V USA, vo vzdialenosti 30 km od Chicaga, juhozápadne od metropoly, sa nachádza prírodná rezervácia Palos. V prvom rade je známy dvomi objektmi, ktoré sa nachádzajú v Red Gate Woods. Prvou je stránka A.

Ide o 19-akrový pozemok, na ktorom ležia pozostatky úplne prvého jadrového reaktora v histórii ľudstva. Druhým je pozemok M. Ide o skládku s rozlohou 1800 metrov štvorcových, kde sa sústreďuje všetok odpad z reaktora.

Chicago Pile-1 alebo CP-1 – takto nazvali svoj nápad legendárni fyzici Leo Szilardo a Enrico Fermi, prvý na svete. nukleárny reaktor. Bola postavená pod hlavičkou „Prísne tajné“ koncom jesene 1942 podľa projektu na realizáciu prvej svetovej atómová bomba v kampuse Chicagskej univerzity. Tento experiment nebol úspešný a bomba nevybuchla. Ale vďaka obrovskému úsiliu vynaloženému na vytvorenie bomby vstúpilo ľudstvo do nového veku – do veku jadrových zbraní.

Plášť jadrového reaktora pozostával z množstva čiernych tehál a drevených trámov. Obsahoval:
grafit – používa sa na spomalenie neutrónov. Celkovo bolo do reaktora umiestnených tristošesťdesiat ton grafitu;
kovový urán – 5 400 kg;
oxid uránu – 45 000 kg.
Reaktor nemal absolútne žiadnu ochranu. Vedci očakávali, že bude fungovať pri nízkom výkone. Nechýbal ani chladiaci systém akéhokoľvek druhu.
Čoskoro po jeho vytvorení bol reaktor demontovaný a presunutý mimo mesto - do prírodnej rezervácie Palos. Keď bol znovu zložený, dostal nové meno - Chicago Pile-2 alebo jednoducho CP-2.

CP-2 mal väčší výkon ako jeho predchodca, niekoľko kilowattov a bol preň skonštruovaný radiačný štít. Po určitom čase sa k CP-2 pridal ďalší reaktor (CP-3). Tieto dva reaktory fungovali desať rokov, kým boli v roku 1954 odstavené.
Bola vykopaná obrovská diera, aby pochovali jadrové reaktory. Cielený výbuch pomohol poslať CP-2 a CP-3 do zabudnutia do útrob zeme. Všetky budovy postavené na obsluhu reaktorov boli zničené a tiež zasypané. Pohrebisko bolo pokryté drveným kameňom a zeminou a upravené.

Dnes pohrebisko nájdeme pri žulových blokoch. Prvý hovorí, že miesto A, druhý hovorí Plot M.

Jadrový reaktor, princíp činnosti, prevádzka jadrového reaktora.

Každý deň používame elektrinu a nemyslíme na to, ako sa vyrába a ako sa k nám dostala. Napriek tomu je to jedna z najdôležitejších súčastí modernej civilizácie. Bez elektriny by nebolo nič – žiadne svetlo, žiadne teplo, žiadny pohyb.

Každý vie, že elektrina sa vyrába v elektrárňach, vrátane jadrových. Srdcom každej jadrovej elektrárne je nukleárny reaktor. To je to, na čo sa pozrieme v tomto článku.

Nukleárny reaktor, zariadenie, v ktorom riadený reťazec jadrovej reakcie s uvoľňovaním tepla. Tieto zariadenia sa používajú najmä na výrobu elektriny a na pohon veľkých lodí. Aby sme si predstavili výkon a účinnosť jadrových reaktorov, môžeme uviesť príklad. Tam, kde priemerný jadrový reaktor bude vyžadovať 30 kilogramov uránu, bude priemerná tepelná elektráreň vyžadovať 60 vagónov uhlia alebo 40 nádrží vykurovacieho oleja.

Prototyp nukleárny reaktor bola postavená v decembri 1942 v USA pod vedením E. Fermiho. Bol to takzvaný „Chicago stack“. Chicago Pile (neskôr slovo„Hromada“ spolu s inými význammi znamená jadrový reaktor). Tento názov dostal, pretože pripomínal veľký stoh grafitových blokov umiestnených jeden na druhom.

Medzi bloky boli umiestnené sférické „pracovné tekutiny“ vyrobené z prírodného uránu a jeho oxidu.

V ZSSR bol postavený prvý reaktor pod vedením akademika I. V. Kurchatova. Reaktor F-1 bol uvedený do prevádzky 25. decembra 1946. Reaktor bol guľového tvaru a mal priemer asi 7,5 metra. Nemal žiadny chladiaci systém, takže fungoval pri veľmi nízkych úrovniach výkonu.

Výskum pokračoval a 27. júna 1954 bola v Obninsku uvedená do prevádzky prvá jadrová elektráreň na svete s výkonom 5 MW.

Princíp činnosti jadrového reaktora.

Pri rozpade uránu U 235 sa uvoľňuje teplo sprevádzané uvoľnením dvoch alebo troch neutrónov. Podľa štatistík – 2.5. Tieto neutróny sa zrážajú s inými atómami uránu U235. Pri zrážke sa urán U 235 mení na nestabilný izotop U 236, ktorý sa takmer okamžite rozpadá na Kr 92 a Ba 141 + rovnaké 2-3 neutróny. Rozpad je sprevádzaný uvoľňovaním energie vo forme gama žiarenia a tepla.

Toto sa nazýva reťazová reakcia. Pri štiepení atómov sa zvyšuje počet rozpadov geometrická progresia, čo v konečnom dôsledku vedie k bleskovo rýchlemu, na naše pomery, uvoľneniu obrovského množstva energie – k atómovému výbuchu dochádza ako dôsledok nekontrolovateľnej reťazovej reakcie.

Avšak v nukleárny reaktor máme do činenia riadená jadrová reakcia. Ako to bude možné, je popísané nižšie.

Konštrukcia jadrového reaktora.

V súčasnosti existujú dva typy jadrových reaktorov: VVER (vodou chladený energetický reaktor) a RBMK (vysokovýkonný kanálový reaktor). Rozdiel je v tom, že RBMK je varný reaktor, kým VVER využíva vodu pod tlakom 120 atmosfér.

reaktor VVER 1000 - pohon riadiaceho systému; 2 - kryt reaktora; 3 - teleso reaktora; 4 - blok ochranné potrubia(BZT); 5 - hriadeľ; 6 - kryt jadra; 7 - palivové články (FA) a regulačné tyče;

Každý priemyselný jadrový reaktor je kotol, cez ktorý prúdi chladivo. Spravidla ide o obyčajnú vodu (asi 75% vo svete), tekutý grafit (20%) a ťažkú ​​vodu (5%). Na experimentálne účely sa použilo berýlium a predpokladalo sa, že ide o uhľovodík.

TVEL– (palivový prvok). Ide o tyče v zirkónovej škrupine so zliatinou nióbu, vo vnútri ktorej sú umiestnené tablety oxidu uraničitého.

TVEL Raktor RBMK. Konštrukcia palivového článku reaktora RBMK: 1 - zátka; 2 - tablety oxidu uraničitého; 3 - zirkónový plášť; 4 - pružina; 5 - puzdro; 6 - hrot.

TVEL obsahuje aj pružinový systém na držanie palivových peliet na rovnakej úrovni, čo umožňuje presnejšie regulovať hĺbku ponorenia/odstránenia paliva do aktívnej zóny. Sú zostavené do kaziet šesťuholníkového tvaru, z ktorých každá obsahuje niekoľko desiatok palivových tyčí. Chladivo prúdi cez kanály v každej kazete.

Palivové tyče v kazete sú zvýraznené zelenou farbou.

Zostava palivovej kazety.

Jadro reaktora pozostáva zo stoviek kaziet umiestnených vertikálne a spojených dohromady kovovým plášťom - telom, ktoré zároveň plní úlohu reflektora neutrónov. Medzi kazetami sú v pravidelných intervaloch vložené regulačné tyče a tyče havarijnej ochrany reaktora, ktoré sú určené na odstavenie reaktora v prípade prehriatia.

Uveďme ako príklad údaje o reaktore VVER-440:

Ovládače sa môžu pohybovať hore a dole, klesať alebo naopak, pričom opúšťajú aktívnu zónu, kde je reakcia najintenzívnejšia. O to sa starajú výkonné elektromotory v spojení s riadiacim systémom Havarijné ochranné tyče sú určené na odstavenie reaktora v prípade havarijnej situácie, pádu do aktívnej zóny a pohlcovania väčšieho množstva voľných neutrónov.

Každý reaktor má veko, cez ktoré sa vkladajú a vyberajú použité a nové kazety.

Tepelná izolácia sa zvyčajne inštaluje na vrch nádoby reaktora. Ďalšou bariérou je biologická ochrana. Zvyčajne ide o železobetónový bunker, do ktorého je vstup uzavretý vzduchovou komorou s utesnenými dverami. Biologická ochrana je navrhnutá tak, aby v prípade výbuchu zabránila úniku rádioaktívnej pary a kúskov reaktora do atmosféry.

Jadrový výbuch v moderný reaktor mimoriadne nepravdepodobné. Pretože palivo je dosť mierne obohatené a rozdelené na palivové články. Aj keď sa jadro roztopí, palivo nebude schopné reagovať tak aktívne. Najhoršie, čo sa môže stať, je tepelný výbuch ako v Černobyle, keď tlak v reaktore dosiahol také hodnoty, že jednoducho prasklo kovové puzdro a kryt reaktora s hmotnosťou 5000 ton urobil obrátený skok a prerazil strechu. priestor reaktora a vypúšťanie pary von. Ak by bola jadrová elektráreň v Černobyle vybavená správnou biologickou ochranou, akou je dnešný sarkofág, potom by katastrofa stála ľudstvo oveľa menej.

Prevádzka jadrovej elektrárne.

V skratke, takto vyzerá raboboa.

Jadrová elektráreň. (Kliknuteľné)

Po vstupe do aktívnej zóny reaktora pomocou čerpadiel sa voda ohreje z 250 na 300 stupňov a vystupuje z „druhej strany“ reaktora. Toto sa nazýva prvý okruh. Potom je odoslaný do výmenníka tepla, kde sa stretáva s druhým okruhom. Potom para pod tlakom prúdi na lopatky turbíny. Turbíny vyrábajú elektrinu.

Význam jadrovej energie v modernom svete

Jadrová energia urobila za posledných niekoľko desaťročí obrovský pokrok a stala sa jedným z najdôležitejších zdrojov elektriny pre mnohé krajiny. Zároveň treba pripomenúť, že za rozvojom tohto odvetvia národného hospodárstva stojí enormné úsilie desiatok tisíc vedcov, inžinierov a obyčajných pracovníkov, ktorí robia všetko pre to, aby sa „pokojný atóm“ nezmenil na skutočnou hrozbou pre milióny ľudí. Skutočným jadrom každej jadrovej elektrárne je jadrový reaktor.

História vzniku jadrového reaktora

Prvé takéto zariadenie zostrojil na vrchole druhej svetovej vojny v USA slávny vedec a inžinier E. Fermi. Kvôli jeho nezvyčajný vzhľad Tento jadrový reaktor, pripomínajúci stoh grafitových blokov naskladaných na seba, sa nazýval Chicago Stack. Za zmienku stojí, že toto zariadenie fungovalo na urán, ktorý bol umiestnený práve medzi blokmi.

Vytvorenie jadrového reaktora v Sovietskom zväze

Zvýšená pozornosť sa u nás venovala aj jadrovej problematike. Napriek tomu, že hlavné úsilie vedcov sa sústredilo na vojenské využitie atómu, získané výsledky aktívne využívali na mierové účely. Prvý jadrový reaktor s kódovým označením F-1 postavila koncom decembra 1946 skupina vedcov pod vedením slávneho fyzika I. Kurčatova. Jeho významnou nevýhodou bola absencia akéhokoľvek chladiaceho systému, takže sila energie, ktorú uvoľnil, bola mimoriadne zanedbateľná. Sovietski výskumníci zároveň dokončili začaté práce, ktorých výsledkom bolo len o osem rokov neskôr otvorenie prvej jadrovej elektrárne na svete v meste Obninsk.

Princíp činnosti reaktora

Jadrový reaktor je mimoriadne zložitý a nebezpečný technické zariadenie. Princíp jeho činnosti je založený na skutočnosti, že počas rozpadu uránu sa uvoľňuje niekoľko neutrónov, ktoré zase vyraďujú elementárne častice zo susedných atómov uránu. Táto reťazová reakcia uvoľňuje značné množstvo energie vo forme tepla a gama lúčov. Zároveň je potrebné vziať do úvahy skutočnosť, že ak táto reakcia nie je žiadnym spôsobom kontrolovaná, potom dôjde k štiepeniu atómov uránu krátka doba môže viesť k silnému výbuchu s nežiaducimi následkami.

Aby reakcia prebiehala v presne stanovených medziach, má veľký význam návrh jadrového reaktora. V súčasnosti je každá takáto konštrukcia akýmsi kotlom, cez ktorý preteká chladiaca kvapalina. V tejto kapacite sa zvyčajne používa voda, ale existujú jadrové elektrárne, ktoré používajú tekutý grafit alebo ťažkú ​​vodu. Moderný jadrový reaktor si nemožno predstaviť bez stoviek špeciálnych šesťhranných kaziet. Obsahujú prvky generujúce palivo, cez kanáliky ktorých prúdi chladivá. Táto kazeta je potiahnutá špeciálnou vrstvou, ktorá je schopná odrážať neutróny a tým spomaľovať reťazovú reakciu

Jadrový reaktor a jeho ochrana

Má niekoľko úrovní ochrany. Okrem samotného tela je navrchu pokrytý špeciálnou tepelnou izoláciou a biologickou ochranou. Z technického hľadiska je táto konštrukcia výkonným železobetónovým bunkrom, ku ktorému sú dvere čo najtesnejšie uzavreté.

Strana 1

Prvý jadrový reaktor postavený v Sovietskom zväze (urán-grafit) fungoval na prírodný urán bez špeciálneho chladenia.  

Prvý jadrový reaktor, vytvorený pod vedením Fermiho, bol spustený v roku 1942. Ako suroviny a štiepne látky v reaktoroch sa používajú U-235, Pu-239, U-238 a Th-232. V prírodnej zmesi izotopov uránu sa nachádza izotop U-238. Pochopiť procesy prebiehajúce v reaktore s prírodná zmes izotopov, je potrebné vziať do úvahy rozdiely uvedené v § 18.8 v podmienkach, za ktorých dochádza k štiepeniu jadier oboch izotopov uránu. Tieto neutróny sú schopné spôsobiť štiepenie iba jadier U-235. Tých niekoľko rýchlych neutrónov, ktorých energia presahuje štiepnu aktivačnú energiu jadra U-238, bude pravdepodobnejšie podliehať nepružnému rozptylu a ich energia je spravidla pod prahom štiepenia jadra U-238. V dôsledku série zrážok s jadrami uránu neutróny strácajú energiu v malých častiach, spomaľujú sa a zažívajú radiačné zachytenie jadrami U-238 alebo sú pohltené jadrami U-235. Absorpcia neutrónov jadrami U-235 podporuje rozvoj reťazovej reakcie, zatiaľ čo ich absorpcia jadrami U-238 odstraňuje neutróny z reťazovej reakcie a vedie k ukončeniu reakčných reťazcov. Výpočty ukazujú, že v prírodnej zmesi izotopov uránu pravdepodobnosť ukončenia reťazca prevyšuje pravdepodobnosť vetvenia reakcie a štiepna reťazová reakcia sa nemôže vyvinúť ani s rýchlymi, ani s pomalými neutrónmi.  

Prvý jadrový reaktor, vytvorený pod vedením Fermiho, bol spustený v roku 1942. Ako suroviny a štiepne látky v reaktoroch sa používajú U-235, Pu-239, U-238 a Th-232. V prírodnej zmesi izotopov uránu obsahuje izotop U-238 140-krát viac ako izotop U-235. Pre pochopenie procesov prebiehajúcich v reaktore s prírodnou zmesou izotopov je potrebné vziať do úvahy rozdiely uvedené v § 18.8 v podmienkach, za ktorých dochádza k štiepeniu jadier oboch izotopov uránu. Tieto neutróny sú schopné spôsobiť štiepenie iba jadier U-235. Tých niekoľko rýchlych neutrónov, ktorých energia presahuje štiepnu aktivačnú energiu jadra U-238, bude pravdepodobnejšie podliehať nepružnému rozptylu a ich energia je spravidla pod prahom štiepenia jadra U-238. V dôsledku série zrážok s jadrami uránu neutróny strácajú energiu v malých častiach, spomaľujú sa a zažívajú radiačné zachytenie jadrami U-238 alebo sú pohltené jadrami U-235. Absorpcia neutrónov jadrami U-235 podporuje rozvoj reťazovej reakcie, zatiaľ čo ich absorpcia jadrami U-238 odstraňuje neutróny z reťazovej reakcie a vedie k ukončeniu reakčných reťazcov. Výpočty ukazujú, že v prírodnej zmesi izotopov uránu pravdepodobnosť ukončenia reťazca prevyšuje pravdepodobnosť vetvenia reakcie a štiepna reťazová reakcia sa nemôže vyvinúť ani s rýchlymi, ani s pomalými neutrónmi.  

Prvé jadrové reaktory boli postavené tak, aby spĺňali naliehavé požiadavky výrobného programu. atómových zbraní; Tieto požiadavky boli dominantné v návrhu reaktora už 10 rokov. Reaktory na vojenské účely slúžili v podstate len na výrobu plutónia a hlavné úsilie smerovalo k separácii plutónia od prírodného alebo málo obohateného uránu. Palivové články v takýchto reaktoroch boli zvyčajne uzavreté v plášťoch vyrobených z hliníka alebo zliatin horčíka.  

Prvý jadrový reaktor postavil koncom roku 1942 v USA taliansky fyzik Fermi.  

Prvý jadrový reaktor postavil Fermi a jeho kolegovia z uránu a grafitu koncom roku 1942 v USA.  

V našej krajine boli postavené prvé jadrové reaktory s rýchlymi neutrónmi - ide o Belojarskú jadrovú elektráreň, ako aj jadrovú elektráreň v meste Ševčenko. Aby reaktor dosiahol svoju projektovanú kapacitu, je potrebné, aby sa takmer všetok Np (T/z 2 35 dní) premenil na Pu. Okrem toho sa musí výsledný Pu oddeliť od zostávajúceho pôvodného uránu a fragmentačných prvkov. Chémia jadrových reaktorov je teda veľmi zložitá.  

Reťazová reakcia s použitím domino ako príkladu.

Prvé jadrové reaktory boli vyvinuté počas druhej svetovej vojny.  

Prvý jadrový reaktor nebol určený na výrobu energie, bol potrebný na akumuláciu materiálov a vedomostí.  

Prvý uránový jadrový reaktor kritickej veľkosti bol inštalovaný na Chicagskej univerzite. Do tej doby sa už vyrobilo asi 6 ton čistého uránu; urán a grafit sa ukladali v po sebe nasledujúcich vrstvách – spolu 57 vrstiev – v ktorých boli ponechané otvory pre tyče na úpravu kadmia.  

Hoci prvý jadrový reaktor bol spustený len pred 12 rokmi, o týchto mimoriadnych zariadeniach by sa už dali písať celé zväzky. Dnes sú na celom svete – v Sovietskom zväze a Spojených štátoch amerických, vo Francúzsku a Kanade, v Nórsku a Anglicku – rôzne druhy reaktory. Niektoré z nich slúžia na výskumné účely, iné vyrábajú energiu a ďalšie sú skutočnými továrňami na výrobu obrovského množstva rôznych rádioaktívnych izotopov. Zastavme sa aspoň krátko pri návrhu a prevádzke jadrových reaktorov.  

V prvých jadrových reaktoroch sa ako moderátor používal špeciálny grafit. V grafite (hustota 1 67) prejde neutrón medzi zrážkami s uhlíkovými jadrami v priemere 2 53 cm a stratí 0 158 svojej energie. V dôsledku toho sa schopnosť moderovania bude rovnať 0,0625 a počas 1 cm prechodu cez grafit stratí rýchly neutrón 6-25% svojej energie.  

Dnes si urobíme krátky výlet do sveta jadrovej fyziky. Témou našej exkurzie bude jadrový reaktor. Dozviete sa, ako funguje, aké fyzikálne princípy sú základom jeho fungovania a kde sa toto zariadenie používa.

Zrodenie jadrovej energie

Prvý jadrový reaktor na svete bol vytvorený v roku 1942 v USA experimentálna skupina fyzikov vedená laureátom nobelová cena Enrico Fermi. Zároveň uskutočnili samoudržiavaciu reakciu štiepenia uránu. Atómový džin bol prepustený.

Prvý sovietsky jadrový reaktor bol spustený v roku 1946, a o 8 rokov neskôr vytvorila prúd prvá jadrová elektráreň na svete v meste Obninsk. Hlavným vedeckým riaditeľom práce v jadrovom energetickom priemysle ZSSR bol vynikajúci fyzik Igor Vasilievič Kurčatov.

Odvtedy sa vystriedalo niekoľko generácií jadrových reaktorov, ale hlavné prvky jeho konštrukcie zostali nezmenené.

Anatómia jadrového reaktora

Toto jadrové zariadenie je hrubostenná oceľová nádrž s valcovým objemom od niekoľkých kubických centimetrov po mnoho kubických metrov.

Vo vnútri tohto valca je svätyňa svätých - jadro reaktora. Tu dochádza k reťazovej reakcii jadrového štiepenia.

Pozrime sa, ako tento proces prebieha.

Najmä jadrá ťažkých prvkov urán-235 (U-235), pod vplyvom malého energetického šoku sú schopné rozpadnúť sa na 2 fragmenty približne rovnakej hmotnosti. Pôvodcom tohto procesu je neutrón.

Fragmenty sú najčastejšie jadrá bária a kryptónu. Každý z nich nesie kladný náboj, takže Coulombovské odpudzovacie sily ich prinútia rozletieť sa rôzne strany asi 1/30 rýchlosti svetla. Tieto fragmenty sú nositeľmi kolosálnej kinetickej energie.

Pre praktické využitie energie je potrebné, aby jej uvoľňovanie bolo samoudržateľné. Reťazová reakcia, Predmetné štiepenie je obzvlášť zaujímavé, pretože každé štiepenie je sprevádzané emisiou nových neutrónov. Na jeden počiatočný neutrón sa v priemere vyprodukujú 2-3 nové neutróny. Počet štiepnych jadier uránu rastie ako lavína,čo spôsobuje uvoľnenie obrovskej energie. Ak tento proces nie je kontrolovaný, dôjde k jadrovému výbuchu. Odohráva sa v .

Na reguláciu počtu neutrónov materiály, ktoré absorbujú neutróny sa zavádzajú do systému, zabezpečenie hladkého uvoľňovania energie. Ako absorbéry neutrónov sa používa kadmium alebo bór.

Ako obmedziť a využiť obrovskú kinetickú energiu úlomkov? Na tieto účely sa používa chladiaca kvapalina, t.j. špeciálne prostredie, pohyb, v ktorom sa úlomky spomaľujú a extrémne ho zahrievajú vysoké teploty. Takýmto médiom môže byť obyčajná alebo ťažká voda, tekuté kovy (sodík), ako aj niektoré plyny. Aby nedošlo k prechodu chladiacej kvapaliny do stavu pary, v jadre je podporovaný vysoký tlak(až 160 atm). Z tohto dôvodu sú steny reaktora vyrobené z desaťcentimetrovej ocele špeciálnych akostí.

Ak neutróny uniknú za jadrové palivo, reťazová reakcia sa môže prerušiť. Preto existuje kritické množstvo štiepneho materiálu, t.j. jeho minimálna hmotnosť, pri ktorej sa udrží reťazová reakcia. Závisí to od rôznych parametrov, vrátane prítomnosti reflektora obklopujúceho jadro reaktora. Slúži na zabránenie úniku neutrónov do životné prostredie. Najbežnejší materiál na to konštrukčný prvok je grafit.

Procesy prebiehajúce v reaktore sú sprevádzané uvoľňovaním najnebezpečnejšieho typu žiarenia - gama žiarenia. Aby sa toto nebezpečenstvo minimalizovalo, je vybavený antiradiačnou ochranou.

Ako funguje jadrový reaktor?

Jadrové palivo, nazývané palivové tyče, je umiestnené v aktívnej zóne reaktora. Sú to tablety vytvorené zo štiepneho materiálu a umiestnené v tenkých rúrkach dlhých asi 3,5 ma s priemerom 10 mm.

V aktívnej zóne sú umiestnené stovky podobných palivových kaziet, ktoré sa stávajú zdrojmi tepelnej energie uvoľnenej počas reťazovej reakcie. Chladivo prúdiace okolo palivových tyčí tvorí prvý okruh reaktora.

Zahriaty na vysoké parametre sa čerpá do parogenerátora, kde odovzdáva svoju energiu vode sekundárneho okruhu a mení ju na paru. Výsledná para roztáča turbogenerátor. Elektrina generovaná touto jednotkou sa prenáša k spotrebiteľovi. A odpadová para, ochladená vodou z chladiaceho jazierka, sa vo forme kondenzátu vracia do parogenerátora. Cyklus je dokončený.

Táto dvojokruhová prevádzka jadrového zariadenia eliminuje prienik žiarenia sprevádzajúceho procesy prebiehajúce v aktívnej zóne za jej hranice.

V reaktore teda existuje reťazec energetických premien: jadrová energia štiepneho materiálu → na kinetickú energiu fragmentov → termálna energia chladiaca kvapalina → kinetická energia turbíny → a na elektrickú energiu v generátore.

Nevyhnutné straty energie vedú k Účinnosť jadrových elektrární je pomerne nízka, 33 – 34 %.

Okrem výroby elektrickej energie v jadrových elektrárňach sa jadrové reaktory využívajú na výrobu rôznych rádioaktívnych izotopov, na výskum v mnohých oblastiach priemyslu a na štúdium prípustných parametrov priemyselných reaktorov. Dopravné reaktory, ktoré poskytujú energiu pre motory vozidiel, sú čoraz rozšírenejšie.

Typy jadrových reaktorov

Jadrové reaktory zvyčajne bežia na urán U-235. Jeho obsahom však je prírodný materiál extrémne malé, iba 0,7 %. Prevažnú časť prírodného uránu tvorí izotop U-238. Iba pomalé neutróny môžu spôsobiť reťazovú reakciu v U-235 a izotop U-238 je štiepený iba rýchlymi neutrónmi. V dôsledku štiepenia jadra sa rodia pomalé aj rýchle neutróny. Rýchle neutróny, ktoré sú inhibované v chladiacej kvapaline (vode), sa stávajú pomalými. Ale množstvo izotopu U-235 v prírodnom uráne je také malé, že je potrebné uchýliť sa k jeho obohateniu, čím sa jeho koncentrácia zvýši na 3-5%. Tento proces je veľmi nákladný a ekonomicky nerentabilný. Navyše sa kráti čas prírodné zdroje Odhaduje sa, že tento izotop vydrží len 100-120 rokov.

Preto v jadrovom priemysle Dochádza k postupnému prechodu na reaktory pracujúce na rýchlych neutrónoch.

Ich hlavným rozdielom je, že ako chladivo používajú tekuté kovy, ktoré nespomaľujú neutróny a ako jadrové palivo sa používa U-238. Jadrá tohto izotopu prechádzajú reťazcom jadrových premien na Plutónium-239, ktoré podlieha reťazovej reakcii rovnakým spôsobom ako U-235. To znamená, že jadrové palivo sa reprodukuje av množstvách prevyšujúcich jeho spotrebu.

Podľa odborníkov zásoby izotopu Urán-238 by mali stačiť na 3000 rokov. Tento čas stačí na to, aby ľudstvo malo dostatok času na vývoj ďalších technológií.

Problémy využívania jadrovej energie

Spolu s zjavné výhody jadrovej energetiky, rozsah problémov spojených s prevádzkou jadrových zariadení nemožno podceňovať.

Prvým je zneškodňovanie rádioaktívneho odpadu a demontovaných zariadení jadrová energia. Tieto prvky majú aktívne vyžarovanie pozadia, ktoré pretrváva dlhú dobu. Na likvidáciu tohto odpadu sa používajú špeciálne olovené nádoby. Predpokladá sa, že budú pochované v oblastiach permafrostu v hĺbke až 600 metrov. Preto sa neustále pracuje na hľadaní spôsobu recyklácie rádioaktívneho odpadu, ktorý by mal vyriešiť problém likvidácie a pomôcť zachovať ekológiu našej planéty.

Druhým nemenej závažným problémom je zaistenie bezpečnosti počas prevádzky JE. Veľké havárie, ako je Černobyľ, môžu odniesť mnohé ľudské životy a vyradiť z používania rozsiahle oblasti.

Nehoda v japonskej jadrovej elektrárni Fukušima-1 len potvrdila potenciálne nebezpečenstvo, ktoré sa prejavuje pri vzniku mimoriadnej situácie v jadrových zariadeniach.

Možnosti jadrovej energie sú však také veľké, že ekologické problémy ustúpiť do pozadia.

Dnes ľudstvo nemá iný spôsob, ako uspokojiť svoj neustále sa zvyšujúci hlad po energii. Základom jadrovej energetiky budúcnosti budú zrejme „rýchle“ reaktory s funkciou reprodukovania jadrového paliva.

Ak by vám bola táto správa užitočná, rád vás uvidím