مبدأ تشغيل المفاعل. الجميع سمع ولكن لا أحد يعرف. كيف يعمل المفاعل النووي (الذري)

مفاعل نووي ، مبدأ التشغيل ، تشغيل مفاعل نووي.

نستخدم الكهرباء كل يوم ولا نفكر في كيفية إنتاجها وكيف وصلت إلينا. ومع ذلك ، فهي من أهم أجزاء الحضارة الحديثة. بدون كهرباء ، لن يكون هناك شيء - لا ضوء ولا حرارة ولا حركة.

يعلم الجميع أن الكهرباء يتم توليدها في محطات الطاقة ، بما في ذلك المحطات النووية. قلب كل محطة للطاقة النووية مفاعل نووي. هذا ما سنناقشه في هذا المقال.

مفاعل نووي، جهاز يحدث فيه تفاعل نووي متسلسل متحكم فيه مع إطلاق حرارة. في الأساس ، تُستخدم هذه الأجهزة لتوليد الكهرباء وكمحرك للسفن الكبيرة. من أجل تخيل قوة وكفاءة المفاعلات النووية ، يمكن للمرء أن يعطي مثالاً. حيث يحتاج المفاعل النووي المتوسط إلى 30 كيلوجرامًا من اليورانيوم ، فإن متوسط الطاقة الحرارية يحتاج إلى 60 عربة من الفحم أو 40 خزانًا من زيت الوقود.

النموذج المبدئي مفاعل نوويتم بناؤه في ديسمبر 1942 في الولايات المتحدة الأمريكية تحت إشراف E. Fermi. كان ما يسمى ب "شيكاغو ستيك". شيكاغو بايل (فيما بعد كلمةبدأ "بايل" مع المعاني الأخرى للدلالة على مفاعل نووي).تم إعطاء هذا الاسم له نظرًا لحقيقة أنه يشبه كومة كبيرة من كتل الجرافيت الموضوعة واحدة فوق الأخرى.

بين الكتل تم وضع "أجسام عاملة" كروية من اليورانيوم الطبيعي وثاني أكسيده.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم بناء أول مفاعل تحت قيادة الأكاديمي الرابع كورتشاتوف. تم تشغيل مفاعل F-1 في 25 ديسمبر 1946. كان المفاعل على شكل كرة ويبلغ قطره حوالي 7.5 متر. لم يكن لديها نظام تبريد ، لذلك كانت تعمل بمستويات طاقة منخفضة للغاية.

استمر البحث وفي 27 يونيو 1954 ، تم تشغيل أول محطة للطاقة النووية في العالم بسعة 5 ميجاوات في مدينة أوبنينسك.

مبدأ تشغيل المفاعل النووي.

أثناء تحلل اليورانيوم U 235 ، يتم إطلاق الحرارة ، مصحوبة بإطلاق نيوترونين أو ثلاثة نيوترونات. وفقا للإحصاءات - 2.5. تتصادم هذه النيوترونات مع ذرات يورانيوم أخرى U 235. في حالة حدوث تصادم ، يتحول اليورانيوم U 235 إلى نظير غير مستقر U 236 ، والذي يتحلل على الفور تقريبًا إلى Kr 92 و Ba 141 + هذين النيوترونات نفسها. ويرافق الانحلال إطلاق طاقة على شكل أشعة جاما والحرارة.

وهذا ما يسمى بالتفاعل المتسلسل. عند انقسام الذرات ، يزداد عدد الاضمحلال أضعافًا مضاعفة ، مما يؤدي في النهاية إلى إطلاق كمية هائلة من الطاقة بسرعة البرق ، وفقًا لمعاييرنا - يحدث انفجار ذري نتيجة لتفاعل تسلسلي غير متحكم فيه.

ومع ذلك، في مفاعل نووينحن نتعامل مع تفاعل نووي خاضع للرقابة.كيف يصبح هذا ممكنا موصوفة كذلك.

جهاز مفاعل نووي.

في الوقت الحاضر ، هناك نوعان من المفاعلات النووية VVER (مفاعل طاقة الماء المضغوط) و RBMK (مفاعل قناة عالية الطاقة). الفرق هو أن RBMK عبارة عن مفاعل يعمل بالماء المغلي ، بينما يستخدم VVER الماء تحت ضغط 120 جوًا.

مفاعل VVER 1000.1 - محرك CPS ؛ 2 - غطاء المفاعل. 3 - وعاء المفاعل. 4 - كتلة من الأنابيب الواقية (BZT) ؛ 5 - لي ؛ 6 - يربك الأساسية ؛ 7 - مجموعات الوقود (FA) وقضبان التحكم ؛

كل مفاعل نووي من النوع الصناعي عبارة عن غلاية يتدفق من خلالها المبرد. كقاعدة عامة ، هذا هو الماء العادي (حوالي 75٪ في العالم) والجرافيت السائل (20٪) والماء الثقيل (5٪). للأغراض التجريبية ، تم استخدام البريليوم وافترض وجود هيدروكربون.

TVEL- (عنصر الوقود). هذه قضبان في غلاف من الزركونيوم مع خلائط من النيوبيوم ، يوجد بداخلها أقراص من ثاني أكسيد اليورانيوم.

TVEL raktor RBMK. جهاز عنصر الوقود لمفاعل RBMK: 1 - قابس ؛ 2 - أقراص من ثاني أكسيد اليورانيوم. 3 - قشرة الزركونيوم ؛ 4 - ربيع 5 - جلبة 6 - نصيحة.

يشتمل TVEL أيضًا على نظام نابض لعقد كريات الوقود على نفس المستوى ، مما يجعل من الممكن التحكم بشكل أكثر دقة في عمق غمر / إزالة الوقود في القلب. يتم تجميعها في أشرطة سداسية ، كل منها يتضمن عدة عشرات من قضبان الوقود. يتدفق المبرد عبر القنوات في كل كاسيت.

عناصر الوقود في الكاسيت مظللة باللون الأخضر.

تجميع علبة الوقود.

يتكون قلب المفاعل من مئات الكاسيت ، موضوعة رأسياً ومتحدة معاً بواسطة غلاف معدني - الجسم ، الذي يلعب أيضًا دور عاكس نيوتروني. من بين الكاسيت ، يتم إدخال قضبان التحكم وقضبان الحماية في حالات الطوارئ للمفاعل على فترات منتظمة ، والتي ، في حالة ارتفاع درجة الحرارة ، مصممة لإغلاق المفاعل.

دعونا نعطي كمثال البيانات الخاصة بمفاعل VVER-440:

يمكن أن تتحرك وحدات التحكم لأعلى ولأسفل عن طريق الغرق ، أو العكس ، تاركة القلب ، حيث يكون التفاعل أكثر كثافة. يتم توفير ذلك من خلال محركات كهربائية قوية ، جنبًا إلى جنب مع نظام التحكم. تم تصميم قضبان الحماية في حالات الطوارئ لإغلاق المفاعل في حالة الطوارئ ، والسقوط في القلب وامتصاص المزيد من النيوترونات الحرة.

يحتوي كل مفاعل على غطاء يتم من خلاله تحميل وتفريغ الكاسيت المستخدم والجديد.

عادة ما يتم تركيب العزل الحراري أعلى وعاء المفاعل. الحاجز التالي هو الحماية البيولوجية. هذا عادة ما يكون قبوًا من الخرسانة المسلحة ، يتم إغلاق مدخله بغرفة معادلة الضغط بأبواب محكمة الغلق. تم تصميم الحماية البيولوجية بحيث لا تطلق البخار المشع وقطع المفاعل في الغلاف الجوي ، في حالة حدوث انفجار.

إن حدوث انفجار نووي في المفاعلات الحديثة أمر مستبعد للغاية. لأن الوقود ليس مخصبًا بدرجة كافية ، وينقسم إلى TVELs. حتى لو انصهر القلب ، فلن يكون الوقود قادرًا على التفاعل بنشاط. الحد الأقصى الذي يمكن أن يحدث هو انفجار حراري ، كما حدث في تشيرنوبيل ، عندما وصل الضغط في المفاعل إلى هذه القيم بحيث تمزق الهيكل المعدني ببساطة ، وقام غطاء المفاعل ، الذي يزن 5000 طن ، بقفزة قلب ، والاختراق سقف حجرة المفاعل وإخراج البخار. إذا كانت محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية مجهزة بالحماية البيولوجية الصحيحة ، مثل التابوت الحجري اليوم ، فإن الكارثة كانت ستكلف البشرية أقل بكثير.

عمل محطة للطاقة النووية.

باختصار ، تبدو الرابوبوا هكذا.

محطة طاقة نووية. (قابل للنقر)

بعد دخول قلب المفاعل بمساعدة المضخات ، يتم تسخين الماء من 250 إلى 300 درجة ويخرج من "الجانب الآخر" للمفاعل. هذه تسمى الحلقة الأولى. ثم يذهب إلى المبادل الحراري ، حيث يلتقي بالدائرة الثانية. بعد ذلك ، يدخل البخار تحت الضغط إلى شفرات التوربينات. توربينات توليد الكهرباء.

الجهاز ومبدأ العملية

آلية تحرير الطاقة

يترافق تحول المادة مع إطلاق الطاقة الحرة فقط إذا كانت المادة تحتوي على احتياطي من الطاقات. هذا الأخير يعني أن الجسيمات الدقيقة للمادة في حالة مع طاقة راحة أكبر مما كانت عليه في حالة أخرى محتملة ، والتي يوجد الانتقال إليها. يتم دائمًا منع الانتقال التلقائي بواسطة حاجز طاقة ، للتغلب على ما يجب أن تتلقى الجسيمات الدقيقة قدرًا من الطاقة من الخارج - طاقة الإثارة. يتكون التفاعل الخارجي للطاقة من حقيقة أنه في التحول الذي يلي الإثارة ، يتم إطلاق المزيد من الطاقة أكثر مما هو مطلوب لإثارة العملية. هناك طريقتان للتغلب على حاجز الطاقة: إما بسبب الطاقة الحركية للجسيمات المتصادمة ، أو بسبب طاقة الربط للجسيم المنضم.

إذا أخذنا في الاعتبار المقاييس العيانية لإطلاق الطاقة ، فيجب أن تحتوي الطاقة الحركية اللازمة لإثارة التفاعلات على كل جزيئات المادة ، أو في البداية على الأقل بعض جسيمات المادة. لا يمكن تحقيق ذلك إلا من خلال زيادة درجة حرارة الوسط إلى قيمة تقترب فيها طاقة الحركة الحرارية من قيمة عتبة الطاقة التي تحدد مسار العملية. في حالة التحولات الجزيئية ، أي التفاعلات الكيميائية ، عادة ما تكون هذه الزيادة مئات من الكلفينات ، بينما في حالة التفاعلات النووية تكون على الأقل 10 7 بسبب الارتفاع العالي جدًا لحواجز كولوم من النوى المتصادمة. تم إجراء الإثارة الحرارية للتفاعلات النووية في الممارسة العملية فقط في تخليق أخف نوى ، حيث تكون حواجز كولوم في حدها الأدنى (اندماج نووي حراري).

لا تتطلب الإثارة بواسطة الجسيمات الموصلة طاقة حركية كبيرة ، وبالتالي لا تعتمد على درجة حرارة الوسط ، لأنها تحدث بسبب الروابط غير المستخدمة المتأصلة في جسيمات القوى الجذابة. لكن من ناحية أخرى ، فإن الجسيمات نفسها ضرورية لإثارة ردود الفعل. وإذا لم نضع في اعتبارنا مرة أخرى فعلًا منفصلاً للتفاعل ، ولكن إنتاج الطاقة على نطاق مجهري ، فلن يكون هذا ممكنًا إلا عند حدوث تفاعل متسلسل. ينشأ هذا الأخير عندما تظهر الجسيمات التي تثير التفاعل مرة أخرى كمنتجات لتفاعل خارجي للطاقة.

تصميم

يتكون أي مفاعل نووي من الأجزاء التالية:

الأساسية مع الوقود النووي وسيط.
عاكس نيوتروني يحيط باللب ؛
نظام تنظيم التفاعل المتسلسل ، بما في ذلك الحماية في حالات الطوارئ ؛
الحماية من الإشعاع؛
نظام التحكم عن بعد.

المبادئ الفيزيائية للعملية

انظر أيضا المقالات الرئيسية:

يمكن وصف الحالة الحالية للمفاعل النووي بعامل مضاعفة النيوترونات الفعال كأو التفاعل ρ ، والتي ترتبط بالعلاقة التالية:

تتميز هذه القيم بالقيم التالية:

ك> 1 - يزداد التفاعل المتسلسل بمرور الوقت ، يكون المفاعل في الداخل فوق الحرجةالدولة ، تفاعلها ρ > 0;
ك < 1 - реакция затухает, реактор - دون الحرجة, ρ < 0;
ك = 1, ρ = 0 - عدد الانشطار النووي ثابت ، والمفاعل في حالة مستقرة حرجشرط.

حالة حرجية المفاعل النووي:

، أين

يتم تحقيق تحويل عامل الضرب إلى وحدة عن طريق موازنة تكاثر النيوترونات مع خسائرها. يوجد في الواقع سببان للخسارة: الالتقاط بدون انشطار وتسرب النيوترونات خارج وسط التكاثر.

من الواضح أن ك< k 0 , поскольку в конечном объёме вследствие утечки потери нейтронов обязательно больше, чем в бесконечном. Поэтому, если в веществе данного состава k 0 < 1, то цепная самоподдерживающаяся реакция невозможна как в бесконечном, так и в любом конечном объёме. Таким образом, k 0 определяет принципиальную способность среды размножать нейтроны.

يمكن تحديد k 0 للمفاعلات الحرارية من خلال ما يسمى ب "صيغة 4 عوامل":

، أين

η هو ناتج النيوترون لكل عمليتي امتصاص.

يمكن أن تصل أحجام مفاعلات الطاقة الحديثة إلى مئات الأمتار المكعبة ويتم تحديدها بشكل أساسي ليس من خلال ظروف الحرجية ، ولكن من خلال إمكانيات إزالة الحرارة.

الحجم الحرجمفاعل نووي - حجم قلب المفاعل في حالة حرجة. الكتلة الحرجةهي كتلة المادة الانشطارية للمفاعل ، والتي تكون في حالة حرجة.

المفاعلات التي تغذيها المحاليل المائية لأملاح النظائر الانشطارية النقية بعاكس نيوتروني مائي لها أدنى كتلة حرجة. بالنسبة لـ 235 U ، هذه الكتلة تساوي 0.8 كجم ، أما بالنسبة لـ 239 Pu فهي 0.5 كجم. ومع ذلك ، فمن المعروف على نطاق واسع أن الكتلة الحرجة لمفاعل LOPO (أول مفاعل يورانيوم مخصب في العالم) ، والذي كان به عاكس لأكسيد البريليوم ، كان 0.565 كجم ، على الرغم من حقيقة أن درجة التخصيب في النظير 235 كانت قليلة فقط أكثر من 14٪. من الناحية النظرية ، فإن أصغر كتلة حرجة لها هذه القيمة هي 10 جم فقط.

من أجل تقليل تسرب النيوترونات ، يتم إعطاء اللب شكلًا كرويًا أو قريبًا من الشكل الكروي ، مثل أسطوانة قصيرة أو مكعب ، نظرًا لأن هذه الأشكال لها أصغر نسبة من مساحة السطح إلى الحجم.

على الرغم من حقيقة أن القيمة (e - 1) عادة ما تكون صغيرة ، فإن دور الضرب السريع للنيوترونات كبير جدًا ، لأنه بالنسبة للمفاعلات النووية الكبيرة (K ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

لبدء تفاعل متسلسل ، عادة ما يتم إنتاج عدد كافٍ من النيوترونات أثناء الانشطار التلقائي لنواة اليورانيوم. من الممكن أيضًا استخدام مصدر خارجي للنيوترونات لبدء المفاعل ، على سبيل المثال ، خليط من و ، أو مواد أخرى.

حفرة اليود

المقال الرئيسي: حفرة اليود

حفرة اليود - حالة المفاعل النووي بعد إغلاقه ، وتتميز بتراكم نظير الزينون قصير العمر. تؤدي هذه العملية إلى الظهور المؤقت للتفاعل السلبي الكبير ، والذي بدوره يجعل من المستحيل جلب المفاعل إلى طاقته التصميمية لفترة معينة (حوالي يوم إلى يومين).

تصنيف

بالميعاد

حسب طبيعة استخدام المفاعلات النووية تنقسم إلى:

مفاعلات الطاقةمصممة لإنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية المستخدمة في قطاع الطاقة ، وكذلك لتحلية مياه البحر (مفاعلات تحلية المياه مصنفة أيضًا على أنها صناعية). تستخدم هذه المفاعلات بشكل رئيسي في محطات الطاقة النووية. تصل الطاقة الحرارية لمفاعلات الطاقة الحديثة إلى 5 جيجاوات. في مجموعة منفصلة خصص:
- مفاعلات النقلمصممة لتزويد محركات المركبات بالطاقة. أوسع مجموعات التطبيقات هي مفاعلات النقل البحري المستخدمة في الغواصات والسفن السطحية المختلفة ، وكذلك المفاعلات المستخدمة في تكنولوجيا الفضاء.
المفاعلات التجريبية، مصممة لدراسة الكميات الفيزيائية المختلفة ، والتي تعتبر قيمتها ضرورية لتصميم وتشغيل المفاعلات النووية ؛ لا تتجاوز قوة هذه المفاعلات بضعة كيلوواط.
مفاعلات البحث، حيث يتم استخدام تدفقات النيوترونات وأشعة غاما التي تم إنشاؤها في القلب للبحث في مجال الفيزياء النووية ، وفيزياء الحالة الصلبة ، وكيمياء الإشعاع ، وعلم الأحياء ، لاختبار المواد المعدة للتشغيل في تدفقات نيوترونية مكثفة (بما في ذلك أجزاء المفاعلات النووية) ، لإنتاج النظائر. لا تتجاوز قوة مفاعلات البحث 100 ميغاواط. عادة لا يتم استخدام الطاقة الصادرة.
المفاعلات الصناعية (الأسلحة ، النظائر)تستخدم لإنتاج النظائر المستخدمة في مختلف المجالات. الأكثر استخدامًا في إنتاج المواد المستخدمة في صنع الأسلحة النووية ، مثل 239 Pu. كما تشمل المفاعلات الصناعية المستخدمة في تحلية مياه البحر.

غالبًا ما تُستخدم المفاعلات لحل مهمتين مختلفتين أو أكثر ، وفي هذه الحالة يتم استدعاؤها متعدد الأغراض. على سبيل المثال ، كانت بعض مفاعلات الطاقة ، خاصة في فجر الطاقة النووية ، مخصصة أساسًا للتجارب. يمكن أن تكون مفاعلات النيوترونات السريعة مولدة للطاقة وتنتج نظائر في نفس الوقت. غالبًا ما تولد المفاعلات الصناعية ، بالإضافة إلى مهمتها الرئيسية ، طاقة كهربائية وحرارية.

حسب الطيف النيوتروني

مفاعل نيوتروني حراري (بطيء) ("مفاعل حراري")
مفاعل نيوتروني سريع ("مفاعل سريع")

عن طريق وضع الوقود

المفاعلات غير المتجانسة ، حيث يتم وضع الوقود في القلب بشكل منفصل على شكل كتل ، يوجد بينها وسيط ؛
المفاعلات المتجانسة ، حيث يكون الوقود والوسيط مزيجًا متجانسًا (نظام متجانس).

في مفاعل غير متجانس ، يمكن تباعد الوقود والوسيط ، على وجه الخصوص ، في مفاعل تجويفي ، يحيط عاكس الوسيط التجويف بوقود لا يحتوي على وسيط. من وجهة نظر الفيزياء النووية ، فإن معيار التجانس / عدم التجانس ليس التصميم ، ولكن وضع كتل الوقود على مسافة تتجاوز طول الاعتدال النيوتروني في وسيط معين. وهكذا ، يُحسب ما يسمى بالمفاعلات "الشبكية القريبة" على أنها متجانسة ، على الرغم من أن الوقود فيها يُفصل عادةً عن الوسيط.

تسمى كتل الوقود النووي في مفاعل غير متجانس تجميعات الوقود (FA) ، والتي توضع في القلب عند عقد شبكة منتظمة ، وتشكل الخلايا.

حسب نوع الوقود

نظائر اليورانيوم 235 ، 238 ، 233 (235 يو ، 238 يو ، 233 يو)
نظير البلوتونيوم 239 (239 Pu) ، أيضًا النظائر 239-242 Pu كمزيج مع 238 U (وقود MOX)
نظير الثوريوم 232 (232 ث) (عن طريق التحويل إلى 233 يو)

حسب درجة التخصيب:

اليورانيوم الطبيعي
يورانيوم منخفض التخصيب
اليورانيوم عالي التخصيب

عن طريق التركيب الكيميائي:

معدن يو
UC (كربيد اليورانيوم) ، إلخ.

حسب نوع المبرد

الغاز (انظر مفاعل غاز الجرافيت)
D 2 O (الماء الثقيل ، انظر المفاعل النووي الذي يعمل بالماء الثقيل ، CANDU)

حسب نوع الوسيط

C (الجرافيت ، انظر مفاعل غاز الجرافيت ، مفاعل الجرافيت والمياه)
H 2 O (ماء ، انظر مفاعل الماء الخفيف ، مفاعل الماء المضغوط ، VVER)
D 2 O (الماء الثقيل ، انظر المفاعل النووي الذي يعمل بالماء الثقيل ، CANDU)
هيدرات المعادن
بدون وسيط (انظر مفاعل النيوترون السريع)

من تصمبم

طريقة توليد البخار

مفاعل مزود بمولد بخار خارجي (انظر PWR ، VVER)

تصنيف الوكالة الدولية للطاقة الذرية

PWR (مفاعلات الماء المضغوط) - مفاعل الماء المضغوط (مفاعل الماء المضغوط) ؛
BWR (مفاعل الماء المغلي) - مفاعل الماء المغلي ؛
FBR (مفاعل التولد السريع) - مفاعل التوليد السريع ؛
مفاعل مبرد بالغاز (GCR) - مفاعل مبرد بالغاز ؛
LWGR (مفاعل الجرافيت بالماء الخفيف) - مفاعل الجرافيت والماء
PHWR (مفاعل الماء الثقيل المضغوط) - مفاعل الماء الثقيل

الأكثر شيوعًا في العالم هي مفاعلات الماء المضغوط (حوالي 62٪) والماء المغلي (20٪).

مواد المفاعل

تعمل المواد التي تُبنى منها المفاعلات في درجات حرارة عالية في مجال النيوترونات والكميات والفتات الانشطارية. لذلك ، ليست كل المواد المستخدمة في فروع التكنولوجيا الأخرى مناسبة لبناء المفاعل. عند اختيار مواد المفاعل ، يتم أخذ مقاومتها للإشعاع ، والخمول الكيميائي ، وقسم الامتصاص ، وخصائص أخرى في الاعتبار.

يتأثر عدم الاستقرار الإشعاعي للمواد بدرجة أقل في درجات الحرارة المرتفعة. تصبح حركة الذرات كبيرة لدرجة أن احتمال عودة الذرات التي خرجت من الشبكة البلورية إلى مكانها أو إعادة اتحاد الهيدروجين والأكسجين في جزيء ماء يزداد بشكل ملحوظ. وبالتالي ، فإن التحلل الإشعاعي للماء غير مهم في مفاعلات الطاقة غير الغليان (على سبيل المثال ، VVER) ، بينما في مفاعلات البحث القوية يتم إطلاق كمية كبيرة من الخليط المتفجر. المفاعلات لها أنظمة خاصة لحرقها.

تتلامس مواد المفاعل مع بعضها البعض (عنصر وقود مغطى بسائل التبريد والوقود النووي ، وأشرطة الوقود مع المبرد والمهدئ ، وما إلى ذلك). بطبيعة الحال ، يجب أن تكون المواد الملامسة خاملة كيميائيًا (متوافقة). مثال على عدم التوافق هو دخول اليورانيوم والماء الساخن في تفاعل كيميائي.

بالنسبة لمعظم المواد ، تتدهور خصائص القوة بشكل حاد مع زيادة درجة الحرارة. في مفاعلات الطاقة ، تعمل المواد الإنشائية في درجات حرارة عالية. هذا يحد من اختيار المواد الإنشائية ، خاصة لتلك الأجزاء من مفاعل الطاقة التي يجب أن تتحمل الضغط العالي.

حرق الوقود النووي وتكاثره

أثناء تشغيل مفاعل نووي ، نتيجة لتراكم شظايا الانشطار في الوقود ، تتشكل تغيرات نظائره وتكوينه الكيميائي ، وتتشكل عناصر عبر اليورانيوم ، خاصة النظائر. يسمى تأثير شظايا الانشطار على تفاعل مفاعل نووي تسمم(للشظايا المشعة) و الخبث(للنظائر المستقرة).

السبب الرئيسي لتسمم المفاعل هو أنه يحتوي على أكبر مقطع عرضي لامتصاص النيوترونات (2.6 10 6 حظيرة). نصف عمر 135 Xe تي 1/2 = 9.2 ساعة ؛ عائد القسمة 6-7٪. يتكون الجزء الرئيسي من 135 Xe نتيجة الاضمحلال ( تي 1/2 = 6.8 ساعة). في حالة التسمم يتغير الكاف بنسبة 1-3٪. أدى المقطع العرضي للامتصاص الكبير لـ 135 Xe ووجود النظير المتوسط 135 إلى ظاهرتين مهمتين:

لزيادة تركيز 135 Xe ، وبالتالي ، إلى انخفاض في تفاعل المفاعل بعد إيقاف تشغيله أو تقليل الطاقة ("حفرة اليود") ، مما يجعل من المستحيل إيقاف التشغيل على المدى القصير والتقلبات في طاقة الخرج. يتم التغلب على هذا التأثير من خلال إدخال هامش تفاعل في الهيئات التنظيمية. يعتمد عمق ومدة بئر اليود على تدفق النيوترون: عند Ф = 5 10 18 نيوترون / (سم 2 ثانية) ، تكون مدة بئر اليود ˜ 30 ساعة ، ويكون العمق أكبر بمرتين من الثبات- تغيير الحالة في الكيف الناجم عن التسمم 135 Xe.
بسبب التسمم ، يمكن أن تحدث التقلبات المكانية والزمانية لتدفق النيوترون ، وبالتالي في طاقة المفاعل. تحدث هذه التقلبات عند Ф> 10 18 نيوترون / (سم 2 ثانية) وأحجام مفاعلات كبيرة. فترات التذبذب ˜ 10 ساعات.

يؤدي الانشطار النووي إلى ظهور عدد كبير من الشظايا المستقرة ، والتي تختلف في المقاطع العرضية للامتصاص مقارنةً بالمقطع العرضي للامتصاص للنظير الانشطاري. يصل تركيز الشظايا ذات المقطع العرضي الامتصاصي الكبير إلى التشبع خلال الأيام القليلة الأولى من تشغيل المفاعل. هذه هي بشكل أساسي TVELs من "أعمار" مختلفة.

في حالة الاستبدال الكامل للوقود ، يكون للمفاعل تفاعل زائد ، والذي يجب تعويضه ، بينما في الحالة الثانية ، يكون التعويض مطلوبًا فقط عند البدء الأول للمفاعل. يجعل التزود بالوقود المستمر من الممكن زيادة عمق الاحتراق ، حيث يتم تحديد تفاعل المفاعل من خلال متوسط تركيزات النظائر الانشطارية.

كتلة الوقود المحمل تتجاوز كتلة التفريغ بسبب "وزن" الطاقة المحررة. بعد إغلاق المفاعل ، أولاً بسبب الانشطار بواسطة النيوترونات المتأخرة ، ثم بعد 1-2 دقيقة ، بسبب إشعاع و γ لشظايا الانشطار وعناصر عبر اليورانيوم ، يستمر إطلاق الطاقة في الوقود. إذا عمل المفاعل لفترة كافية قبل الإغلاق ، ثم بعد دقيقتين من الإغلاق ، يكون إطلاق الطاقة حوالي 3٪ ، بعد ساعة واحدة - 1٪ ، بعد يوم - 0.4٪ ، بعد عام - 0.05٪ من الطاقة الأولية.

تسمى نسبة عدد نظائر البلوتونيوم الانشطارية المتكونة في مفاعل نووي إلى كمية 235 وحدة محترقة معدل التحويلك ك. تزداد قيمة K K مع انخفاض التخصيب والاحتراق. بالنسبة لمفاعل الماء الثقيل الذي يعمل على اليورانيوم الطبيعي ، مع احتراق قدره 10 جيجاواط / طن K K = 0.55 ، وللاحتراق الصغير (في هذه الحالة ، يسمى K K معامل البلوتونيوم الأولي) K K = 0.8. إذا احترق مفاعل نووي وأنتج نفس النظائر (مفاعل التوليد) ، فإن نسبة معدل التكاثر إلى معدل الاحتراق تسمى معدل التكاثر K V. في المفاعلات الحرارية KV< 1, а для реакторов на быстрых нейтронах К В может достигать 1,4-1,5. Рост К В для реакторов на быстрых нейтронах объясняется главным образом тем, что, особенно в случае 239 Pu, для быстрых нейтронов زينمو و لكنالسقوط.

التحكم في المفاعلات النووية

لا يمكن التحكم في المفاعل النووي إلا بسبب حقيقة أن بعض النيوترونات تطير من الشظايا خلال الانشطار مع تأخير ، والذي يمكن أن يتراوح من عدة ميلي ثانية إلى عدة دقائق.

للتحكم في المفاعل ، يتم استخدام قضبان ممتصة ، يتم إدخالها في القلب ، مصنوعة من مواد تمتص بقوة النيوترونات (بشكل أساسي ، وبعضها الآخر) و / أو محلول حمض البوريك ، يضاف إلى المبرد بتركيز معين (تنظيم البورون) . يتم التحكم في حركة القضبان بواسطة آليات خاصة ومحركات تعمل على إشارات من المشغل أو معدات للتحكم الآلي في تدفق النيوترونات.

في حالة حدوث حالات طوارئ مختلفة في كل مفاعل ، يتم توفير إنهاء طارئ للتفاعل المتسلسل ، ويتم تنفيذه عن طريق إسقاط جميع قضبان الامتصاص في القلب - نظام حماية في حالات الطوارئ.

الحرارة المتبقية

قضية مهمة تتعلق مباشرة بالسلامة النووية هي حرارة الاضمحلال. هذه سمة محددة للوقود النووي ، والتي تتمثل في حقيقة أنه بعد إنهاء تفاعل سلسلة الانشطار والقصور الذاتي الحراري ، وهو أمر شائع لأي مصدر للطاقة ، يستمر إطلاق الحرارة في المفاعل لفترة طويلة ، مما يخلق عدد المشاكل المعقدة تقنيًا.

إن تسوس الحرارة هو نتيجة لانحلال بيتا وبيتا لنواتج الانشطار التي تراكمت في الوقود أثناء تشغيل المفاعل. تنتقل نوى نواتج الانشطار ، نتيجة الاضمحلال ، إلى حالة أكثر استقرارًا أو استقرارًا تمامًا مع إطلاق طاقة كبيرة.

على الرغم من أن معدل إطلاق الحرارة المتبقية ينخفض بسرعة إلى قيم صغيرة مقارنة بالقيم الثابتة ، إلا أنه مهم من حيث القيمة المطلقة في المفاعلات عالية القدرة. لهذا السبب ، يتطلب إطلاق حرارة التسوس وقتًا طويلاً لتوفير إزالة الحرارة من قلب المفاعل بعد إيقاف تشغيله. تتطلب هذه المهمة وجود أنظمة تبريد مزودة بإمدادات طاقة موثوقة في تصميم منشأة المفاعل ، كما تتطلب تخزينًا طويل الأجل (في غضون 3-4 سنوات) للوقود النووي المستهلك في منشآت التخزين بنظام درجة حرارة خاص - أحواض الوقود المستهلك ، والتي تقع عادة في المنطقة المجاورة مباشرة للمفاعل.

أنظر أيضا

قائمة المفاعلات النووية المصممة والمبنية في الاتحاد السوفيتي

المؤلفات

ليفين ف. الفيزياء النووية والمفاعلات النووية.الطبعة الرابعة. - م: أتوميزدات ، 1979.
Shukolyukov A. Yu. "اليورانيوم. مفاعل نووي طبيعي. "الكيمياء والحياة" رقم 6 ، 1980 ، ص. 20-24

ملاحظات

"ZEEP - أول مفاعل نووي في كندا" ، متحف كندا للعلوم والتكنولوجيا.
Greshilov A. A.، Egupov N.D، Matushchenko A. M.الدرع النووي. - م: الشعارات ، 2008. - 438 ص. -

: ... مبتذلة تمامًا ، لكن مع ذلك لم أجد المعلومات في شكل سهل الهضم - كيف يبدأ المفاعل النووي في العمل. لقد تم بالفعل مضغ كل شيء عن مبدأ وتشغيل الجهاز وفهمه 300 مرة ، ولكن إليك كيفية الحصول على الوقود وماذا ولماذا لا يكون خطيرًا حتى يكون في المفاعل ولماذا لا يتفاعل قبل أن يكون مغمورة في المفاعل! - بعد كل شيء ، يتم تسخينه فقط في الداخل ، ومع ذلك ، قبل تحميل قضبان الوقود باردة وكل شيء على ما يرام ، لذا فإن سبب تسخين العناصر ليس واضحًا تمامًا كيف تتأثر ، وما إلى ذلك ، ويفضل ألا يكون ذلك علميًا).

بالطبع ، من الصعب ترتيب مثل هذا الموضوع ليس "حسب العلم" ، لكنني سأحاول. دعونا نفهم أولاً ما هي هذه TVELs.

الوقود النووي عبارة عن أقراص سوداء يبلغ قطرها حوالي 1 سم وارتفاعها حوالي 1.5 سم وتحتوي على 2٪ من ثاني أكسيد اليورانيوم 235 و 98٪ يورانيوم 238 و 236 و 239. لا يمكن أن يتطور الانفجار النووي ، لأنه بالنسبة للتفاعل الانشطاري السريع الذي يشبه الانهيار الجليدي ، وهو سمة من سمات الانفجار النووي ، يلزم تركيز اليورانيوم 235 بأكثر من 60٪.

يتم تحميل مائتي حبة وقود نووي في أنبوب مصنوع من معدن الزركونيوم. طول هذا الأنبوب 3.5 م. قطره 1.35 سم يسمى هذا الأنبوب TVEL - عنصر الوقود. يتم تجميع 36 TVELs في شريط (اسم آخر هو "التجميع").

جهاز عنصر الوقود لمفاعل RBMK: 1 - قابس ؛ 2 - أقراص من ثاني أكسيد اليورانيوم. 3 - قشرة الزركونيوم ؛ 4 - ربيع 5 - جلبة 6 - نصيحة.

إذا أخذنا في الاعتبار المقاييس العيانية لإطلاق الطاقة ، فيجب أن تحتوي الطاقة الحركية اللازمة لإثارة التفاعلات على كل جزيئات المادة ، أو في البداية على الأقل بعض جسيمات المادة. لا يمكن تحقيق ذلك إلا من خلال زيادة درجة حرارة الوسط إلى قيمة تقترب فيها طاقة الحركة الحرارية من قيمة عتبة الطاقة التي تحدد مسار العملية. في حالة التحولات الجزيئية ، أي التفاعلات الكيميائية ، عادة ما تكون هذه الزيادة مئات الدرجات كلفن ، بينما في حالة التفاعلات النووية تكون 107 كلفن على الأقل بسبب الارتفاع العالي جدًا لحواجز كولوم من النوى المتصادمة. تم إجراء الإثارة الحرارية للتفاعلات النووية في الممارسة العملية فقط في تخليق أخف نوى ، حيث تكون حواجز كولوم في حدها الأدنى (اندماج نووي حراري).

للتحكم في المفاعل النووي وحمايته ، يتم استخدام قضبان التحكم التي يمكن تحريكها على طول ارتفاع القلب بالكامل. القضبان مصنوعة من مواد تمتص النيوترونات بقوة ، مثل البورون أو الكادميوم. مع الإدخال العميق للقضبان ، يصبح التفاعل المتسلسل مستحيلًا ، حيث يتم امتصاص النيوترونات بقوة وإزالتها من منطقة التفاعل.

يتم نقل القضبان عن بعد من لوحة التحكم. مع حركة صغيرة للقضبان ، سوف تتطور عملية السلسلة أو تتحلل. بهذه الطريقة ، يتم تنظيم قوة المفاعل.

مفاعل لينينغراد NPP ، RBMK

بدء المفاعل:

في اللحظة الأولى بعد التحميل الأول بالوقود ، لا يوجد تفاعل تسلسلي انشطاري في المفاعل ، يكون المفاعل في حالة دون حرجة. درجة حرارة المبرد أقل بكثير من درجة حرارة التشغيل.

كما ذكرنا سابقًا ، من أجل بدء تفاعل متسلسل ، يجب أن تشكل المادة الانشطارية كتلة حرجة - كمية كافية من المادة الانشطارية تلقائيًا في مساحة صغيرة بدرجة كافية ، وهي الحالة التي يجب بموجبها على عدد النيوترونات المنبعثة أثناء الانشطار النووي تكون أكبر من عدد النيوترونات الممتصة. يمكن القيام بذلك عن طريق زيادة محتوى اليورانيوم 235 (عدد عناصر الوقود المحملة) ، أو عن طريق إبطاء سرعة النيوترونات بحيث لا تتخطى نوى اليورانيوم 235.

يتم تشغيل المفاعل على عدة مراحل. بمساعدة منظمات التفاعل ، يتم نقل المفاعل إلى الحالة فوق الحرجة Kef> 1 وتزداد قوة المفاعل إلى مستوى 1-2٪ من الاسمي. في هذه المرحلة ، يتم تسخين المفاعل حتى معاملات التشغيل الخاصة بالمبرد ، ويكون معدل التسخين محدودًا. أثناء عملية الإحماء ، تحافظ أدوات التحكم على الطاقة عند مستوى ثابت. ثم يتم تشغيل مضخات الدوران وتشغيل نظام إزالة الحرارة. بعد ذلك ، يمكن زيادة طاقة المفاعل إلى أي مستوى في النطاق من 2 إلى 100٪ من القدرة المقدرة.

عندما يتم تسخين المفاعل ، يتغير التفاعل بسبب التغيرات في درجة حرارة وكثافة المواد الأساسية. في بعض الأحيان ، أثناء التسخين ، يتغير الوضع المتبادل للنواة وعناصر التحكم التي تدخل اللب أو تتركه ، مما يتسبب في حدوث تأثير تفاعلي في غياب الحركة النشطة لعناصر التحكم.

التحكم عن طريق عناصر امتصاص صلبة ومتحركة

في الغالبية العظمى من الحالات ، يتم استخدام الماصات الصلبة المتحركة لتغيير التفاعل بسرعة. في مفاعل RBMK ، تحتوي قضبان التحكم على بطانات من كربيد البورون محاطة بأنبوب من سبائك الألومنيوم بقطر 50 أو 70 مم. يتم وضع كل قضيب تحكم في قناة منفصلة ويتم تبريده بالماء من دائرة CPS (نظام التحكم والحماية) بمتوسط درجة حرارة 50 درجة مئوية وفقًا للغرض منها ، يتم تقسيم القضبان إلى قضبان AZ (حماية الطوارئ) ، في يوجد RBMK 24 من هذه القضبان. قضبان التحكم الأوتوماتيكية - 12 قطعة ، قضبان التحكم الأوتوماتيكية المحلية - 12 قطعة ، قضبان التحكم اليدوية - 131 ، و 32 قضيب امتصاص قصير (USP). يوجد إجمالي 211 قضيبًا. علاوة على ذلك ، يتم إدخال قضبان مختصرة في AZ من الأسفل ، والباقي من الأعلى.

عناصر امتصاص محترقة.

غالبًا ما تستخدم السموم القابلة للاحتراق للتعويض عن التفاعل الزائد بعد تحميل الوقود الجديد. مبدأ عملها هو أنها ، مثل الوقود ، بعد التقاط النيوترون ، تتوقف لاحقًا عن امتصاص النيوترونات (تحترق). علاوة على ذلك ، فإن معدل الانخفاض نتيجة امتصاص النيوترونات ، نوى الامتصاص ، أقل من أو يساوي معدل الفقد ، نتيجة الانشطار ، لنواة الوقود. إذا قمنا بتحميل الوقود الأساسي للمفاعل المصمم للتشغيل خلال العام ، فمن الواضح أن عدد نوى الوقود الانشطاري في بداية العمل سيكون أكبر مما كان عليه في النهاية ، ويجب علينا تعويض التفاعل الزائد عن طريق وضع ممتصات في الصميم. إذا تم استخدام قضبان التحكم لهذا الغرض ، فيجب علينا نقلها باستمرار مع انخفاض عدد نوى الوقود. يتيح استخدام السموم القابلة للاحتراق تقليل استخدام القضبان المتحركة. في الوقت الحاضر ، غالبًا ما يتم دمج السموم القابلة للاحتراق مباشرة في كريات الوقود أثناء تصنيعها.

التنظيم السائل للتفاعل.

يتم استخدام هذا التنظيم ، على وجه الخصوص ، أثناء تشغيل مفاعل من النوع VVER ، يتم إدخال حمض البوريك H3BO3 الذي يحتوي على 10B نوى ماصة للنيوترونات في المبرد. عن طريق تغيير تركيز حمض البوريك في مسار المبرد ، فإننا بذلك نغير التفاعل في القلب. في الفترة الأولى من تشغيل المفاعل ، عندما يكون هناك العديد من نوى الوقود ، يكون تركيز الحمض في الحد الأقصى. مع احتراق الوقود ، ينخفض تركيز الحمض.

آلية التفاعل المتسلسل

يمكن للمفاعل النووي أن يعمل بطاقة معينة لفترة طويلة فقط إذا كان به هامش تفاعلي في بداية التشغيل. الاستثناء هو المفاعلات دون الحرجة مع مصدر خارجي للنيوترونات الحرارية. إن إطلاق التفاعل المربوط مع تناقصه لأسباب طبيعية يضمن الحفاظ على الحالة الحرجة للمفاعل في كل لحظة من تشغيله. يتم إنشاء هامش التفاعل الأولي عن طريق بناء نواة ذات أبعاد أكبر بكثير من الأبعاد الحرجة. لمنع المفاعل من أن يصبح فوق الحرج ، يتم تقليل k0 لوسط التكاثر بشكل مصطنع في نفس الوقت. يتم تحقيق ذلك عن طريق إدخال ماصات نيوترونية في اللب ، والتي يمكن إزالتها لاحقًا من القلب. كما هو الحال في عناصر التحكم في التفاعل المتسلسل ، يتم تضمين المواد الماصة في مادة قضبان مقطع عرضي أو آخر ، تتحرك على طول القنوات المقابلة في القلب. ولكن إذا كان هناك قضيب واحد أو قضبان أو عدة قضبان كافية للتنظيم ، فيمكن أن يصل عدد القضبان إلى المئات لتعويض الزيادة الأولية في التفاعل. تسمى هذه القضبان بالتعويض. لا تعد قضبان التنظيم والتعويض بالضرورة عناصر هيكلية مختلفة. يمكن أن يكون عدد من قضبان التعويض قضبان تحكم ، لكن وظائف كلاهما مختلفة. تم تصميم قضبان التحكم للحفاظ على الحالة الحرجة في أي وقت ، للتوقف ، وبدء تشغيل المفاعل ، والانتقال من مستوى طاقة إلى آخر. كل هذه العمليات تتطلب تغييرات صغيرة في التفاعل. يتم سحب قضبان التعويض تدريجياً من قلب المفاعل ، مما يضمن حالة حرجة طوال فترة تشغيله.

في بعض الأحيان ، لا تُصنع قضبان التحكم من مواد ماصة ، ولكن من مواد انشطارية أو مبعثرة. في المفاعلات الحرارية ، هذه هي بشكل أساسي ماصات نيوترونية ، بينما لا توجد ماصات نيوترونية سريعة فعالة. تمتص هذه الماصات مثل الكادميوم والهافنيوم وغيرهما بقوة النيوترونات الحرارية فقط بسبب قرب الرنين الأول من المنطقة الحرارية ، وخارج الأخيرة لا تختلف عن المواد الأخرى في خصائص امتصاصها. الاستثناء هو البورون ، حيث يتناقص المقطع العرضي لامتصاص النيوترونات مع الطاقة بشكل أبطأ بكثير من تلك الموجودة في المواد المشار إليها ، وفقًا لقانون l / v. لذلك ، يمتص البورون النيوترونات السريعة ، وإن كان ضعيفًا ، ولكنه أفضل إلى حد ما من المواد الأخرى. فقط البورون ، إذا أمكن ، المخصب في نظير 10B ، يمكن أن يعمل كمادة ماصة في مفاعل نيوتروني سريع. بالإضافة إلى البورون ، تُستخدم المواد الانشطارية أيضًا في قضبان التحكم في مفاعلات النيوترونات السريعة. يؤدي قضيب التعويض المصنوع من مادة انشطارية نفس وظيفة قضيب امتصاص النيوترونات: فهو يزيد من تفاعل المفاعل بنقصه الطبيعي. ومع ذلك ، على عكس جهاز الامتصاص ، يوجد مثل هذا القضيب خارج القلب في بداية تشغيل المفاعل ، ثم يتم إدخاله في القلب.

من المواد المشتتة في المفاعلات السريعة ، يتم استخدام النيكل ، الذي يحتوي على مقطع عرضي للتشتت للنيوترونات السريعة التي تكون أكبر إلى حد ما من المقاطع العرضية للمواد الأخرى. توجد قضبان الانتثار على طول محيط القلب ويؤدي غمرها في القناة المقابلة إلى انخفاض في تسرب النيوترونات من القلب ، وبالتالي زيادة في التفاعل. في بعض الحالات الخاصة ، تكون أغراض التحكم في التفاعل المتسلسل هي الأجزاء المتحركة من عاكسات النيوترونات ، والتي ، عند الحركة ، تغير تسرب النيوترونات من القلب. تشكل قضبان التحكم والتعويض والطوارئ ، جنبًا إلى جنب مع جميع المعدات التي تضمن عملها الطبيعي ، نظام التحكم في المفاعل والحماية (CPS).

الحماية في حالات الطوارئ:

الحماية الطارئة للمفاعل النووي - مجموعة من الأجهزة المصممة لإيقاف تفاعل نووي متسلسل بسرعة في قلب المفاعل.

يتم تشغيل الحماية النشطة في حالات الطوارئ تلقائيًا عندما تصل إحدى معلمات المفاعل النووي إلى قيمة يمكن أن تؤدي إلى وقوع حادث. يمكن أن تكون هذه المعلمات: درجة الحرارة والضغط ومعدل تدفق المبرد ومستوى ومعدل زيادة الطاقة.

العناصر التنفيذية للحماية في حالات الطوارئ هي ، في معظم الحالات ، قضبان بمادة تمتص النيوترونات جيدًا (البورون أو الكادميوم). في بعض الأحيان يتم حقن كاسح سائل في حلقة المبرد لإغلاق المفاعل.

بالإضافة إلى الحماية النشطة ، تشتمل العديد من التصميمات الحديثة أيضًا على عناصر الحماية السلبية. على سبيل المثال ، تشتمل الإصدارات الحديثة من مفاعلات VVER على "نظام التبريد الأساسي للطوارئ" (ECCS) - خزانات خاصة بها حمض البوريك تقع فوق المفاعل. في حالة وقوع حادث أساس التصميم الأقصى (تمزق دائرة التبريد الأولية للمفاعل) ، تكون محتويات هذه الخزانات بالجاذبية داخل قلب المفاعل ويتم إخماد التفاعل المتسلسل النووي بكمية كبيرة من مادة تحتوي على البورون تمتص النيوترونات جيدًا.

وفقًا "لقواعد الأمان النووي لمنشآت مفاعلات محطات الطاقة النووية" ، يجب أن يؤدي أحد أنظمة إيقاف تشغيل المفاعلات على الأقل وظيفة الحماية في حالات الطوارئ (EP). يجب أن يكون للحماية في حالات الطوارئ مجموعتان مستقلتان على الأقل من الهيئات العاملة. عند إشارة من الألف إلى الياء ، يجب تشغيل الهيئات العاملة في منطقة الألف إلى الياء من أي مناصب عاملة أو وسيطة.

يجب أن تتكون معدات AZ من مجموعتين مستقلتين على الأقل.

يجب تصميم كل مجموعة من معدات AZ بطريقة توفر الحماية في نطاق كثافة تدفق النيوترونات من 7٪ إلى 120٪ من القيمة الاسمية:

1. وفقًا لكثافة تدفق النيوترونات - ثلاث قنوات مستقلة على الأقل ؛
2. حسب معدل الزيادة في كثافة تدفق النيوترونات - بثلاث قنوات مستقلة على الأقل.

يجب تصميم كل مجموعة من معدات AZ بطريقة ، في النطاق الكامل لمعلمات العملية التي تتغير في تصميم مصنع المفاعل (RP) ، يتم توفير الحماية في حالات الطوارئ من خلال ثلاث قنوات مستقلة على الأقل لكل معلمة عملية يتم توفير الحماية لها من الضروري.

يجب إرسال أوامر التحكم لكل مجموعة لمشغلات AZ عبر قناتين على الأقل. عند إخراج إحدى القنوات من التشغيل في إحدى مجموعات معدات AZ دون إخراج هذه المجموعة من التشغيل ، يجب إنشاء إشارة إنذار تلقائيًا لهذه القناة.

يجب أن يحدث إطلاق الحماية في حالات الطوارئ على الأقل في الحالات التالية:

1. عند الوصول إلى نقطة الضبط AZ من حيث كثافة تدفق النيوترونات.
2. عند الوصول إلى نقطة الضبط AZ من حيث معدل الزيادة في كثافة تدفق النيوترونات.
3. في حالة انقطاع التيار الكهربائي في أي مجموعة من معدات AZ وحافلات تزويد الطاقة CPS التي لم يتم إيقاف تشغيلها.
4. في حالة فشل أي اثنتين من قنوات الحماية الثلاث من حيث كثافة تدفق النيوترون أو من حيث معدل زيادة تدفق النيوترونات في أي مجموعة من معدات AZ التي لم يتم إيقاف تشغيلها.
5. عندما يتم الوصول إلى إعدادات AZ من خلال المعلمات التكنولوجية ، والتي بموجبها من الضروري تنفيذ الحماية.
6. عند بدء تشغيل AZ من المفتاح من نقطة التحكم في الكتلة (BCR) أو نقطة التحكم الاحتياطية (RCP).

ربما يمكن لشخص ما أن يشرح بإيجاز حتى بطريقة أقل علميًا كيف تبدأ وحدة الطاقة في محطة الطاقة النووية بالعمل؟ :-)

أذكر موضوع مثل المقال الأصلي موجود على الموقع InfoGlaz.rfرابط للمقال الذي صنعت منه هذه النسخة -

سنقوم اليوم برحلة قصيرة إلى عالم الفيزياء النووية. سيكون موضوع رحلتنا هو المفاعل النووي. سوف تتعلم كيف يعمل ، ما هي المبادئ الفيزيائية التي يقوم عليها تشغيله وأين يتم استخدام هذا الجهاز.

ولادة الطاقة النووية

تم بناء أول مفاعل نووي في العالم عام 1942 في الولايات المتحدة الأمريكية.مجموعة تجريبية من الفيزيائيين بقيادة الحائز على جائزة نوبل إنريكو فيرمي. في الوقت نفسه ، قاموا بإجراء تفاعل انشطاري لليورانيوم مستدام ذاتيًا. تم تحرير الجني الذري.

تم إطلاق أول مفاعل نووي سوفيتي في عام 1946 ،وبعد 8 سنوات ، أعطت أول محطة للطاقة النووية في العالم في مدينة أوبنينسك التيار. كان المشرف العلمي الرئيسي على العمل في صناعة الطاقة النووية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية فيزيائيًا بارزًا إيغور فاسيليفيتش كورتشاتوف.

منذ ذلك الحين ، تغيرت عدة أجيال من المفاعلات النووية ، لكن العناصر الرئيسية لتصميمها لم تتغير.

تشريح مفاعل نووي

هذه المنشأة النووية عبارة عن خزان فولاذي سميك الجدران بسعة أسطوانية تتراوح من بضعة سنتيمترات مكعبة إلى العديد من الأمتار المكعبة.

بداخل هذه الأسطوانة قدس الأقداس - قلب المفاعل.هنا يحدث التفاعل المتسلسل لانشطار الوقود النووي.

دعونا نرى كيف تتم هذه العملية.

نوى العناصر الثقيلة على وجه الخصوص اليورانيوم 235 (U-235) ،تحت تأثير دفعة صغيرة من الطاقة ، فهي قادرة على الانهيار إلى جزأين من الكتلة المتساوية تقريبًا. العامل المسبب لهذه العملية هو النيوترون.

غالبًا ما تكون الشظايا عبارة عن نوى الباريوم والكريبتون. كل واحد منهم يحمل شحنة موجبة ، لذا فإن قوى التنافر كولوم تجبرهم على التشتت في اتجاهات مختلفة بسرعة حوالي 1/30 من سرعة الضوء. هذه الشظايا هي ناقلات للطاقة الحركية الهائلة.

من أجل الاستخدام العملي للطاقة ، من الضروري أن يكون إطلاقها مستدامًا ذاتيًا. تفاعل تسلسلي،وهو الأمر الأكثر إثارة للاهتمام لأن كل حدث انشطاري يكون مصحوبًا بانبعاث نيوترونات جديدة. لنيوترون ابتدائي واحد ، في المتوسط ، ينشأ 2-3 نيوترون جديد. عدد نوى اليورانيوم الانشطاري ينمو مثل الانهيار الجليدي ،تسبب في إطلاق طاقة هائلة. إذا لم يتم التحكم في هذه العملية ، فسيحدث انفجار نووي. يحدث في.

للتحكم في عدد النيوترونات يتم إدخال المواد التي تمتص النيوترونات في النظام ،توفير إطلاق سلس للطاقة. يستخدم الكادميوم أو البورون كممتص للنيوترونات.

كيف يتم كبح واستخدام الطاقة الحركية الضخمة للشظايا؟ لهذه الأغراض ، يتم استخدام المبرد ، أي وسط خاص ، يتحرك فيه يتم إبطاء الشظايا وتسخينها إلى درجات حرارة عالية للغاية. يمكن أن يكون هذا الوسط عبارة عن ماء عادي أو ثقيل ، ومعادن سائلة (صوديوم) ، وكذلك بعض الغازات. من أجل عدم التسبب في انتقال المبرد إلى حالة بخار ، يتم الحفاظ على الضغط العالي في القلب (حتى 160 ضغط جوي).لهذا السبب ، فإن جدران المفاعل مصنوعة من فولاذ يبلغ قطره عشرة سنتيمترات من درجات خاصة.

إذا خرجت النيوترونات من الوقود النووي ، فيمكن مقاطعة التفاعل المتسلسل. لذلك ، هناك كتلة حرجة من المواد الانشطارية ، أي الحد الأدنى للكتلة التي سيتم عندها الحفاظ على تفاعل متسلسل. يعتمد ذلك على معايير مختلفة ، بما في ذلك وجود عاكس يحيط بقلب المفاعل. إنه يعمل على منع تسرب النيوترونات إلى البيئة. المادة الأكثر شيوعًا لهذا العنصر الهيكلي هي الجرافيت.

العمليات التي تجري في المفاعل مصحوبة بإطلاق أخطر أنواع الإشعاع - أشعة جاما. لتقليل هذا الخطر ، فإنه يوفر حماية ضد الإشعاع.

كيف يعمل المفاعل النووي

يوضع الوقود النووي ، الذي يسمى عناصر الوقود ، في قلب المفاعل. هي عبارة عن أقراص مكونة من مادة انشطارية ومعبأة في أنابيب رفيعة يبلغ طولها حوالي 3.5 م وقطرها 10 مم.

يتم وضع المئات من مجموعات الوقود من نفس النوع في القلب ، وتصبح مصادر للطاقة الحرارية يتم إطلاقها أثناء التفاعل المتسلسل. يشكل المبرد الذي يغسل قضبان الوقود الدائرة الأولى للمفاعل.

يتم تسخينها إلى معايير عالية ، ويتم ضخها إلى مولد البخار ، حيث تنقل طاقتها إلى مياه الدائرة الثانوية ، وتحولها إلى بخار. يقوم البخار الناتج بتدوير مولد التوربينات. يتم تحويل الكهرباء المولدة من هذه الوحدة إلى المستهلك. ويتم إرجاع بخار العادم ، الذي يتم تبريده بواسطة الماء من بركة التبريد ، على شكل مكثف ، إلى مولد البخار. تنتهي الدورة.

مثل هذه العملية ذات الدائرتين لمنشأة نووية تستبعد اختراق الإشعاع المصاحب للعمليات التي تحدث في القلب خارج حدودها.

لذلك ، تحدث سلسلة من تحويلات الطاقة في المفاعل: الطاقة النووية للمادة الانشطارية ← إلى الطاقة الحركية للشظايا ← الطاقة الحرارية للمبرد ← الطاقة الحركية للتوربين ← وإلى الطاقة الكهربائية في المولد.

يؤدي فقدان الطاقة الذي لا مفر منه إلى حقيقة ذلك كفاءة محطات الطاقة النووية منخفضة نسبيًا ، 33-34٪.

بالإضافة إلى توليد الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة النووية ، تُستخدم المفاعلات النووية لإنتاج نظائر مشعة مختلفة ، للبحث في العديد من مجالات الصناعة ، ودراسة المعايير المسموح بها للمفاعلات الصناعية. أصبحت مفاعلات النقل ، التي توفر الطاقة لمحركات السيارات ، منتشرة بشكل متزايد.

أنواع المفاعلات النووية

عادة ، تعمل المفاعلات النووية على اليورانيوم U-235. ومع ذلك ، فإن محتواه من المواد الطبيعية منخفض للغاية ، فقط 0.7٪. الكتلة الرئيسية لليورانيوم الطبيعي هي نظير اليورانيوم 238. يمكن أن يحدث تفاعل متسلسل في U-235 فقط عن طريق النيوترونات البطيئة ، ولا ينشطر نظير U-238 إلا بواسطة النيوترونات السريعة. نتيجة للانشطار النووي ، تولد النيوترونات البطيئة والسريعة. النيوترونات السريعة ، التي تعاني من تباطؤ في المبرد (الماء) ، تصبح بطيئة. لكن كمية نظير اليورانيوم 235 في اليورانيوم الطبيعي صغيرة جدًا لدرجة أنه من الضروري اللجوء إلى تخصيبه ، وبذلك يصل تركيزه إلى 3-5٪. هذه العملية مكلفة للغاية وغير مجدية اقتصاديًا. بالإضافة إلى ذلك ، يقدر وقت استنفاد الموارد الطبيعية لهذا النظير بما يتراوح بين 100 و 120 سنة فقط.

لذلك ، في الصناعة النووية هناك انتقال تدريجي إلى المفاعلات التي تعمل على النيوترونات السريعة.

الفرق الرئيسي بينهما هو أن المعادن السائلة تستخدم كمبرد لا يبطئ النيوترونات ، ويستخدم اليورانيوم 238 كوقود نووي. تمر نوى هذا النظير عبر سلسلة من التحولات النووية إلى البلوتونيوم 239 ، والذي يخضع لتفاعل متسلسل مثل U-235. أي أن هناك إعادة إنتاج للوقود النووي وبمقدار يتجاوز استهلاكه.

وفقا للخبراء يجب أن تدوم احتياطيات نظائر اليورانيوم 238 لمدة 3000 عام.هذه المرة كافية تمامًا للإنسانية أن يكون لديها وقت كافٍ لتطوير تقنيات أخرى.

مشاكل في استخدام الطاقة النووية

إلى جانب المزايا الواضحة للطاقة النووية ، لا يمكن التقليل من حجم المشاكل المرتبطة بتشغيل المنشآت النووية.

أول هؤلاء هو التخلص من النفايات المشعة وتفكيك المعداتالطاقة النووية. هذه العناصر لها خلفية إشعاعية نشطة ، والتي تستمر لفترة طويلة. للتخلص من هذه النفايات ، يتم استخدام حاويات خاصة من الرصاص. من المفترض أن يتم دفنها في مناطق التربة الصقيعية على عمق يصل إلى 600 متر. لذلك ، يجري العمل باستمرار لإيجاد طريقة لمعالجة النفايات المشعة ، والتي ينبغي أن تحل مشكلة التخلص منها وتساعد في الحفاظ على بيئة كوكبنا.

المشكلة الرئيسية الثانية هي ضمان السلامة أثناء عملية NPP.يمكن أن تؤدي الحوادث الكبرى مثل تشيرنوبيل إلى إزهاق أرواح العديد من الأشخاص وتعطيل استخدام مساحات شاسعة.

الحادث الذي وقع في محطة الطاقة النووية اليابانية "فوكوشيما -1" فقط أكد الخطر المحتمل الذي يتجلى في حالة الطوارئ في المنشآت النووية.

ومع ذلك ، فإن إمكانيات الطاقة النووية كبيرة جدًا لدرجة أن المشكلات البيئية تتلاشى في الخلفية.

اليوم ، ليس لدى البشرية طريقة أخرى لإشباع الجوع المتزايد باستمرار للطاقة. من المحتمل أن يكون أساس صناعة الطاقة النووية في المستقبل هو المفاعلات "السريعة" بوظيفة إنتاج الوقود النووي.

إذا كانت هذه الرسالة مفيدة لك ، فسأكون سعيدًا برؤيتك

في منتصف القرن العشرين ، تركز اهتمام البشرية على الذرة وتفسير العلماء للتفاعل النووي ، الذي قرروا في البداية استخدامه لأغراض عسكرية ، واختراع القنابل النووية الأولى في إطار مشروع مانهاتن. لكن في الخمسينيات من القرن العشرين ، تم استخدام مفاعل نووي في الاتحاد السوفياتي للأغراض السلمية. من المعروف أنه في 27 يونيو 1954 ، دخلت أول محطة للطاقة النووية في العالم بسعة 5000 كيلوواط في خدمة البشرية. اليوم ، يمكن للمفاعل النووي أن يولد كهرباء تبلغ 4000 ميغاواط أو أكثر ، أي 800 مرة أكثر مما كان عليه قبل نصف قرن.

ما هو المفاعل النووي: التعريف الأساسي والمكونات الرئيسية للوحدة

المفاعل النووي هو وحدة خاصة يتم من خلالها توليد الطاقة نتيجة للصيانة الصحيحة لتفاعل نووي متحكم فيه. يسمح باستخدام كلمة "ذري" مع كلمة "مفاعل". يعتبر الكثيرون عمومًا مفهومي "النووية" و "الذرية" مترادفين ، حيث لا يجدون فرقًا جوهريًا بينهما. لكن ممثلي العلم يميلون إلى مزيج أكثر صحة - "المفاعل النووي".

مثير للانتباه حقيقة!يمكن أن تستمر التفاعلات النووية في إطلاق أو امتصاص الطاقة.

المكونات الرئيسية في جهاز المفاعل النووي هي العناصر التالية:

وسيط
قضبان التحكم؛
قضبان تحتوي على خليط مخصب من نظائر اليورانيوم ؛
عناصر الحماية الخاصة ضد الإشعاع ؛
المبرد.
مولد البخار؛
عنفة؛
مولد كهرباء؛
مكثف؛
وقود نووي.

ما هي المبادئ الأساسية لتشغيل المفاعل النووي التي يحددها الفيزيائيون ولماذا لا تتزعزع

يعتمد المبدأ الأساسي لتشغيل مفاعل نووي على سمات مظهر التفاعل النووي. في لحظة عملية نووية سلسلة فيزيائية معيارية ، يتفاعل الجسيم مع النواة الذرية ، ونتيجة لذلك تتحول النواة إلى نواة جديدة مع إطلاق جزيئات ثانوية ، والتي يسميها العلماء كوانتا جاما. أثناء تفاعل نووي متسلسل ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة الحرارية. يُطلق على الفضاء الذي يحدث فيه التفاعل المتسلسل قلب المفاعل.

مثير للانتباه حقيقة!تشبه المنطقة النشطة ظاهريًا المرجل الذي يتدفق من خلاله الماء العادي ، والذي يعمل كمبرد.

لمنع فقدان النيوترونات ، تُحاط منطقة قلب المفاعل بعاكس نيوتروني خاص. مهمتها الأساسية هي رفض معظم النيوترونات المنبعثة في القلب. عادة ما يكون العاكس هو نفس المادة التي تعمل كوسيط.

يحدث التحكم الرئيسي في المفاعل النووي بمساعدة قضبان التحكم الخاصة. من المعروف أن هذه القضبان يتم إدخالها في قلب المفاعل وتخلق جميع الظروف لتشغيل الوحدة. عادةً ما تُصنع قضبان التحكم من مركبات كيميائية من البورون والكادميوم. لماذا تستخدم هذه العناصر؟ نعم ، كل ذلك لأن البورون أو الكادميوم قادران على امتصاص النيوترونات الحرارية بشكل فعال. وبمجرد التخطيط للإطلاق ، وفقًا لمبدأ تشغيل المفاعل النووي ، يتم إدخال قضبان التحكم في القلب. مهمتهم الأساسية هي امتصاص جزء كبير من النيوترونات ، وبالتالي إثارة تطور تفاعل متسلسل. يجب أن تصل النتيجة إلى المستوى المطلوب. عندما تزيد الطاقة عن المستوى المحدد ، يتم تشغيل الآلات الأوتوماتيكية ، والتي بالضرورة تغمر قضبان التحكم في عمق قلب المفاعل.

وبالتالي ، يتضح أن قضبان التحكم أو التحكم تلعب دورًا مهمًا في تشغيل مفاعل نووي حراري.

وللتقليل من تسرب النيوترونات ، فإن قلب المفاعل محاط بعاكس نيوتروني يقوم بإلقاء كتلة كبيرة من النيوترونات المنبعثة بحرية في اللب. بمعنى العاكس ، عادة ما يتم استخدام نفس المادة المستخدمة في الوسيط.

وفقًا للمعيار ، تمتلك نواة ذرات المادة الوسيطة كتلة صغيرة نسبيًا ، لذلك عند الاصطدام بنواة خفيفة ، يفقد النيوترون الموجود في السلسلة طاقة أكثر مما يحدث عند الاصطدام بنواة ثقيلة. الوسيط الأكثر شيوعًا هو الماء العادي أو الجرافيت.

مثير للانتباه حقيقة!تتميز النيوترونات في عملية التفاعل النووي بسرعة حركة عالية للغاية ، وبالتالي فإن الوسيط مطلوب ، مما يدفع النيوترونات لتفقد بعض طاقتها.

لا يمكن لمفاعل واحد في العالم أن يعمل بشكل طبيعي بدون مساعدة المبرد ، لأن الغرض منه هو إزالة الطاقة المتولدة في قلب المفاعل. كمبرد ، يتم استخدام سائل أو غازات بالضرورة ، لأنها غير قادرة على امتصاص النيوترونات. دعونا نعطي مثالاً لمبرد لمفاعل نووي مضغوط - الماء وثاني أكسيد الكربون وأحيانًا حتى الصوديوم المعدني السائل.

وبالتالي ، فإن مبادئ تشغيل المفاعل النووي تستند بالكامل إلى قوانين التفاعل المتسلسل ، مساره. تؤدي جميع مكونات المفاعل - الوسيط ، والقضبان ، والمبرد ، والوقود النووي - مهامها ، مما يتسبب في التشغيل العادي للمفاعل.

ما هو الوقود المستخدم في المفاعلات النووية ولماذا يتم اختيار هذه العناصر الكيميائية بالضبط

يمكن أن يكون الوقود الرئيسي في المفاعلات هو نظائر اليورانيوم ، وكذلك البلوتونيوم أو الثوريوم.

في عام 1934 ، لاحظ F. Joliot-Curie ، بعد أن لاحظ عملية انشطار نواة اليورانيوم ، أنه نتيجة لتفاعل كيميائي ، تنقسم نواة اليورانيوم إلى شظايا - نوى واثنين أو ثلاثة نيوترونات حرة. وهذا يعني أن هناك احتمال أن تنضم النيوترونات الحرة إلى نوى يورانيوم أخرى وتثير انشطارًا آخر. وهكذا ، كما يتنبأ التفاعل المتسلسل: سيتم إطلاق ستة إلى تسعة نيوترونات من ثلاث نوى من اليورانيوم ، وسوف ينضمون مرة أخرى إلى النوى المشكلة حديثًا. وهكذا إلى ما لا نهاية.

من المهم أن تتذكر!النيوترونات التي تظهر أثناء الانشطار النووي قادرة على إثارة انشطار نوى نظير اليورانيوم بعدد كتلته 235 ، ولتدمير نوى نظير اليورانيوم بكتلة عدد 238 ، قد يكون هناك القليل من الطاقة الناشئة في عملية الاضمحلال.

اليورانيوم رقم 235 نادر في الطبيعة. يمثل 0.7 ٪ فقط ، لكن اليورانيوم الطبيعي 238 يحتل مكانة أكثر اتساعًا ويمثل 99.3 ٪.

على الرغم من هذه النسبة الصغيرة من اليورانيوم -235 في الطبيعة ، إلا أن الفيزيائيين والكيميائيين لا يزالون غير قادرين على رفضها ، لأنها الأكثر فاعلية لتشغيل المفاعل النووي ، مما يقلل من تكلفة عملية الحصول على الطاقة للبشرية.

متى ظهرت المفاعلات النووية الأولى وأين تستخدم اليوم

في عام 1919 ، انتصر الفيزيائيون بالفعل عندما اكتشف رذرفورد ووصف عملية تكوين البروتونات المتحركة نتيجة اصطدام جسيمات ألفا بنوى ذرات النيتروجين. يعني هذا الاكتشاف أن نواة نظير النيتروجين ، نتيجة الاصطدام بجسيم ألفا ، تحولت إلى نواة نظير الأكسجين.

قبل ظهور المفاعلات النووية الأولى ، تعلم العالم العديد من قوانين الفيزياء الجديدة التي تناولت جميع الجوانب المهمة للتفاعل النووي. لذلك ، في عام 1934 ، قدم كل من F. Joliot-Curie و H. Halban و L. Kovarsky لأول مرة للمجتمع ودائرة علماء العالم افتراضًا نظريًا وقاعدة أدلة حول إمكانية حدوث تفاعلات نووية. كانت جميع التجارب مرتبطة بملاحظة انشطار نواة اليورانيوم.

في عام 1939 ، قام E. Fermi و I. Joliot-Curie و O. Hahn و O. Frisch بتتبع تفاعل انشطار نوى اليورانيوم أثناء قصفها بالنيوترونات. في سياق البحث ، وجد العلماء أنه عندما يدخل نيوترون واحد نواة اليورانيوم ، فإن النواة الموجودة تنقسم إلى جزأين أو ثلاثة أجزاء.

تم إثبات التفاعل المتسلسل عمليًا في منتصف القرن العشرين. في عام 1939 ، تمكن العلماء من إثبات أن انشطار نواة يورانيوم يطلق حوالي 200 ميغا إلكترون فولت من الطاقة. ولكن يتم تخصيص حوالي 165 ميغا إلكترون فولت للطاقة الحركية لنواة الشظية ، والباقي يحمل معها كوانتا جاما. حقق هذا الاكتشاف طفرة في فيزياء الكم.

يواصل E.Fermi العمل والبحث لعدة سنوات أخرى ويطلق أول مفاعل نووي في عام 1942 في الولايات المتحدة. كان يسمى المشروع المتجسد - "Chicago woodpile" وتم وضعه على القضبان. في 5 سبتمبر 1945 ، أطلقت كندا مفاعلها النووي ZEEP. لم تتخلف القارة الأوروبية عن الركب ، وفي نفس الوقت تم بناء تركيب F-1. وبالنسبة للروس ، هناك تاريخ آخر لا يُنسى - في 25 ديسمبر 1946 ، تم إطلاق مفاعل في موسكو تحت قيادة إي. كورتشاتوف. لم تكن هذه أقوى المفاعلات النووية ، لكنها كانت بداية تطور الذرة بواسطة الإنسان.

للأغراض السلمية ، تم إنشاء مفاعل نووي علمي في عام 1954 في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. تم بناء أول سفينة سلمية في العالم مع محطة للطاقة النووية ، كاسحة الجليد النووية لينين ، في الاتحاد السوفيتي في عام 1959. وإنجاز آخر لدولتنا هو كاسحة الجليد النووية Arktika. وصلت هذه السفينة السطحية إلى القطب الشمالي لأول مرة في العالم. حدث ذلك في عام 1975.

أول مفاعلات نووية محمولة تعمل بالنيوترونات البطيئة.

أين تستخدم المفاعلات النووية وما هي الأنواع التي تستخدمها البشرية

المفاعلات الصناعية. يتم استخدامها لتوليد الطاقة في محطات الطاقة النووية.
المفاعلات النووية تعمل كدفع للغواصات النووية.
المفاعلات التجريبية (المحمولة ، الصغيرة). بدونهم ، لا يتم إجراء تجربة علمية أو بحث واحد حديث.

اليوم ، تعلم العالم العلمي كيفية تحلية مياه البحر بمساعدة مفاعلات خاصة ، لتزويد السكان بمياه شرب عالية الجودة. هناك الكثير من المفاعلات النووية العاملة في روسيا. لذلك ، وفقًا للإحصاءات ، اعتبارًا من عام 2018 ، هناك حوالي 37 كتلة تعمل في الولاية.

وبحسب التصنيف يمكن أن تكون على النحو التالي:

بحث (تاريخي). وتشمل هذه المحطة F-1 ، التي تم إنشاؤها كموقع تجريبي لإنتاج البلوتونيوم. كورتشاتوف يعمل في F-1 ، أشرف على أول مفاعل فيزيائي.
بحث (نشط).
مستودع الأسلحة. كمثال على المفاعل - A-1 ، الذي سجل في التاريخ كأول مفاعل مزود بالتبريد. القوة السابقة للمفاعل النووي صغيرة ، لكنها وظيفية.
طاقة.
سفينة. من المعروف أن الماء المضغوط أو المفاعلات المعدنية السائلة تستخدم في السفن والغواصات ، إذا لزم الأمر وممكن تقنيًا.
الفراغ. على سبيل المثال ، دعنا نسمي التثبيت "Yenisei" على مركبة فضائية ، والذي يدخل حيز التنفيذ إذا كان من الضروري استخراج كمية إضافية من الطاقة ، ويجب الحصول عليها بمساعدة الألواح الشمسية ومصادر النظائر.

وبالتالي ، فإن موضوع المفاعلات النووية ممتد تمامًا ، وبالتالي ، فإنه يتطلب دراسة وفهم عميقين لقوانين فيزياء الكم. لكن لا شك أن أهمية المفاعلات النووية بالنسبة لصناعة الطاقة واقتصاد الدولة تزداد بالفعل مع هالة من المنافع والمزايا.