Ядерные реакторы

цепной реакции деления, которая всегда сопровождается выделением энергии.
Для того, чтобы

представить себе, мощность и экономичность ядерных реакторов можно привести пример. Там где среднему ядерному реактору потребуется 30 килограмм урана, средней ТЭЦ потребуется 60 вагонов угля или 40 цистерн мазута.

США под руководством Энрико Ферми. Это была так называемая «Чикагская

стопка». Такое название дали ему из-за того, что он напоминал собой большую стопку графитовых блоков, положенных один на другой.
Между блоками была помещены шарообразные «рабочие тела», из природного урана и его диоксида.

В. Курчатова. Реактор Ф-1 заработал 25 декабря 1946г. Реактор был

в форме шара, имел в диаметре около 7,5 метров. Он не имел системы охлаждения, поэтому работал на очень малых уровнях мощности.

Исследования продолжились и в 27 июня 1954 года вступила в строй первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт в г. Обнинске.

сопровождаемое выбросом двух-трех нейтронов. Эти нейтроны сталкиваются с другими атомами

урана U235. При столкновении уран U235 превращается в нестабильный изотоп U236, который практически сразу же распадается на Kr92 и Ba141 + эти самые 2-3 нейтрона. Распад сопровождается выделением энергии в виде гамма излучения и тепла.

Это и называется цепная реакция. Атомы делятся, количество распадов увеличивается в геометрической прогрессии, что в конечном итоге приводит к молниеносному, по нашим меркам высвобождению огромного количества энергии – происходит атомный взрыв, как последствие неуправляемой цепной реакции.

Однако в ядерном реакторе мы имеем дело с управляемой ядерной реакцией.

деление тяжелых ядер

по материалу замедлителя в реакторах на тепловых нейтронах

по

веществу и состоянию теплоносителя

по конструктивному исполнению и назначению

корпусные, канальные и бассейновые.

В корпусных реакторах активная зона заключена в прочный

корпус, рассчитанный на высокое давление теплоносителя.

В канальных реакторах активная зона пронизывается технологическими каналами, в которых размещается топливо, омываемое потоками теплоносителя.

В бассейновых реакторах активная зона размещается в бассейне, заполненном обычной или тяжелой водой, которая также может принудительно циркулировать в активной зоне, омывая топливные элементы.

и замедлителем.
Поэтому реакторы могут быть:
канальные водографитовые

корпусные водо-водяные

тяжеловодные (канальные водо-водяные)

газоохлаждаемые

(газографитовые)

на быстрых нейтронах (БН)

него входит водо-водяной энергетический реактор ВВЭР-1000 тепловой мощностью 3000 МВт

и четыре циркуляционных петли, по которым через активную зону с помощью главных циркуляционных насосов прокачивается теплоноситель — вода под давлением 16 МПа (160 кгс/см²). Температура воды на входе в реактор примерно равна 289 °C, на выходе — 322 °C. Циркуляционный расход воды через реактор составляет 84000 т/ч. Нагретая в реакторе вода направляется по четырём трубопроводам в парогенераторы. Давление и уровень теплоносителя первого контура поддерживаются при помощи парового компенсатора давления.
Второй контур — нерадиоактивный, состоит из испарительной и водопитательной установок, блочной обессоливающей установки (БОУ) и турбоагрегата электрической мощностью 1000 МВт. Теплоноситель первого контура охлаждается в парогенераторах, отдавая при этом тепло воде второго контура. Насыщенный пар, производимый в парогенераторах, с давлением 6,4 МПа и температурой 280 °C подается в сборный паропровод и направляется к турбоустановке, приводящей во вращение электрогенератор. Расход пара от 4 парогенераторов на турбину — примерно 6000 т/ч. Во второй контур также входят конденсатные насосы первой и второй ступеней, подогреватели высокого и низкого давления, деаэратор, турбопитательные насосы.

хорошо изучена и отработана.
Использование воды в качестве и теплоносителя,

и замедлителя в ядерных установках.
Вода, обладая хорошими теплопередающими свойствами, относительно просто и с малыми затратами мощности перекачивается насосами.
В реакторах с водяным теплоносителем-замедлителем при соответствующей конструкции активной зоны можно достичь отрицательного температурного коэффициента реактивности, что предохраняет реактор от произвольного разгона мощности.
Корпусные реакторы имеют защитную оболочку, выполнить которую для канальных реакторов не представляется возможным из-за большой разветвлённости труб реакторного отделения.
Позволяет создавать блоки мощностью до 1600 МВт.

Недостатки

Требуют высокообогащенного урана.
Наличие сложного в изготовлении и габаритного герметичного корпуса, т.к. давление в первом контуре может доходить до 160 атм (ВВЭР-1000).
Невозможность частичной перегрузки тепловыделяющих сборок, то есть для замены топлива требуется полная остановка реактора, дренирование теплоносителя, демонтаж системы привода стержней, снятие крышки реактора.
Вода взаимодействует с ураном и его соединениями (коррозирует) при аварийных ситуациях, поэтому тепловыделяющие элементы должны снабжаться антикоррозионными покрытиями (обычно цирконий).
Возможность аварии с вытеканием теплоносителя и необходимость средств для её компенсации.

собой набор т. н. технологических каналов, расположенных в массе замедлителя.

Каждый канал представляет собой герметичную конструкцию, в которой заключено ядерное топливо, системы управления и защиты, а также каналы для прокачки теплоносителя. Технологические каналы не зависят друг от друга и допускают замену без остановки реактора. Примером данного вида реактора является канальный кипящий реактор марки Реактор большой мощности канальный (РБМК)
РБМК построен по несколько другому принципу, чем ВВЭР. Прежде всего в его активной зоне происходит кипение - из реактора поступает пароводная смесь, которая, проходя через сепараторы, делится на воду, возвращающуюся на вход реактора, и пар, который идет непосредственно на турбину. Электричество, вырабатываемое турбиной, тратится, как и в реакторе ВВЭР, также на работу циркуляционных насосов.

ограничений на размер активной зоны и мощность реактора.
Перезагрузка топлива

без остановки.
Реакторы РБМК безопасны лишь при правильной их эксплуатации и хорошо разработанных системах защиты, но зато способны использовать малообогащенное топливо или даже отработанное топливо ВВЭР.

Недостатки

Присутствие в активной зоне большого количества конструкционных материалов, поглощающих нейтроны.
Теоретически: необходимость использования ядерного топлива с высоким обогащением. На практике: в связи со спецификой используемых замедлителей, корпусные ВВЭР требуют бо́льшего обогащения, чем канальные РБМК.
Положительный температурный коэффициент реактивности, который, при неправильной эксплуатации, может привести к неконтролируемому увеличению мощности. Данный недостаток стал одной из причин аварии на Чернобыльской АЭС.