Ядерный реактор

1. Ядерный реактор

Uchim.net

2.

Ядерным (или атомным) реактором называется устройство, в
котором осуществляется управляемая реакция деления ядер.
Ядра урана (особенно
изотопа 235U ) наиболее
92
эффективно захватывают
медленные нейтроны.
Вероятность захвата медленных
нейтронов с последующим
делением ядер в сотни раз
больше, чем быстрых.
В ядерных реакторах, работающих на естественном уране,
используются замедлители нейтронов для повышения коэффициенты
размножения нейтронов.
Uchim.net

3. Основные элементы ядерного реактора:

1) ядерное горючее ( 235
,
92 U
Pu, U и др.);
2) замедлитель нейтронов
(тяжелая или обычная вода,
графит и др.);
3) теплоноситель для вывода
энергии, образующейся при
работе реактора (вода,
жидкий натрий и др.);
4) Устройство для регулирования скорости реакции
(вводимые в рабочее
239
94
238
92
пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор – вещества, которые
хорошо поглощают нейтроны).
Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, задерживающей γ-излучение и
нейтроны. Оболочку выполняют из бетона с железным наполнителем.
Uchim.net

4.

5. Схема процессов в ядерном реакторе:

Uchim.net

6.

• Управление реактором осуществляется при помощи стержней,
содержащих кадмий или бор.
При выдвинутых из активной
зоны реактора стержнях k>1.
При полностью вдвинутых
стержнях k<1.
Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в
любой момент времени приостановить развитие
цепной реакции.
Uchim.net

7. Критическая масса.

Критическая масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой
может протекать цепная ядерная реакция.
• При малых размерах велика утечка нейтронов через поверхность активной
зоны реактора (объем, в которой располагаются стержни с ураном).
• С увеличением размеров системы число ядер, участвующих в делении,
растет пропорционально объему, а число нейтронов, теряемых вследствие
утечки, увеличивается пропорционально площади поверхности.
Увеличивая систему, можно достичь значений коэффициента размножения k=1.
Система будет иметь критические размеры , если число нейтронов , потерянных
вследствие захвата и утечки, равно числу нейтронов , полученных в процессе
деления.
Критические размеры (критическая масса) определяются:
1) типом ядерного горючего;
2) замедлителем;
3) конструктивными особенностями реактора.
Uchim.net

8. Первые ядерные реакторы

Впервые цепная ядерная реакция урана была
осуществлена в США коллективом ученых под
руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.
Энрико Ферми
(1901-1954)
Игорь Васильевич
Курчатов
(1903-1960)
В нашей стране первый ядерный реактор
был запущен 25 декабря 1946 г. коллективом
физиков, который возглавлял ученый Игорь
Васильевич Курчатов (1903-1960).
Uchim.net

9. Классификация ядерных реакторов

10. Применение ядерных реакторов

11. Виды ядерных реакторов

12. Реакторы на быстрых нейтронах:

• Построены реакторы, работающие без замедлителя на быстрых
нейтронах.
• Вероятность деления, вызванного быстрыми нейтронами мала
такие реакторы не могут работать на естественном уране. Реакцию
можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не
235
менее 15% изотопа 92U .
• Преимущество: при их работе образуется значительное
количество плутония, который затем можно использовать в качестве
ядерного топлива.
• Эти реакторы называют реакторами - размножителями, так как
они воспроизводят делящийся материал.
Uchim.net

13.

14. Атомные электростанции (АЭС)

15. Схема работы АЭС

16. Классификация АЭС по виду отпускаемой энергии

17. Классификация АЭС по типу реакторов

18. Действующие АЭС России

19. Калининская АЭС.

• Центральная атомная станция
России. Она расположена рядом с
городом Удомлей в 150 км к
северу от Твери. Производимая
энергия направляется в восемь
регионов страны. Введена в
эксплуатацию в 1975 году.

20. Балаковская АЭС

• Крупнейший в России
производитель электроэнергии.
Введена в эксплуатацию в 1985
году. Ежегодно станция
вырабатывает больше энергии,
чем любая другая атомная,
тепловая или
гидроэлектростанция страны.
Станция обеспечивает Поволжье,
Урал, Сибирь и центр.

21. Проектируемые АЭС

22. Атомные электростанции

• Казалось бы, АЭС очень выгодные
станции! Но вся беда в том, что в
случае аварии их радиоактивное
топливо попадает в окружающую
среду, вызывая смертельно опасную
для человека лучевую болезнь и
заражая местность на 300 лет.
АЭС оказались небезопасными.
До Чернобыльской аварии самой тяжелой
в ядерной энергетике считалась авария
1979 года на американской АЭС Тримайл
–Айленд близ г.Гаррисберга (штат
Пельсинвания).
• Зараженную территорию обносят
колючей проволокой, она становится
непригодной для жизни.

23.

«+»
АЭС
«-»
АЭС
1.
Малое количество ядерного горючего.
Ядерные станции могут представлять глобальную угрозу.
2.
Низкие транспортные расходы.
Аварии на атомных станциях влекут за собой опасные
экологические последствия на обширных территориях,
затрагивая огромные массы людей.
3.
Нет привязки к крупным рекам или
месторождениям
горючих ископаемых
Геоэкологические следствия аварии на АЭС сохраняют
свою остроту в течение очень длительного времени.
4.
Низкая стоимость электроэнергии.
Воздушные течения и вода распространяют
радиоактивные выбросы на территории, весьма удаленные
от АЭС( на ЧАЭС высота выбросов из аварийного блока
достигла высоты 1200 м)
5.
Использование ядерного топлива не
сопровождается процессом горения и выбросом в
атмосферу вредных веществ и парниковых газов.
Радиоактивное топливо попадает в окружающую среду,
вызывая смертельно опасную для человека лучевую
болезнь и заражая местность на 300 лет.
6.
На сегодняшний день в мире ведутся разработки
подземных и плавучих АЭС и ядерных двигателей
для космических летальных аппаратов.
Проблема захоронения радиоактивных отходов.

24. Карта АЭС России