Nuclear reactor: Vinnsluháttur, og eining hringrás

Hönnun og rekstur kjarnakljúfur byggt á frumstilling og stjórna sjálf-viðhalda kjarnorku viðbrögð. Það er notað sem rannsóknartæki fyrir framleiðslu á geislavirkum samsætum og sem orkugjafa fyrir kjarnorkuver.

Nuclear reactor: Meginreglan um rekstur (stutt)

Það er notað hér fission ferli þar sem þungur kjarni skiptist í tvo smærri brot. Þessi brot eru í mjög spennt ástand og gefa frá sér nifteindir, og aðrar öreindir og ljóseindir. Nifteindir geta valdið ný svið sem afleiðing af hver þau eru losuð jafnvel meira, og svo framvegis. Þessu stöðuga sjálfbært fjöldi disintegrations sem kallast keðjuverkun. Á sama tíma, mikið magn af orku, framleiðslu sem er markmið notkun kjarnorku.

Meginreglan um rekstur kjarnakljúfur og kjarnorkuver er þannig að 85% af nýlendum skerandi orku er sleppt innan mjög skamms tíma eftir að hvarfið. Eftirstöðvar hluti er framleitt af geislavirkum rotnun fission vörur, eftir að þeir höfnuðu nifteindir. Geislavirk rotnun er ferli þar sem atómið nær jafnvægi. Hann hélt áfram og eftir skiptingu.

The kjarnorkusprengju keðjuverkun eykst í styrkleiki, þar til megnið af efninu verður skipt. Þetta gerist mjög hratt, sem framleiða afar öflugt sprengingar einkenni slíkra sprengjur. Mechanism og rekstur kjarnakljúfur byggist á þeirri grundvallarreglu til þess að viðhalda keðjuverkun á skipulögðum næstum stöðugu marki. Það er hannað þannig að springa eins og kjarnorkusprengju getur það ekki.

Chain Reaction og gagnrýni

Physics fission reactor er ákvarðað að keðjuverkun líkur á eftir kjarnaklofningu nifteind losun. Ef nýleg íbúa minnkar, hlutfall deild á endanum mun falla á núll. Í þessu tilviki reactor verður í undirmarksaðstæðum ríki. Ef nifteind íbúa er haldið á föstu stigi, fission krónunnar haldist stöðugt. Reactor verður í mikilvægum ástandi. Og að lokum, ef tímanum nifteind íbúa vex, deila hraða og kraft mun aukast. algerlega ástand verður yfirmarkskoltvísýring.

Meginreglan um rekstur kjarnakljúfur næst. Áður en nifteind íbúa er nálægt núlli. Þá rekstraraðila fjarlægja stjórn stengur úr kjarna, auka skiptingu algerlega að tímabundið breytir reactor í yfírmarksformi. Eftir að ná einkunn rekstraraðilar máttur skilað hluta stjórn stöngum, stilla magn af nifteindum. Í kjölfarið reactor er haldið í mikilvægum ástandi. Þegar það er nauðsynlegt til að stöðva, rekstraraðili setur stöfunum alveg. Þetta dregur úr skiptingu og setur kjarna í undirmarksaðstæðum ríki.

tegundir reactors

Flest af núverandi orku er að búa til hita nauðsynlegar til að keyra hverfla, sem reka rafala af raforku kjarnorkuvirkja í heiminum. Einnig eru margir reactors rannsóknir og sum lönd hafa kafbátar eða herskipum, knúin áfram af orku frumeindarinnar.

virkjanir

Það eru til nokkrar tegundir af þessari tegund af kjarnaofni, en víða samþykkt hönnun ljós vatni. Aftur á móti, það er hægt að nota í þrýstingi vatni eða sjóðandi vatni. Í fyrsta lagi þá bendir háþrýstings hitað með hita af kjarnanum, og fer inn í gufugjafann. Þar, hitinn frá aðal að efri hringrás er liðinn, samanstendur ennfremur af vatni. Mynda gufu þjónar lokum sem vinna vökva í gufu hverflum hringrás.

Reactor er sjóðandi gerð virkar á meginreglunni um bein orku hringrás. Vatn sem liggur í gegnum kjarna, leiddi til sjóða yfir miðlungs þrýstingi stigi. Mettuð gufa fer í gegnum röð af separators og þurrkurum er komið fyrir í hvarfgeymisins, sem leiðir í sverhperegretoe horf. Superheated gufan er síðan notað sem vinna vökva, snúningur túrbínu.

Háhita gas-cooled

Háhita gas-kælt reactor (HTGR) - a kjarnakljúfur, er reglan um rekstur byggir á notkun af grafiti sem eldsneyti blöndu af eldsneyti og örkúlum. Það eru tveir sem keppa hönnun:

• Þýsku "eru laus" kerfi, sem notar Kúlulagaður eldsneyti þætti 60 mm í þvermál, sem samanstendur af blöndu af eldsneyti og grafít í grafít skel;
• American útgáfa af grafíti sexhyrndum prismum sem interlock til að búa til kjarna.

Í báðum tilvikum, kælingu vökvi samanstendur af helíum við þrýsting sem er um það bil 100 loftþyngdir. Þýska kerfinu helíum fer í gegnum eyður í lag af kúlulaga þætti eldsneyti, og í US - í gegnum op í grafítinu prisma raðað meðfram miðáss reactor algerlega. Báðir valkostir geta starfað við mjög hátt hitastig, þar sem grafít hefur mjög hátt sublimation hita og efnafræðilega óvirkt helíum alveg. Hot helíum er hægt að nota beint sem í vinnslustraumefni í gashverfli við mjög háan hita eða hita er hægt að nýta fyrir að útbúa gufu hringrás vatn.

Liquid-málmur kjarnakljúfur: hringrás og virkar

Fast reactors með natríum kælivökva hefur fengið töluverða athygli í 1960-1970 áratugnum. Þá virtist sem hæfni þeirra til að endurskapa kjarnorkueldsneyti í náinni framtíð þarf til að framleiða eldsneyti fyrir ört vaxandi kjarnorku iðnaði. Þegar það varð ljóst að þessi von er óraunhæf, áhugi minnkaði í 1980. Hins vegar, í Bandaríkjunum, Rússlandi, Frakklandi, Bretlandi, Japan og Þýskaland byggt upp röð af reactors af þessu tagi. Flest þeirra vinna úran koltvísýrings eða blöndu af plutonium koltvísýrings. Í Bandaríkjunum er hins vegar mestur árangur náðist með eldsneyti málmi.

CANDU

Kanada hefur lagt áherslu viðleitni sinni um reactors, sem nota náttúrulegt úran. Þetta útrýma the þörf fyrir auðgun að nota þjónustu annarra landa. Niðurstaðan af þessari stefnu var tvívetni-úran reactor (CANDU). Séu til staðar og kælingu það framleitt þungur vatni. Hönnun og rekstur kjarnakljúfur er að nota a tankinn með köldu _D2O við þrýsting andrúmsloftsins. Active svæði gegnsýrð rör af sirkon ál eldsneyti af náttúrulegum úran, þar sem hringrás kælingu mikið vatn. Rafmagn er framleitt með því að deila fyrir varmaflutning í þungur vatni kælivökva, sem er látinn streyma í gegnum gufu rafall. Gufan í efri lykkja fer síðan í gegnum hefðbundnu túrbínu hringrás.

rannsóknir aðstaða

Fyrir rannsóknir kjarnakljúfur er oftast notuð, er reglan um sem felst í því að nota vatn kælingu plate og úran eldsneyti frumefni í formi söfnuðunum. Geta starfað í a breiður svið af aflsstigum frá nokkur hundruð kW til megavött. Þar sem orkuframleiðslu er ekki aðal markmið reactors rannsókna, eru þeir einkennast af varmaorku sem myndast og þéttleika af the algerlega nafnvirði nifteindir orku. Það er þessir þættir munu hjálpa til við að mæla getu rannsóknar kjarnaofni til að gera sérstakar rannsóknir. Low-máttur kerfi hafa tilhneigingu til að ganga á háskóla og eru notuð til að þjálfa og mikil völd er þörf á rannsóknastofum til að prófa efni og eiginleika, eins og heilbrigður eins og fyrir almenna rannsókna.

Algengustu rannsóknir kjarnakljúfur, uppbyggingu og reglan um rekstur er sem hér segir. virk svæði hennar er staðsett í the botn af stóru djúpu laug af vatni. Þetta auðveldar athugun og sund úthlutun sem nifteind geislar hægt er að beina. Lág orku að það er engin þörf á að dæla kælivökva, til að viðhalda öruggum starfa ástand náttúrulega convection kælivökva tryggir nægilega varmaleiðni. The varmaskipti er venjulega staðsett á yfirborði eða í efri hluta laug þar sem heitt vatn er safnað.

skip uppsetningu

Original og aðal notkun kjarnakljúfum er notkun þeirra í kafbátum. Helsti kostur þeirra er að, öfugt við jarðefnaeldsneyti brennslu kerfi til raforkuframleiðslu þeir þurfa ekki loft. Þar af leiðandi, kjarnorku kafbáturinn verið í kafi í langan tíma, og hefðbundin dísel-rafmagns kafbátur verður reglulega rísa upp á yfirborðið, til að keyra loft Motors þeirra. Kjarnorku veitir hernaðarlega yfirburði Navy skip. Þökk sé henni, það er engin þörf á að eldsneyti í erlendum höfnum eða ekkert viðkvæma olíuflutningaskipa.

Meginreglan um rekstur kjarnakljúfur á kafbát flokkuð. Hins vegar er vitað að í Bandaríkjunum og það notar mjög auðgað úran, og hraðaminnkun og kæling er létt vatn. Hönnun fyrst reactor kjarnorku kafbáturinn USS Nautilus var undir sterkum áhrifum frá öflugum stöðvum rannsóknir. einstaka eiginleika hennar er mjög hár hvarfgirni framlegð, enda langt tímabil rekstri án eldsneytistöku og getu til að endurræsa eftir að hætt. Rafstöðin í kafbátum verður að vera mjög rólegur, til að forðast uppgötvun. Til að mæta sérstökum þörfum mismunandi flokkum af kafbátum mismunandi gerðir af virkjunum hafa verið staðfest.

US Navy á flugfélögum loftfara notað kjarnakljúfur, er reglan sem er talið vera láni frá stærstu kafbátum. Upplýsingar smíði þeirra og hafa ekki verið birtar.

Að auki Bandaríkjunum eru kjarnorku kafbátum í Bretlandi, Frakklandi, Rússlandi, Kína og Indlandi. Í hverju tilviki, hönnun var ekki birt, en það er talið að þeir eru allir mjög svipuð - þetta er afleiðing af sömu kröfum um tæknilega eiginleika þeirra. Rússland hefur einnig lítið flota kjarnorku icebreakers, sem stofnað sama reactor og í Sovétríkjunum kafbátum.

iðnaðar mannvirki

Að því er varðar framleiðslu á vopnum bekk plutonium-239 notar kjarnakljúfur, reglan sem felst í mikilli framleiðni með lágu stigi orku. Þetta er vegna þess að til lengri tíma dvöl plútoni í kjarna leiðir til uppsöfnunar óæskilegum ²⁴⁰ Pu.

framleiðslu á tritium

Eins og er, helstu efni sem fengið er með slíkum kerfum er þrívetni ⁽³ H eða T) - er gjald fyrir vetni sprengjur. Plúton-239 hefur langan helmingunartíma í 24,100 ár, þannig að land með kjarnorkuvopnum sem nota þessi þáttur, sem að jafnaði hafa það meira en þörf krefur. Öfugt við ²³⁹ Pu var helmingunartími þrívetni er um 12 ár. Svona, til að viðhalda nauðsynlegum birgðum, þessi geislavirk samsæta vetni skal fara fram stöðugt. Í Bandaríkjunum, Savannah River (South Carolina), til dæmis, hefur nokkrum reactors þungur vatn, sem framleiða tritium.

fljótandi máttur

Búið til af kjarnakljúfum, fær um að veita rafmagn og gufu upphitun eytt einangruðum svæðum. Í Rússlandi, til dæmis fundust við notkun lítilla kerfum máttur, sérhannað til móts við Arctic uppgjör. Í Kína, 10-megawatt planta HTR-10 birgða hita og raforku rannsóknarstofnun, þar sem það er staðsett. Þróun lítilla reactors sjálfkrafa stjórnað með svipaða getu fari fram í Svíþjóð og Kanada. Á tímabilinu frá 1960 til 1972, the US Army notaði samningur vatn reactors að veita afskekktum bækistöðvar á Grænlandi og Suðurskautslandinu. Þeir voru komi eldsneyti olíu virkjunum.

könnun rúm

Að auki voru reactors hönnuð fyrir orku og hreyfingu í rými. Á tímabilinu frá 1967 til 1988, Sovétríkin stofnuð lítið kjarnorku innsetningar á "Kosmos" gervitungl til að veita búnaði og telemetry en þessi stefna hefur orðið skotmark fyrir gagnrýni. Að minnsta kosti einn af þessum gervihnöttum inn andrúmsloft jarðar, sem veldur geislavirkni afskekktum svæðum Kanada. The United States hóf aðeins einn gervihnött með kjarnakljúfur 1965. Hins vegar verkefni um notkun þeirra í djúpum verkefnum rúm, mönnuð rannsókna öðrum plánetum eða á fasta tungl stöð halda áfram að þróast. Þetta er viss til vera a gas-kælir eða fljótandi málmur kjarnakljúfur, líkamlegt meginreglur sem veita bestu mögulegu hitastig nauðsynleg til að draga úr stærð ofn. Einnig reactor pláss fyrir búnað til að vera eins og samningur og mögulegt er til að draga úr the magn af efni sem notað er til að verja, og til að draga úr þyngd á sjósetja og rúm flugi. Eldsneyti getu mun tryggja rekstur reactor á meðan rúm flugi.