale nucleare britanice (Calder Hall și Chepelkross) a câștigat în 1959. Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie Atomică (AIEA), în 1982, în 36 de țări din întreaga lume au acționat, au fost în construcție sau proiectare 673 reactoare nucleare comerciale.
Cum un reactor nuclear?
Un reactor nuclear este conceput pentru utilizarea practică a energiei eliberate în timpul clivajului radioactive uraniu-235. așa cum este descris mai sus. Energia eliberată prin reacțiile nucleare este absorbită de fluid de transfer de căldură, care transferă apoi căldura și o transmite la un agent de răcire secundar. Se încălzește dat lichidului de răcire secundar utilizat în motor sau turbina pentru generarea de energie electrică.
Un reactor tipic format din cinci părți principale.
material fisionabil (combustibil nuclear). Cele mai multe reactoare nucleare funcționează pe uraniu-235. Concentrația izotop de uraniu natural din probe este de numai 0,7%. Unele reactoare de folosesc uraniu îmbogățit, în care concentrația de uraniu 235 este crescut la 1-2%.
Retarder. Deci, numita substanță inertă, cum ar fi apa sau grafit, care înconjoară combustibilul nuclear. Retarder este destinat să reducă viteza neutronilor care sunt eliberate în timpul clivajului radioactive. Datorită acestui fapt neutronii se ciocnesc cu alte nuclee de uraniu-235, pot fi capturate de către acestea și să mențină astfel, reacția nucleară.
Lichid de răcire. Lichidul de răcire elimină căldura generată de reacția de fisiune nucleară.
Contracurent minereu de uraniu concentrarea soluției.
Fig. 1.36. Bloc de apă-apă reactor nuclear.
Folosit ca apa de răcire, sodiu lichid, aer sau dioxid de carbon.
Bare de control. Bare de control de cadmiu sau bor sunt utilizate pentru a furniza rată controlată a reacției de fisiune nucleară. Rolul lor este de a absorbi neutroni în exces. Împingerea sau bare de control ale reactorului vdvigaya în acesta, se poate controla viteza de reacție de fisiune nucleară și, prin urmare, puterea alocate acestora.
Protecție. Deoarece reactorul nuclear are o radioactivitate ridicată, trebuie să fie protejate pentru a preveni scurgerea de radiații. De aceea, reactorul este înconjurat de ecranare groasă de beton.
Tipuri de reactoare nucleare
Cel mai comun tip de reactor nuclear este un corp de reactor apă-apă. In acest reactor, ca moderator și agent de răcire folosit apa obișnuită ( "light"), sub presiune ridicată (fig. 1.36). Cele mai complete reactoare răcite cu apă ca moderator și agent de răcire, de asemenea, folosind apă simplă, ci numai sub formă de abur. Primul reactor nuclear, construit în Marea Britanie, a acționat pe tijele de combustibil din oxid de magneziu, care conțineau uraniu natural. Grafitul utilizat ca moderator și ca agent de răcire, dioxidul de carbon gazos. Reactorul de grafit-gaz, un moderator de grafit și agentul de răcire este de heliu gazos.
Toate reactoarele descrise mai sus aparțin tipului de reactoare termice. Combustibilul utilizat în aceste U235. Conform estimărilor de rezerve naturale 235U Marea Britanie ar putea dura doar 30 de ani. Cu toate acestea minereuri de uraniu conțin predominant 238U. Acesta poate fi transformat în plutoniu-239
În reactoare rapide (reactoarele ameliorator) în Pu este utilizat drept combustibil nuclear. Într-un astfel de reactor, reacția în lanț nuclear controlat este menținut de neutroni rapizi (vezi. De mai sus), cu toate acestea, nu are nevoie de un moderator pentru a reduce viteza de neutroni. Deoarece reactorul rapid se poate utiliza uraniul uzat și plutoniu ca un produs secundar în prelucrarea minereului de uraniu, acesta poate fi inclus într-un ciclu de combustibil reactor termic (fig. 1.37).
reactor prototip pe neutroni rapizi in Dounri (Scoția), care a lucrat din anul 1975 este primul reactor rapid în Dounri În clădirea sferică, închisă în 1977
Se estimează că, prin utilizarea reactoare rapide existente în Marea Britanie ar trebui să fie suficient uraniu pentru generarea de energie electrică la nivelul actual de consum pentru 250 de ani. Numărul existent, în construcție sau planificate reactor rapid în comparație cu numărul de reactoare termice mici.
Date comparative pentru generarea de energie electrică de la 1 kW Combustibilii I kg de cărbune timp de 2 ore 1 kg de ulei timp de 3 ore
1 kg de uraniu în reactoare termice timp de 5 ani, 1 kg de uraniu în reactoare rapide, pentru 300 de ani