Samuti kasutatakse vajadusel reaktori kiiret jahutamist ämber vett ja jää.
| Element | Soojusmahtuvus |
|---|---|
| Jahutusvarras 10k(inglise 10k Coolant Cell) | |
| 10 000 | |
| Jahutusvarras 30k(Ing. 30K jahutusvedeliku element) | |
| 30 000 | |
| Jahutusvarras 60k(nt 60K jahutusvedeliku element) | |
| 60 000 | |
| punane kondensaator(inglise RSH-kondensaator) | |
| 19 999 | |
| Asetades meisterdamisvõrku ülekuumenenud kondensaatori koos punakivitolmuga, saate selle soojusvarusid täiendada 10000 eT võrra. Seega on kondensaatori täielikuks taastamiseks vaja kahte tolmu. |
|
| Lapis kondensaator(inglise LZH-kondensaator) | |
| 99 999 | |
| Seda ei täiendata mitte ainult punakiviga (5000 eT), vaid ka lapis lazuliga 40 000 eT eest. |
Tuumareaktori jahutus (kuni versioonini 1.106)
- Jahutusvarras mahutab 10 000 eT ja jahtub 1 eT igas sekundis.
- Reaktori kest salvestab ka 10 000 eT, jahtub iga sekund 10% tõenäosusega 1 eT (keskmine 0,1 eT). Termoplaatide kaudu saavad kütuseelemendid ja soojusjaoturid soojust jaotada suuremale hulgale jahutuselementidele.
- Soojusjaotur salvestab 10 000 eT ja tasakaalustab ka lähedalasuvate elementide soojustasemeid, kuid jaotades igaühele ümber mitte rohkem kui 6 eT/s. Samuti jaotab see soojust korpusele ümber, kuni 25 eT/s.
- Passiivne jahutus.
- Iga reaktorit ümbritsev õhuplokk 3x3x3 suurusel alal tuumareaktori ümber jahutab kere 0,25 eT/s ja iga veeplokk jahutab 1 eT/s.
- Lisaks jahutatakse reaktorit ennast tänu sisemisele ventilatsioonisüsteemile 1 eT/s.
- Iga täiendav reaktorikamber on samuti ventileeritud ja jahutab kere veel 2 eT/s.
- Aga kui 3x3x3 tsoonis on laavaplokke (allikaid või hoovusi), siis need vähendavad kere jahtumist 3 eT/s. Ja tulekahju põletamine samas piirkonnas vähendab jahtumist 0,5 eT/s.
- Hädajahutus (kuni versioonini 1.106).
- Südamikku asetatud veeämber jahutab tuumareaktori anumat 250 eT võrra, kui seda kuumutatakse vähemalt 4000 eT võrra.
- Jää jahutab keha 300 eT, kui seda soojendada vähemalt 300 eT.
Tuumareaktorite klassifikatsioon
Tuumareaktoritel on oma klassifikatsioon: MK1, MK2, MK3, MK4 ja MK5. Tüübid määratakse soojuse ja energia eraldumise ning mõne muu aspekti järgi. MK1 on kõige ohutum, kuid toodab kõige vähem energiat. MK5 toodab kõige rohkem energiat suurima plahvatuse tõenäosusega.
MK1
Kõige turvalisem reaktoritüüp, mis ei kuumene üldse ja toodab samal ajal kõige vähem energiat. See on jagatud kahte alamtüüpi: MK1A - selline, mis vastab klassi tingimustele, olenemata keskkond ja MK1B, mis vajab passiivset jahutust, et vastata klassi 1 standarditele.
MK2
Optimaalseim reaktoritüüp, mis täisvõimsusel töötades ei kuumene üle 8500 eT tsükli kohta (aeg, mille jooksul kütuseelemendil on aega täielikult tühjendada ehk 10 000 sekundit). Seega on see optimaalne soojuse ja energia vahetus. Seda tüüpi reaktorite jaoks on olemas ka eraldi klassifikatsioon MK2x, kus x on tsüklite arv, mille jooksul reaktor töötab ilma kriitilise ülekuumenemiseta. Arv võib olla vahemikus 1 (üks tsükkel) kuni E (16 tsüklit või rohkem). MK2-E on kõigi tuumareaktorite standard, kuna see on praktiliselt igavene. (See tähendab, et enne 16. tsükli lõppu on reaktoril aega jahtuda temperatuurini 0 eT)
MK3
Reaktor, mis suudab töötada vähemalt 1/10 täistsüklist ilma vee aurustumise/ploki sulamiseta. Võimsam kui MK1 ja MK2, kuid nõuab täiendavat järelevalvet, sest mõne aja pärast võib temperatuur jõuda kriitilise piirini.
MK4
Reaktor, mis suudab töötada vähemalt 1/10 täistsüklist ilma plahvatusteta. Töötavatest liikidest võimsaim Tuumareaktorid, mis nõuab kõige rohkem tähelepanu. Nõuab pidevat järelevalvet. Esimest korda avaldatakse ligikaudu 200 000–1 000 000 EL-i.
MK5
5. klassi tuumareaktorid on töövõimetud, neid kasutatakse peamiselt plahvatuse tõestamiseks. Kuigi selle klassi reaktorit on võimalik teha, pole sellel mõtet.
Täiendav klassifikatsioon
Kuigi reaktoritel on juba 5 klassi, jagunevad reaktorid mõnikord mitmeks väiksemaks, kuid oluliseks jahutustüübi, efektiivsuse ja tootlikkuse alamklassiks.
Jahutus
-SUC(ühekordseks kasutamiseks mõeldud jahutusvedelikud – jahutuselementide ühekordne kasutamine)
- enne versiooni 1.106 tähistas see märgistus reaktori hädajahutust (kasutades vee- või jääämbriid). Tavaliselt kasutatakse selliseid reaktoreid harva või ei kasutata üldse, kuna reaktor ei pruugi ilma järelevalveta väga kaua töötada. Seda kasutati tavaliselt Mk3 või Mk4 jaoks.
- pärast versiooni 1.106 ilmusid termokondensaatorid. Alamklass -SUC tähistab nüüd soojuskondensaatorite olemasolu ahelas. Nende soojusvõimsust saab kiiresti taastada, kuid samal ajal peate kulutama punast tolmu või lapis lazulit.
Tõhusus
Tõhusus on kütusevarraste tekitatud impulsside keskmine arv. Jämedalt öeldes on see reaktori töö tulemusena saadud miljonite energia hulk jagatud kütuseelementide arvuga. Kuid rikastusahelate puhul kulub osa impulssidest rikastamiseks ja sel juhul ei vasta kasutegur vastuvõetavale energiale ja on suurem.
Kahe- ja neljaküttevarraste baastõhusus on suurem kui üksikutel. Üksikud kütusevardad annavad iseenesest ühe impulsi, kahekordsed - kaks, neljakordsed - kolm. Kui ühes neljast kõrvuti asetsevast elemendist on mõni muu kütuseelement, tühjenenud kütuseelement või neutronreflektor, siis impulsside arv suureneb ühe võrra ehk maksimaalselt 4 võrra. Eelnevast selgub, et kasutegur ei tohi olla väiksem kui 1 ega rohkem kui 7.
| Märgistus | Tähendus tõhusust |
|---|---|
| EE | =1 |
| ED | >1 ja<2 |
| EL | ≥2 ja<3 |
| EB | ≥3 ja<4 |
| EA | ≥4 ja<5 |
| EA+ | ≥5 ja<6 |
| EA++ | ≥6 ja<7 |
| EA* | =7 |
Muud alamklassid
Mõnikord võite reaktori diagrammidel näha täiendavaid tähti, lühendeid või muid sümboleid. Kuigi neid sümboleid kasutatakse (näiteks alamklassi -SUC ei olnud varem ametlikult registreeritud), pole need kuigi populaarsed. Seetõttu võite oma reaktorit nimetada vähemalt Mk9000-2 EA ^ dzhigurdaks, kuid seda tüüpi reaktorit lihtsalt ei mõisteta ja seda peetakse naljaks.
Reaktori ehitus
Me kõik teame, et reaktor kuumeneb ja võib ootamatult juhtuda plahvatus. Ja me peame selle välja ja sisse lülitama. Järgnevalt kirjeldatakse, kuidas saate oma kodu kaitsta ja kuidas reaktorist, mis kunagi plahvatada, maksimaalselt ära kasutada. Sel juhul peaksite olema juba tarninud 6 reaktorikambrit.
Vaade kambritega reaktorile. Tuumareaktor sees.
- Ümbritsege reaktor tugevdatud kiviga (5x5x5)
- Tehke passiivne jahutus, st täitke kogu reaktor veega. Vala ülevalt, sest vesi hakkab alla voolama. Sellist skeemi kasutades jahutatakse reaktorit 33 eT sekundis.
- Tehke jahutusvarraste jms abil toodetud energia maksimaalne kogus. Olge ettevaatlik, sest kui kasvõi 1 soojusjaotur on valesti paigutatud, võib juhtuda katastroof! (Skeem on näidatud versioonile 1.106)
- Et meie MFE kõrgepingest ei plahvataks, panime trafo, nagu pildil.
Reaktor Mk-V EB
Paljud inimesed teavad, et uuendused toovad kaasa muudatusi. Üks neist uuendustest tutvustas uusi kütusevardaid – kahe- ja neljakordseid. Ülaltoodud diagramm ei sobi nende kütusevarrastega. Allpool on üksikasjalik kirjeldus üsna ohtliku, kuid tõhusa reaktori valmistamisest. Selleks vajab IndustrialCraft 2 tuumakontrolli. See reaktor täitis MFSU ja MFE reaalajas umbes 30 minutiga. Kahjuks on see MK4 klassi reaktor. Kuid ta täitis oma ülesande, soojendades kuni 6500 eT. Temperatuuriandurile on soovitav panna 6500 ja anduriga ühendada alarm ja hädaseiskamissüsteem. Kui alarm karjub kauem kui kaks minutit, on parem reaktor käsitsi välja lülitada. Hoone on sama, mis ülal. Muudetud on ainult komponentide asukohta.
Väljundvõimsus: 360 EU/t
EL kokku: 72 000 000 EL
Generatsiooniaeg: 10 min. 26 sek.
Taaslaadimisaeg: võimatu
Maksimaalsed tsüklid: 6,26% tsükkel
Koguaeg: mitte kunagi
Sellise reaktori puhul on kõige tähtsam mitte lasta sellel plahvatada!
Mk-II-E-SUC Breeder EA+ reaktor lahja kütuse rikastamise võimalusega
Üsna tõhus, kuid kallis reaktoritüüp. See toodab 720 000 eT minutis ja kondensaatorid kuumenevad 27/100, seetõttu peab reaktor ilma kondensaatoreid jahutamata vastu 3 minuti tsükleid ja 4. laseb selle peaaegu kindlasti õhku. Rikastamiseks on võimalik paigaldada tühjenenud kütusevardaid. Soovitatav on ühendada reaktor taimeriga ja sulgeda reaktor tugevdatud kivist “sarkofaagi”. Kõrge väljundpinge (600 EU/t) tõttu on vaja kõrgepinge juhtmeid ja HV trafot.
Väljundvõimsus: 600 EU/t
EL kokku: 120 000 000 EL
Tootmisaeg: täistsükkel
Reaktor Mk-I EB
Elemendid ei kuumene üldse, töötab 6 neljakordset kütusevarrast.
Väljundvõimsus: 360 EU/t
EL kokku: 72 000 000 EL
Tootmisaeg: täistsükkel
Laadimisaeg: pole nõutav
Maksimaalne tsükkel: lõpmatu
Koguaeg: 2 tundi 46 minutit 40 sek.
Reaktor Mk-I EA++
Väikese võimsusega, kuid säästlik tooraine ja odav ehitada. Vajab neutronreflektoreid.
Väljundvõimsus: 60 EU/t
EL kokku: 12 000 000 EL
Tootmisaeg: täistsükkel
Laadimisaeg: pole nõutav
Maksimaalne tsükkel: lõpmatu
Koguaeg: 2 tundi 46 minutit 40 sek.
Reaktor Mk-I EA*
Keskmise võimsusega, kuid suhteliselt odav ja võimalikult tõhus. Vajab neutronreflektoreid.
Väljundvõimsus: 140 EU/t
EL kokku: 28 000 000 EL
Tootmisaeg: täistsükkel
Laadimisaeg: pole nõutav
Maksimaalne tsükkel: lõpmatu
Koguaeg: 2 tundi 46 minutit 40 sek.
Reaktor Mk-II-E-SUC Breeder EA+, uraani rikastamine
Kompaktne ja odav uraanirikastaja. Ohutu tööaeg on 2 minutit 20 sekundit, pärast mida on soovitatav lapis lazuli kondensaatorid parandada (ühe parandamine - 2 lapis lazuli + 1 redstone), mille tõttu peate reaktorit pidevalt jälgima. Samuti on ebaühtlase rikastamise tõttu soovitatav tugevalt rikastatud vardad vahetada nõrgalt rikastatud vardadega. Samal ajal võib see väljastada 48 000 000 EU-d tsükli kohta.
Väljundvõimsus: 240 EU/t
EL kokku: 48 000 000 EL
Tootmisaeg: täistsükkel
Laadimisaeg: pole nõutav
Maksimaalne tsükkel: lõpmatu
Koguaeg: 2 tundi 46 minutit 40 sek.
Reaktor Mk-I EC
"Toa" reaktor. Sellel on väike võimsus, kuid see on väga odav ja täiesti ohutu - kogu reaktori järelevalve taandub varraste vahetamisele, kuna ventilatsiooniga jahutamine ületab soojuse teket 2 korda. Parim on asetada see MFE / MFSU lähedale ja seada need väljastama punase kivi signaali, kui see on osaliselt laetud (Emit, kui see on osaliselt täidetud), nii et reaktor täidab automaatselt energiasalvesti ja lülitub välja, kui see on täis. Kõigi komponentide valmistamiseks on vaja 292 vaske, 102 rauda, 24 kulda, 8 punakivi, 7 kummi, 7 tina, 2 ühikut kerget tolmu ja lapis lazulit ning 6 ühikut uraanimaaki. See annab tsükli kohta välja 16 miljonit EL-i.
Väljundvõimsus: 80 EU/t
EL kokku: 32 000 000 EL
Tootmisaeg: täistsükkel
Laadimisaeg: pole nõutav
Maksimaalne tsükkel: lõpmatu
Koguaeg: umbes 5 tundi 33 minutit 00 sek.
Reaktori taimer
MK3- ja MK4-klassi reaktorid toodavad küll lühikese ajaga palju võimsust, kuid kipuvad järelevalveta plahvatama. Taimeri abil saad aga isegi need kapriissed reaktorid ilma kriitilise ülekuumenemiseta tööle panna ja lubada lahkuda näiteks oma kaktusefarmi liiva kaevama. Siin on kolm taimerite näidet:
- Taimer jaoturist, puidust nupp ja nooled (joon. 1). Välja lastud nool on üksus, mille eluiga on 1 minut. Ühendades reaktoriga puidust nupu, millesse on torgatud nool, töötab see ~ 1 min. 1,5 sek. Kõige parem oleks avada ligipääs puidust nupule, siis on võimalik reaktor kiiresti seisata. Samal ajal väheneb noolte tarbimine, kuna kui dosaator on ühendatud mõne muu nupuga, välja arvatud puidust, siis pärast dosaatori vajutamist laseb jaotur mitmekordse signaali tõttu korraga 3 noolt.
- Puidust surveplaadi taimer (joon. 2). Puidust surveplaat reageerib, kui sellele kukub mõni ese. Kukkunud esemete "eluiga" on 5 minutit (SMP-l võib esineda pingi tõttu hälbeid) ja kui ühendada plaat reaktoriga, töötab see ~ 5 minutit. 1 sek. Paljude taimerite loomisel võite selle taimeri asetada ahelas esikohale, et mitte panna dosaatorit. Seejärel käivitatakse kogu taimerite ahel, kui mängija viskab eseme surveplaadile.
- Repiiteri taimer (joonis 3). Reaktori viite peenhäälestamiseks saab kasutada repiiteri taimerit, kuid see on väga tülikas ja nõuab palju ressursse, et tekitada isegi väike viite. Taimer ise on signaali tugiliin (10.6). Nagu näete, võtab see palju ruumi ja signaali viivituse korral 1,2 sekundit. vaja on kuni 7 repiiterit (21
Passiivne jahutus (kuni versioonini 1.106)
Reaktori enda baasjahutus on 1. Järgmiseks kontrollitakse reaktori ümbrust 3x3x3. Iga reaktorikamber lisab jahutusse 2. Vee (allika või voolu) plokk lisab 1. Laava (allika või voolu) plokk väheneb 3 võrra. Õhk- ja tuleplokid loetakse eraldi. Need lisavad külma (õhkplokkide arv-2×tuleblokkide arv)/4(kui jagamise tulemus ei ole täisarv, jäetakse murdosa kõrvale). Kui kogujahutus on väiksem kui 0, loetakse see võrdseks 0-ga.
See tähendab, et reaktori anum ei saa välistegurite mõjul kuumeneda. Halvimal juhul passiivjahutusega lihtsalt ei jahutata.Temperatuur
Kõrgel temperatuuril hakkab reaktor keskkonda ebasoodsalt mõjutama. See mõju sõltub küttetegurist. Küttekoefitsient = praegune RPV temperatuur/maksimaalne temperatuur, kus Maksimaalne reaktori temperatuur=10000+1000*reaktorikambrite arv+100*termoplaatide arv reaktoris.
Kui küttetegur on:- <0,4 - никаких последствий нет.
- >=0,4 – võimalus on 1,5 × (küttekoefitsient 0,4) et tsoonis valitakse juhuslik plokk 5×5×5, ja kui see osutub tuleohtlikuks plokiks, nagu lehed, mis tahes puiduplokk, vill või voodi, siis see põleb.
- kui tegemist on keskplokiga (reaktori endaga) või aluspõhjaplokiga, siis efekti ei tule.
- laavavooluks muudetakse kiviplokid (sh astmed ja maak), raudplokid (sh reaktoriplokid), laava, maa, savi.
- kui tegemist on õhuplokiga, siis üritab ta oma asemel tuld teha (kui läheduses pole tahkeid plokke, siis tuld ei teki).
- ülejäänud plokid (sh vesi) aurustuvad ja nende asemele üritatakse ka tuld süüdata.
- >=1 – plahvatus! Baasplahvatusvõimsus on 10. Iga kütuseelement reaktoris suurendab plahvatusvõimsust 3 ühiku võrra ja iga reaktori korpus vähendab seda ühe võrra. Samuti on plahvatusvõimsus piiratud maksimaalselt 45 ühikuga. Väljakukkuvate klotside arvu poolest on see plahvatus sarnane tuumapommiga, 99% plahvatuse järgsetest plokkidest hävib ja kukkumine on vaid 1%.
Kütte- või väherikastatud kütusevarda arvutamine, siis reaktori surveanumat kuumutatakse 1 eT võrra.
- Kui see on ämber veega ja reaktorianuma temperatuur on üle 4000 eT, jahutatakse anumat 250 eT ja veeämber asendatakse tühja ämbriga.
- Kui tegemist on laavaämbriga, siis kuumutatakse reaktorianumat 2000 eT ja laavaämber asendatakse tühja ämbriga.
- Kui tegemist on jääplokiga ja kere temperatuur on üle 300 eT, siis jahutatakse kere 300 eT võrra ja jää kogus väheneb 1 võrra. See tähendab, et kogu jäävirn ei aurustu üks kord.
- Kui see on soojusjaotur, tehakse järgmine arvutus:
- Kontrollitakse 4 naaberlahtrit järgmises järjekorras: vasak, parem, ülemine ja alumine.
- Kui saldo on suurem kui 6, võrdub see 6-ga.
- Kui naaberelement on jahutuskapsel, siis see soojeneb arvutatud bilansi väärtuse võrra.
- Kui see on reaktori kest, tehakse soojusülekande täiendav arvutus.
- Kui selle plaadi läheduses ei ole jahutuskapsleid, siis plaat soojeneb arvutatud tasakaalu võrra (soojusjaoturi soojus ei lähe termoplaadi kaudu teistesse elementidesse).
- Kui on jahutuskapsleid, siis kontrollitakse, kas soojusbilanss on nende arvuga jäljetult jagatud. Kui see ei jagune, suurendatakse soojusbilanssi 1 eT võrra ja plaati jahutatakse 1 eT võrra, kuni see täielikult jaguneb. Aga kui reaktori kest on maha jahutatud ja tasakaal pole täielikult jagatud, siis see soojeneb ja tasakaal väheneb, kuni see hakkab täielikult jagunema.
- Ja vastavalt sellele kuumutatakse neid elemente temperatuurini, mis on võrdne Saldo/kogus.
- Seda võetakse moodulina ja kui see on suurem kui 6, siis võrdub see 6-ga.
- Soojusjaotur soojeneb tasakaaluväärtuseni.
- Naaberelementi jahutatakse tasakaaluväärtusega.
- Soojusjaoturi ja korpuse vahelise soojusbilansi arvutamine viiakse läbi.
- Kui saldo on positiivne, siis:
- Kui saldo on suurem kui 25, võrdub see 25-ga.
- Soojusjaoturit jahutatakse arvutatud bilansi väärtusega.
- Reaktori anumat kuumutatakse arvutatud bilansi väärtusega.
- Kui saldo on negatiivne, siis:
- See võetakse modulo ja kui see osutub rohkem kui 25, siis võrdub see 25-ga.
- Soojusjaotur soojeneb arvutatud bilansi väärtuse võrra.
- Reaktori anumat jahutatakse arvutatud bilansi väärtuse võrra.
- Kui see on TVEL ja reaktorit ei uputa punane tolmusignaal, tehakse järgmised arvutused:
- alla 3000 - 1/8 võimalus (12,5%);
- alates 3000 ja alla 6000 - 1/4 (25%);
- alates 6000 ja alla 9000 - 1/2 (50%);
- 9000 või rohkem - 1 (100%).
- 0? reaktorianumat kuumutatakse 10 eT.
- 1: jahutuselement soojeneb 10 eT võrra.
- 2: jahutuselemente soojendatakse iga 4 eT võrra.
- 3: soojendage kumbki 2 eT võrra.
- 4: soojendage igaüks 1 eT võrra.
Arvutamise näide
On programme, mis neid skeeme arvutavad. Usaldusväärsemate arvutuste tegemiseks ja protsessi paremaks mõistmiseks tasub neid kasutada.
Võtame näiteks sellise kolme uraanivardaga skeemi. 
Numbrid näitavad selle skeemi elementide arvutamise järjekorda ja me tähistame elemendid samade numbritega, et mitte segadusse sattuda.
Näiteks arvutame soojusjaotuse esimesel ja teisel sekundil. Eeldame, et esialgu elementide kuumenemist ei toimu, passiivne jahutus on maksimaalne (33 eT) ning termoplaatide jahutamist ei arvesta.
Esimene samm.
- Reaktori anuma temperatuur on 0 eT.
- 1 – Reaktori kesta (RP) ei ole veel kuumutatud.
- 2 – Jahutuskapslit (OxC) ei soojendata veel ja selles etapis (0 eT) enam jahutamist ei toimu.
- 3 - TVEL eraldab 8 eT (2 tsüklit 4 eT) 1. TP-le (0 eT), mis soojendab selle kuni 8 eT, ja 2. OxC (0 eT), mis soojendab selle kuni 8 eT. .
- 4 – OxC ei ole veel kuumutatud ja selles etapis ei toimu enam jahutamist (0 eT).
- 5 - Soojusjaotur (TP), mida pole veel soojendatud, tasakaalustab temperatuuri 2 m OxC (8 eT). See jahutab selle temperatuurini 4 eT ja soojendab end temperatuurini 4 eT.
- 6 - TVEL eraldab 12 eT (3 tsüklit 4 eT) 5. TR-le (1 eT), mis soojendab selle kuni 13 eT, ja 7. TP-le (0 eT), mis soojendab selle kuni 12 eT. .
- 7 - TP on juba soojendatud 12 eT-ni ja võib jahtuda 10% tõenäosusega, kuid me ei võta siin arvesse jahtumise võimalust.
- 8 – TR (0 eT) tasakaalustab temperatuuri 7. TP (12 eT) juures ja võtab sealt 6 eT. 7. TP jahtub 6 eT-ni ja 8. TP soojeneb kuni 6 eT.
- 9 – OxC (3 eT) jahtub temperatuurini 2 eT.
- 10 – OxC (2 eT) jahtub 1 eT-ni.
- 11 - TVEL eraldab 8 eT (2 tsüklit 4 eT) 10. OxC (1 eT), mis soojendab selle kuni 9 eT, ja 13. TP (0 eT), mis soojendab selle kuni 8 eT. .
Joonisel on punased nooled uraanivarrastest soojenemine, sinised nooled - soojuse tasakaalustamine soojusjaoturite abil, kollane - energia jaotus reaktori surveanumasse, pruun - elementide lõplik kuumutamine selles etapis, sinine - jahutus kapslite jahutamiseks. Paremas ülanurgas olevad numbrid näitavad lõplikku kuumutamist ja uraanivarraste puhul - tööaega.
Lõplik kuumutamine pärast esimest sammu:
- reaktori anum - 1 uT
- 1TP - 8 eT
- 2OxS - 4 eT
- 40xS - 1 eT
- 5TR - 13 uT
- 7TP - 6 eT
- 8TR – 1 uT
- 9OxC – 2 eT
- 10OxS - 9 eT
- 12OxC – 0 eT
- 13TP - 8 eT
Teine samm.
- Reaktori anum jahtub temperatuurini 0 eT.
- 1 - TP, me ei võta jahutust arvesse.
- 2 – OxC (4 eT) jahtub temperatuurini 3 eT.
- 3 - TVEL eraldab 8 eT (2 tsüklit 4 eT) 1. TP-le (8 eT), mis soojendab selle kuni 16 eT, ja 2. OxC (3 eT), mis soojendab selle kuni 11 eT. .
- 4 – OxC (1 eT) jahtub 0 eT-ni.
- 5 – TR (13 eT) tasakaalustab temperatuuri 2 m OxC (11 eT). See soojendab selle temperatuurini 12 eT ja jahutab end temperatuurini 12 eT.
- 6 - TVEL eraldab 12 eT (3 tsüklit 4 eT) 5. TR-le (5 eT), mis soojendab selle kuni 17 eT, ja 7. TP-le (6 eT), mis soojendab selle kuni 18 eT. .
- 7 - TP (18 eT), me ei võta arvesse jahutust.
- 8 - TR (1 eT) tasakaalustab 7. TP (18 eT) temperatuuri ja võtab sealt 6 eT. 7. TP jahtub 12 eT-ni ja 8. TP soojeneb kuni 7 eT.
- 9 – OxC (4 eT) jahtub temperatuurini 3 eT.
- 10 – OxC (10 eT) jahtub temperatuurini 9 eT.
- 11 - TVEL eraldab 8 eT (2 tsüklit 4 eT) 10. OxC (9 eT), mis soojendab selle temperatuurini 17 eT, ja 13. TP (8 eT), mis soojendab selle kuni 16 eT. .
- 12 – OxC (1 eT) jahtub 0 eT-ni.
- 13 - TP (8 eT), me ei võta arvesse jahutust.
Lõplik kuumutamine pärast teist etappi:
- reaktori anum - 4 uT
- 1TP - 16 eT
- 2OxS - 12 eT
- 40xS - 2 eT
- 5TR - 17 uT
- 7TP - 12 eT
- 8TR - 4 eT
- 9OxC – 3 eT
- 10OxS - 17 uT
- 12OxC – 0 eT
- 13TP - 16 eT
Tavainimese jaoks on moodsad kõrgtehnoloogilised seadmed nii salapärased ja salapärased, et neid on just õige kummardada, nagu iidsed inimesed välku kummardasid. Koolifüüsikatunnid, mis on täis matemaatilisi arvutusi, ei lahenda probleemi. Kuid huvitav on rääkida isegi tuumareaktorist, mille tööpõhimõte on isegi teismelisele selge.
Kuidas tuumareaktor töötab?
Selle kõrgtehnoloogilise seadme tööpõhimõte on järgmine:
- Kui neutron neeldub, tuumkütus (enamasti see uraan-235 või plutoonium-239) toimub aatomituuma lõhustumine;
- Vabaneb kineetiline energia, gammakiirgus ja vabad neutronid;
- Kineetiline energia muundatakse soojusenergiaks (tuumade põrkumisel ümbritsevate aatomitega), gammakiirgus neeldub reaktoris endas ja muudetakse ka soojuseks;
- Osa tekkivatest neutronitest neeldub kütuseaatomites, mis põhjustab ahelreaktsiooni. Selle juhtimiseks kasutatakse neutronite absorbereid ja moderaatoreid;
- Jahutusvedeliku (vesi, gaas või vedel naatrium) abil eemaldatakse reaktsioonikohast soojus;
- Auruturbiinide käitamiseks kasutatakse kuumutatud veest saadavat surveauru;
- Generaatori abil muudetakse turbiinide pöörlemise mehaaniline energia vahelduvvooluks.
Klassifitseerimise lähenemisviisid
Reaktorite tüpoloogial võib olla palju põhjuseid:
- Tuumareaktsiooni tüübi järgi. Lõhustumine (kõik kaubanduslikud rajatised) või termotuumaenergia (termotuumaenergia, on laialt levinud vaid mõnes uurimisinstituudis);
- Jahutusvedeliku järgi. Enamikul juhtudel kasutatakse selleks vett (keedvat või rasket). Mõnikord kasutatakse alternatiivseid lahendusi: vedel metall (naatrium, plii-vismuti sulam, elavhõbe), gaas (heelium, süsinikdioksiid või lämmastik), sulasool (fluoriidisoolad);
- Põlvkondade kaupa. Esimene on varajased prototüübid, millel ei olnud kaubanduslikku mõtet. Teine on suurem osa praegu kasutatavatest tuumaelektrijaamadest, mis on ehitatud enne 1996. aastat. Kolmas põlvkond erineb eelmisest vaid väikeste täiustuste poolest. Töö neljanda põlvkonna kallal alles käib;
- Vastavalt koondseisundile kütus (gaas on endiselt olemas ainult paberil);
- Kasutusotstarbe järgi(elektri tootmiseks, mootori käivitamiseks, vesiniku tootmiseks, magestamiseks, elementide transmuteerimiseks, neuraalse kiirguse saamiseks, teoreetilised ja uurimiseesmärgid).
Tuumareaktori seade
Enamiku elektrijaamade reaktorite põhikomponendid on:
- Tuumakütus - aine, mis on vajalik elektriturbiinide soojuse tootmiseks (tavaliselt madalrikastatud uraan);
- Tuumareaktori aktiivne tsoon – see on koht, kus toimub tuumareaktsioon;
- Neutronide moderaator – vähendab kiirete neutronite kiirust, muutes need termilisteks neutroniteks;
- Käivitav neutroniallikas – kasutatakse tuumareaktsiooni usaldusväärseks ja stabiilseks käivitamiseks;
- Neutronabsorber – saadaval mõnes elektrijaamas värske kütuse kõrge reaktsioonivõime vähendamiseks;
- Neutronhaubits – kasutatakse reaktsiooni taasalgamiseks pärast väljalülitamist;
- Jahutusvedelik (puhastatud vesi);
- Juhtvardad – uraani või plutooniumi tuumade lõhustumise kiiruse reguleerimiseks;
- Veepump - pumpab vett aurukatlasse;
- Auruturbiin – muundab auru soojusenergia pöörlemismehaaniliseks energiaks;
- Jahutustorn - seade liigse soojuse eemaldamiseks atmosfääri;
- Süsteem radioaktiivsete jäätmete vastuvõtmiseks ja ladustamiseks;
- Ohutussüsteemid (avariidiiselgeneraatorid, südamiku avariijahutusseadmed).
Kuidas uusimad mudelid töötavad
Viimase 4. põlvkonna reaktorid on saadaval kommertskasutuseks mitte varem kui 2030. Praegu on nende töö põhimõte ja korraldus kujunemisjärgus. Praeguste andmete kohaselt erinevad need modifikatsioonid olemasolevatest mudelitest kasu:
- Kiire gaasijahutussüsteem. Eeldatakse, et heeliumi kasutatakse jahutusvedelikuna. Projekteerimisdokumentatsiooni järgi saab sel viisil jahutada reaktoreid, mille temperatuur on 850 °C. Nii kõrgetel temperatuuridel töötamiseks on vaja ka spetsiifilisi tooraineid: komposiitkeraamilisi materjale ja aktiniidiühendeid;
- Peamise jahutusvedelikuna on võimalik kasutada pliid või plii-vismuti sulamit. Nendel materjalidel on madal neutronite neeldumisindeks ja suhteliselt madal sulamistemperatuur;
- Samuti võib peamise jahutusvedelikuna kasutada sulasoolade segu. Seega on võimalik töötada kõrgematel temperatuuridel kui tänapäevased vesijahutusega kolleegid.
Looduslikud analoogid looduses
Avalikkuses tajutakse tuumareaktorit üksnes kõrgtehnoloogia tootena. Tegelikult aga esimene seade on looduslikku päritolu. See avastati Oklo piirkonnas, Kesk-Aafrika osariigis Gabonis:
- Reaktor tekkis põhjavee uraanikivimite üleujutuse tõttu. Nad tegutsesid neutronite moderaatoritena;
- Uraani lagunemisel vabanev soojusenergia muudab vee auruks ja ahelreaktsioon peatub;
- Pärast jahutusvedeliku temperatuuri langemist kordub kõik uuesti;
- Kui vedelik poleks ära keenud ja reaktsiooni kulgu peatanud, oleks inimkond silmitsi seisnud uue looduskatastroofiga;
- Selles reaktoris algas isemajandav tuuma lõhustumine umbes poolteist miljardit aastat tagasi. Selle aja jooksul eraldati umbes 0,1 miljonit vatti väljundvõimsust;
- Selline maailmaime Maal on teadaolevalt ainus. Uute ilmumine on võimatu: uraan-235 osakaal looduslikus tooraines on palju väiksem kui ahelreaktsiooni säilitamiseks vajalik tase.
Mitu tuumareaktorit on Lõuna-Koreas?
Loodusvarade poolest vaene, kuid tööstuslikult arenenud ja ülerahvastatud Korea Vabariik vajab hädasti energiat. Selle taustal, et Saksamaa lükkab rahumeelse aatomi tagasi, on sellel riigil suured lootused tuumatehnoloogia ohjeldamisel:
- Aastaks 2035 on plaanis jõuda tuumaelektrijaamade toodetud elektrienergia osakaal 60%ni ja kogutoodang - üle 40 gigavati;
- Riigil pole aatomirelvi, kuid tuumafüüsika alased uuringud käivad. Korea teadlased on välja töötanud kaasaegsete reaktorite konstruktsioonid: moodulreaktorid, vesinik, vedela metalliga jne;
- Kohalike teadlaste edu võimaldab müüa tehnoloogiat välismaale. Eeldatakse, et järgmise 15-20 aasta jooksul ekspordib riik 80 sellist ühikut;
- Kuid tänase seisuga on enamik tuumaelektrijaamu ehitatud Ameerika või Prantsuse teadlaste abiga;
- Töötavate jaamade arv on suhteliselt väike (ainult neli), kuid igas neist on märkimisväärne arv reaktoreid - kokku 40 ja see arv kasvab.
Neutronitega pommitades siseneb tuumakütus ahelreaktsiooni, mille tulemusena tekib tohutul hulgal soojust. Süsteemis olev vesi võtab selle soojuse ja muudab selle auruks, mis muudab elektrit tootvad turbiinid. Siin on lihtne diagramm Maa võimsaima energiaallika aatomireaktori tööst.
Video: kuidas tuumareaktorid töötavad
Selles videos räägib tuumafüüsik Vladimir Tšaikin teile, kuidas tuumareaktorites elektrit toodetakse, nende üksikasjalikust ülesehitusest:
See kirjeldamatu hall silinder on Venemaa tuumatööstuse võtmelüli. Muidugi ei näe see väga esinduslik välja, aga niipea, kui mõistad selle eesmärki ja vaatad tehnilisi omadusi, hakkad mõistma, miks riik valvab selle loomise ja ülesehituse saladust nagu silmatera.
Jah, unustasin tutvustada: teie ees on gaasitsentrifuug uraani isotoopide VT-3F (n-nda põlvkonna) eraldamiseks. Tööpõhimõte on elementaarne, nagu piimaseparaatorilgi, raske, tsentrifugaaljõu mõjul, eraldatakse kergest. Mis on siis selle tähtsus ja ainulaadsus?
Alustuseks vastame teisele küsimusele – aga üldiselt, miks siis uraani eraldada?
Looduslik uraan, mis asub otse maa sees, on kahe isotoobi kokteil: uraan-238 ja uraan-235(ja 0,0054% U-234).
uraan-238, see on lihtsalt raske, hall metall. Sellest saab teha suurtükimürsku, noh, või ... võtmehoidja. Ja siin on, mida saate teha uraan-235? No esiteks aatomipomm ja teiseks tuumajaamade kütus. Ja siit jõuamegi põhiküsimuseni – kuidas neid kahte peaaegu identset aatomit üksteisest eraldada? Ei päriselt KUIDAS?!
Muideks: Uraani aatomi tuuma raadius on 1,5 10 -8 cm.
Selleks, et uraani aatomid tehnoloogilisse ahelasse aetud, tuleb see (uraan) viia gaasilisse olekusse. Keeda pole mõtet, piisab uraani kombineerimisest fluoriga ja saadakse uraanheksafluoriid HFC. Selle tootmise tehnoloogia ei ole väga keeruline ja kulukas ning seetõttu HFC jõuda sinna, kus seda uraani kaevandatakse. UF6 on ainus väga lenduv uraaniühend (kuumutamisel temperatuurini 53 °C muutub heksafluoriid (pildil) otse tahkest olekust gaasiliseks). Seejärel pumbatakse see spetsiaalsetesse konteineritesse ja saadetakse rikastamiseks. 
Natuke ajalugu
Tuumavõidusõidu alguses omandasid nii NSV Liidu kui ka USA suurimad teaduspead difusioonieralduse idee - uraani läbi sõela. Väike 235 isotoop libiseb ja "paks" 238 kinni jääma. Ja 1946. aastal nõukogude tööstuse jaoks nanoaukudega sõela valmistamine polnud just kõige raskem ülesanne.
Isaac Konstantinovitš Kikoini aruandest Rahvakomissaride Nõukogu Teadus- ja Tehnikanõukogus (esitatud NSVL tuumaprojekti desalastatud materjalide kogumikus (Toim. Rjabev)): Praeguseks oleme õppinud tegema umbes 5/1000 mm aukudega võrke, st. 50 korda suurem kui molekulide keskmine vaba tee atmosfäärirõhul. Seetõttu peab gaasirõhk, mille juures toimub isotoopide eraldumine sellistel võredel, olema väiksem kui 1/50 atmosfäärirõhust. Praktikas eeldame töötamist umbes 0,01 atmosfääri rõhul, s.o. heades vaakumtingimustes. Arvutus näitab, et kerges isotoobis 90% kontsentratsioonini rikastatud toote saamiseks (sellisest kontsentratsioonist piisab lõhkeaine saamiseks), tuleb kaskaadiga ühendada umbes 2000 sellist astet. Meie poolt projekteeritud ja osaliselt toodetud masinas peaks see tootma 75-100 g uraan-235 päevas. Installatsioon koosneb ligikaudu 80–100 veerust, millest igaüks sisaldab 20–25 sammu.
Allpool dokument – Beria aruanne Stalinile esimese tuumaplahvatuse ettevalmistamise kohta. Allpool väike viide 1949. aasta suve alguseks kogunenud tuumamaterjalidele.
Ja nüüd kujutage endale ette – 2000 kopsakat installatsiooni umbes 100 grammi nimel! No kuhu minna, pomme on vaja. Ja nad hakkasid ehitama tehaseid ja mitte ainult tehaseid, vaid terveid linnu. Ja okei, ainult linnad, need difusioonijaamad nõudsid nii palju elektrit, et pidid lähedale eraldi elektrijaamad ehitama.
NSV Liidus oli tehase nr 813 esimene etapp D-1 kavandatud tootma 140 grammi 92-93% uraan-235 päevas kahes kaskaadis 3100 identse võimsusega eraldusastmega. Tootmiseks eraldati lõpetamata lennukitehas Verkh-Neyvinski külas, mis asub Sverdlovskist 60 km kaugusel. Hiljem sai sellest Sverdlovski-44 ja 813. tehas (pildil) Uurali elektrokeemiatehaseks – maailma suurimaks eraldustoodanguks.
Ja kuigi difusioonieralduse tehnoloogia, ehkki suurte tehnoloogiliste raskustega, siluti, ei lahkunud päevakorrast ideed omandada säästlikum tsentrifugaalprotsess. Lõppude lõpuks, kui teil õnnestub tsentrifuug luua, väheneb energiatarbimine 20-lt 50-le!
Kuidas tsentrifuugi seadistatakse?
See on paigutatud enam kui elementaarselt ja näeb välja nagu vana pesumasin, mis töötab režiimis "tsentrifuugimine / kuivatamine". Suletud korpuses on pöörlev rootor. See rootor on varustatud gaasiga (UF6). Maa gravitatsiooniväljast sadu tuhandeid kordi suurema tsentrifugaaljõu tõttu hakkab gaas eralduma "raskeks" ja "kergeks" fraktsiooniks. Kerged ja rasked molekulid hakkavad rühmituma rootori erinevates tsoonides, kuid mitte keskel ja piki perimeetrit, vaid üla- ja alaosas.
See tekib konvektsioonivoolude tõttu - rootori kate kuumutatakse ja tekib gaasi tagasivool. Silindri üla- ja alaosas on kaks väikest toru - sisselaskeava. Ammendatud segu siseneb alumisse torusse, suurema aatomikontsentratsiooniga segu ülemisse torusse 235U. See segu siseneb järgmisesse tsentrifuugi ja nii edasi kuni kontsentratsioonini 235 uraan ei saavuta soovitud väärtust. Tsentrifuugide ahelat nimetatakse kaskaadiks.
Tehnilised omadused.
Noh, esiteks, pöörlemiskiirus - kaasaegse põlvkonna tsentrifuugides ulatub see 2000 p / min (ma isegi ei tea, millega võrrelda ... 10 korda kiirem kui lennukimootori turbiin)! Ja see on lakkamatult töötanud KOLM KÜMNENDI aastat! Need. nüüd pöörlevad kaskaadides need tsentrifuugid, mis Brežnevi ajal sisse lülitati! NSV Liitu pole enam olemas, aga nad muudkui keerlevad ja keerlevad. Pole raske välja arvutada, et oma töötsükli jooksul teeb rootor 2 000 000 000 000 (kaks triljonit) pööret. Ja milline laager sellega hakkama saab? Jah, mitte ühtegi! Laagreid pole.
Rootor ise on tavaline ülaosa, selle all on tugev nõel, mis toetub korundi tõukelaagrile ja ülemine ots ripub vaakumis, mida hoiab elektromagnetväli. Nõel pole ka lihtne, tavalisest klaverikeelte traadist, kõvasti kõvasti (mis - GT). Pole raske ette kujutada, et sellise meeletu pöörlemiskiiruse juures peab tsentrifuug ise olema mitte lihtsalt vastupidav, vaid ülitugev.
Akadeemik Joseph Friedlander meenutab: «Kolm korda oleks võinud neid tulistada. Kord, kui olime juba Lenini preemia saanud, juhtus suur õnnetus, tsentrifuugi kaas lendas ära. Tükid laiali, hävitasid teised tsentrifuugid. Radioaktiivne pilv on tõusnud. Pidin peatama kogu liini – kilomeeter paigaldusi! Sredmašis juhtis tsentrifuuge kindral Zverev, enne aatomiprojekti töötas ta Beria osakonnas. Kindral koosolekul ütles: "Olukord on kriitiline. Riigi kaitse on ohus. Kui me olukorda kiiresti ei paranda, kordub teie jaoks 37. aasta. Ja koosolek suleti kohe. Siis mõtlesime välja täiesti uue tehnoloogia, mille kaaned on täiesti isotroopse ühtlase struktuuriga, kuid vaja oli väga keerulisi paigaldusi. Sellest ajast alates on neid katteid toodetud. Rohkem hädasid polnud. Venemaal on 3 rikastustehast, sadu tuhandeid tsentrifuuge.
Fotol: esimese põlvkonna tsentrifuugide testid
Ka rootori korpused olid alguses metallist, kuni need asendati ... süsinikkiuga. Kerge ja ülimalt rebenemiskindel materjal on ideaalne materjal pöörleva silindri jaoks.
UEIP peadirektor (2009–2012) Aleksander Kurkin meenutab: "See läks naeruväärseks. Uut, "pöörlevamat" tsentrifuugipõlvkonda katsetades ja katsetades ei oodanud üks töötajatest rootori täielikku seiskumist, ühendas selle kaskaadi küljest lahti ja otsustas selle süles olevale alusele üle viia. Kuid selle asemel, et edasi liikuda, võttis ta selle silindri omaks ja hakkas tagurpidi liikuma, hoolimata sellest, kui kõvasti ta vastu pidas. Nii nägime oma silmaga, et maakera pöörleb ja güroskoop on suur jõud.
Kes leiutas?
Oh, see on müsteerium, mis on läbi imbunud mõistatustest ja varjatud teadmatusega. Siin on saksa vangistatud füüsikud, CIA, SMERSHi ohvitserid ja isegi allatulistatud spioonipiloot Powers. Üldiselt kirjeldati gaasitsentrifuugi põhimõtet 19. sajandi lõpus.
Juba aatomiprojekti koidikul pakkus Kirovi tehase erikonstrueerimisbüroo insener Viktor Sergejev välja tsentrifugaaleraldusmeetodi, kuid alguses ei kiitnud kolleegid tema ideed heaks. Samal ajal võitlesid lüüa saanud Saksamaa teadlased Suhhumis spetsiaalses NII-5 eraldustsentrifuugi loomise üle: dr Max Steenbeck, kes töötas Hitleri alluvuses Siemensi peainsenerina, ja Gernot Zippe, endine Luftwaffe mehaanik. , lõpetanud Viini ülikooli. Kokku kuulus rühma umbes 300 "eksporditud" füüsikut.
Riigikorporatsiooni Rosatomi CJSC Centrotech-SPb peadirektor Aleksei Kalitejevski meenutab: «Meie eksperdid jõudsid järeldusele, et Saksa tsentrifuug on tööstuslikuks tootmiseks absoluutselt sobimatu. Steenbecki aparaadil puudus süsteem osaliselt rikastatud toote ülekandmiseks järgmisse etappi. Tehti ettepanek jahutada kaane otsad ja külmutada gaas ning seejärel lahti külmutada, koguda kokku ja panna järgmisse tsentrifuugi. See tähendab, et skeem ei tööta. Projektis olid aga väga huvitavad ja ebatavalised tehnilised lahendused. Need "huvitavad ja ebatavalised lahendused" ühendati Nõukogude teadlaste saadud tulemustega, eriti Viktor Sergejevi ettepanekutega. Suhteliselt on meie kompaktne tsentrifuug üks kolmandik saksa mõtte viljast ja kaks kolmandikku nõukogude mõtteviisist. Muide, kui Sergeev tuli Abhaasiasse ja avaldas samale Steenbeckile ja Zippele oma mõtteid uraani valiku kohta, jätsid Steenbeck ja Zippe need realiseerimatuteks kõrvale.
Millega siis Sergejev välja mõtles.
Ja Sergejevi ettepanek oli luua Pitoti torude kujul gaasi proovivõtuseadmed. Kuid dr Steenbeck, kes, nagu ta uskus, sel teemal hambaid sõi, oli kategooriline: "Nad aeglustavad voolu, põhjustavad turbulentsi ja eraldumist ei teki!" Aastaid hiljem oma memuaaride kallal töötades hakkab ta seda kahetsema: “Idee, mis väärib meilt tulekut! Aga see ei tulnud mulle pähe..."
Hiljem, kui ta oli väljaspool NSV Liitu, ei tegelenud Steenbeck enam tsentrifuugidega. Geront Zippel oli aga enne Saksamaale lahkumist võimalus tutvuda Sergejevi tsentrifuugi prototüübi ja selle geniaalselt lihtsa tööpõhimõttega. Kunagi läänes patenteeris "kaval Zippe", nagu teda sageli kutsuti, tsentrifuugi konstruktsiooni oma nime all (1957. aasta patent nr 1071597, menetluses 13 riigis). 1957. aastal USA-sse kolinud Zippe ehitas seal toimiva installatsiooni, reprodutseerides mälu järgi Sergejevi prototüübi. Ja ta nimetas seda, avaldagem austust, "Vene tsentrifuugiks" (pildil).
Muide, Vene insener on ennast näidanud ka paljudel muudel juhtudel. Näiteks on elementaarne avariisulgur. Puuduvad andurid, detektorid ja elektroonilised vooluringid. On ainult samovarisegisti, mis oma kroonlehega puudutab kaskaadi raami. Kui midagi läheb valesti ja tsentrifuug muudab oma asukohta ruumis, siis see lihtsalt pöörab ja sulgeb sisselasketoru. See on nagu naljas Ameerika pastaka ja vene pliiatsi kohta kosmoses.
Meie päevad
Sel nädalal viibis nende ridade autor olulisel sündmusel - USA energeetikaministeeriumi Venemaa vaatlejate büroo sulgemisel lepingu alusel. HEU-LEU. See tehing (kõrgrikastatud uraan-madalrikastatud uraan) oli ja on siiani suurim tuumaenergialeping Venemaa ja Ameerika vahel. Lepingu tingimuste kohaselt töötlesid Venemaa tuumateadlased 500 tonni meie relvade kvaliteediga (90%) uraani Ameerika tuumaelektrijaamade kütuseks (4%) HFC-deks. Aastatel 1993-2009 ulatusid tulud 8,8 miljardi USA dollarini. See oli meie tuumateadlaste tehnoloogilise läbimurde loogiline tulemus isotoopide eraldamise valdkonnas, mis tehti sõjajärgsetel aastatel.
Fotol: gaasitsentrifuugide kaskaadid ühes UEIP töökojas. Neid on siin umbes 100 000.
Tänu tsentrifuugidele oleme saanud tuhandeid tonne suhteliselt odavat, nii militaar- kui ka kaubanduslikku toodet. Tuumatööstus, üks väheseid allesjäänud (sõjalennundus, kosmos), kus Venemaal on vaieldamatu paremus. Ainult välistellimused kümneks aastaks ette (2013-2022), Rosatomi portfell ilma lepinguta HEU-LEU on 69,3 miljardit dollarit. 2011. aastal ületas see 50 miljardit ...
Fotol HFC-dega konteinerite ladu UEIP-s.
28. septembril 1942 võeti vastu Riigikaitsekomitee resolutsioon nr 2352ss "Uraanitöö korraldamise kohta". Seda kuupäeva peetakse Venemaa tuumatööstuse ajaloo ametlikuks alguseks.
Täna teeme lühikese rännaku tuumafüüsika maailma. Meie ekskursiooni teemaks on tuumareaktor. Saate teada, kuidas see töötab, millised füüsikalised põhimõtted on selle töö aluseks ja kus seda seadet kasutatakse.
Tuumaenergia sünd
Maailma esimene tuumareaktor ehitati 1942. aastal USA-s. füüsikute eksperimentaalrühm, mida juhtis Nobeli preemia laureaat Enrico Fermi. Samal ajal viisid nad läbi isemajanduva uraani lõhustumise reaktsiooni. Aatomi džinn on vabastatud.
Esimene Nõukogude tuumareaktor käivitati 1946. ja 8 aastat hiljem andis voolu maailma esimene tuumaelektrijaam Obninski linnas. NSV Liidu tuumaenergiatööstuse töö teaduslik peadirektor oli silmapaistev füüsik Igor Vasilievitš Kurtšatov.
Sellest ajast alates on tuumareaktorite mitu põlvkonda vahetunud, kuid selle konstruktsiooni põhielemendid on jäänud muutumatuks.
Tuumareaktori anatoomia
See tuumarajatis on paksuseinaline teraspaak, mille silindriline maht on mõnest kuupsentimeetrist kuni mitme kuupmeetrini.
Selle silindri sees on pühade püha - reaktori südamik. Just siin toimub tuumakütuse lõhustumise ahelreaktsioon.
Vaatame, kuidas see protsess toimub.
Eelkõige raskete elementide tuumad uraan-235 (U-235), väikese energiatõuke mõjul on nad võimelised lagunema kaheks ligikaudu võrdse massiga killuks. Selle protsessi põhjustajaks on neutron.
Fragmendid on enamasti baariumi- ja krüptoontuumad. Igaüks neist kannab positiivset laengut, mistõttu Coulombi tõukejõud sunnivad neid hajuma eri suundades kiirusega umbes 1/30 valguse kiirusest. Need fragmendid on kolossaalse kineetilise energia kandjad.
Energia praktiliseks kasutamiseks on vajalik, et selle vabanemine oleks isemajandav. Ahelreaktsioon, küsimus on seda huvitavam, et iga lõhustumisega kaasneb uute neutronite emissioon. Ühe esialgse neutroni kohta tekib keskmiselt 2-3 uut neutronit. Lõhustuvate uraani tuumade arv kasvab laviinina, põhjustades tohutu energia vabanemist. Kui seda protsessi ei kontrollita, toimub tuumaplahvatus. See toimub aastal.
Neutronite arvu kontrollimiseks süsteemi sisestatakse neutroneid neelavad materjalid, tagab sujuva energia vabanemise. Neutronite absorbeerijatena kasutatakse kaadmiumi või boori.
Kuidas ohjeldada ja kasutada fragmentide tohutut kineetilist energiat? Nendel eesmärkidel kasutatakse jahutusvedelikku, s.o. spetsiaalne liikuv keskkond, milles killud aeglustatakse ja kuumutatakse ülikõrgete temperatuurideni. Selline keskkond võib olla tavaline või raske vesi, vedelad metallid (naatrium), aga ka mõned gaasid. Et mitte põhjustada jahutusvedeliku üleminekut auruolekusse, südamikus hoitakse kõrget rõhku (kuni 160 atm). Sel põhjusel on reaktori seinad valmistatud kümnesentimeetrisest eriklassi terasest.
Kui neutronid tuumkütusest välja lendavad, võib ahelreaktsioon katkeda. Seetõttu on lõhustuva materjali kriitiline mass, s.o. selle minimaalne mass, mille juures ahelreaktsioon säilib. See sõltub erinevatest parameetritest, sealhulgas reaktori südamikku ümbritseva reflektori olemasolust. Selle eesmärk on vältida neutronite lekkimist keskkonda. Selle konstruktsioonielemendi kõige levinum materjal on grafiit.
Reaktoris toimuvate protsessidega kaasneb kõige ohtlikuma kiirgusliigi - gammakiirguse - eraldumine. Selle ohu minimeerimiseks pakub see kiirguskaitset.
Kuidas tuumareaktor töötab
Tuumakütus, mida nimetatakse kütuseelementideks, asetatakse reaktori südamikusse. Need on tabletid, mis on valmistatud lõhustuvast materjalist ja pakitud õhukesteks torudeks, mille pikkus on umbes 3,5 m ja läbimõõt 10 mm.
Südamikusse asetatakse sadu sama tüüpi kütusesõlmesid, mis muutuvad ahelreaktsiooni käigus vabanevateks soojusenergia allikateks. Kütusevardaid pesev jahutusvedelik moodustab reaktori esimese ahela.
Kõrgete parameetriteni kuumutatuna pumbatakse see aurugeneraatorisse, kus see kannab oma energia sekundaarringi vette, muutes selle auruks. Saadud aur paneb turbiini generaatori pöörlema. Selle seadme poolt toodetud elekter edastatakse tarbijale. Ja jahutustiigi veega jahutatud heitgaas suunatakse kondensaadi kujul tagasi aurugeneraatorisse. Tsükkel sulgub.
Tuumarajatise selline kaheahelaline töö välistab tuumas toimuvate protsessidega kaasneva kiirguse tungimise üle selle piiride.
Niisiis toimub reaktoris energia muundumiste ahel: lõhustuva materjali tuumaenergia → kildude kineetiliseks energiaks → jahutusvedeliku soojusenergiaks → turbiini kineetiliseks energiaks → ja generaatoris elektrienergiaks.
Vältimatu energiakadu viib selleni, et Tuumajaamade kasutegur on suhteliselt madal, 33-34%.
Tuumareaktoreid kasutatakse lisaks tuumaelektrijaamades elektrienergia tootmisele erinevate radioaktiivsete isotoopide tootmiseks, teadustööks paljudes tööstusvaldkondades ning tööstusreaktorite lubatud parameetrite uurimiseks. Üha enam levivad transpordireaktorid, mis annavad energiat sõidukite mootoritele.
Tuumareaktorite tüübid
Tavaliselt töötavad tuumareaktorid uraanil U-235. Selle sisaldus looduslikus materjalis on aga äärmiselt madal, vaid 0,7%. Loodusliku uraani põhimass on U-238 isotoop. U-235 ahelreaktsiooni võivad põhjustada ainult aeglased neutronid ja U-238 isotoopi lõhustavad ainult kiired neutronid. Tuuma lõhustumise tulemusena sünnivad nii aeglased kui ka kiired neutronid. Kiired neutronid, mis kogevad jahutusvedelikus (vees) aeglustumist, muutuvad aeglaseks. Kuid isotoobi U-235 kogus looduslikus uraanis on nii väike, et tuleb kasutada selle rikastamist, viies selle kontsentratsiooni 3–5% -ni. See protsess on väga kallis ja majanduslikult ebasoodne. Lisaks sellele hinnatakse selle isotoobi loodusvarade ammendumise ajaks vaid 100-120 aastat.
Seega tuumatööstuses toimub järkjärguline üleminek kiiretel neutronitel töötavatele reaktoritele.
Nende peamine erinevus seisneb selles, et jahutusvedelikuna kasutatakse vedelaid metalle, mis ei aeglusta neutroneid, ja U-238 kasutatakse tuumakütusena. Selle isotoobi tuumad läbivad tuumatransformatsiooni ahela plutoonium-239-ks, mis allub ahelreaktsioonile samamoodi nagu U-235. See tähendab, et tuumakütust paljundatakse ja seda koguses, mis ületab selle tarbimist.
Ekspertide sõnul Uraan-238 isotoopide varusid peaks jätkuma 3000 aastaks. See aeg on täiesti piisav, et inimkonnal oleks piisavalt aega teiste tehnoloogiate arendamiseks.
Probleemid tuumaenergia kasutamisel
Tuumaenergia ilmsete eeliste kõrval ei saa alahinnata ka tuumarajatiste tööga seotud probleemide ulatust.
Esimene neist on radioaktiivsete jäätmete ja demonteeritud seadmete kõrvaldamine tuumaenergia. Nendel elementidel on aktiivne kiirgusfoon, mis püsib pikka aega. Nende jäätmete kõrvaldamiseks kasutatakse spetsiaalseid pliimahuteid. Nad peaksid olema maetud igikeltsa aladele kuni 600 meetri sügavusele. Seetõttu töötatakse pidevalt selle nimel, et leida viis radioaktiivsete jäätmete töötlemiseks, mis peaks lahendama kõrvaldamise probleemi ja aitama säilitada meie planeedi ökoloogiat.
Teine suurem probleem on ohutuse tagamine tuumaelektrijaama töö ajal. Suurõnnetused, nagu Tšernobõli, võivad võtta palju inimelusid ja jätta kasutusest välja tohutud territooriumid.
Õnnetus Jaapani tuumaelektrijaamas "Fukushima-1" vaid kinnitas potentsiaalset ohtu, mis avaldub tuumarajatiste hädaolukorras.
Tuumaenergeetika võimalused on aga nii suured, et keskkonnaprobleemid jäävad tagaplaanile.
Tänapäeval pole inimkonnal muud võimalust üha kasvava energianälga rahuldamiseks. Tuleviku tuumaenergiatööstuse aluseks on ilmselt tuumakütuse aretamise funktsiooniga "kiired" reaktorid.
Kui see sõnum oli teile kasulik, oleks mul hea meel teid näha
Tuumareaktor töötab sujuvalt ja täpselt. Vastasel juhul, nagu teate, on probleeme. Aga mis toimub sees? Proovime tuuma(aatomi)reaktori tööpõhimõtte lühidalt, selgelt, peatustega sõnastada.
Tegelikult toimub seal sama protsess, mis tuumaplahvatuse puhul. Alles nüüd toimub plahvatus väga kiiresti ja reaktoris venib see kõik pikaks ajaks. Lõpuks jääb kõik terveks ja me saame energiat. Mitte niivõrd, et ümberringi kõik kohe puruks läks, aga täiesti piisavalt, et linnale elekter saaks.
kuidas reaktor töötab tuumaelektrijaama jahutustornid
Enne kui mõistate, kuidas kontrollitud tuumareaktsioon toimib, peate teadma, mis on tuumareaktsioon üldiselt.
Tuumareaktsioon on aatomituumade muundumisprotsess (lõhustumine) nende koosmõjul elementaarosakeste ja gamma-kvantidega.
Tuumareaktsioonid võivad toimuda nii energia neeldumisel kui ka vabanemisel. Reaktoris kasutatakse teist reaktsiooni.
Tuumareaktor on seade, mille eesmärk on säilitada kontrollitud tuumareaktsioon koos energia vabanemisega.
Sageli nimetatakse tuumareaktorit ka tuumareaktoriks. Pange tähele, et põhimõttelist erinevust siin ei ole, kuid teaduse seisukohalt on õigem kasutada sõna "tuuma". Praegu on tuumareaktoreid mitut tüüpi. Need on tohutud tööstuslikud reaktorid, mis on mõeldud energia tootmiseks elektrijaamades, tuumaallveelaevade reaktorid, väikesed eksperimentaalreaktorid, mida kasutatakse teaduslikes katsetes. On isegi merevee magestamise reaktoreid.
Tuumareaktori loomise ajalugu
Esimene tuumareaktor käivitati mitte nii kaugel 1942. aastal. See juhtus USA-s Fermi juhtimisel. Seda reaktorit nimetati "Chicago puukuhiks".
1946. aastal käivitus Kurtšatovi juhtimisel esimene Nõukogude reaktor. Selle reaktori korpus oli seitsmemeetrise läbimõõduga kuul. Esimestel reaktoritel ei olnud jahutussüsteemi ja nende võimsus oli minimaalne. Muide, Nõukogude reaktori keskmine võimsus oli 20 vatti, Ameerika oma aga ainult 1 vatti. Võrdluseks: tänapäevaste jõureaktorite keskmine võimsus on 5 gigavatti. Vähem kui kümme aastat pärast esimese reaktori käivitamist avati Obninski linnas maailma esimene tööstuslik tuumaelektrijaam.
Tuuma(aatomi)reaktori tööpõhimõte
Igal tuumareaktoril on mitu osa: südamik kütuse ja moderaatoriga, neutronreflektor, jahutusvedelik, juhtimis- ja kaitsesüsteem. Kõige sagedamini kasutatakse reaktorites kütusena uraani (235, 238, 233), plutooniumi (239) ja tooriumi (232) isotoope. Aktiivne tsoon on boiler, mille kaudu voolab tavaline vesi (jahutusvedelik). Muude jahutusvedelike hulgas kasutatakse harvemini “rasket vett” ja vedelat grafiiti. Kui rääkida tuumajaama tööst, siis soojuse tootmiseks kasutatakse tuumareaktorit. Elekter ise tekib samamoodi nagu muud tüüpi elektrijaamades – aur paneb pöörlema turbiini ja liikumise energia muundatakse elektrienergiaks.
Allpool on diagramm tuumareaktori tööst.
tuumareaktori tööskeem Tuumaelektrijaama tuumareaktori skeem
Nagu me juba ütlesime, tekitab uraani raske tuuma lagunemine kergemaid elemente ja paar neutronit. Tekkivad neutronid põrkuvad teiste tuumadega, põhjustades ka nende lõhustumise. Sel juhul kasvab neutronite arv nagu laviin.
Siin on vaja mainida neutronite korrutustegurit. Seega, kui see koefitsient ületab väärtuse, mis on võrdne ühega, toimub tuumaplahvatus. Kui väärtus on väiksem kui üks, on neutroneid liiga vähe ja reaktsioon kustub. Kuid kui säilitate koefitsiendi väärtuse ühega, jätkub reaktsioon pikka aega ja stabiilselt.
Küsimus on selles, kuidas seda teha? Reaktoris on kütus nn kütuseelementides (TVEL). Need on vardad, mis sisaldavad tuumakütust väikeste graanulite kujul. Kütusevardad on ühendatud kuusnurkseteks kassettideks, mida reaktoris võib olla sadu. Kütusevarrastega kassetid asuvad vertikaalselt, samas kui igal kütusevardal on süsteem, mis võimaldab reguleerida selle südamikusse sukeldamise sügavust. Lisaks kassettidele endile on nende hulgas juhtvardad ja hädakaitsevardad. Vardad on valmistatud materjalist, mis neelab hästi neutroneid. Seega saab juhtvardaid südamikus erinevatele sügavustele langetada, reguleerides seeläbi neutronite korrutustegurit. Avariivardad on ette nähtud reaktori väljalülitamiseks hädaolukorras.
Kuidas tuumareaktor käivitatakse?
Me mõtlesime välja tööpõhimõtte, aga kuidas käivitada ja panna reaktor tööle? Jämedalt öeldes, siin see on - uraani tükk, aga lõppude lõpuks ei alga selles ahelreaktsioon iseenesest. Fakt on see, et tuumafüüsikas on kriitilise massi mõiste.
Tuumakütus Tuumakütus
Kriitiline mass on tuuma ahelreaktsiooni käivitamiseks vajalik lõhustuva materjali mass.
Kütuseelementide ja juhtvarraste abil luuakse reaktoris esmalt kriitiline mass tuumkütust ning seejärel viiakse reaktor mitmes etapis optimaalsele võimsustasemele.
Sulle meeldib: matemaatika nipid humanitaarteaduste ja mitteinimesest õpilastele (1. osa)
Selles artiklis oleme püüdnud anda teile üldise ettekujutuse tuuma(aatomi)reaktori struktuurist ja tööpõhimõttest. Kui teil on teemal veel küsimusi või ülikool esitas tuumafüüsika probleemi, võtke ühendust meie ettevõtte spetsialistidega. Nagu tavaliselt, oleme valmis teid aitama lahendada kõik teie õpingutega seotud pakilised küsimused. Seni me seda teeme, teie tähelepanu on veel üks õpetlik video!
blogi/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/