Ezenkívül szükség esetén gyorsan lehűtjük a reaktort egy vödör vizetés jég.
| Elem | Hőkapacitás |
|---|---|
| Hűtőrúd 10k(angol 10k Coolant Cell) | |
| 10 000 | |
| Hűtőrúd 30k(Magyar 30K hűtőfolyadék cella) | |
| 30 000 | |
| Hűtőrúd 60k(60K hűtőcella) | |
| 60 000 | |
| piros kondenzátor(angol RSH-Condenser) | |
| 19 999 | |
| Ha egy túlhevült kondenzátort a redstone porral együtt a crafting rácsba helyez, 10000 eT-val pótolhatja a hőellátását. Így két porra van szükség a kondenzátor teljes helyreállításához. |
|
| Lapis kondenzátor(angol LZH-Condenser) | |
| 99 999 | |
| Nemcsak redstone-val (5000 eT), hanem lapis lazulival is pótolják 40 000 eT-ért. |
Atomreaktor hűtés (1.106-os verzióig)
- A hűtőrúd 10 000 eT-t képes tárolni, és másodpercenként 1 eT-t hűt le.
- A reaktor héja 10 000 eT-t is tárol, másodpercenként lehűl 1 eT 10%-os eséllyel (átlagosan 0,1 eT). A hőszigetelő lemezeken keresztül a fűtőelemek és a hőelosztók nagyobb számú hűtőelemhez tudják elosztani a hőt.
- A hőelosztó 10 000 eT-t tárol, és a közeli elemek hőszintjét is kiegyenlíti, de legfeljebb 6 eT/s-ot oszt el mindegyikre. A hőt is újra elosztja a házon, akár 25 eT/s-ig.
- Passzív hűtés.
- Az atomreaktor körüli 3x3x3-as területen a reaktort körülvevő levegőblokkok mindegyike 0,25 eT/s-mal hűti le a hajótestet, és minden egyes víztömb 1 eT/s-mal hűti le a reaktort.
- Ráadásul magát a reaktort is 1 eT/s hűtéssel végzik a belső szellőzőrendszernek köszönhetően.
- Minden további reaktorkamra szellőztetett, és további 2 eT/s-mal hűti a hajótestet.
- De ha a 3x3x3 zónában lávatömbök (források vagy áramlatok) vannak, akkor ezek 3 eT/s-al csökkentik a hajótest hűtését. Az ugyanazon a területen égő tűz pedig 0,5 eT/s-mal csökkenti a hűtést.
- Vészhűtés (1.106-os verzióig).
- A zónába helyezett vödör víz 250 eT-rel hűti le az atomreaktor edényét, ha legalább 4000 eT-rel melegszik.
- A jég 300 eT-rel hűti le a testet, ha legalább 300 eT-rel melegszik.
Az atomreaktorok osztályozása
Az atomreaktoroknak saját besorolásuk van: MK1, MK2, MK3, MK4 és MK5. A típusokat a hő- és energiafelszabadulás, valamint néhány egyéb szempont határozza meg. Az MK1 a legbiztonságosabb, de a legkevesebb energiát termeli. Az MK5 termeli a legtöbb energiát a legnagyobb robbanási valószínűség mellett.
MK1
A legbiztonságosabb reaktortípus, amely egyáltalán nem melegszik fel, ugyanakkor a legkevesebb energiát termeli. Két altípusra oszlik: MK1A - amelyik megfelel az osztály feltételeinek, függetlenül attól, hogy környezetés az MK1B, amely passzív hűtést igényel, hogy megfeleljen az 1. osztály szabványainak.
MK2
A legoptimálisabb reaktortípus, amely teljes teljesítménnyel üzemelve nem melegszik fel 8500 eT-nél többet ciklusonként (az az idő, amely alatt a fűtőelemnek van ideje teljesen kisütni vagy 10 000 másodperc). Így ez az optimális hő/energia kompromisszum. Az ilyen típusú reaktorokhoz külön MK2x osztályozás is tartozik, ahol x az a ciklusok száma, amelyeket a reaktor kritikus túlmelegedés nélkül fog működni. A szám 1 (egy ciklus) és E (16 vagy több ciklus) között lehet. Az MK2-E az összes atomreaktor között az etalon, mivel gyakorlatilag örök. (Azaz a 16. ciklus vége előtt a reaktornak lesz ideje lehűlni 0 eT-re)
MK3
Olyan reaktor, amely a teljes ciklus legalább 1/10-ét képes működni víz elpárolgása/tömb megolvadása nélkül. Erősebb, mint az MK1 és MK2, de további felügyeletet igényel, mert egy idő után a hőmérséklet elérheti a kritikus szintet.
MK4
Olyan reaktor, amely a teljes ciklus legalább 1/10-ét képes robbanás nélkül üzemelni. A munkaképes fajok közül a legerősebb Nukleáris reaktorok, ami megköveteli a legtöbb figyelmet. Állandó felügyeletet igényel. Először jelent meg körülbelül 200 000 és 1 000 000 EU között.
MK5
Az 5. osztályú atomreaktorok működésképtelenek, főként a felrobbanás tényének bizonyítására szolgálnak. Bár lehet ebből az osztályból működőképes reaktort készíteni, ennek azonban semmi értelme.
További besorolás
Annak ellenére, hogy a reaktoroknak már 5 osztályuk van, a reaktorokat néha több kisebb, de fontos alosztályra osztják a hűtés típusa, hatékonysága és termelékenysége szempontjából.
Hűtés
-SUC(egyszer használatos hűtőfolyadékok - hűtőelemek egyszer használatos)
- az 1.106-os verzió előtt ez a jelölés a reaktor vészhűtését jelezte (vödrök vízzel vagy jéggel). Az ilyen reaktorokat jellemzően ritkán vagy egyáltalán nem használják, mivel előfordulhat, hogy a reaktor felügyelet nélkül nagyon hosszú ideig nem működik. Ezt általában az Mk3 vagy Mk4 esetében használták.
- az 1.106-os verzió után megjelentek a termikus kondenzátorok. A -SUC alosztály mostantól termikus kondenzátorok jelenlétét jelöli az áramkörben. A hőkapacitásuk gyorsan visszaállítható, ugyanakkor vörös port vagy lapis lazulit kell költeni.
Hatékonyság
A hatásfok az üzemanyag-rudak által előállított impulzusok átlagos száma. Nagyjából ez a reaktor működése eredményeként kapott több millió energia mennyisége osztva a fűtőelemek számával. De a dúsító áramkörök esetében az impulzusok egy részét dúsításra fordítják, és ebben az esetben a hatásfok nem teljesen felel meg a kapott energiának, és magasabb lesz.
Az iker- és négyes üzemanyagrudaknak nagyobb az alaphatásfoka, mint az egypálcáknak. Önmagukban az egyes üzemanyagrudak egy impulzust, kettős - kettőt, négyszeres - három impulzust adnak ki. Ha a négy szomszédos cella közül az egyik másik fűtőelemet, kimerült fűtőelemet vagy neutronreflektort tartalmaz, akkor az impulzusok száma eggyel, azaz maximum 4-gyel nő. nem lehet kevesebb 1-nél és nem lehet több 7-nél.
| Jelzés | Jelentése hatékonyság |
|---|---|
| EE | =1 |
| ED | >1 és<2 |
| EU | ≥2 és<3 |
| EB | ≥3 és<4 |
| EA | ≥4 és<5 |
| EA+ | ≥5 és<6 |
| EA++ | ≥6 és<7 |
| EA* | =7 |
Egyéb alosztályok
Néha további betűket, rövidítéseket vagy más szimbólumokat is láthat a reaktordiagramokon. Bár ezeket a szimbólumokat használják (például a -SUC alosztályt korábban nem regisztrálták hivatalosan), nem túl népszerűek. Ezért a reaktorát legalább Mk9000-2 EA ^ dzhigurdának hívhatja, de az ilyen típusú reaktorokat egyszerűen nem fogják megérteni és viccnek tekinteni.
Reaktor építés
Mindannyian tudjuk, hogy a reaktor felmelegszik, és hirtelen robbanás következhet be. És ki-be kell kapcsolnunk. Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan védheti meg otthonát, és hogyan hozhatja ki a legtöbbet egy olyan reaktorból, amely soha nem fog felrobbanni. Ebben az esetben már 6 reaktorkamrát kellett volna szállítania.
Kilátás a reaktor kamráival. Atomreaktor belül.
- Vegyük körül a reaktort megerősített kővel (5x5x5)
- Végezzen passzív hűtést, vagyis töltse fel vízzel az egész reaktort. Felülről öntjük, mert lefolyik a víz. Egy ilyen séma alkalmazásával a reaktort másodpercenként 33 eT-vel hűtik le.
- Hűtőrudakkal, stb. előállítsa a maximális energiamennyiséget. Legyen óvatos, mert akár 1 hőszóró helytelen elhelyezése esetén katasztrófa következhet be! (A séma az 1.106 előtti verzióhoz látható)
- Hogy az MFE-nk ne robbanjon fel a nagyfeszültségtől, trafót rakunk, mint a képen.
Mk-V EB reaktor
Sokan tudják, hogy a frissítések változásokat hoznak. Az egyik ilyen frissítés új üzemanyag-rudakat vezetett be - dupla és négyes. A fenti diagram nem illik ezekhez az üzemanyagrudakhoz. Az alábbiakban egy meglehetősen veszélyes, de hatékony reaktor gyártásának részletes leírása található. Ehhez az IndustrialCraft 2-nek nukleáris vezérlésre van szüksége. Ez a reaktor valós időben körülbelül 30 perc alatt töltötte meg az MFSU-t és az MFE-t. Sajnos ez egy MK4 osztályú reaktor. De teljesítette a feladatát azzal, hogy 6500 eT-re fűtött. Javasoljuk, hogy 6500-at helyezzen a hőmérséklet-érzékelőre, és csatlakoztasson egy riasztót és egy vészleállító rendszert az érzékelőhöz. Ha a riasztó több mint két percig kiabál, akkor jobb, ha manuálisan kapcsolja ki a reaktort. Az épület ugyanaz, mint fent. Csak az alkatrészek elhelyezkedése változott.
Kimeneti teljesítmény: 360 EU/t
Teljes EU: 72 000 000 EU
Előállítási idő: 10 perc. 26 mp.
Újratöltési idő: Lehetetlen
Maximális ciklusok: 6,26% ciklus
Teljes idő: Soha
Egy ilyen reaktorban az a legfontosabb, hogy ne hagyjuk felrobbanni!
Mk-II-E-SUC Breeder EA+ reaktor sovány üzemanyag-dúsító képességgel
Meglehetősen hatékony, de drága reaktortípus. Percenként 720 000 eT-t termel, és a kondenzátorok 27/100-al melegednek fel, ezért a kondenzátorok hűtése nélkül a reaktor 3 perces ciklusokat bír ki, a 4. pedig szinte biztosan felrobbantja. Dúsítás céljából kimerült üzemanyagrudak beépítése lehetséges. Javasoljuk, hogy a reaktort egy időzítőhöz kössék, és a reaktort egy megerősített kőből készült „szarkofágba” zárják. A nagy kimeneti feszültség (600 EU/t) miatt nagyfeszültségű vezetékekre és HV transzformátorra van szükség.
Kimeneti teljesítmény: 600 EU/t
Teljes EU: 120 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Mk-I EB reaktor
Az elemek egyáltalán nem melegszenek fel, 6 db négyszeres üzemanyagrúd működik.
Kimeneti teljesítmény: 360 EU/t
Teljes EU: 72 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Töltési idő: Nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen
Teljes idő: 2 óra 46 perc 40 mp.
Mk-I EA++ reaktor
Alacsony fogyasztású, de gazdaságos az alapanyagok szempontjából és olcsó az építése. Neutron reflektorokat igényel.
Kimeneti teljesítmény: 60 EU/t
Teljes EU: 12 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Töltési idő: Nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen
Teljes idő: 2 óra 46 perc 40 mp.
Mk-I EA reaktor*
Közepes teljesítményű, de viszonylag olcsó és a lehető leghatékonyabb. Neutron reflektorokat igényel.
Kimeneti teljesítmény: 140 EU/t
Teljes EU: 28 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Töltési idő: Nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen
Teljes idő: 2 óra 46 perc 40 mp.
Reaktor Mk-II-E-SUC Breeder EA+, urándúsítás
Kompakt és olcsón megépíthető urándúsító. A biztonságos működési idő 2 perc 20 másodperc, ezután javasolt a lapis lazuli kondenzátorok javítása (egy javítása - 2 lapis lazuli + 1 redstone), ami miatt folyamatosan figyelnie kell a reaktort. Ezenkívül az egyenetlen dúsítás miatt a nagymértékben dúsított botokat gyengén dúsított botra kell cserélni. Ugyanakkor egy ciklusra 48 000 000 eE-t tud kiadni.
Kimeneti teljesítmény: 240 EU/t
Teljes EU: 48 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Töltési idő: Nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen
Teljes idő: 2 óra 46 perc 40 mp.
Mk-I EC reaktor
"Szoba" reaktor. Kis teljesítményű, de nagyon olcsó és teljesen biztonságos - a reaktor minden felügyelete a rudak cseréjére vonatkozik, mivel a szellőztetéssel történő hűtés kétszeresen meghaladja a hőtermelést. A legjobb, ha az MFE / MFSU közelébe helyezi, és beállítja, hogy részlegesen feltöltött állapotban Redstone jelet adjon ki (Emit, ha részlegesen van feltöltve), így a reaktor automatikusan feltölti az energiatárolót, és kikapcsol, amikor az megtelt. Az összes alkatrész elkészítéséhez 292 réz, 102 vas, 24 arany, 8 vöröskő, 7 gumi, 7 ón, 2 egység könnyű por és lapis lazuli, valamint 6 egység uránérc szükséges. Ciklusonként 16 millió EU-t ad ki.
Kimeneti teljesítmény: 80 EU/t
Teljes EU: 32 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Töltési idő: Nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen
Teljes idő: körülbelül 5 óra 33 perc 00 mp.
Reaktor időzítő
Az MK3 és MK4 osztályú reaktorok rövid idő alatt sok energiát termelnek, de hajlamosak felügyelet nélkül felrobbanni. De egy időzítő segítségével még ezeket a szeszélyes reaktorokat is működésbe hozhatja kritikus túlmelegedés nélkül, és lehetővé teszi, hogy elhagyja például a homokot a kaktuszfarm számára. Íme három példa az időzítőkre:
- Időzítő az adagolóból, fa gomb és nyilak (1. ábra). A kilőtt nyíl olyan entitás, amelynek élettartama 1 perc. Ha egy nyíllal ellátott fa gombot csatlakoztatunk a reaktorhoz, az ~ 1 percig fog működni. 1,5 mp. Legjobb lenne megnyitni a hozzáférést a fagombhoz, akkor lehet sürgősen leállítani a reaktort. Ezzel párhuzamosan a nyilak fogyasztása is csökken, hiszen ha az adagolót a fa kivételével egy másik gombhoz csatlakoztatjuk, az adagoló megnyomása után a többszörös jelzés hatására egyszerre 3 nyilat lő ki az adagoló.
- Fa nyomólap időzítő (2. ábra). A fa nyomólap reagál, ha valami tárgy esik rá. Az elejtett tárgyak "élettartama" 5 perc (az SMP-ben előfordulhatnak eltérések a ping miatt), és ha a tányért rákötjük a reaktorra, akkor ~ 5 percig fog működni. 1 perc. Sok időzítő létrehozásakor ezt az időzítőt helyezheti az első helyre a láncban, hogy ne tegyen adagolót. Az időzítők teljes láncát ezután az indítja el, ha a játékos egy tárgyat a nyomólapra dob.
- Ismétlő időzítő (3. ábra). Az átjátszó időzítővel finomhangolható a reaktor késleltetése, de ez nagyon körülményes, és sok erőforrást igényel akár egy kis késleltetés létrehozása is. Az időzítő maga egy jel támogató vonal (10.6). Amint látja, sok helyet foglal, és 1,2 másodperces jelkésleltetés esetén. akár 7 átjátszóra van szükség (21
Passzív hűtés (1.106-os verzióig)
Maga a reaktor alaphűtése 1. Ezután a reaktor körüli 3x3x3 területet ellenőrizzük. Minden reaktorkamra 2-vel növeli a hűtést. A víz (forrás vagy áramlás) blokk 1. A láva (forrás vagy áramlás) blokk 3-mal csökken. Hozzáteszik a hideget (levegőblokkok száma-2×tűzblokkok száma)/4(ha az osztás eredménye nem egész, akkor a tört részt el kell hagyni). Ha a teljes hűtés kisebb, mint 0, akkor 0-nak tekintjük.
Vagyis a reaktortartály külső tényezők hatására nem tud felmelegedni. A legrosszabb esetben a passzív hűtés egyszerűen nem hűti le.Hőfok
Magas hőmérsékleten a reaktor elkezdi károsan befolyásolni a környezetet. Ez a hatás a fűtési tényezőtől függ. Fűtési együttható = Aktuális RPV hőmérséklet/Maximális hőmérséklet, ahol Maximális reaktorhőmérséklet=10000+1000*reaktorkamrák száma+100*a reaktor belsejében lévő termolemezek száma.
Ha a fűtési tényező:- <0,4 - никаких последствий нет.
- >=0,4 - van rá esély 1,5× (fűtési együttható-0,4) hogy a zónában egy véletlenszerű blokk kerül kiválasztásra 5×5×5, és ha kiderül, hogy gyúlékony tömb, például levelek, bármilyen fahasáb, gyapjú vagy ágy, akkor megég.
- ha ez egy központi blokk (maga a reaktor) vagy egy alapkőzetblokk, akkor nem lesz hatás.
- kőtömbök (beleértve a lépcsőket és az ércet), vastömbök (beleértve a reaktorblokkokat), láva, föld, agyag lávafolyammá alakulnak.
- ha légblokkról van szó, akkor megpróbál tüzet gyújtani a helyén (ha nincsenek szilárd tömbök a közelben, nem keletkezik tűz).
- a megmaradt tömbök (beleértve a vizet is) elpárolognak, és helyükön tüzet is próbálnak gyújtani.
- >=1 - Robbanás! A robbanási alapteljesítmény 10. A reaktorban minden egyes fűtőelem 3 egységgel növeli a robbanási teljesítményt, és minden reaktorház eggyel csökkenti. Ezenkívül a robbanási teljesítmény legfeljebb 45 egységre van korlátozva. A kieső blokkok számát tekintve ez a robbanás egy atombombához hasonlít, a robbanás után a blokkok 99%-a megsemmisül, és a csökkenés csak 1%.
Fűtési vagy alacsony dúsítású fűtőelem-rúd számítása, majd a reaktor nyomástartó edényét 1 eT-vel melegítjük.
- Ha ez egy vödör víz, és a reaktortartály hőmérséklete meghaladja a 4000 eT-t, akkor az edényt 250 eT-rel lehűtik, és a vizesvödröt egy üres vödörre cserélik.
- Ha lávavödörről van szó, akkor a reaktoredényt 2000 eT-rel felfűtik, és a lávavödröt egy üres vödörre cserélik.
- Ha jégtömbről van szó, és a hajótest hőmérséklete 300 eT felett van, akkor a hajótestet 300 eT-rel lehűtik, és a jég mennyisége 1-gyel csökken. Ez azt jelenti, hogy a teljes jégköteg nem párolog el egyszer.
- Ha ez egy hőelosztó, akkor a következő számítást kell elvégezni:
- 4 szomszédos cella kerül ellenőrzésre, a következő sorrendben: bal, jobb, fent és lent.
- Ha az egyenleg nagyobb, mint 6, akkor egyenlő 6-tal.
- Ha a szomszédos elem egy hűtőkapszula, akkor a számított mérleg értékével melegszik fel.
- Ha ez egy reaktorhéj, akkor a hőátadás további számítása történik.
- Ha a lemez mellett nincsenek hűtőkapszulák, akkor a lemez a számított mérleg értékével felmelegszik (a hőelosztó hője nem jut el a termolemezen keresztül más elemekhez).
- Ha vannak hűtőkapszulák, akkor ellenőrzik, hogy a hőegyensúly el van-e osztva a számukkal nyom nélkül. Ha nem osztódik, akkor a hőegyensúlyt 1 eT-vel növeljük, és a lemezt 1 eT-vel hűtjük, amíg teljesen szét nem válik. De ha a reaktorhéj lehűl, és az egyensúly nem oszlik meg teljesen, akkor felmelegszik, és az egyensúly addig csökken, amíg teljesen szét nem kezd.
- És ennek megfelelően ezeket az elemeket olyan hőmérsékletre melegítik, amely egyenlő Egyenleg/mennyiség.
- Modulo-nak veszi, és ha nagyobb, mint 6, akkor egyenlő 6-tal.
- A hőelosztó az egyensúlyi értékre melegszik fel.
- A szomszédos elemet az egyensúlyi érték hűti.
- Megtörténik a hőelosztó és a ház közötti hőegyensúly kiszámítása.
- Ha az egyenleg pozitív, akkor:
- Ha az egyenleg nagyobb, mint 25, akkor egyenlő 25-tel.
- A hőelosztó hűtése a számított mérleg értékével történik.
- A reaktortartályt a számított mérleg értékével melegítjük.
- Ha az egyenleg negatív, akkor:
- Modulo vételre kerül, és ha több mint 25, akkor 25-tel egyenlő.
- A hőelosztó a számított mérleg értékével melegszik fel.
- A reaktortartályt a számított mérleg értékével hűtik.
- Ha ez egy TVEL, és a reaktort nem fojtja el a vörös por jele, akkor a következő számításokat kell elvégezni:
- kevesebb, mint 3000 - 1/8 esély (12,5%);
- 3000 és 6000 alatti - 1/4 (25%);
- 6000 és 9000 alatti - 1/2 (50%);
- 9000 vagy magasabb - 1 (100%).
- 0? a reaktortartályt 10 eT-vel melegítjük.
- 1: A hűtőelem 10 eT-vel felmelegszik.
- 2: A hűtőelemeket egyenként 4 eT fűtik.
- 3: felmelegszik egyenként 2 eT-vel.
- 4: felmelegszik egyenként 1 eT-vel.
Számítási példa
Vannak olyan programok, amelyek kiszámítják ezeket a sémákat. A megbízhatóbb számítások és a folyamat jobb megértése érdekében érdemes ezeket használni.
Vegyünk például egy ilyen sémát három uránrúddal. 
A számok az elemek számítási sorrendjét jelzik ebben a sémában, és az elemeket azonos számokkal jelöljük, hogy ne keveredjünk össze.
Például számítsuk ki a hőeloszlást az első és a második másodpercben. Feltételezzük, hogy kezdetben nincs az elemek melegítése, a passzív hűtés maximális (33 eT), és nem vesszük figyelembe a termolemezek hűtését.
Első lépés.
- A reaktortartály hőmérséklete 0 eT.
- 1 - A reaktorhéjat (RP) még nem melegítették fel.
- 2 - A hűtőkapszula (OxC) még nincs felmelegítve, és ennél a lépésnél már nem lesz hűtés (0 eT).
- 3 - A TVEL 8 eT-t (2 ciklus 4 eT) allokál az 1. TP-re (0 eT), amely 8 eT-re melegíti fel, és a 2. OxC-re (0 eT), amely 8 eT-ig melegíti fel. .
- 4 - Az OxC még nincs felfűtve, és ennél a lépésnél már nem lesz hűtés (0 eT).
- 5 - A még nem fűtött hőelosztó (TP) 2 m OxC-kal (8 eT) fogja kiegyenlíteni a hőmérsékletet. Lehűti 4 eT-re, és felmelegíti magát 4 eT-re.
- 6 - A TVEL 12 eT-t (3 ciklus 4 eT) oszt ki az 5. TR-nek (1 eT), amely 13 eT-re melegíti fel, és a 7. TP-nek (0 eT), amely 12 eT-re melegíti fel. .
- 7 - A TP már 12 eT-re van felfűtve és 10% eséllyel tud lehűlni, de itt nem vesszük figyelembe a lehűlés esélyét.
- 8 - TR (0 eT) kiegyenlíti a hőmérsékletet a 7. TP-nél (12 eT), és 6 eT-t vesz el belőle. A 7. TP 6 eT-re hűl le, a 8. TP pedig 6 eT-re melegszik fel.
- 9 - Az OxC (3 eT) 2 eT-re hűl le.
- 10 - OxC (2 eT) 1 eT-re hűl le.
- 11 - A TVEL 8 eT-t (2 ciklus 4 eT) allokál a 10. OxC-re (1 eT), amely 9 eT-re melegíti fel, és a 13. TP-re (0 eT), amely 8 eT-ig melegíti fel. .
Az ábrán piros nyilak jelzik az uránrudakról történő fűtést, kék nyilak - hőelosztók általi hőkiegyenlítés, sárga - energiaelosztás a reaktor nyomástartó edényébe, barna - az elemek végső felmelegítése ebben a lépésben, kék - hűtés a hűtőkapszuláknál. A jobb felső sarokban lévő számok a végső melegítést mutatják, az uránrudak esetében pedig a működési időt.
Utolsó fűtés az első lépés után:
- reaktortartály - 1 uT
- 1TP - 8 eT
- 2OxS - 4 eT
- 40xS - 1 eT
- 5TR - 13 uT
- 7TP - 6 eT
- 8TR - 1 uT
- 9OxC - 2 eT
- 10 OxS - 9 eT
- 12OxC - 0 eT
- 13TP - 8 eT
Második lépés.
- A reaktortartály lehűl 0 eT-re.
- 1 - TP, nem vesszük figyelembe a hűtést.
- 2 - Az OxC (4 eT) 3 eT-re hűl le.
- 3 - A TVEL 8 eT-t (2 ciklus 4 eT) oszt ki az 1. TP-nek (8 eT), amely 16 eT-re melegíti fel, és a 2. OxC-nek (3 eT), amely 11 eT-ig melegíti fel. .
- 4 - Az OxC (1 eT) 0 eT-re hűl le.
- 5 - A TR (13 eT) 2m OxC (11 eT) kiegyenlíti a hőmérsékletet. Felmelegíti 12 eT-re, és lehűti magát 12 eT-re.
- 6 - A TVEL 12 eT-t (3 ciklus 4 eT) oszt ki az 5. TR-nek (5 eT), amely 17 eT-re melegíti fel, és a 7. TP-nek (6 eT), amely 18 eT-re fűti. .
- 7 - TP (18 eT), nem vesszük figyelembe a hűtést.
- 8 - TR (1 eT) kiegyenlíti a 7. TP (18 eT) hőmérsékletét és 6 eT-t vesz el belőle. A 7. TP 12 eT-re, a 8. TP pedig 7 eT-re hűl le.
- 9 - Az OxC (4 eT) 3 eT-re hűl le.
- 10 - OxC (10 eT) 9 eT-re hűl le.
- 11 - A TVEL 8 eT-t (2 ciklus 4 eT) oszt ki a 10. OxC-nek (9 eT), amely 17 eT-re melegíti fel, és a 13. TP-nek (8 eT), amely 16 eT-ig melegíti fel. .
- 12 - Az OxC (1 eT) 0 eT-re hűl le.
- 13 - TP (8 eT), a hűtést nem vesszük figyelembe.
Utolsó fűtés a második lépés után:
- reaktortartály - 4 uT
- 1TP - 16 eT
- 2OxS - 12 eT
- 40xS - 2 eT
- 5TR - 17 uT
- 7TP - 12 eT
- 8TR - 4 uT
- 9OxC - 3 eT
- 10 OxS - 17 uT
- 12OxC - 0 eT
- 13TP - 16 eT
Egy hétköznapi ember számára a modern csúcstechnológiás készülékek annyira titokzatosak és titokzatosak, hogy éppenséggel illik imádni őket, ahogyan a régiek a villámokat imádták. Az iskolai fizika órák, amelyek tele vannak matematikai számításokkal, nem oldják meg a problémát. De érdekes még egy atomreaktorról is beszélni, amelynek működési elve még egy tinédzser számára is világos.
Hogyan működik egy atomreaktor?
Ennek a csúcstechnológiás eszköznek a működési elve a következő:
- Amikor egy neutron elnyelődik, a nukleáris üzemanyag (leggyakrabban ez urán-235 vagy plutónium-239) megtörténik az atommag osztódása;
- Kinetikus energia, gamma-sugárzás és szabad neutronok szabadulnak fel;
- A mozgási energia hőenergiává alakul (amikor az atommagok ütköznek a környező atomokkal), a gamma-sugárzást maga a reaktor nyeli el, és szintén hővé alakul;
- A keletkező neutronok egy részét az üzemanyag atomok elnyelik, ami láncreakciót vált ki. Szabályozására neutronelnyelőket és moderátorokat használnak;
- Hűtőfolyadék (víz, gáz vagy folyékony nátrium) segítségével a hőt eltávolítják a reakció helyéről;
- A felmelegített víz nyomás alatti gőzét gőzturbinák meghajtására használják;
- Egy generátor segítségével a turbinák forgásából származó mechanikai energiát váltakozó elektromos árammá alakítják át.
Az osztályozás megközelítései
A reaktorok tipológiájának számos oka lehet:
- A nukleáris reakció típusa szerint. Hasadás (minden kereskedelmi létesítmény) vagy fúzió (termonukleáris energia, csak néhány kutatóintézetben terjedt el);
- Hűtőfolyadékkal. Az esetek túlnyomó többségében vizet (forrásban lévő vagy nehéz) használnak erre a célra. Néha alternatív megoldásokat is alkalmaznak: folyékony fém (nátrium, ólom-bizmut ötvözet, higany), gáz (hélium, szén-dioxid vagy nitrogén), olvadt só (fluorid sók);
- Nemzedékenként. Az első a korai prototípusok, amelyeknek nem volt kereskedelmi értelme. A második a jelenleg használatban lévő atomerőművek többsége, amelyek 1996 előtt épültek. A harmadik generáció csak apróbb fejlesztésekben tér el az előzőtől. A negyedik generáció munkálatai még mindig folyamatban vannak;
- Összesített állapot szerintüzemanyag (gáz még mindig csak papíron létezik);
- Felhasználási cél szerint(villamosenergia-termelésre, motorindításra, hidrogéntermelésre, sótalanításra, elemek transzmutációjára, idegi sugárzás beszerzésére, elméleti és vizsgálati célokra).
Atomreaktor berendezés
A legtöbb erőműben a reaktorok fő összetevői a következők:
- Nukleáris üzemanyag - olyan anyag, amely az erőturbinák hőtermeléséhez szükséges (általában alacsony dúsítású urán);
- Az atomreaktor aktív zónája - itt megy végbe a nukleáris reakció;
- Neutron moderátor - csökkenti a gyors neutronok sebességét, termikus neutronokká alakítva őket;
- Indító neutronforrás - nukleáris reakció megbízható és stabil elindítására szolgál;
- Neutron abszorber - egyes erőművekben elérhető a friss üzemanyag magas reakcióképességének csökkentésére;
- Neutron tarack – a reakció újraindítására szolgál, miután kikapcsolták;
- Hűtőfolyadék (tisztított víz);
- Szabályozó rudak - az urán- vagy plutóniummagok hasadási sebességének szabályozására;
- Vízszivattyú - vizet pumpál a gőzkazánhoz;
- Gőzturbina - a gőz hőenergiáját forgási mechanikai energiává alakítja;
- Hűtőtorony - eszköz a felesleges hő légkörbe történő eltávolítására;
- Radioaktív hulladék fogadására és tárolására szolgáló rendszer;
- Biztonsági rendszerek (vészhelyzeti dízelgenerátorok, zóna vészhűtésére szolgáló berendezések).
Hogyan működnek a legújabb modellek
A reaktorok legújabb, 4. generációja kereskedelmi forgalomba kerül legkorábban 2030. Jelenleg a munkájuk elve és elrendezése fejlesztési szakaszban van. A jelenlegi adatok szerint ezek a módosítások annyiban térnek el a meglévő modellektől előnyöket:
- Gyors gázhűtő rendszer. Feltételezhető, hogy héliumot használnak majd hűtőfolyadékként. A tervdokumentáció szerint 850 °C hőmérsékletű reaktorok hűthetők így. Az ilyen magas hőmérsékleten történő munkavégzéshez speciális alapanyagok is szükségesek: kompozit kerámiaanyagok és aktinidvegyületek;
- Elsődleges hűtőközegként ólom vagy ólom-bizmut ötvözet használható. Ezeknek az anyagoknak alacsony a neutronabszorpciója és viszonylag alacsony az olvadáspontjuk;
- Fő hűtőközegként olvadt sók keveréke is használható. Így magasabb hőmérsékleten is lehet majd dolgozni, mint a modern vízhűtéses társaik.
Természetes analógok a természetben
A köztudatban az atomreaktort kizárólag a csúcstechnológia termékeként érzékelik. Valójában azonban az első a készülék természetes eredetű. Az Oklo régióban, a közép-afrikai Gabon államban fedezték fel:
- A reaktor az uránkőzetek talajvíz általi elárasztása miatt jött létre. Neutron-moderátorként működtek;
- Az urán bomlása során felszabaduló hőenergia a vizet gőzzé alakítja, a láncreakció leáll;
- A hűtőfolyadék hőmérsékletének csökkenése után minden újra megismétlődik;
- Ha a folyadék nem forr ki és nem állítja meg a reakció lefolyását, az emberiség új természeti katasztrófával szembesült volna;
- Az önfenntartó atommaghasadás körülbelül másfél milliárd éve kezdődött ebben a reaktorban. Ez idő alatt körülbelül 0,1 millió watt kimenő teljesítményt osztottak ki;
- Ilyen világcsoda a Földön az egyetlen ismert. Újak megjelenése lehetetlen: a természetes nyersanyagokban az urán-235 aránya jóval alacsonyabb, mint a láncreakció fenntartásához szükséges szint.
Hány atomreaktor van Dél-Koreában?
A természeti erőforrásokban szegény, de iparosodott és túlnépesedett Koreai Köztársaságnak égető szüksége van energiára. Annak fényében, hogy Németország elutasítja a békés atomot, ez az ország nagy reményeket fűz a nukleáris technológia megfékezéséhez:
- A tervek szerint 2035-re az atomerőművek által termelt villamos energia aránya eléri a 60%-ot, a teljes termelés pedig több mint 40 gigawattot;
- Az országnak nincs atomfegyvere, de a nukleáris fizikai kutatások folyamatban vannak. Koreai tudósok modern reaktorok terveit fejlesztették ki: moduláris, hidrogénes, folyékony fémes stb.;
- A helyi kutatók sikere lehetővé teszi a technológia külföldi értékesítését. A következő 15-20 évben várhatóan 80 ilyen egységet exportál majd az ország;
- Mára azonban az atomerőművek többsége amerikai vagy francia tudósok közreműködésével épült;
- A működő állomások száma viszonylag kicsi (csak négy), de mindegyikben jelentős számú reaktor található - összesen 40, és ez a szám növekedni fog.
A nukleáris üzemanyag neutronokkal bombázva láncreakcióba lép, amelynek eredményeként hatalmas mennyiségű hő keletkezik. A rendszerben lévő víz felveszi ezt a hőt és gőzzé alakítja, ami elektromos áramot termelő turbinákat alakít. Íme egy egyszerű diagram egy atomreaktor működéséről, amely a Föld legerősebb energiaforrása.
Videó: hogyan működnek az atomreaktorok
Ebben a videóban Vlagyimir Csajkin atomfizikus elmondja, hogyan keletkezik az áram az atomreaktorokban, részletes felépítésüket:
Ez a leírhatatlan szürke henger az orosz nukleáris ipar kulcsfontosságú láncszeme. Természetesen nem tűnik túl reprezentatívnak, de amint megérted a célját és megnézed a műszaki jellemzőket, kezded rájönni, hogy az állam miért őrzi megalkotásának és felépítésének titkát, mint a szeme fényét.
Igen, elfelejtettem bemutatni: Ön előtt van egy gázcentrifuga a VT-3F (n-edik generáció) uránizotópok szétválasztására. A működés elve elemi, mint a tejleválasztóé, a nehéz, centrifugális erő hatására elválik a könnyűtől. Tehát mi a jelentősége és az egyediség?
Kezdésként válaszoljunk egy másik kérdésre – de általában miért kell különválasztani az uránt?
A természetes urán, amely közvetlenül a földben fekszik, két izotóp koktélja: urán-238és urán-235(és 0,0054% U-234).
Urán-238, csak nehéz, szürke fém. Készíthetsz belőle tüzérségi lövedéket, hát, vagy ... kulcstartót. És itt van, mit tehet urán-235? Nos, először is egy atombomba, másodszor pedig az atomerőművek üzemanyaga. És itt elérkeztünk a kulcskérdéshez: hogyan lehet ezt a két, szinte azonos atomot elválasztani egymástól? Nem igazán HOGYAN?!
Apropó: Az uránatom magjának sugara 1,5 10 -8 cm.
Ahhoz, hogy az uránatomok a technológiai láncba kerüljenek, azt (uránt) gáz halmazállapotúvá kell alakítani. Nincs értelme forralni, elég az uránt fluorral kombinálni és urán-hexafluoridot kapunk HFC. A megszerzésének technológiája nem túl bonyolult és költséges, ezért HFC pontosan oda, ahol ezt az uránt bányászják. Az UF6 az egyetlen erősen illékony uránvegyület (53°C-ra melegítve a hexafluorid (a képen) közvetlenül szilárdból gázhalmazállapotúvá válik). Ezután speciális tartályokba szivattyúzzák és dúsításra küldik. 
Egy kis történelem
A nukleáris verseny legelején a legnagyobb tudományos elmék, mind a Szovjetunió, mind az USA elsajátították a diffúziós szétválasztás gondolatát - az urán szitán való áthaladását. Kicsi 235 az izotóp elcsúszik, és a "vastag" 238 beszorul. És 1946-ban a szovjet ipar számára nanolyukakkal ellátott szitát készíteni nem volt a legnehezebb feladat.
Isaac Konstantinovich Kikoin jelentéséből a Népbiztosok Tanácsa Tudományos és Műszaki Tanácsában (amely a Szovjetunió atomprojektjével kapcsolatos titkosított anyagok gyűjteményében található (Rjabev szerk.): Jelenleg megtanultuk, hogyan készítsünk körülbelül 5/1000 mm-es lyukú hálókat, pl. 50-szerese a molekulák átlagos szabad útjának légköri nyomáson. Ezért annak a gáznyomásnak, amelynél az ilyen rácsokon az izotópleválás megtörténik, kisebbnek kell lennie, mint a légköri nyomás 1/50-e. A gyakorlatban körülbelül 0,01 atmoszféra nyomáson dolgozunk, azaz. jó vákuumkörülmények között. A számítás azt mutatja, hogy egy könnyű izotópban 90%-os koncentrációra dúsított termék előállításához (ilyen koncentráció elegendő egy robbanóanyag előállításához) körülbelül 2000 ilyen fokozatot kell kaszkádba kapcsolni. Az általunk tervezett és részben gyártott gépben napi 75-100 g urán-235 termelése várható. A telepítés körülbelül 80-100 "oszlopból" áll majd, amelyek mindegyike 20-25 lépést tartalmaz majd."
Alább egy dokumentum – Berija jelentése Sztálinnak az első nukleáris robbanás előkészítéséről. Az alábbiakban egy kis utalás található az 1949 nyarának elejére felhalmozott nukleáris anyagokra.
És most képzelje el magát – 2000 tetemes telepítés, mintegy 100 gramm kedvéért! Hát hova menjünk, bombák kellenek. És elkezdtek gyárakat építeni, és nem csak gyárakat, hanem egész városokat. És oké, csak a városok, ezek a diffúziós erőművek annyi áramot igényeltek, hogy külön erőműveket kellett építeni a közelben.
A Szovjetunióban a 813. számú üzem első D-1 fokozatát napi 140 gramm 92-93%-os urán-235 teljes kibocsátására tervezték, 3100 azonos teljesítményű elválasztási fokozat 2 kaszkádjában. A Szverdlovszktól 60 km-re lévő Verkh-Neyvinsk faluban lévő befejezetlen repülőgépgyárat termelésre osztották ki. Később Sverdlovsk-44-re, a 813. üzemből (a képen) pedig az uráli elektrokémiai gyárrá változott, amely a világ legnagyobb leválasztó termelése.
És bár a diffúziós elválasztás technológiáját, bár nagy technológiai nehézségekkel, hibakeresésre került sor, a gazdaságosabb centrifugális folyamat elsajátításának ötlete nem hagyta el a napirendet. Végül is, ha sikerül létrehozni egy centrifugát, akkor az energiafogyasztás 20-ról 50-szeresére csökken!
Hogyan van beállítva egy centrifuga?
Több mint elemi elrendezésű, és úgy néz ki, mint egy régi mosógép, amely „centrifugálás / szárítás” üzemmódban működik. A lezárt házban egy forgó rotor található. Ez a rotor gázzal van ellátva (UF6). A Föld gravitációs mezőjénél több százezerszer nagyobb centrifugális erő hatására a gáz elkezd szétválni „nehéz” és „könnyű” frakciókra. A könnyű és nehéz molekulák a rotor különböző zónáiban kezdenek csoportosulni, de nem a közepén és a kerület mentén, hanem a tetején és az alján.
Ez a konvekciós áramok miatt következik be - a rotor fedele felmelegszik, és a gáz visszaáramlása következik be. A henger tetején és alján két kis cső található - a szívó. A kimerült keverék az alsó csőbe, a magasabb atomkoncentrációjú keverék a felső csőbe kerül 235U. Ez a keverék bekerül a következő centrifugába, és így tovább, egészen a koncentrációig 235 az urán nem éri el a kívánt értéket. A centrifugák láncát kaszkádnak nevezzük.
Műszaki jellemzők.
Nos, először is, a forgási sebesség - a centrifugák modern generációjában eléri a 2000 ford./perc értéket (nem is tudom, mivel hasonlítsam össze ... 10-szer gyorsabb, mint egy repülőgép-hajtómű turbinája)! És megállás nélkül működik HÁROM ÉVTizede! Azok. most zuhatagban pörögnek a Brezsnyev alatt bekapcsolt centrifugák! A Szovjetunió már nem létezik, de folyamatosan pörögnek és pörögnek. Nem nehéz kiszámítani, hogy a forgórész munkaciklusa során 2 000 000 000 000 (két billió) fordulatot tesz meg. És milyen csapágy bírja? Igen, egyik sem! Nincsenek csapágyak.
Maga a forgórész egy közönséges teteje, alul egy erős tű van, amely egy korund nyomócsapágyon nyugszik, a felső vége pedig vákuumban lóg, elektromágneses tér tartja. A tű sem egyszerű, közönséges drótból készült zongorahúrokhoz, nagyon trükkösen van edzve (mi - GT). Nem nehéz elképzelni, hogy ilyen eszeveszett forgási sebesség mellett magának a centrifugának nemcsak tartósnak, hanem szupererősnek kell lennie.
Joseph Friedlander akadémikus így emlékszik vissza: „Háromszor lelőhették volna őket. Egyszer, amikor már megkaptuk a Lenin-díjat, volt egy nagy baleset, a centrifuga fedele leszállt. A darabok szétszóródtak, más centrifugákat megsemmisítettek. Radioaktív felhő emelkedett. Meg kellett állítanom az egész sort – egy kilométernyi telepítést! Sredmashban a centrifugákat Zverev tábornok irányította, az atomprojekt előtt a Berija osztályon dolgozott. A tábornok az ülésen azt mondta: „A helyzet kritikus. Az ország védelme veszélyben van. Ha nem orvosoljuk gyorsan a helyzetet, megismétlődik a 37. év. És az ülést azonnal bezárták. Ezután egy teljesen új technológiával álltunk elő, a burkolatok teljesen izotróp egységes szerkezetével, de nagyon bonyolult beépítésekre volt szükség. Azóta gyártják ezeket a borítókat. Több baj nem volt. Oroszországban 3 dúsító üzem van, sok százezer centrifuga.
A képen: az első generációs centrifugák tesztjei
A rotorházak is fémből voltak eleinte, amíg le nem váltották őket ... szénszálasra. Könnyű és rendkívül szakadásálló, ideális anyag egy forgó hengerhez.
Az UEIP vezérigazgatója (2009-2012) Alexander Kurkin így emlékszik vissza: „Nevetséges lett. A centrifugák új, "forgóbb" generációjának tesztelésekor és tesztelésekor az egyik alkalmazott nem várta meg, hogy a rotor teljesen leálljon, lekapcsolta a kaszkádról, és úgy döntött, hogy áthelyezi a karjában lévő állványra. De ahelyett, hogy előre haladt volna, bármennyire is ellenállt, átölelte ezt a hengert, és elkezdett hátrafelé haladni. Tehát saját szemünkkel láttuk, hogy a föld forog, és a giroszkóp hatalmas erő.”
Ki találta fel?
Ó, ez egy titokzatos rejtély, amelyet homály borít. Itt vannak elfogott német fizikusok, a CIA, a SMERSH tisztek és még a leütött Powers kémpilóta is. Általánosságban elmondható, hogy a gázcentrifuga elvét a 19. század végén írták le.
Viktor Szergejev, a Kirovi Üzem Speciális Tervező Iroda mérnöke még az Atomprojekt hajnalán centrifugális elválasztási módszert javasolt, de kollégái először nem hagyták jóvá az ötletét. Ugyanakkor a legyőzött Németország tudósai harcoltak egy elválasztó centrifuga létrehozásáért egy speciális NII-5-ben Sukhumiban: Dr. Max Steenbeck, aki Hitler alatt dolgozott a Siemens főmérnökeként, és Gernot Zippe, a Luftwaffe egykori szerelője. , a Bécsi Egyetemen végzett. A csoportba összesen mintegy 300 "exportált" fizikus tartozott.
Alekszej Kalitejevszkij, a Roszatom Állami Társaság CJSC Centrotech-SPb vezérigazgatója emlékeztet: „Szakértőink arra a következtetésre jutottak, hogy a német centrifuga ipari termelésre abszolút alkalmatlan. A Steenbeck-készülék nem rendelkezett olyan rendszerrel, amely a részben dúsított terméket a következő fokozatba továbbította volna. Javasolták, hogy a fedél végeit lehűtsék és lefagyasztják a gázt, majd feloldják, összegyűjtik és a következő centrifugába helyezik. Vagyis a séma nem működik. A projektnek azonban volt néhány nagyon érdekes és szokatlan műszaki megoldása. Ezeket az "érdekes és szokatlan megoldásokat" kombinálták a szovjet tudósok eredményeivel, különösen Viktor Szergejev javaslataival. Viszonylagosan szólva kompakt centrifugánk egyharmada a német gondolkodás gyümölcse, és kétharmada a szovjet gondolkodásé. Mellesleg, amikor Szergejev Abháziába érkezett, és ugyanannak Steenbecknek és Zippének fejtette ki gondolatait az urán kiválasztásáról, Steenbeck és Zippe megvalósíthatatlannak minősítette azokat.
Szóval mit talált ki Szergejev.
Szergejev javaslata pedig az volt, hogy Pitot-csövek formájában hozzanak létre gázmintavevő eszközöket. De Dr. Steenbeck, aki, mint hitte, a fogát evett erről a témáról, kategorikusan fogalmazott: „Lelassítják az áramlást, turbulenciát okoznak, és nem lesz szétválás!” Évekkel később, amikor emlékiratain dolgozott, meg fogja bánni: „Méltó ötlet, hogy tőlünk származzon! De ez meg sem fordult a fejemben…”
Később, amikor a Szovjetunión kívül volt, Steenbeck már nem foglalkozott centrifugákkal. De Geront Zippének, mielőtt Németországba utazott volna, lehetősége volt megismerkedni Szergejev centrifugájának prototípusával és működésének zseniálisan egyszerű elvével. Egyszer Nyugaton a "ravasz Zippe", ahogyan gyakran nevezték, saját neve alatt szabadalmaztatta a centrifuga kialakítását (1957. évi 1071597. számú szabadalom, 13 országban függőben). 1957-ben, miután az Egyesült Államokba költözött, Zippe működő installációt épített ott, amely Szergejev prototípusát emlékezetből reprodukálta. És elnevezte, tisztelegjünk, "orosz centrifugának" (képünkön).
Az orosz mérnöki munka egyébként sok más esetben is megmutatta magát. Példa erre az elemi vészelzáró szelep. Nincsenek érzékelők, detektorok és elektronikus áramkörök. Csak egy szamovár csaptelep van, amely szirmával érinti a kaszkád keretét. Ha valami elromlik, és a centrifuga megváltoztatja pozícióját a térben, egyszerűen elfordítja és lezárja a bemeneti vezetéket. Olyan ez, mint egy viccben, ami egy amerikai tollról és egy orosz ceruzáról szól az űrben.
A mi napjaink
Ezen a héten e sorok írója jelen volt egy jelentős eseményen - az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának oroszországi megfigyelőirodájának a szerződés értelmében bezárásán. HEU-LEU. Ez a megállapodás (magas dúsítású urán alacsony dúsítású urán) volt és ma is a legnagyobb nukleáris energia megállapodás Oroszország és Amerika között. A szerződés értelmében orosz atomtudósok 500 tonna fegyverminőségű (90%) uránt dolgoztak fel fűtőanyaggá (4%) az amerikai atomerőművek számára. Az 1993-2009 közötti időszak bevételei 8,8 milliárd dollárt tettek ki. Ez volt a logikus eredménye atomtudósaink technológiai áttörésének az izotópleválasztás terén, amelyet a háború utáni években értek el.
A képen: gázcentrifugák kaszkádjai az UEIP egyik műhelyében. Körülbelül 100 000 van belőlük itt.
A centrifugáknak köszönhetően több ezer tonna viszonylag olcsó, katonai és kereskedelmi terméket kaptunk. A nukleáris ipar, azon kevesek egyike (katonai repülés, űr), ahol Oroszország megkérdőjelezhetetlen fölényben van. Csak külföldi megrendelések tíz évre előre (2013-tól 2022-ig), a Rosatom portfóliója a szerződés nélkül HEU-LEU 69,3 milliárd dollár. 2011-ben meghaladta az 50 milliárdot...
A képen az UEIP HFC-t tartalmazó konténerek raktára.
1942. szeptember 28-án elfogadták az Állami Védelmi Bizottság 2352ss számú határozatát „Az uránnal kapcsolatos munka megszervezéséről”. Ezt a dátumot tekintik az oroszországi nukleáris ipar történetének hivatalos kezdetének.
Ma egy rövid utazást teszünk a magfizika világába. Kirándulásunk témája egy atomreaktor lesz. Megtudhatja, hogyan működik, milyen fizikai elvek támasztják alá a működését, és hol használják ezt az eszközt.
Az atomenergia születése
A világ első atomreaktorát 1942-ben építették az Egyesült Államokban. fizikusok kísérleti csoportja a Nobel-díjas Enrico Fermi vezetésével. Ezzel egy időben önfenntartó uránhasadási reakciót hajtottak végre. Az atomdzsinnt elengedték.
Az első szovjet atomreaktort 1946-ban indították. 8 évvel később pedig a világ első atomerőműve Obnyinszk városában adott áramot. A Szovjetunió atomenergia-iparának tudományos főfelügyelője kiváló fizikus volt Igor Vasziljevics Kurcsatov.
Azóta az atomreaktorok több generációja megváltozott, de kialakításának fő elemei változatlanok maradtak.
Az atomreaktor anatómiája
Ez a nukleáris létesítmény egy vastag falú acéltartály, amelynek hengerűrtartalma néhány köbcentimétertől sok köbméterig terjed.
Ebben a hengerben van a szentek szentje - reaktormag. Itt játszódik le a nukleáris üzemanyag hasadásának láncreakciója.
Nézzük meg, hogyan zajlik ez a folyamat.
A nehéz elemek magjai, különösen Urán-235 (U-235), kis energialökés hatására 2 nagyjából egyenlő tömegű töredékre képesek szétesni. Ennek a folyamatnak a kórokozója a neutron.
A töredékek leggyakrabban bárium- és kriptonmagok. Mindegyik pozitív töltést hordoz, ezért a Coulomb-taszító erők a fénysebesség körülbelül 1/30-ának megfelelő sebességgel kényszerítik őket különböző irányba. Ezek a töredékek kolosszális kinetikus energia hordozói.
Az energia gyakorlati felhasználásához szükséges, hogy felszabadulása önfenntartó legyen. Láncreakció, ami kérdéses, annál is érdekesebb, mert minden egyes hasadási eseményt új neutronok kibocsátása kísér. Egy kezdeti neutronhoz átlagosan 2-3 új neutron keletkezik. A hasadó urán atommagok száma lavinaszerűen nő, hatalmas energia felszabadulását okozva. Ha ezt a folyamatot nem irányítják, nukleáris robbanás következik be. ben játszódik.
A neutronok számának szabályozására neutronokat elnyelő anyagok kerülnek a rendszerbe, zökkenőmentes energiafelszabadítást biztosítva. A kadmiumot vagy a bórt neutronelnyelőként használják.
Hogyan lehet megfékezni és felhasználni a töredékek hatalmas mozgási energiáját? Ezekre a célokra hűtőfolyadékot használnak, pl. speciális közeg, amelyben a töredékeket lelassítják és rendkívül magas hőmérsékletre hevítik. Ilyen közeg lehet közönséges vagy nehéz víz, folyékony fémek (nátrium), valamint egyes gázok. Annak érdekében, hogy a hűtőfolyadék gőz állapotba ne kerüljön, magas nyomást tartanak fenn a magban (160 atm-ig). Emiatt a reaktor falai speciális minőségű tíz centiméteres acélból készülnek.
Ha a neutronok kirepülnek a nukleáris üzemanyagból, akkor a láncreakció megszakadhat. Ezért van egy kritikus tömegű hasadóanyag, i.e. minimális tömege, amelynél a láncreakció fennmarad. Ez különböző paraméterektől függ, beleértve a reaktormagot körülvevő reflektor jelenlétét. A neutronok környezetbe való szivárgásának megakadályozására szolgál. Ennek a szerkezeti elemnek a leggyakoribb anyaga a grafit.
A reaktorban lezajló folyamatokat a sugárzás legveszélyesebb fajtája - a gammasugárzás - kibocsátása kíséri. Ennek a veszélynek a minimalizálása érdekében sugárzás elleni védelmet biztosít.
Hogyan működik az atomreaktor
A nukleáris üzemanyagot, az úgynevezett fűtőelemeket a reaktor zónájába helyezik. Hasadó anyagból készült tabletták, amelyek körülbelül 3,5 m hosszú és 10 mm átmérőjű vékony csövekbe vannak csomagolva.
A zónába több száz azonos típusú tüzelőanyag-kazettát helyeznek el, amelyek a láncreakció során felszabaduló hőenergia forrásaivá válnak. A fűtőelemrudakat mosó hűtőközeg alkotja a reaktor első körét.
Magas paraméterekre hevítve a gőzfejlesztőbe szivattyúzzák, ahol energiáját a szekunder kör vízéhez adja át, gőzzé alakítva azt. A keletkező gőz forgatja a turbinagenerátort. Az egység által termelt villamos energia a fogyasztóhoz kerül. A hűtőtóból vízzel lehűtött kipufogó gőz pedig kondenzátum formájában visszakerül a gőzfejlesztőbe. A ciklus bezárul.
A nukleáris létesítmény ilyen kétkörös működése kizárja a zónában végbemenő folyamatokat kísérő sugárzás határain túli behatolását.
Tehát a reaktorban energiaátalakulások láncolata megy végbe: a hasadóanyag magenergiája → töredékek mozgási energiája → hűtőközeg hőenergiája → turbina mozgási energiája → és elektromos energiává a generátorban.
Az elkerülhetetlen energiaveszteség oda vezet, hogy Az atomerőművek hatásfoka viszonylag alacsony, 33-34%.
Az atomreaktorok az atomerőművek villamosenergia-termelésén túl különféle radioaktív izotópok előállítására, az ipar számos területén végzett kutatásra, valamint az ipari reaktorok megengedett paramétereinek vizsgálatára szolgálnak. Egyre inkább elterjednek a szállítóreaktorok, amelyek a járművek motorjait látják el energiával.
Az atomreaktorok típusai
Az atomreaktorok jellemzően U-235 uránnal működnek. Természetes anyagtartalma azonban rendkívül alacsony, mindössze 0,7%. A természetes urán fő tömege az U-238 izotóp. Az U-235-ben láncreakciót csak lassú neutronok okozhatnak, az U-238 izotópot pedig csak a gyors neutronok hasítják. A maghasadás eredményeként lassú és gyors neutronok is születnek. A gyors neutronok, amelyek a hűtőfolyadékban (vízben) lassulnak, lelassulnak. De az U-235 izotóp mennyisége a természetes uránban olyan kicsi, hogy dúsításhoz kell folyamodni, így koncentrációja 3-5%-ra emelkedik. Ez az eljárás nagyon költséges és gazdaságilag hátrányos. Ráadásul ennek az izotópnak a természeti erőforrásainak kimerülési idejét csak 100-120 évre becsülik.
Ezért a nukleáris iparban fokozatos átállás történik a gyorsneutronokon működő reaktorokra.
Fő különbségük, hogy hűtőfolyadékként folyékony fémeket használnak, amelyek nem lassítják a neutronokat, az U-238-at pedig nukleáris üzemanyagként használják. Ennek az izotópnak a magjai egy nukleáris átalakuláson keresztül haladnak át plutónium-239-be, amely ugyanúgy láncreakciónak van kitéve, mint az U-235. Ez azt jelenti, hogy a nukleáris üzemanyag újratermelése történik, és a felhasználást meghaladó mennyiségben.
Szakértők szerint Az urán-238 izotóptartalékoknak 3000 évig kell fennmaradniuk. Ez az idő elég ahhoz, hogy az emberiségnek legyen elég ideje más technológiák fejlesztésére.
Problémák az atomenergia felhasználásában
Az atomenergia nyilvánvaló előnyei mellett nem lebecsülhető a nukleáris létesítmények üzemeltetésével kapcsolatos problémák mértéke.
Ezek közül az első az radioaktív hulladékok és leszerelt berendezések elhelyezése nukleáris energia. Ezek az elemek aktív sugárzási háttérrel rendelkeznek, amely hosszú ideig fennmarad. Ezen hulladékok ártalmatlanításához speciális ólomtartályokat használnak. Állítólag 600 méteres mélységig permafrost területeken temetik el őket. Ezért folyamatosan dolgoznak azon, hogy megtalálják a radioaktív hulladékok feldolgozásának módját, ami megoldja az elhelyezés problémáját és segít megőrizni bolygónk ökológiáját.
A második nagy probléma az biztonság biztosítása az atomerőmű üzemeltetése során. Az olyan súlyos balesetek, mint a csernobili, sok emberéletet követelhetnek, és hatalmas területeket tehetnek ki a használatból.
A "Fukusima-1" japán atomerőmű balesete csak megerősítette a potenciális veszélyt, amely a nukleáris létesítmények vészhelyzetében nyilvánul meg.
Az atomenergia lehetőségei azonban olyan nagyok, hogy a környezeti problémák háttérbe szorulnak.
Ma az emberiségnek nincs más módja az egyre növekvő energiaéhség kielégítésére. A jövő atomenergia-iparának alapját valószínűleg a nukleáris üzemanyag-tenyésztő funkcióval rendelkező „gyors” reaktorok jelentik majd.
Ha ez az üzenet hasznos volt számodra, szívesen látlak
Az atomreaktor zökkenőmentesen és pontosan működik. Ellenkező esetben, mint tudod, bajok lesznek. De mi történik odabent? Próbáljuk meg röviden, érthetően, megállásokkal megfogalmazni egy nukleáris (atomi) reaktor működési elvét.
Valójában ott is ugyanaz a folyamat megy végbe, mint egy atomrobbanásnál. Csak most a robbanás nagyon gyorsan történik, és a reaktorban mindez hosszú ideig húzódik. A végén minden épségben marad, és energiát kapunk. Annyira nem, hogy minden azonnal összetört körülötte, de eléggé ahhoz, hogy a város áramellátását biztosítsa.
hogyan működik egy reaktor Atomerőmű hűtőtornyok
Mielőtt megértené, hogyan működik egy szabályozott nukleáris reakció, tudnod kell, mi a nukleáris reakció általában.
A magreakció az atommagok átalakulási (hasadási) folyamata az elemi részecskékkel és a gamma-kvantumokkal való kölcsönhatás során.
A magreakciók mind abszorpcióval, mind energiafelszabadulással lejátszódhatnak. A második reakciókat a reaktorban alkalmazzák.
Az atomreaktor olyan berendezés, amelynek célja szabályozott nukleáris reakció fenntartása energia felszabadításával.
Az atomreaktort gyakran atomreaktornak is nevezik. Vegyük észre, hogy itt nincs alapvető különbség, de a tudomány szempontjából helyesebb az „nukleáris” szó használata. Manapság sokféle atomreaktor létezik. Ezek hatalmas ipari reaktorok, amelyeket erőművek energia előállítására terveztek, nukleáris tengeralattjáró reaktorok, tudományos kísérletekben használt kis kísérleti reaktorok. Vannak még tengervíz sótalanítására használt reaktorok is.
Az atomreaktor létrehozásának története
Az első atomreaktort a nem is olyan távoli 1942-ben indították el. Ez az USA-ban történt Fermi vezetésével. Ezt a reaktort "chicagói farakásnak" hívták.
1946-ban Kurcsatov vezetésével beindult az első szovjet reaktor. A reaktor teste hét méter átmérőjű golyó volt. Az első reaktorok nem rendelkeztek hűtőrendszerrel, teljesítményük minimális volt. Egyébként a szovjet reaktor átlagos teljesítménye 20 watt volt, míg az amerikaié csak 1 watt. Összehasonlításképpen: a modern reaktorok átlagos teljesítménye 5 Gigawatt. Kevesebb mint tíz évvel az első reaktor beindítása után Obnyinszk városában megnyílt a világ első ipari atomerőműve.
A nukleáris (atomi) reaktor működési elve
Bármely atomreaktornak több része van: mag üzemanyaggal és moderátorral, neutron reflektor, hűtőfolyadék, vezérlő és védelmi rendszer. Az urán izotópjait (235, 238, 233), a plutóniumot (239) és a tóriumot (232) használják leggyakrabban üzemanyagként a reaktorokban. Az aktív zóna egy kazán, amelyen keresztül közönséges víz (hűtőfolyadék) áramlik. Egyéb hűtőfolyadékok között ritkábban használják a „nehézvizet” és a folyékony grafitot. Ha egy atomerőmű működéséről beszélünk, akkor az atomreaktort hőtermelésre használják. Magát a villamos energiát ugyanúgy állítják elő, mint más típusú erőművekben - a gőz forgatja a turbinát, és a mozgás energiája elektromos energiává alakul.
Az alábbiakban egy atomreaktor működési diagramja látható.
atomreaktor működési sémája Atomerőmű atomreaktorának sémája
Mint már említettük, a nehéz uránmag bomlása során könnyebb elemek és néhány neutron keletkezik. A keletkező neutronok más atommagokkal ütköznek, ami szintén hasadást okoz. Ebben az esetben a neutronok száma lavinaszerűen nő.
Itt szükséges megemlíteni a neutronszorzótényezőt. Tehát, ha ez az együttható meghaladja az eggyel egyenlő értéket, akkor nukleáris robbanás következik be. Ha az érték kisebb, mint egy, akkor túl kevés a neutron, és a reakció kialszik. De ha az együttható értékét egynek tartja, a reakció hosszú ideig és stabilan megy végbe.
A kérdés az, hogyan kell csinálni? A reaktorban az üzemanyag az úgynevezett fűtőelemekben (TVEL) van. Ezek olyan rudak, amelyek nukleáris üzemanyagot tartalmaznak kis pellet formájában. A tüzelőanyag-rudak hatszögletű kazettákba vannak kötve, amelyekből több száz is lehet a reaktorban. Az üzemanyagrudakkal ellátott kazetták függőlegesen helyezkednek el, míg minden üzemanyagrúdnak van egy olyan rendszere, amely lehetővé teszi a magba merülés mélységének beállítását. Magukon a kazettákon kívül vannak köztük vezérlőrudak és vészvédelmi rudak is. A rudak olyan anyagból készülnek, amely jól elnyeli a neutronokat. Így a vezérlőrudak a magban különböző mélységekbe süllyeszthetők le, ezáltal beállítható a neutronszorzótényező. A vészrudakat úgy tervezték, hogy vészhelyzet esetén leállítsák a reaktort.
Hogyan indul el egy atomreaktor?
Kitaláltuk a működési elvet, de hogyan kell elindítani és működőképessé tenni a reaktort? Nagyjából itt van - egy darab urán, de végül is láncreakció nem indul be benne magától. A tény az, hogy a magfizikában létezik a kritikus tömeg fogalma.
Nukleáris üzemanyag Nukleáris üzemanyag
A kritikus tömeg a nukleáris láncreakció elindításához szükséges hasadóanyag tömege.
A fűtőelemek és vezérlőrudak segítségével a reaktorban először egy kritikus tömegű nukleáris fűtőanyag jön létre, majd több lépcsőben hozzák létre a reaktort az optimális teljesítményszintre.
Tetszeni fog: Matematikai trükkök bölcsész és nem humán hallgatók számára (1. rész)
Ebben a cikkben megpróbáltunk általános képet adni az atomreaktor felépítéséről és működési elvéről. Ha továbbra is kérdése van a témával kapcsolatban, vagy az egyetem magfizikai problémát intézett, forduljon cégünk szakembereihez. Szokás szerint készséggel állunk rendelkezésére tanulmányaival kapcsolatos minden sürgető kérdés megoldásában. Addig is ezt tesszük, a figyelmed egy újabb oktatóvideó!
blog/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/