Кожен день ми використовуємо електрічесто і не замислюємося над тим, як воно виробляється і як воно до нас потрапило. А проте це одна з найважливіших частин сучасної цивілізації. Без електрики не було б нічого - ні світла, ні тепла, ні руху.
Всі знають про те, що електрічевто виробляється на електростанціях, в тому числі і на атомних. Серце кожної АЕС - це ядерний реактор. Саме його ми будемо розбирати в цій статті.
Ядерний реактор. пристрій в якому виникає керована ланцюгова ядерна реакція з виділенням тепла. В основному ти пристрої використовуються для вироблення електроенергії і в якості приводу великих кораблів. Для того, щоб уявити собі, потужність і економічність ядерних реакторів можна привести приклад. Там де середньому ядерному реактору буде потрібно 30 кілограм урану, середньої ТЕЦ буде потрібно 60 вагонів вугілля або 40 цистерн мазуту.
Між блоками була поміщені кулясті "робочі тіла", з природного урану і його діоксиду.
Принцип дії атомного реактора.
При розпаді урану U 235 відбувається виділення тепла, що супроводжується викидом двох-трьох нейтронів. За статистичними даними - 2,5. Ці нейтрони стикаються з іншими атомами урану U 235. При зіткненні уран U 235 перетворюється в нестабільний ізотоп U 236. який практично відразу ж розпадається на Kr 92 і Ba 141 + ці самі 2-3 нейтрона. Розпад супроводжується виділенням енергії у вигляді гамма випромінювання і тепла.
Це і називається ланцюгова реакція. Атоми поділяються, кількість розпадів збільшується в геометричній прогресії, що в кінцевому підсумку призводить до блискавичного, за нашими мірками вивільненню великої кількості енергії - відбувається атомний вибух, як наслідок некерованої ланцюгової реакції.
Однак в ядерному реакторі ми маємо справу з керованою ядерною реакцією. Як така стає можливою - розказано далі.
Пристрій ядерного реактора.
В даний час існує два типи ядерних реакторів ВВЕР (водо-водяний енергетичний реактор) і РБМК (реактор великої потужності канальний). Відмінність в тому, що РБМК - киплячий реактор, а ВВЕР використовує воду під тиском в 120 атмосфер.
Реактор ВВЕР 1000. 1 - привід СУЗ; 2 - кришка реактора; 3 - корпус реактора; 4 - блок захисних труб (БЗТ); 5 - шахта; 6 - вигородка активної зони; 7 - паливні збірки (ТВЗ) і регулюючі стрижні;
Кожен ядерний реактор промислового типу являє собою котел, крізь який протікає теплоносій. Як правило це звичайна вода (бл. 75% в світі), рідкий графіт (20%) і важка вода (5%). В експериментальних цілях використовувався берилий і передбачався вуглеводень.
ТВЕЛ - (тепловиділяючих елемент). Це стрижні в цирконієвої оболонці з ніобійним легированием, всередині яких розташовані таблетки з діоксиду урану.
ТВЕЛ раквтора РБМК. Пристрій твела реактора РБМК: 1 - заглушка; 2 - таблетки діоксиду урану; 3 - оболонка з цирконію; 4 - пружина; 5 - втулка; 6 - наконечник.
Також ТВЕЛ включає в себе пружинну систему утримання паливних таблеток на одному рівні, що дозволяє точніше регулювати глибину занурення / виведення палива в активну зону. Вони зібрані в касети шестигранної форми, кожна з яких включає в себе кілька десятків ТВЕЛів. По каналах в кожній касеті протікає теплоносій.
Висота активної зони
Керуючі можуть переміщатися вгору і вниз занурюючись або навпаки, виходячи з активної зони, де реакція йде найінтенсивніше. Це забезпечують потужні електромотори, в сукупності з системою управленія.Стержні аварійного захисту покликані заглушити реактор є наслiдком нештатної ситуації, впавши в активну зону і поглинувши більше кількість вільних нейтронів.
Кожен реактор має кришку, через яку виробляється навантаження і вивантаження відпрацьованих і нових касет.
Ядерний вибух в сучасних реактора вкрай мало можливий. Тому що паливо досить мало збагачене, і розділене на ТВЕЛи. Навіть якщо розплавиться активна зона, паливо не зможе настільки активно прореагувати. Масімум що може статися - тепловий вибух як на Чорнобилі, коли тиск в реакторі досягло таких величин, що металевий корпус просто розірвало, а кришка реактора, вагою в 5000 тонн зробила стрибок з переворотом, пробивши дах реакторного відсіку і випустивши пар назовні. Якби чорнобильська АЕС була оснащена правильної біологічної захистом, на зразок сьогоднішнього саркофага, то катастрофа обійшлася людству набагато дешевше.
Робота атомної електростанції.
Якщо в двох словах, то рабобоа виглядає так.
Атомна електростанція. (Клікабельно)
Після надходження в активну зону реактора за допомогою насосів, вода нагрівається з 250 до 300 градусів і виходить з "іншого боку" реактора. Це називається першим контуром. Після чого направляється в теплобменнік, де зустрічається з другим контуром. Після чого пар під тиском надходить на лопатки турбін. Турбіни виробляють електрику.