Di AS, pada jarak 30 km dari Chicago, barat daya kota metropolitan, terdapat Cagar Alam Palos. Pertama-tama, diketahui dua objek yang terletak di Hutan Gerbang Merah. Yang pertama adalah Situs A.

Ini adalah sebidang tanah seluas 19 hektar yang merupakan sisa-sisa reaktor nuklir pertama dalam sejarah manusia. Yang kedua adalah Plot M. Ini merupakan TPA berukuran 1.800 meter persegi, di mana semua limbah reaktor terkonsentrasi.

Chicago Pile-1 atau CP-1 - begitulah fisikawan legendaris Leo Szilardo dan Enrico Fermi menyebut gagasan mereka, yang pertama di dunia reaktor nuklir. Dibangun dengan judul "Sangat Rahasia" pada akhir musim gugur tahun 1942 sesuai dengan proyek pelaksanaan yang pertama di dunia. bom atom di kampus Universitas Chicago. Eksperimen ini tidak berhasil dan bomnya tidak meledak. Namun berkat upaya besar yang dilakukan untuk menciptakan bom, umat manusia memasuki era baru - era senjata nuklir.

Cangkang reaktor nuklir terdiri dari batu bata hitam dan balok kayu. Isinya:
grafit - digunakan untuk memperlambat neutron. Sebanyak tiga ratus enam puluh ton grafit ditempatkan di dalam reaktor;
logam uranium – 5.400 kg;
uranium oksida – 45.000 kg.
Reaktor tersebut sama sekali tidak memiliki perlindungan. Para ilmuwan mengharapkannya beroperasi dengan daya rendah. Juga tidak ada sistem pendingin apa pun.
Segera setelah pembuatannya, reaktor dibongkar dan dipindahkan ke luar kota - ke Cagar Alam Palos. Ketika dipasang kembali, ia menerima nama baru - Chicago Pile-2 atau hanya CP-2.

CP-2 memiliki kekuatan lebih dari pendahulunya, beberapa kilowatt, dan perisai radiasi dibuat untuknya. Setelah beberapa waktu, 1 reaktor lagi (CP-3) ditambahkan ke CP-2. Kedua reaktor ini beroperasi selama sepuluh tahun sebelum ditutup pada tahun 1954.
Sebuah lubang besar digali untuk mengubur reaktor nuklir. Ledakan yang ditargetkan membantu membuat CP-2 dan CP-3 terlupakan ke dalam perut bumi. Semua bangunan yang didirikan untuk melayani reaktor hancur dan juga terkubur. Situs pemakaman ditutupi dengan pecahan batu dan tanah, dan ditata dengan baik.

Saat ini situs pemakaman tersebut dapat ditemukan dengan balok-balok granit. Yang pertama bertuliskan Situs A, yang kedua bertuliskan Plot M.

Reaktor nuklir, prinsip operasi, pengoperasian reaktor nuklir.

Setiap hari kita menggunakan listrik dan tidak memikirkan bagaimana listrik itu dihasilkan dan bagaimana listrik itu sampai ke kita. Namun demikian, ini adalah salah satu bagian terpenting dari peradaban modern. Tanpa listrik tidak akan ada apa-apa – tidak ada cahaya, tidak ada panas, tidak ada pergerakan.

Semua orang tahu bahwa listrik dihasilkan di pembangkit listrik, termasuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Inti dari setiap pembangkit listrik tenaga nuklir adalah reaktor nuklir. Inilah yang akan kita bahas di artikel ini.

Reaktor nuklir, perangkat di mana rantai terkontrol reaksi nuklir dengan pelepasan panas. Perangkat ini terutama digunakan untuk menghasilkan listrik dan menggerakkan kapal besar. Untuk membayangkan kekuatan dan efisiensi reaktor nuklir, kita dapat memberikan sebuah contoh. Jika sebuah reaktor nuklir rata-rata membutuhkan 30 kilogram uranium, rata-rata pembangkit listrik tenaga panas akan membutuhkan 60 gerbong batu bara atau 40 tangki bahan bakar minyak.

Prototipe reaktor nuklir dibangun pada bulan Desember 1942 di Amerika di bawah arahan E. Fermi. Itu adalah apa yang disebut “tumpukan Chicago”. Chicago Pile (kemudian kata“Pile”, bersama dengan arti lainnya, berarti reaktor nuklir). Diberi nama ini karena menyerupai tumpukan besar balok grafit yang diletakkan di atas yang lain.

Di antara blok-blok tersebut ditempatkan “fluida kerja” berbentuk bola yang terbuat dari uranium alami dan dioksidanya.

Di Uni Soviet, reaktor pertama dibangun di bawah kepemimpinan Akademisi I.V. Reaktor F-1 mulai beroperasi pada tanggal 25 Desember 1946. Reaktor berbentuk bola dan diameter sekitar 7,5 meter. Ia tidak memiliki sistem pendingin, sehingga beroperasi pada tingkat daya yang sangat rendah.

Penelitian dilanjutkan dan pada tanggal 27 Juni 1954, pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia dengan kapasitas 5 MW mulai beroperasi di Obninsk.

Prinsip pengoperasian reaktor nuklir.

Selama peluruhan uranium U 235, panas dilepaskan, disertai pelepasan dua atau tiga neutron. Menurut statistik – 2.5. Neutron ini bertabrakan dengan atom uranium U235 lainnya. Selama tumbukan, uranium U 235 berubah menjadi isotop U 236 yang tidak stabil, yang segera meluruh menjadi Kr 92 dan Ba ​​141 + 2-3 neutron yang sama. Pembusukan tersebut disertai dengan pelepasan energi berupa radiasi gamma dan panas.

Ini disebut reaksi berantai. Fisi atom, jumlah peluruhan meningkat perkembangan geometri, yang pada akhirnya mengarah pada pelepasan sejumlah besar energi secepat kilat, menurut standar kami - ledakan atom terjadi sebagai akibat dari reaksi berantai yang tidak terkendali.

Namun, di reaktor nuklir kita sedang berhadapan dengan reaksi nuklir terkendali. Bagaimana hal ini menjadi mungkin dijelaskan di bawah ini.

Struktur reaktor nuklir.

Saat ini, terdapat dua jenis reaktor nuklir: VVER (reaktor tenaga berpendingin air) dan RBMK (reaktor saluran daya tinggi). Bedanya, RBMK merupakan reaktor mendidih, sedangkan VVER menggunakan air bertekanan 120 atmosfer.

Reaktor VVER 1000. 1 - penggerak sistem kontrol; 2 - penutup reaktor; 3 - badan reaktor; 4 - blok pipa pelindung(BZT); 5 - poros; 6 - penutup inti; 7 - rakitan bahan bakar (FA) dan batang kendali;

Setiap reaktor nuklir industri adalah ketel tempat cairan pendingin mengalir. Biasanya, ini adalah air biasa (sekitar 75% di dunia), grafit cair (20%) dan air berat (5%). Untuk tujuan percobaan, berilium digunakan dan diasumsikan sebagai hidrokarbon.

TVEL– (elemen bahan bakar). Ini adalah batang dalam cangkang zirkonium dengan paduan niobium, di dalamnya terdapat tablet uranium dioksida.

TVEL raktor RBMK. Struktur elemen bahan bakar reaktor RBMK: 1 - sumbat; 2 - tablet uranium dioksida; 3 - cangkang zirkonium; 4 - musim semi; 5 - selongsong; 6 - tip.

TVEL juga dilengkapi sistem pegas untuk menahan pelet bahan bakar pada tingkat yang sama, yang memungkinkan pengaturan kedalaman pencelupan/pengeluaran bahan bakar ke dalam inti secara lebih akurat. Mereka dirangkai menjadi kaset heksagonal, yang masing-masing berisi beberapa lusin batang bahan bakar. Pendingin mengalir melalui saluran di setiap kaset.

Batang bahan bakar di kaset disorot dengan warna hijau.

Perakitan kaset bahan bakar.

Inti reaktor terdiri dari ratusan kaset yang ditempatkan secara vertikal dan disatukan oleh cangkang logam - sebuah benda, yang juga berperan sebagai reflektor neutron. Di antara kaset, batang kendali dan batang pelindung darurat reaktor dimasukkan secara berkala, yang dirancang untuk mematikan reaktor jika terjadi panas berlebih.

Mari kita beri contoh data pada reaktor VVER-440:

Pengontrol dapat bergerak ke atas dan ke bawah, terjun, atau sebaliknya, meninggalkan zona aktif, tempat reaksi paling intens. Hal ini dijamin oleh motor listrik yang kuat, bersama dengan sistem kendali. Batang pelindung darurat dirancang untuk mematikan reaktor jika terjadi keadaan darurat, jatuh ke inti dan menyerap lebih banyak neutron bebas.

Setiap reaktor memiliki penutup tempat kaset bekas dan kaset baru dimasukkan dan dibongkar.

Isolasi termal biasanya dipasang di atas bejana reaktor. Hambatan berikutnya adalah perlindungan biologis. Ini biasanya berupa bunker beton bertulang, pintu masuknya ditutup oleh kunci udara dengan pintu tertutup. Perlindungan biologis dirancang untuk mencegah pelepasan uap radioaktif dan potongan reaktor ke atmosfer jika terjadi ledakan.

Ledakan nuklir di reaktor modern sangat tidak mungkin. Karena bahan bakarnya cukup sedikit diperkaya dan terbagi menjadi elemen bahan bakar. Sekalipun intinya meleleh, bahan bakar tidak akan mampu bereaksi secara aktif. Hal terburuk yang bisa terjadi adalah ledakan termal seperti di Chernobyl, ketika tekanan di dalam reaktor mencapai nilai sedemikian rupa sehingga selubung logamnya meledak, dan penutup reaktor, yang berbobot 5.000 ton, membuat lompatan terbalik, menembus atap reaktor. kompartemen reaktor dan melepaskan uap ke luar. Jika pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl dilengkapi dengan perlindungan biologis yang memadai, seperti sarkofagus yang ada saat ini, maka bencana tersebut akan menimbulkan kerugian yang jauh lebih sedikit bagi umat manusia.

Pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir.

Singkatnya, seperti inilah raboboa.

Pembangkit listrik tenaga nuklir. (Dapat diklik)

Setelah memasuki inti reaktor menggunakan pompa, air dipanaskan dari 250 hingga 300 derajat dan keluar dari “sisi lain” reaktor. Ini disebut sirkuit pertama. Setelah itu dikirim ke penukar panas, di mana ia bertemu dengan sirkuit kedua. Setelah itu uap bertekanan mengalir ke bilah turbin. Turbin menghasilkan listrik.

Pentingnya energi nuklir di dunia modern

Energi nuklir telah mengalami kemajuan besar selama beberapa dekade terakhir, menjadi salah satu sumber listrik terpenting bagi banyak negara. Pada saat yang sama, harus diingat bahwa di balik perkembangan sektor perekonomian nasional ini terdapat upaya besar-besaran dari puluhan ribu ilmuwan, insinyur, dan pekerja biasa, yang melakukan segalanya untuk memastikan bahwa “atom damai” tidak berubah menjadi ancaman nyata bagi jutaan orang. Inti sebenarnya dari setiap pembangkit listrik tenaga nuklir adalah reaktor nuklir.

Sejarah penciptaan reaktor nuklir

Perangkat pertama dibuat pada puncak Perang Dunia Kedua di AS oleh ilmuwan dan insinyur terkenal E. Fermi. Karena dia terlihat tidak biasa, menyerupai tumpukan balok grafit yang ditumpuk satu sama lain, reaktor nuklir ini disebut Chicago Stack. Perlu dicatat bahwa perangkat ini beroperasi pada uranium, yang ditempatkan tepat di antara blok.

Pembuatan reaktor nuklir di Uni Soviet

Di negara kita, perhatian yang meningkat juga diberikan pada masalah nuklir. Terlepas dari kenyataan bahwa upaya utama para ilmuwan terkonsentrasi pada penggunaan atom untuk militer, mereka secara aktif menggunakan hasil yang diperoleh untuk tujuan damai. Reaktor nuklir pertama, dengan nama sandi F-1, dibangun oleh sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh fisikawan terkenal I. Kurchatov pada akhir Desember 1946. Kelemahan signifikannya adalah tidak adanya sistem pendingin apa pun, sehingga kekuatan energi yang dilepaskannya sangat kecil. Pada saat yang sama, para peneliti Soviet menyelesaikan pekerjaan yang telah mereka mulai, yang menghasilkan pembukaan pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia di kota Obninsk hanya delapan tahun kemudian.

Prinsip pengoperasian reaktor

Reaktor nuklir adalah sebuah reaktor yang sangat kompleks dan berbahaya perangkat teknis. Prinsip operasinya didasarkan pada fakta bahwa selama peluruhan uranium, beberapa neutron dilepaskan, yang, pada gilirannya, melumpuhkan partikel elementer dari atom uranium tetangga. Reaksi berantai ini melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas dan sinar gamma. Pada saat yang sama, kita harus memperhitungkan fakta bahwa jika reaksi ini tidak dikendalikan dengan cara apa pun, maka fisi atom uranium akan terjadi. jangka pendek dapat menyebabkan ledakan dahsyat dengan konsekuensi yang tidak diinginkan.

Agar reaksi dapat berlangsung dalam batas yang ditentukan secara ketat, desain reaktor nuklir sangatlah penting. Saat ini, setiap struktur tersebut adalah sejenis ketel tempat cairan pendingin mengalir. Air biasanya digunakan dalam kapasitas ini, namun ada pembangkit listrik tenaga nuklir yang menggunakan grafit cair atau air berat. Mustahil membayangkan reaktor nuklir modern tanpa ratusan kaset heksagonal khusus. Mereka mengandung elemen penghasil bahan bakar, melalui saluran dimana cairan pendingin mengalir. Kaset ini dilapisi dengan lapisan khusus yang mampu memantulkan neutron sehingga memperlambat reaksi berantai

Reaktor nuklir dan perlindungannya

Ia memiliki beberapa tingkat perlindungan. Selain bodinya sendiri, ia juga dilapisi dengan insulasi termal khusus dan perlindungan biologis di atasnya. Dari sudut pandang teknik, struktur ini adalah bunker beton bertulang yang kuat, yang pintunya ditutup sekencang mungkin.

Halaman 1

Reaktor nuklir pertama yang dibangun di Uni Soviet (uranium-grafit) beroperasi dengan bahan bakar uranium alam tanpa pendinginan khusus.  

Reaktor nuklir pertama, dibuat di bawah kepemimpinan Fermi, diluncurkan pada tahun 1942. U-235, Pu-239, U-238, dan Th-232 digunakan sebagai bahan baku dan zat fisil dalam reaktor. Dalam campuran alami isotop uranium, isotop U-238 ditemukan di. Untuk memahami proses-proses yang terjadi pada reaktor dengan campuran alami isotop, perlu untuk mempertimbangkan perbedaan yang dicatat dalam § 18.8 dalam kondisi terjadinya fisi inti kedua isotop uranium. Neutron ini hanya mampu menyebabkan fisi inti U-235. Beberapa neutron cepat yang energinya melebihi energi aktivasi fisi inti U-238 lebih mungkin mengalami hamburan inelastis, dan energinya biasanya berada di bawah ambang fisi inti U-238. Akibat serangkaian tumbukan dengan inti uranium, neutron kehilangan energi dalam porsi kecil, melambat dan mengalami penangkapan radiasi oleh inti U-238 atau diserap oleh inti U-235. Penyerapan neutron oleh inti U-235 mendorong berkembangnya reaksi berantai, sedangkan penyerapannya oleh inti U-238 menghilangkan neutron dari reaksi berantai dan menyebabkan terhentinya rantai reaksi. Perhitungan menunjukkan bahwa dalam campuran alami isotop uranium, kemungkinan terminasi rantai melebihi kemungkinan percabangan reaksi dan reaksi berantai fisi tidak dapat berkembang dengan neutron cepat atau lambat.  

Reaktor nuklir pertama, dibuat di bawah kepemimpinan Fermi, diluncurkan pada tahun 1942. U-235, Pu-239, U-238, dan Th-232 digunakan sebagai bahan baku dan zat fisil dalam reaktor. Dalam campuran alami isotop uranium, isotop U-238 mengandung 140 kali lebih banyak dibandingkan isotop U-235. Untuk memahami proses yang terjadi dalam reaktor dengan campuran isotop alami, perlu diperhatikan perbedaan yang dicatat dalam § 18.8 dalam kondisi terjadinya fisi inti kedua isotop uranium. Neutron ini hanya mampu menyebabkan fisi inti U-235. Beberapa neutron cepat yang energinya melebihi energi aktivasi fisi inti U-238 lebih mungkin mengalami hamburan inelastis, dan energinya biasanya berada di bawah ambang fisi inti U-238. Akibat serangkaian tumbukan dengan inti uranium, neutron kehilangan energi dalam porsi kecil, melambat dan mengalami penangkapan radiasi oleh inti U-238 atau diserap oleh inti U-235. Penyerapan neutron oleh inti U-235 mendorong berkembangnya reaksi berantai, sedangkan penyerapannya oleh inti U-238 menghilangkan neutron dari reaksi berantai dan menyebabkan terhentinya rantai reaksi. Perhitungan menunjukkan bahwa dalam campuran alami isotop uranium, kemungkinan terminasi rantai melebihi kemungkinan percabangan reaksi dan reaksi berantai fisi tidak dapat berkembang dengan neutron cepat atau lambat.  

Reaktor nuklir pertama dibangun untuk memenuhi persyaratan mendesak dari program produksi. senjata atom; Persyaratan ini telah menjadi dominan dalam desain reaktor selama 10 tahun. Reaktor untuk keperluan militer pada dasarnya digunakan hanya untuk produksi plutonium, dan upaya utama ditujukan untuk memisahkan plutonium dari uranium alam atau uranium yang diperkaya rendah. Elemen bahan bakar dalam reaktor semacam itu biasanya dibungkus dengan cangkang yang terbuat dari paduan aluminium atau magnesium.  

Reaktor nuklir pertama dibangun pada akhir tahun 1942 di Amerika oleh fisikawan Italia Fermi.  

Reaktor nuklir pertama dibangun dari uranium dan grafit oleh Fermi dan rekan-rekannya pada akhir tahun 1942 di Amerika.  

Reaktor nuklir neutron cepat pertama dibangun di negara kita - ini adalah pembangkit listrik tenaga nuklir Beloyarsk, serta pembangkit listrik tenaga nuklir di kota Shevchenko. Agar reaktor mencapai kapasitas desainnya, hampir seluruh Np (T/z 2 35 hari) perlu diubah menjadi Pu. Selain itu, Pu yang dihasilkan harus dipisahkan dari sisa uranium asli dan unsur fragmentasi. Dengan demikian, sifat kimia reaktor nuklir sangatlah kompleks.  

Reaksi berantai menggunakan domino sebagai contoh.

Reaktor nuklir pertama dikembangkan selama Perang Dunia Kedua.  

Reaktor nuklir pertama tidak dimaksudkan untuk menghasilkan energi, melainkan diperlukan untuk mengumpulkan material dan pengetahuan.  

Reaktor nuklir uranium ukuran kritis pertama dipasang di Universitas Chicago. Saat itu, sekitar 6 ton uranium murni telah diproduksi; uranium dan grafit diletakkan dalam lapisan yang berurutan - total 57 lapisan - di mana lubang dibiarkan untuk batang penyesuaian kadmium.  

Meskipun reaktor nuklir pertama diluncurkan hanya 12 tahun yang lalu, seluruh volume sudah dapat ditulis mengenai instalasi luar biasa ini. Saat ini, di seluruh dunia - di Uni Soviet dan Amerika Serikat, di Prancis dan Kanada, di Norwegia dan Inggris - terdapat berbagai jenis reaktor. Beberapa di antaranya digunakan untuk tujuan penelitian, yang lain menghasilkan energi, dan yang lainnya merupakan pabrik nyata untuk produksi berbagai isotop radioaktif dalam jumlah besar. Mari kita membahas secara singkat desain dan pengoperasian reaktor nuklir.  

Pada reaktor nuklir pertama, grafit khusus digunakan sebagai moderator. Dalam grafit (densitas 1.67), sebuah neutron bergerak rata-rata 2.53 cm antara tumbukan dengan inti karbon dan kehilangan energinya sebesar 0.158. Akibatnya, kemampuan moderasi akan sama dengan 0,0625 dan selama perjalanan I cm melalui grafit, neutron cepat akan kehilangan 6-25% energinya.  

Hari ini kita akan melakukan perjalanan singkat keliling dunia fisika nuklir. Tema perjalanan kami adalah reaktor nuklir. Anda akan mempelajari cara kerjanya, prinsip fisik apa yang mendasari pengoperasiannya, dan di mana perangkat ini digunakan.

Lahirnya Energi Nuklir

Reaktor nuklir pertama di dunia dibuat pada tahun 1942 di Amerika kelompok eksperimen fisikawan yang dipimpin oleh pemenang Hadiah Nobel Enrico Fermi. Pada saat yang sama, mereka melakukan reaksi fisi uranium yang berkelanjutan. Jin atom telah dilepaskan.

Reaktor nuklir Soviet pertama diluncurkan pada tahun 1946, dan 8 tahun kemudian, pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia di kota Obninsk menghasilkan arus listrik. Kepala direktur ilmiah pekerjaan di industri energi nuklir Uni Soviet adalah fisikawan yang luar biasa Igor Vasilievich Kurchatov.

Sejak itu, beberapa generasi reaktor nuklir telah berubah, namun elemen utama desainnya tetap tidak berubah.

Anatomi reaktor nuklir

Instalasi nuklir ini merupakan tangki baja berdinding tebal dengan kapasitas silinder mulai dari beberapa sentimeter kubik hingga beberapa meter kubik.

Di dalam silinder ini ada tempat maha suci - inti reaktor. Di sinilah reaksi berantai fisi nuklir terjadi.

Mari kita lihat bagaimana proses ini terjadi.

Inti unsur berat, khususnya Uranium-235 (U-235), di bawah pengaruh kejutan energi kecil, mereka mampu terpecah menjadi 2 bagian dengan massa yang kira-kira sama. Agen penyebab proses ini adalah neutron.

Fragmen yang paling sering adalah inti barium dan kripton. Masing-masing membawa muatan positif, sehingga gaya tolak-menolak Coulomb memaksa mereka untuk terbang terpisah sisi yang berbeda sekitar 1/30 kecepatan cahaya. Fragmen-fragmen ini adalah pembawa energi kinetik yang sangat besar.

Agar energi dapat digunakan secara praktis, pelepasannya harus dilakukan secara mandiri. Reaksi berantai, Fisi yang dimaksud sangat menarik karena setiap peristiwa fisi disertai dengan emisi neutron baru. Rata-rata, 2-3 neutron baru dihasilkan per neutron awal. Jumlah inti fisil uranium meningkat seperti longsoran salju, menyebabkan pelepasan energi yang sangat besar. Jika proses ini tidak dikendalikan maka akan terjadi ledakan nuklir. Itu terjadi di .

Untuk mengatur jumlah neutron bahan yang menyerap neutron dimasukkan ke dalam sistem, memastikan kelancaran pelepasan energi. Kadmium atau boron digunakan sebagai penyerap neutron.

Bagaimana cara mengekang dan menggunakan energi kinetik pecahan yang sangat besar? Pendingin digunakan untuk tujuan ini, mis. lingkungan khusus, pergerakan di mana fragmen melambat dan memanaskannya hingga ekstrem suhu tinggi. Media tersebut dapat berupa air biasa atau air berat, logam cair (natrium), serta beberapa gas. Agar tidak menyebabkan peralihan cairan pendingin menjadi uap, di inti didukung tekanan darah tinggi(hingga 160 atm). Oleh karena itu, dinding reaktor terbuat dari baja setinggi sepuluh sentimeter dengan kualitas khusus.

Jika neutron keluar dari bahan bakar nuklir, reaksi berantai dapat terhenti. Oleh karena itu, terdapat massa kritis bahan fisil, yaitu. massa minimumnya di mana reaksi berantai akan dipertahankan. Hal ini bergantung pada berbagai parameter, termasuk keberadaan reflektor yang mengelilingi inti reaktor. Ini berfungsi untuk mencegah kebocoran neutron ke dalam lingkungan. Bahan paling umum untuk ini elemen struktural adalah grafit.

Proses yang terjadi di dalam reaktor disertai dengan pelepasan jenis radiasi paling berbahaya - radiasi gamma. Untuk meminimalisir bahaya tersebut, dilengkapi dengan pelindung anti radiasi.

Bagaimana cara kerja reaktor nuklir?

Bahan bakar nuklir, yang disebut batang bahan bakar, ditempatkan di inti reaktor. Merupakan tablet yang dibentuk dari bahan fisil dan ditempatkan dalam tabung tipis dengan panjang sekitar 3,5 m dan diameter 10 mm.

Ratusan kumpulan bahan bakar serupa ditempatkan di inti, dan mereka menjadi sumber energi panas yang dilepaskan selama reaksi berantai. Pendingin yang mengalir di sekitar batang bahan bakar membentuk sirkuit pertama reaktor.

Dipanaskan hingga parameter tinggi, ia dipompa ke generator uap, di mana ia mentransfer energinya ke air sirkuit sekunder, mengubahnya menjadi uap. Uap yang dihasilkan memutar turbogenerator. Listrik yang dihasilkan oleh unit ini disalurkan ke konsumen. Dan uap buangan yang didinginkan oleh air dari kolam pendingin dalam bentuk kondensat dikembalikan ke pembangkit uap. Siklusnya selesai.

Operasi sirkuit ganda dari instalasi nuklir ini menghilangkan penetrasi radiasi yang menyertai proses yang terjadi di inti di luar batasnya.

Jadi, di dalam reaktor terdapat rantai transformasi energi: energi nuklir bahan fisi → menjadi energi kinetik pecahan → energi panas pendingin → energi kinetik turbin → dan menjadi energi listrik pada generator.

Kehilangan energi yang tidak dapat dihindari menyebabkan Efisiensi pembangkit listrik tenaga nuklir relatif rendah, 33-34%.

Selain menghasilkan energi listrik di pembangkit listrik tenaga nuklir, reaktor nuklir digunakan untuk menghasilkan berbagai isotop radioaktif, untuk penelitian di banyak bidang industri, dan untuk mempelajari parameter yang diizinkan dari reaktor industri. Reaktor transportasi, yang menyediakan energi untuk mesin kendaraan, semakin meluas.

Jenis reaktor nuklir

Biasanya, reaktor nuklir menggunakan uranium U-235. Namun, isinya adalah bahan alami sangat kecil, hanya 0,7%. Sebagian besar uranium alam adalah isotop U-238. Hanya neutron lambat yang dapat menyebabkan reaksi berantai pada U-235, dan isotop U-238 hanya terpecah oleh neutron cepat. Akibat pembelahan inti, lahirlah neutron lambat dan cepat. Neutron cepat, yang mengalami penghambatan di dalam cairan pendingin (air), menjadi lambat. Tetapi jumlah isotop U-235 dalam uranium alam sangat kecil sehingga perlu dilakukan pengayaan, sehingga konsentrasinya menjadi 3-5%. Proses ini sangat mahal dan tidak menguntungkan secara ekonomi. Selain itu, waktu hampir habis sumber daya alam Isotop ini diperkirakan hanya bertahan 100-120 tahun.

Oleh karena itu, dalam industri nuklir Ada transisi bertahap ke reaktor yang beroperasi dengan neutron cepat.

Perbedaan utamanya adalah logam cair digunakan sebagai pendingin, tidak memperlambat neutron, dan U-238 digunakan sebagai bahan bakar nuklir. Inti isotop ini melewati rantai transformasi nuklir menjadi Plutonium-239, yang mengalami reaksi berantai dengan cara yang sama seperti U-235. Artinya, bahan bakar nuklir diproduksi ulang, dan dalam jumlah yang melebihi konsumsinya.

Menurut para ahli cadangan isotop Uranium-238 seharusnya cukup untuk 3000 tahun. Waktu ini cukup bagi umat manusia untuk memiliki cukup waktu untuk mengembangkan teknologi lainnya.

Masalah penggunaan energi nuklir

Seiring dengan keuntungan yang jelas energi nuklir, skala permasalahan yang terkait dengan pengoperasian fasilitas nuklir tidak dapat dianggap remeh.

Yang pertama adalah pembuangan limbah radioaktif dan peralatan yang dibongkar energi nuklir. Unsur-unsur ini memiliki radiasi latar aktif yang bertahan dalam jangka waktu lama. Untuk membuang limbah ini digunakan wadah timah khusus. Mereka seharusnya dikubur di daerah permafrost pada kedalaman hingga 600 meter. Oleh karena itu, upaya terus dilakukan untuk menemukan cara mendaur ulang limbah radioaktif, yang dapat memecahkan masalah pembuangan dan membantu melestarikan ekologi planet kita.

Masalah kedua yang tidak kalah seriusnya adalah menjamin keselamatan selama pengoperasian PLTN. Kecelakaan besar seperti Chernobyl dapat memakan banyak korban jiwa kehidupan manusia dan membuat area yang luas tidak dapat digunakan lagi.

Kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Jepang Fukushima-1 hanya menegaskan potensi bahaya yang muncul ketika terjadi situasi darurat di fasilitas nuklir.

Namun, kemungkinan energi nuklir begitu besar masalah lingkungan memudar ke latar belakang.

Saat ini, umat manusia tidak punya cara lain untuk memenuhi kebutuhan energi yang semakin meningkat. Basis energi nuklir masa depan mungkin adalah reaktor “cepat” yang berfungsi mereproduksi bahan bakar nuklir.

Jika pesan ini bermanfaat bagi Anda, saya akan senang bertemu Anda