De asemenea, dacă este necesar, se răcește rapid reactorul o găleată cu apăși gheaţă.
| Element | Capacitate termica |
|---|---|
| Tija de racire 10k(Engleză 10k Celulă de răcire) | |
| 10 000 | |
| Tija de racire 30k(Eng. Celulă de răcire 30K) | |
| 30 000 | |
| Tija de racire 60k(eng. Celulă de răcire 60K) | |
| 60 000 | |
| condensator roșu(în engleză RSH-Condenser) | |
| 19 999 | |
| Prin plasarea unui condensator supraîncălzit în grila de fabricare împreună cu praful de piatră roșie, îi puteți reumple alimentarea cu căldură cu 10000 eT. Astfel, sunt necesare două prafuri pentru a restabili complet condensatorul. |
|
| Condensator Lapis(Engleză LZH-Condenser) | |
| 99 999 | |
| Este completat nu numai cu piatră roșie (5000 eT), ci și cu lapis lazuli pentru 40000 eT. |
Răcirea reactorului nuclear (până la versiunea 1.106)
- Tija de răcire poate stoca 10.000 eT și se răcește cu 1 eT în fiecare secundă.
- Carcasa reactorului stochează, de asemenea, 10.000 eT, se răcește în fiecare secundă cu o șansă de 10% de 1 eT (în medie 0,1 eT). Prin intermediul plăcilor termice, elementele de combustibil și distribuitoarele de căldură pot distribui căldura unui număr mai mare de elemente de răcire.
- Distribuitorul de căldură stochează 10.000 eT și, de asemenea, echilibrează nivelurile de căldură ale elementelor din apropiere, dar redistribuind nu mai mult de 6 eT/s la fiecare. De asemenea, redistribuie căldura către carcasă, până la 25 eT/s.
- Răcire pasivă.
- Fiecare bloc de aer care înconjoară reactorul într-o zonă de 3x3x3 din jurul reactorului nuclear răcește corpul cu 0,25 eT/s, iar fiecare bloc de apă se răcește cu 1 eT/s.
- În plus, reactorul în sine este răcit cu 1 eT/s, datorită sistemului de ventilație intern.
- Fiecare cameră suplimentară de reactor este, de asemenea, ventilată și răcește corpul cu încă 2 eT/s.
- Dar dacă există blocuri de lavă (surse sau curenți) în zona 3x3x3, atunci ele reduc răcirea carenei cu 3 eT/s. Și arderea focului în aceeași zonă reduce răcirea cu 0,5 eT/s.
- Răcire de urgență (până la versiunea 1.106).
- O găleată cu apă plasată în miez răcește vasul reactorului nuclear cu 250 eT dacă este încălzit cu cel puțin 4.000 eT.
- Gheața răcește corpul cu 300 eT dacă este încălzit cu cel puțin 300 eT.
Clasificarea reactoarelor nucleare
Reactoarele nucleare au propria lor clasificare: MK1, MK2, MK3, MK4 și MK5. Tipurile sunt determinate de eliberarea de căldură și energie, precum și de alte aspecte. MK1 este cel mai sigur, dar generează cea mai mică energie. MK5 generează cea mai mare energie la cea mai mare probabilitate de explozie.
MK1
Cel mai sigur tip de reactor, care nu se încălzește deloc și, în același timp, produce cea mai mică energie. Este împărțit în două subtipuri: MK1A - unul care respectă condițiile clasei, indiferent de mediu inconjuratorși MK1B, cel care necesită răcire pasivă pentru a îndeplini standardele de clasa 1.
MK2
Cel mai optim tip de reactor, care, atunci când funcționează la putere maximă, nu se încălzește cu mai mult de 8500 eT pe ciclu (timpul în care elementul de combustibil are timp să se descarce complet sau 10.000 de secunde). Astfel, este compromisul optim căldură/energie. Pentru aceste tipuri de reactoare, există și o clasificare separată MK2x, unde x este numărul de cicluri pe care reactorul le va funcționa fără supraîncălzire critică. Numărul poate fi de la 1 (un ciclu) la E (16 cicluri sau mai mult). MK2-E este reperul dintre toate reactoarele nucleare, deoarece este practic etern. (Adică înainte de sfârșitul celui de-al 16-lea ciclu, reactorul va avea timp să se răcească la 0 eT)
MK3
Un reactor care poate funcționa cel puțin 1/10 dintr-un ciclu complet fără evaporarea apei/blocarea topirii. Mai puternic decât MK1 și MK2, dar necesită supraveghere suplimentară, deoarece după ceva timp temperatura poate atinge un nivel critic.
MK4
Un reactor care poate funcționa cel puțin 1/10 dintr-un ciclu complet fără explozii. Cea mai puternică dintre speciile lucrabile Reactoare nucleare, care necesită cea mai mare atenție. Necesită supraveghere constantă. Pentru prima dată, publică aproximativ de la 200.000 la 1.000.000 UE.
MK5
Reactoarele nucleare de clasa a 5-a sunt inoperabile, folosite în principal pentru a demonstra faptul că explodează. Deși este posibil să se realizeze un reactor funcțional din această clasă, totuși, acest lucru nu are rost.
Clasificare suplimentară
Chiar dacă reactoarele au deja până la 5 clase, reactoarele sunt uneori subdivizate în mai multe subclase minore, dar importante de tip de răcire, eficiență și productivitate.
Răcire
-SUC(Lichidanți de răcire de unică folosință - elemente de răcire de unică folosință)
- înainte de versiunea 1.106, acest marcaj indica o răcire de urgență a reactorului (folosind găleți cu apă sau gheață). În mod obișnuit, astfel de reactoare sunt rareori utilizate sau nu sunt utilizate deloc, din cauza faptului că reactorul poate să nu funcționeze foarte mult timp fără supraveghere. Acesta a fost folosit în mod obișnuit pentru Mk3 sau Mk4.
- dupa versiunea 1.106 au aparut condensatoarele termice. Subclasa -SUC denotă acum prezența condensatoarelor termice în circuit. Capacitatea lor termică poate fi restabilită rapid, dar în același timp trebuie să cheltuiți praf roșu sau lapis lazuli.
Eficienţă
Eficiența este numărul mediu de impulsuri produse de barele de combustibil. În linii mari, aceasta este cantitatea de milioane de energie primită ca urmare a funcționării reactorului, împărțită la numărul de elemente de combustibil. Dar în cazul circuitelor de îmbogățire, o parte din impulsuri este cheltuită pentru îmbogățire, iar în acest caz eficiența nu corespunde în totalitate cu energia primită și va fi mai mare.
Tijele de combustibil duble și cvadruple au o eficiență de bază mai mare în comparație cu cele simple. Prin ele însele, tijele de combustibil unice produc un impuls, dublu - doi, cvadruplu - trei. Dacă una dintre cele patru celule adiacente conține un alt element de combustibil, un element de combustibil epuizat sau un reflector de neutroni, atunci numărul de impulsuri crește cu unul, adică cu maximum 4. Din cele de mai sus, devine clar că eficiența nu poate fi mai mic de 1 sau mai mare de 7.
| Marcare | Sens eficienţă |
|---|---|
| EE | =1 |
| ED | >1 și<2 |
| eu | ≥2 și<3 |
| EB | ≥3 și<4 |
| EA | ≥4 și<5 |
| EA+ | ≥5 și<6 |
| EA++ | ≥6 și<7 |
| EA* | =7 |
Alte subclase
Este posibil să vedeți uneori litere suplimentare, abrevieri sau alte simboluri pe diagramele reactorului. Deși sunt folosite aceste simboluri (de exemplu, subclasa -SUC nu a fost înregistrată oficial înainte), ele nu sunt foarte populare. Prin urmare, vă puteți apela reactorul cel puțin Mk9000-2 EA ^ dzhigurda, dar acest tip de reactor pur și simplu nu va fi înțeles și considerat o glumă.
Construcția reactorului
Știm cu toții că reactorul se încălzește și se poate produce o explozie brusc. Și trebuie să o oprim și să o pornim. Iată cum vă puteți proteja casa, precum și cum să profitați la maximum de un reactor care nu va exploda niciodată. În acest caz, ar fi trebuit să fi livrat deja 6 camere de reactor.
Vedere a reactorului cu camere. Reactorul nuclear în interior.
- Înconjurați reactorul cu piatră armată (5x5x5)
- Faceți răcire pasivă, adică umpleți întregul reactor cu apă. Se toarnă de sus, pentru că apa va curge în jos. Folosind o astfel de schemă, reactorul va fi răcit cu 33 eT pe secundă.
- Faceți cantitatea maximă de energie generată cu tije de răcire, etc. Atenție, pentru că dacă chiar și 1 distribuitor de căldură este plasat incorect, se poate produce dezastru! (Schema afișată pentru versiunea anterioară 1.106)
- Pentru ca MFE-ul nostru să nu explodeze de la tensiune înaltă, punem un transformator, ca în imagine.
Reactor Mk-V EB
Mulți oameni știu că actualizările aduc schimbări. Una dintre aceste actualizări a introdus noi tije de combustibil - duble și cvadruple. Diagrama de mai sus nu se potrivește acestor bare de combustibil. Mai jos este o descriere detaliată a fabricării unui reactor destul de periculos, dar eficient. Pentru a face acest lucru, IndustrialCraft 2 are nevoie de control nuclear. Acest reactor a umplut MFSU și MFE în aproximativ 30 de minute în timp real. Din păcate, acesta este un reactor de clasă MK4. Dar și-a îndeplinit sarcina încălzind până la 6500 eT. Se recomandă să puneți 6500 pe senzorul de temperatură și să conectați o alarmă și un sistem de oprire de urgență la senzor. Dacă alarma țipă mai mult de două minute, atunci este mai bine să opriți manual reactorul. Clădirea este aceeași ca mai sus. Doar locația componentelor a fost schimbată.
Putere de ieșire: 360 EU/t
Total UE: 72.000.000 UE
Timp de generare: 10 min. 26 sec.
Timp de reîncărcare: imposibil
Cicluri maxime: 6,26% ciclu
Timp total: Niciodată
Cel mai important lucru într-un astfel de reactor este să nu-l lași să explodeze!
Reactorul Mk-II-E-SUC Breeder EA+ cu capacitate de îmbogățire cu combustibil slab
Un tip de reactor destul de eficient, dar scump. Produce 720.000 eT pe minut și condensatoarele se încălzesc cu 27/100, prin urmare, fără răcirea condensatoarelor, reactorul va rezista la cicluri de 3 minute, iar cel de-al 4-lea aproape sigur îl va arunca în aer. Este posibil să se instaleze bare de combustibil epuizate pentru îmbogățire. Este recomandat să conectați reactorul la un cronometru și să închideți reactorul într-un „sarcofag” din piatră armată. Datorită tensiunii ridicate de ieșire (600 EU/t), sunt necesare fire de înaltă tensiune și un transformator HV.
Putere de iesire: 600 EU/t
Total UE: 120.000.000 UE
Timp de generare: ciclu complet
Reactor Mk-I EB
Elementele nu se încălzesc deloc, funcționează 6 tije de combustibil cvadruple.
Putere de ieșire: 360 EU/t
Total UE: 72.000.000 UE
Timp de generare: ciclu complet
Timp de reîncărcare: Nu este necesar
Cicluri maxime: infinit
Timp total: 2 ore 46 minute 40 sec.
Reactor Mk-I EA++
Putere redusă, dar economic pentru materiile prime și ieftin de construit. Necesita reflectoare de neutroni.
Putere de iesire: 60 EU/t
Total UE: 12.000.000 UE
Timp de generare: ciclu complet
Timp de reîncărcare: Nu este necesar
Cicluri maxime: infinit
Timp total: 2 ore 46 minute 40 sec.
Reactor Mk-I EA*
Putere medie dar relativ ieftina si cat mai eficienta. Necesita reflectoare de neutroni.
Putere de iesire: 140 EU/t
Total UE: 28.000.000 UE
Timp de generare: ciclu complet
Timp de reîncărcare: Nu este necesar
Cicluri maxime: infinit
Timp total: 2 ore 46 minute 40 sec.
Reactor Mk-II-E-SUC Breeder EA+, îmbogățire cu uraniu
Compact și ieftin de construit îmbogățitor de uraniu. Timpul de funcționare în siguranță este de 2 minute și 20 de secunde, după care se recomandă repararea condensatoarelor lapislazuli (repararea unuia - 2 lapislazuli + 1 piatră roșie), din cauza cărora va trebui să monitorizați constant reactorul. De asemenea, din cauza îmbogățirii neuniforme, tijele foarte îmbogățite se recomandă să fie schimbate cu cele slab îmbogățite. În același timp, poate emite 48.000.000 de UE pe ciclu.
Putere de iesire: 240 EU/t
Total UE: 48.000.000 UE
Timp de generare: ciclu complet
Timp de reîncărcare: Nu este necesar
Cicluri maxime: infinit
Timp total: 2 ore 46 minute 40 sec.
Reactor Mk-I EC
Reactorul „de cameră”. Are o putere redusă, dar este foarte ieftin și absolut sigur - toată supravegherea reactorului se reduce la înlocuirea tijelor, deoarece răcirea prin ventilație depășește de 2 ori generarea de căldură. Cel mai bine este să îl puneți aproape de MFE / MFSU și să le setați să emită un semnal de piatră roșie atunci când este parțial încărcat (Emite dacă este parțial umplut), astfel încât reactorul va umple automat depozitul de energie și se va opri când este plin. Fabricarea tuturor componentelor va necesita 292 de cupru, 102 de fier, 24 de aur, 8 de piatră roșie, 7 de cauciuc, 7 de cositor, 2 unități de praf ușor și lapis lazuli și 6 unități de minereu de uraniu. Ea oferă 16 milioane de UE pe ciclu.
Putere de iesire: 80 EU/t
Total UE: 32.000.000 UE
Timp de generare: ciclu complet
Timp de reîncărcare: Nu este necesar
Cicluri maxime: infinit
Timp total: aproximativ 5 ore 33 minute 00 sec.
Temporizator reactor
Reactoarele din clasa MK3 și MK4 produc multă putere într-o perioadă scurtă de timp, dar tind să explodeze nesupravegheate. Dar, cu ajutorul unui cronometru, puteți face chiar și aceste reactoare capricioase să funcționeze fără supraîncălzire critică și vă permiteți să plecați, de exemplu, pentru a săpa nisip pentru ferma de cactusi. Iată trei exemple de cronometre:
- Cronometru din dozator, buton din lemn și săgeți (Fig. 1). O săgeată trasă este o entitate cu o durată de viață de 1 minut. Când conectați un buton de lemn cu o săgeată înfiptă în el la reactor, acesta va funcționa pentru ~ 1 min. 1,5 sec. Cel mai bine ar fi să deschideți accesul la butonul de lemn, apoi va fi posibilă oprirea urgentă a reactorului. Totodată, consumul de săgeți scade, întrucât atunci când dozatorul este conectat la un alt buton, cu excepția celui din lemn, după apăsarea dozatorului, dozatorul trage 3 săgeți deodată datorită semnalului multiplu.
- Cronometru cu placă de presiune din lemn (Fig. 2). Placa de presiune din lemn reacționează dacă un obiect cade pe ea. Articolele scăpate au o „durată de viață” de 5 minute (SMP poate avea abateri din cauza ping), iar dacă conectați placa la reactor, aceasta va funcționa pentru ~ 5 minute. 1 sec. Când creați multe cronometre, puteți pune acest cronometru pe primul loc în lanț pentru a nu pune un dozator. Apoi, întregul lanț de temporizatoare va fi declanșat de jucătorul care aruncă un articol pe placa de presiune.
- Temporizator repetitor (Fig. 3). Temporizatorul repetitor poate fi folosit pentru a regla fin întârzierea reactorului, dar este foarte greoaie și necesită multe resurse pentru a crea chiar și o mică întârziere. Cronometrul în sine este o linie de suport de semnal (10.6). După cum puteți vedea, ocupă mult spațiu și pentru o întârziere a semnalului de 1,2 secunde. sunt necesare până la 7 repetoare (21
Răcire pasivă (până la versiunea 1.106)
Răcirea de bază a reactorului în sine este 1. În continuare, se verifică zona de 3x3x3 din jurul reactorului. Fiecare cameră de reactor adaugă la răcire 2. Blocul de apă (sursă sau debit) adaugă 1. Blocul de lavă (sursă sau debit) se reduce cu 3. Blocurile de aer și de foc sunt numărate separat. Se adaugă la răcoare (număr de blocuri de aer-2×număr de blocuri de foc)/4(dacă rezultatul împărțirii nu este un număr întreg, atunci partea fracțională este eliminată). Dacă răcirea totală este mai mică de 0, atunci este considerată egală cu 0.
Adică, vasul reactorului nu se poate încălzi din cauza factorilor externi. În cel mai rău caz, pur și simplu nu va fi răcit prin răcire pasivă.Temperatura
La temperaturi ridicate, reactorul începe să afecteze negativ mediul. Acest efect depinde de factorul de încălzire. Coeficient de încălzire=Temperatura RPV curentă/Temperatura maximă, Unde Temperatura maxima a reactorului=10000+1000*numar de camere reactor+100*numar de termoplaci in interiorul reactorului.
Dacă factorul de încălzire este:- <0,4 - никаких последствий нет.
- >=0,4 - există o șansă 1,5×(coeficient de încălzire-0,4) că va fi selectat un bloc aleatoriu în zonă 5×5×5, iar dacă se dovedește a fi un bloc inflamabil, cum ar fi frunze, orice bloc de lemn, lână sau pat, atunci va arde.
- dacă este un bloc central (reactorul însuși) sau un bloc de rocă de bază, atunci nu va exista niciun efect.
- blocurile de piatră (inclusiv trepte și minereu), blocuri de fier (inclusiv blocuri reactoare), lava, pământul, argila vor fi transformate în flux de lavă.
- dacă este un bloc de aer, va încerca să pornească un incendiu în locul său (dacă nu există blocuri solide în apropiere, nu se va genera foc).
- blocurile rămase (inclusiv apa) se vor evapora, iar în locul lor se va încerca și aprinderea unui foc.
- >=1 - Explozie! Puterea de explozie de bază este 10. Fiecare element de combustibil din reactor crește puterea de explozie cu 3 unități, iar fiecare carcasă de reactor o reduce cu una. De asemenea, puterea de explozie este limitată la maximum 45 de unități. În ceea ce privește numărul de blocuri care cad, această explozie este similară cu o bombă nucleară, 99% din blocurile după explozie vor fi distruse, iar căderea va fi de doar 1%.
Calculul încălzirii sau barei de combustibil slab îmbogățit, apoi vasul sub presiune al reactorului este încălzit cu 1 eT.
- Dacă aceasta este o găleată cu apă, iar temperatura vasului reactorului este mai mare de 4000 eT, atunci vasul este răcit cu 250 eT, iar găleata de apă este înlocuită cu o găleată goală.
- Dacă este o găleată de lavă, atunci vasul reactorului este încălzit cu 2000 eT, iar găleata de lavă este înlocuită cu o găleată goală.
- Dacă este un bloc de gheață, iar temperatura carenei este de peste 300 eT, atunci carena este răcită cu 300 eT, iar cantitatea de gheață este redusă cu 1. Adică întregul teanc de gheață nu se va evapora la o singura data.
- Dacă acesta este un distribuitor de căldură, atunci se efectuează următorul calcul:
- Se bifează 4 celule învecinate, în următoarea ordine: stânga, dreapta, sus și jos.
- Dacă soldul este mai mare de 6, este egal cu 6.
- Dacă elementul învecinat este o capsulă de răcire, atunci se încălzește cu valoarea soldului calculat.
- Dacă acesta este o carcasă de reactor, atunci se face un calcul suplimentar al transferului de căldură.
- Dacă nu există capsule de răcire în apropierea acestei plăci, atunci placa se va încălzi cu valoarea soldului calculat (căldura de la distribuitorul de căldură nu trece către alte elemente prin termoplaca).
- Dacă există capsule de răcire, atunci se verifică dacă echilibrul termic este împărțit la numărul lor fără urmă. Dacă nu se împarte, atunci echilibrul de căldură este mărit cu 1 eT, iar placa este răcită cu 1 eT până se împarte complet. Dar dacă carcasa reactorului este răcită și balanța nu este complet divizată, atunci se încălzește, iar balanța scade până când începe să se împartă complet.
- Și, în consecință, aceste elemente sunt încălzite la o temperatură egală cu Sold/cantitate.
- Se ia modulo, iar dacă este mai mare de 6, atunci este egal cu 6.
- Distribuitorul de căldură se încălzește până la valoarea de echilibru.
- Elementul vecin este răcit de valoarea de echilibru.
- Se efectuează calculul echilibrului de căldură dintre distribuitorul de căldură și carcasă.
- Dacă soldul este pozitiv, atunci:
- Dacă soldul este mai mare de 25, este egal cu 25.
- Distribuitorul de căldură este răcit cu valoarea soldului calculat.
- Vasul reactorului este încălzit cu valoarea soldului calculat.
- Dacă soldul este negativ, atunci:
- Se ia modulo și dacă rezultă mai mult de 25, atunci este egal cu 25.
- Distribuitorul de căldură se încălzește cu valoarea soldului calculat.
- Vasul reactorului este răcit cu valoarea soldului calculat.
- Dacă acesta este un TVEL și reactorul nu este înecat de semnalul roșu de praf, atunci se efectuează următoarele calcule:
- mai puțin de 3000 - 1/8 șansă (12,5%);
- de la 3000 și mai puțin de 6000 - 1/4 (25%);
- de la 6000 și mai puțin de 9000 - 1/2 (50%);
- 9000 sau mai mare - 1 (100%).
- 0? vasul reactorului este încălzit cu 10 eT.
- 1: Elementul de răcire se încălzește cu 10 eT.
- 2: Elementele de răcire sunt încălzite cu 4 eT fiecare.
- 3: se încălzește cu 2 eT fiecare.
- 4: se încălzește cu 1 eT fiecare.
Exemplu de calcul
Există programe care calculează aceste scheme. Pentru calcule mai fiabile și pentru o mai bună înțelegere a procesului, merită să le folosiți.
Luați de exemplu o astfel de schemă cu trei tije de uraniu. 
Numerele indică ordinea de calcul a elementelor din această schemă, iar elementele le vom desemna cu aceleași numere pentru a nu ne confunda.
De exemplu, să calculăm distribuția căldurii în prima și a doua secundă. Vom presupune că inițial nu există încălzire a elementelor, răcirea pasivă este maximă (33 eT), și nu vom ține cont de răcirea plăcilor termice.
Primul pas.
- Temperatura vasului reactorului este 0 eT.
- 1 - Carcasa reactorului (RP) nu a fost încă încălzită.
- 2 - Capsula de răcire (OxC) nu este încă încălzită și nu va mai exista răcire la acest pas (0 eT).
- 3 - TVEL va aloca 8 eT (2 cicluri de 4 eT) primului TP (0 eT), care îl va încălzi până la 8 eT, și celui de-al doilea OxC (0 eT), care îl va încălzi până la 8 eT. .
- 4 - OxC nu este încă încălzit și nu va mai exista răcire la acest pas (0 eT).
- 5 - Distribuitorul de căldură (TP), încă neîncălzit, va echilibra temperatura cu 2m OxC (8 eT). Se va răci până la 4 eT și se va încălzi până la 4 eT.
- 6 - TVEL va aloca 12 eT (3 cicluri de 4 eT) celui de-al 5-lea TR (1 eT), care îl va încălzi până la 13 eT, și celui de-al 7-lea TP (0 eT), care îl va încălzi până la 12 eT .
- 7 - TP este deja încălzit la 12 eT și se poate răci cu o șansă de 10%, dar nu ținem cont de șansa de a se răci aici.
- 8 - TR (0 eT) va echilibra temperatura la al 7-lea TP (12 eT) și va lua 6 eT din acesta. Al 7-lea TP se va răci la 6 eT, iar al 8-lea TP se va încălzi până la 6 eT.
- 9 - OxC (3 eT) se va răci la 2 eT.
- 10 - OxC (2 eT) se va răci la 1 eT.
- 11 - TVEL va aloca 8 eT (2 cicluri de 4 eT) celui de-al 10-lea OxC (1 eT), care îl va încălzi până la 9 eT, și celui de-al 13-lea TP (0 eT), care îl va încălzi până la 8 eT .
În figură, săgețile roșii arată încălzirea de la tije de uraniu, săgețile albastre - echilibrarea căldurii prin distribuitoare de căldură, galben - distribuția energiei către vasul sub presiune al reactorului, maro - încălzirea finală a elementelor în acest pas, albastru - răcirea capsulelor de răcire. Numerele din colțul din dreapta sus arată încălzirea finală, iar pentru tijele de uraniu - timpul de funcționare.
Încălzirea finală după primul pas:
- vas reactor - 1 uT
- 1TP - 8 eT
- 2OxS - 4 etT
- 40xS - 1 eT
- 5TR - 13 uT
- 7TP - 6 eT
- 8TR - 1 uT
- 9OxC - 2 etT
- 10OxS - 9 eT
- 12OxC - 0 eT
- 13TP - 8 eT
Al doilea pas.
- Vasul reactorului se va răci la 0 eT.
- 1 - TP, nu tinem cont de racire.
- 2 - OxC (4 eT) se va răci la 3 eT.
- 3 - TVEL va aloca 8 eT (2 cicluri de 4 eT) primului TP (8 eT), care îl va încălzi până la 16 eT, și celui de-al doilea OxC (3 eT), care îl va încălzi până la 11 eT. .
- 4 - OxC (1 eT) se va răci la 0 eT.
- 5 - TR (13 eT) va echilibra temperatura cu 2m OxC (11 eT). Îl va încălzi până la 12 eT și se va răci până la 12 eT.
- 6 - TVEL va aloca 12 eT (3 cicluri de 4 eT) celui de-al 5-lea TR (5 eT), care îl va încălzi până la 17 eT, și celui de-al 7-lea TP (6 eT), care îl va încălzi până la 18 eT .
- 7 - TP (18 eT), nu tinem cont de racire.
- 8 - TR (1 eT) va echilibra temperatura celui de-al 7-lea TP (18 eT) și va lua 6 eT din acesta. Al 7-lea TP se va răci la 12 eT, iar al 8-lea TP se va încălzi până la 7 eT.
- 9 - OxC (4 eT) se va răci la 3 eT.
- 10 - OxC (10 eT) se va răci la 9 eT.
- 11 - TVEL va aloca 8 eT (2 cicluri de 4 eT) celui de-al 10-lea OxC (9 eT), care îl va încălzi până la 17 eT, și celui de-al 13-lea TP (8 eT), care îl va încălzi până la 16 eT .
- 12 - OxC (1 eT) se va răci la 0 eT.
- 13 - TP (8 eT), nu tinem cont de racire.
Încălzirea finală după a doua etapă:
- vas reactor - 4 uT
- 1TP - 16 eT
- 2OxS - 12 etT
- 40xS - 2 eT
- 5TR - 17 uT
- 7TP - 12 eT
- 8TR - 4 eT
- 9OxC - 3 etT
- 10OxS - 17 uT
- 12OxC - 0 eT
- 13TP - 16 eT
Pentru o persoană obișnuită, dispozitivele moderne de înaltă tehnologie sunt atât de misterioase și misterioase încât este corect să le venere, așa cum anticii se închinau fulgerelor. Lecțiile școlare de fizică, pline de calcule matematice, nu rezolvă problema. Dar este interesant să spunem chiar și despre un reactor nuclear, al cărui principiu de funcționare este clar chiar și pentru un adolescent.
Cum funcționează un reactor nuclear?
Principiul de funcționare al acestui dispozitiv de înaltă tehnologie este următorul:
- Când un neutron este absorbit, combustibil nuclear (cel mai adesea acesta uraniu-235 sau plutoniu-239) are loc divizarea nucleului atomic;
- Se eliberează energia cinetică, radiația gamma și neutronii liberi;
- Energia cinetică este transformată în energie termică (când nucleele se ciocnesc cu atomii din jur), radiațiile gamma sunt absorbite de reactor însuși și sunt, de asemenea, transformate în căldură;
- Unii dintre neutronii generați sunt absorbiți de atomii de combustibil, ceea ce provoacă o reacție în lanț. Pentru a-l controla se folosesc absorbante de neutroni si moderatori;
- Cu ajutorul unui lichid de răcire (apă, gaz sau sodiu lichid), căldura este îndepărtată din locul de reacție;
- Aburul sub presiune din apa încălzită este utilizat pentru a antrena turbinele cu abur;
- Cu ajutorul unui generator, energia mecanică de rotație a turbinelor este transformată în curent electric alternativ.
Abordări ale clasificării
Pot exista multe motive pentru tipologia reactoarelor:
- După tipul de reacție nucleară. Fisiunea (toate instalațiile comerciale) sau fuziunea (puterea termonucleară, este răspândită doar în unele institute de cercetare);
- Prin lichid de răcire. In marea majoritate a cazurilor se foloseste in acest scop apa (fiarta sau grea). Uneori se folosesc soluții alternative: metal lichid (sodiu, aliaj plumb-bismut, mercur), gaz (heliu, dioxid de carbon sau azot), sare topită (săruri fluorurate);
- După generație. Primul este prototipurile timpurii, care nu aveau niciun sens comercial. A doua este majoritatea centralelor nucleare utilizate în prezent, care au fost construite înainte de 1996. A treia generație diferă de cea anterioară doar prin îmbunătățiri minore. Lucrările la a patra generație sunt încă în desfășurare;
- După starea agregată combustibil (gazul mai există doar pe hârtie);
- După scopul utilizării(pentru producerea energiei electrice, pornirea motorului, producerea hidrogenului, desalinizarea, transmutarea elementelor, obținerea radiațiilor neuronale, în scopuri teoretice și de investigare).
Dispozitiv cu reactor nuclear
Principalele componente ale reactoarelor din majoritatea centralelor electrice sunt:
- Combustibil nuclear - o substanță care este necesară pentru producerea de căldură pentru turbinele de putere (de obicei uraniu slab îmbogățit);
- Zona activă a reactorului nuclear - aici are loc reacția nucleară;
- Moderator de neutroni - reduce viteza neutronilor rapizi, transformându-i în neutroni termici;
- Sursă de neutroni de pornire - utilizată pentru lansarea fiabilă și stabilă a unei reacții nucleare;
- Absorbant de neutroni - disponibil în unele centrale electrice pentru a reduce reactivitatea ridicată a combustibilului proaspăt;
- Obuzier cu neutroni - folosit pentru a reiniția o reacție după ce a fost oprit;
- Lichid de răcire (apă purificată);
- Tije de control - pentru a controla viteza de fisiune a nucleelor de uraniu sau plutoniu;
- Pompa de apa - pompeaza apa la cazanul de abur;
- Turbină cu abur - transformă energia termică a aburului în energie mecanică de rotație;
- Turn de răcire - un dispozitiv pentru îndepărtarea excesului de căldură în atmosferă;
- Sistem de recepție și depozitare a deșeurilor radioactive;
- Sisteme de siguranță (generatoare diesel de urgență, dispozitive pentru răcirea miezului de urgență).
Cum funcționează cele mai recente modele
Cea mai recentă generație de reactoare va fi disponibilă pentru funcționare comercială nu mai devreme de 2030. În prezent, principiul și aranjarea muncii lor sunt în stadiul de dezvoltare. Conform datelor actuale, aceste modificări vor diferi de modelele existente în acest sens beneficii:
- Sistem rapid de racire cu gaz. Se presupune că heliul va fi folosit ca lichid de răcire. Conform documentației de proiectare, reactoarele cu o temperatură de 850 °C pot fi răcite în acest fel. Pentru a lucra la temperaturi atât de ridicate sunt necesare și materii prime specifice: materiale ceramice compozite și compuși actinidici;
- Este posibil să se folosească plumb sau un aliaj plumb-bismut ca agent de răcire primar. Aceste materiale au o absorbție scăzută de neutroni și un punct de topire relativ scăzut;
- De asemenea, un amestec de săruri topite poate fi folosit ca agent de răcire principal. Astfel, va fi posibil să se lucreze la temperaturi mai ridicate decât omologii moderni răciți cu apă.
Analogi naturali în natură
Un reactor nuclear este perceput în mintea publicului doar ca un produs de înaltă tehnologie. Cu toate acestea, de fapt primul dispozitivul este de origine naturală. A fost descoperit în regiunea Oklo, în statul Gabon central din Africa:
- Reactorul s-a format din cauza inundării rocilor de uraniu de către apele subterane. Ei au acționat ca moderatori de neutroni;
- Energia termică eliberată în timpul descompunerii uraniului transformă apa în abur, iar reacția în lanț se oprește;
- După ce temperatura lichidului de răcire scade, totul se repetă din nou;
- Dacă lichidul nu ar fi fiert și nu ar fi oprit cursul reacției, omenirea s-ar fi confruntat cu un nou dezastru natural;
- Fisiunea nucleară auto-susținută a început în acest reactor în urmă cu aproximativ un miliard și jumătate de ani. În acest timp, au fost alocați aproximativ 0,1 milioane de wați de putere de ieșire;
- O astfel de minune a lumii de pe Pământ este singura cunoscută. Apariția altora noi este imposibilă: proporția de uraniu-235 din materiile prime naturale este mult mai mică decât nivelul necesar pentru a menține o reacție în lanț.
Câte reactoare nucleare sunt în Coreea de Sud?
Săracă în resurse naturale, dar industrializată și suprapopulată, Republica Coreea are mare nevoie de energie. Pe fundalul respingerii de către Germania a atomului pașnic, această țară are mari speranțe pentru a reduce tehnologia nucleară:
- Este planificat ca până în 2035 ponderea energiei electrice generate de centralele nucleare să ajungă la 60%, iar producția totală - mai mult de 40 gigawați;
- Țara nu are arme atomice, dar cercetările în fizica nucleară sunt în desfășurare. Oamenii de știință coreeni au dezvoltat modele pentru reactoare moderne: modulare, cu hidrogen, cu metal lichid etc.;
- Succesul cercetătorilor locali vă permite să vindeți tehnologie în străinătate. Este de așteptat ca în următorii 15-20 de ani țara să exporte 80 de astfel de unități;
- Dar de astăzi, majoritatea centralelor nucleare au fost construite cu ajutorul oamenilor de știință americani sau francezi;
- Numărul de stații de operare este relativ mic (doar patru), dar fiecare dintre ele are un număr semnificativ de reactoare - 40 în total, iar această cifră va crește.
Când este bombardat cu neutroni, combustibilul nuclear intră într-o reacție în lanț, în urma căreia se generează o cantitate imensă de căldură. Apa din sistem preia această căldură și o transformă în abur, care transformă turbinele care produc energie electrică. Iată o diagramă simplă a funcționării unui reactor atomic, cea mai puternică sursă de energie de pe Pământ.
Video: cum funcționează reactoarele nucleare
În acest videoclip, fizicianul nuclear Vladimir Chaikin vă va spune cum este generată electricitatea în reactoarele nucleare, structura lor detaliată:
Acest cilindru gri nedefinit este veriga cheie în industria nucleară rusă. Desigur, nu pare foarte prezentabil, dar de îndată ce îi înțelegi scopul și te uiți la caracteristicile tehnice, începi să-ți dai seama de ce statul păzește secretul creării și structurii sale ca niște ochi.
Da, am uitat să vă prezint: în fața dumneavoastră se află o centrifugă cu gaz pentru separarea izotopilor de uraniu VT-3F (generația a n-a). Principiul de funcționare este elementar, precum cel al unui separator de lapte, greu, sub influența forței centrifuge, este separat de lumină. Deci, care este semnificația și unicitatea?
Pentru început, să răspundem la o altă întrebare - dar, în general, de ce separați uraniul?
Uraniul natural, care se află chiar în pământ, este un cocktail format din doi izotopi: uraniu-238și uraniu-235(și 0,0054% U-234).
Uraniu-238, este doar metal greu, gri. Puteți face din el un obuz de artilerie, ei bine, sau... un breloc. Și iată cu ce poți face uraniu-235? Ei bine, în primul rând, o bombă atomică și, în al doilea rând, combustibil pentru centralele nucleare. Și aici ajungem la întrebarea cheie - cum să separăm acești doi atomi, aproape identici, unul de celălalt? Nu chiar LA FEL DE?!
Apropo: Raza nucleului atomului de uraniu este de 1,5 10 -8 cm.
Pentru ca atomii de uraniu să fie antrenați în lanțul tehnologic, acesta (uraniul) trebuie transformat într-o stare gazoasă. Nu are rost să fierbeți, este suficient să combinați uraniul cu fluor și să obțineți hexafluorură de uraniu HFC. Tehnologia pentru producția sa nu este foarte complicată și costisitoare și, prin urmare HFC ajungi chiar acolo unde este extras acest uraniu. UF6 este singurul compus de uraniu foarte volatil (atunci când este încălzită la 53°C, hexafluorura (în imagine) trece direct de la solid la gazos). Apoi este pompat în recipiente speciale și trimis pentru îmbogățire. 
Un pic de istorie
Chiar la începutul cursei nucleare, cele mai mari minți științifice, atât URSS, cât și SUA, au stăpânit ideea separării prin difuzie - trecerea uraniului printr-o sită. Mic al 235-lea izotopul va aluneca, iar cel „gros” 238 ramane blocat. Și a face o sită cu nano-găuri pentru industria sovietică în 1946 nu a fost cea mai dificilă sarcină.
Din raportul lui Isaac Konstantinovich Kikoin la Consiliul științific și tehnic din cadrul Consiliului Comisarilor Poporului (dat în colecția de materiale declasificate privind proiectul atomic al URSS (Ed. Ryabev)): În prezent, am învățat să facem ochiuri cu găuri de aproximativ 5/1.000 mm, adică. de 50 de ori mai mare decât cea medie a moleculelor la presiunea atmosferică. Prin urmare, presiunea gazului la care va avea loc separarea izotopilor pe astfel de rețele trebuie să fie mai mică de 1/50 din presiunea atmosferică. În practică, ne așteptăm să lucrăm la o presiune de aproximativ 0,01 atmosfere, adică în condiții bune de vid. Calculul arată că pentru a obține un produs îmbogățit la o concentrație de 90% într-un izotop ușor (o astfel de concentrație este suficientă pentru a obține un exploziv), aproximativ 2.000 de astfel de trepte trebuie conectate în cascadă. În mașina proiectată și fabricată parțial de noi, este de așteptat să producă 75-100 g de uraniu-235 pe zi. Instalarea va consta din aproximativ 80-100 de „coloane”, fiecare dintre ele va conține 20-25 de trepte.
Mai jos este un document - raportul lui Beria către Stalin cu privire la pregătirea primei explozii nucleare. Mai jos este o mică referire la materialele nucleare acumulate până la începutul verii anului 1949.
Și acum imaginați-vă pentru dvs. - 2000 de instalații grele, de dragul a aproximativ 100 de grame! Ei bine, unde să mergi, sunt necesare bombe. Și au început să construiască fabrici, și nu doar fabrici, ci orașe întregi. Și bine, doar orașe, aceste centrale de difuzie necesitau atât de multă energie electrică încât au fost nevoiți să construiască centrale electrice separate în apropiere.
În URSS, prima etapă D-1 a fabricii nr. 813 a fost proiectată pentru o producție totală de 140 de grame de 92-93% uraniu-235 pe zi în 2 cascade de 3100 de trepte de separare identice ca putere. O fabrică de avioane neterminată din satul Verkh-Neyvinsk, care se află la 60 km de Sverdlovsk, a fost alocată pentru producție. Mai târziu s-a transformat în Sverdlovsk-44, iar cea de-a 813-a fabrică (foto) în Uzina Electrochimică Ural - cea mai mare producție de separare din lume.
Și deși tehnologia de separare prin difuzie, deși cu mari dificultăți tehnologice, a fost depanată, ideea stăpânirii unui proces centrifugal mai economic nu a părăsit agenda. La urma urmei, dacă reușiți să creați o centrifugă, atunci consumul de energie va fi redus de la 20 la 50 de ori!
Cum este instalată o centrifugă?
Este aranjat mai mult decât elementar și arată ca o mașină de spălat veche care funcționează în modul „centrifugare/uscare”. Într-o carcasă etanșă este un rotor rotativ. Acest rotor este alimentat cu gaz (UF6). Datorită forței centrifuge, de sute de mii de ori mai mare decât câmpul gravitațional al Pământului, gazul începe să se separe în fracții „grele” și „ușoare”. Moleculele ușoare și grele încep să se grupeze în diferite zone ale rotorului, dar nu în centru și de-a lungul perimetrului, ci în partea de sus și de jos.
Acest lucru se întâmplă din cauza curenților de convecție - capacul rotorului este încălzit și are loc un retur de gaz. În partea de sus și de jos a cilindrului există două tuburi mici - admisia. Un amestec epuizat intră în tubul inferior, un amestec cu o concentrație mai mare de atomi intră în tubul superior 235U. Acest amestec intră în următoarea centrifugă și așa mai departe, până la concentrare al 235-lea uraniul nu va atinge valoarea dorită. Un lanț de centrifuge se numește cascadă.
Caracteristici tehnice.
Ei bine, în primul rând, viteza de rotație - în generația modernă de centrifuge atinge 2000 rpm (nici măcar nu știu cu ce să compar cu ... de 10 ori mai rapid decât o turbină într-un motor de avion)! Și funcționează non-stop de TREI DECENI de ani! Acestea. acum centrifugele care au fost pornite sub Brejnev se rotesc în cascade! URSS nu mai există, dar se tot învârt și se învârte. Nu este greu de calculat că în timpul ciclului său de lucru rotorul face 2.000.000.000.000 (două trilioane) de rotații. Și ce fel de rulment îl poate descurca? Da, niciunul! Nu există rulmenți.
Rotorul în sine este un vârf obișnuit, în partea de jos are un ac puternic sprijinit pe un rulment axial de corindon, iar capătul superior atârnă în vid, ținut de un câmp electromagnetic. De asemenea, acul nu este simplu, din fir obișnuit pentru coarde de pian, este călit într-un mod foarte complicat (ce - GT). Nu este greu de imaginat că, cu o viteză de rotație atât de frenetică, centrifuga în sine trebuie să fie nu doar durabilă, ci și foarte puternică.
Academicianul Joseph Friedlander își amintește: „De trei ori ar fi putut fi împușcați. Odată, când primisem deja Premiul Lenin, a avut loc un accident major, capacul centrifugei a zburat. Bucăți împrăștiate, au distrus alte centrifuge. Un nor radioactiv s-a ridicat. A trebuit să opresc toată linia - un kilometru de instalații! În Sredmash, centrifugele erau comandate de generalul Zverev, înainte de proiectul atomic a lucrat în departamentul Beria. Generalul de la întâlnire a spus: „Situația este critică. Apărarea țării este amenințată. Dacă nu remediam rapid situația, al 37-lea an se va repeta pentru tine. Și imediat ședința a fost închisă. Am venit apoi cu o tehnologie complet nouă, cu o structură uniformă complet izotropă a capacelor, dar au fost necesare instalații foarte complexe. De atunci, aceste huse au fost produse. Nu mai erau necazuri. Există 3 fabrici de îmbogățire în Rusia, multe sute de mii de centrifuge.
În fotografie: teste ale primei generații de centrifuge
Carcasele rotorului au fost și ele metalice la început, până când au fost înlocuite cu... fibră de carbon. Ușor și extrem de rezistent la rupere, este un material ideal pentru un cilindru rotativ.
Directorul general UEIP (2009-2012) Alexander Kurkin își amintește: „A devenit ridicol. La testarea și testarea unei noi generații de centrifuge, mai „revolving”, unul dintre angajați nu a așteptat ca rotorul să se oprească complet, l-a deconectat de la cascadă și a decis să îl transfere pe suport în brațe. Dar în loc să înainteze, oricât s-a împotrivit, a îmbrățișat acest cilindru și a început să se întoarcă înapoi. Așa că am văzut cu ochii noștri că pământul se rotește, iar giroscopul este o forță mare.”
Cine a inventat?
Oh, este un mister plin de mister și învăluit în obscuritate. Aici aveți fizicieni capturați germani, CIA, ofițeri SMERSH și chiar și pilotul spion doborât Puterile. În general, principiul unei centrifuge cu gaz a fost descris la sfârșitul secolului al XIX-lea.
Chiar și în zorii Proiectului Atomic, Viktor Sergeev, inginer al Biroului de Proiectare Specială al Uzinei Kirov, a propus o metodă de separare centrifugă, dar la început colegii săi nu au aprobat ideea lui. În același timp, oamenii de știință din Germania învinsă s-au luptat pentru crearea unei centrifuge de separare într-un NII-5 special în Sukhumi: Dr. Max Steenbeck, care a lucrat sub Hitler ca inginer șef al Siemens, și Gernot Zippe, un fost mecanic Luftwaffe. , absolvent al Universității din Viena. În total, grupul a inclus aproximativ 300 de fizicieni „exportați”.
Aleksey Kaliteevsky, director general al CJSC Centrotech-SPb al Corporației de Stat Rosatom, își amintește: „Experții noștri au ajuns la concluzia că centrifuga germană este absolut nepotrivită pentru producția industrială. Aparatul Steenbeck nu avea un sistem de transfer al produsului parțial îmbogățit la etapa următoare. S-a propus să se răcească capetele capacului și să se înghețe gazul, apoi să se dezghețe, să se colecteze și să se pună în următoarea centrifugă. Adică schema nu funcționează. Totuși, proiectul a avut câteva soluții tehnice foarte interesante și neobișnuite. Aceste „soluții interesante și neobișnuite” au fost combinate cu rezultatele obținute de oamenii de știință sovietici, în special cu propunerile lui Viktor Sergheev. Relativ vorbind, centrifuga noastră compactă este o treime rodul gândirii germane și două treimi al gândirii sovietice.” Apropo, când Sergeev a venit în Abhazia și și-a exprimat acelorași Steenbeck și Zippe gândurile sale cu privire la selecția uraniului, Steenbeck și Zippe le-au respins ca fiind irealizabile.
Deci, ce a venit Sergheiev.
Iar propunerea lui Sergheev a fost să creeze dispozitive de prelevare a probelor de gaze sub formă de tuburi Pitot. Dar Dr. Steenbeck, care, după cum credea, și-a mâncat dinții pe această temă, a fost categoric: „Vor încetini fluxul, vor provoca turbulențe și nu va exista nicio separare!” Ani mai târziu, lucrând la memoriile sale, va regreta: „O idee demnă să vină de la noi! Dar nu mi-a trecut prin cap...”
Mai târziu, când se afla în afara URSS, Steenbeck nu s-a mai ocupat de centrifuge. Dar Geront Zippe, înainte de a pleca în Germania, a avut ocazia să se familiarizeze cu prototipul centrifugei lui Sergeyev și cu principiul ingenios de simplu al funcționării acesteia. Odată ajuns în Occident, „cel viclean Zippe”, așa cum era adesea numit, a brevetat designul centrifugei sub propriul său nume (brevet nr. 1071597 din 1957, în curs în 13 țări). În 1957, după ce s-a mutat în SUA, Zippe a construit acolo o instalație funcțională, reproducând prototipul lui Sergeev din memorie. Și l-a numit, să aducem un omagiu, „centrifugă rusească” (foto).
Apropo, ingineria rusă s-a arătat în multe alte cazuri. Un exemplu este supapa elementară de închidere de urgență. Nu există senzori, detectoare și circuite electronice. Există doar un robinet samovar, care cu petala sa atinge cadrul cascadei. Dacă ceva nu merge bine, iar centrifuga își schimbă poziția în spațiu, pur și simplu se întoarce și închide linia de admisie. E ca într-o glumă despre un pix american și un creion rusesc în spațiu.
Zilele noastre
În această săptămână, autorul acestor rânduri a fost prezent la un eveniment semnificativ - închiderea biroului rus de observatori al Departamentului de Energie al SUA în temeiul contractului HEU-LEU. Această înțelegere (uraniu înalt îmbogățit-uraniu slab îmbogățit) a fost și este în continuare cel mai mare acord de energie nucleară între Rusia și America. În conformitate cu termenii contractului, oamenii de știință nucleari ruși au procesat 500 de tone de uraniu pentru arme (90%) în combustibili (4%) HFC pentru centralele nucleare americane. Veniturile pentru 1993-2009 s-au ridicat la 8,8 miliarde de dolari SUA. Acesta a fost rezultatul logic al descoperirii tehnologice a savanților noștri nucleari în domeniul separării izotopilor, realizată în anii postbelici.
În fotografie: cascade de centrifuge cu gaz într-unul din atelierele UEIP. Sunt aproximativ 100.000 dintre ei aici.
Datorită centrifugelor, am primit mii de tone de produse relativ ieftine, atât militare, cât și comerciale. Industria nucleară, una dintre puținele rămase (aviație militară, spațiu), unde Rusia deține o superioritate incontestabilă. Doar comenzi externe pentru zece ani înainte (din 2013 până în 2022), portofoliul Rosatom excluzând contractul HEU-LEU este de 69,3 miliarde de dolari. În 2011, a depășit 50 de miliarde...
În fotografie, un depozit de containere cu HFC la UEIP.
La 28 septembrie 1942, a fost adoptată Rezoluția Comitetului de Apărare a Statului nr. 2352ss „Cu privire la organizarea lucrărilor la uraniu”. Această dată este considerată începutul oficial al istoriei industriei nucleare din Rusia.
Astăzi vom face o scurtă călătorie în lumea fizicii nucleare. Tema excursiei noastre va fi un reactor nuclear. Veți afla cum funcționează, ce principii fizice stau la baza funcționării sale și unde este utilizat acest dispozitiv.
Nașterea energiei nucleare
Primul reactor nuclear din lume a fost construit în 1942 în SUA. grup experimental de fizicieni condus de laureatul Nobel Enrico Fermi. În același timp, au efectuat o reacție de fisiune a uraniului auto-susținută. Geniul atomic a fost eliberat.
Primul reactor nuclear sovietic a fost lansat în 1946, iar 8 ani mai târziu, prima centrală nucleară din lume din orașul Obninsk a dat curent. Supraveghetorul științific șef al muncii în industria energiei nucleare a URSS a fost un fizician remarcabil Igor Vasilievici Kurchatov.
De atunci, mai multe generații de reactoare nucleare s-au schimbat, dar elementele principale ale designului său au rămas neschimbate.
Anatomia unui reactor nuclear
Această instalație nucleară este un rezervor de oțel cu pereți groși, cu o capacitate cilindrică variind de la câțiva centimetri cubi la mulți metri cubi.
În interiorul acestui cilindru se află sfântul sfintelor - miezul reactorului. Aici are loc reacția în lanț de fisiune a combustibilului nuclear.
Să vedem cum are loc acest proces.
Nucleele elementelor grele, în special Uraniu-235 (U-235), sub influența unei mici împingeri de energie, ele sunt capabile să se destrame în 2 fragmente de masă aproximativ egală. Agentul cauzal al acestui proces este neutronul.
Fragmentele sunt cel mai adesea nuclee de bariu și cripton. Fiecare dintre ele poartă o sarcină pozitivă, astfel încât forțele de repulsie coulombiană îi forțează să se împrăștie în direcții diferite cu o viteză de aproximativ 1/30 din viteza luminii. Aceste fragmente sunt purtători de energie cinetică colosală.
Pentru utilizarea practică a energiei, este necesar ca eliberarea acesteia să fie autosusținută. Reacție în lanț, care este în discuție este cu atât mai interesant cu cât fiecare eveniment de fisiune este însoțit de emisia de noi neutroni. Pentru un neutron inițial, în medie, apar 2-3 neutroni noi. Numărul de nuclee de uraniu fisionabil crește ca o avalanșă, provocând eliberarea unei energii enorme. Dacă acest proces nu este controlat, va avea loc o explozie nucleară. Are loc în .
Pentru a controla numărul de neutroni materialele care absorb neutronii sunt introduse în sistem, oferind o eliberare lină de energie. Cadmiul sau borul sunt folosite ca absorbanți de neutroni.
Cum să reduceți și să utilizați energia cinetică uriașă a fragmentelor? În aceste scopuri, se folosește un lichid de răcire, de ex. un mediu special, în mișcare în care fragmentele sunt decelerate și încălzite la temperaturi extrem de ridicate. Un astfel de mediu poate fi apă obișnuită sau grea, metale lichide (sodiu), precum și unele gaze. Pentru a nu provoca tranziția lichidului de răcire într-o stare de vapori, presiunea ridicată este menținută în miez (până la 160 atm). Din acest motiv, pereții reactorului sunt fabricați din oțel de zece centimetri de clase speciale.
Dacă neutronii zboară din combustibilul nuclear, atunci reacția în lanț poate fi întreruptă. Prin urmare, există o masă critică de material fisionabil, de ex. masa sa minimă la care se va menține o reacție în lanț. Depinde de diverși parametri, inclusiv prezența unui reflector în jurul miezului reactorului. Acesta servește la prevenirea scurgerilor de neutroni în mediu. Cel mai comun material pentru acest element structural este grafitul.
Procesele care au loc în reactor sunt însoțite de eliberarea celui mai periculos tip de radiație - radiația gamma. Pentru a minimiza acest pericol, oferă protecție împotriva radiațiilor.
Cum funcționează un reactor nuclear
Combustibilul nuclear, numit elemente de combustibil, este plasat în miezul reactorului. Sunt tablete formate dintr-un material fisionabil și ambalate în tuburi subțiri de aproximativ 3,5 m lungime și 10 mm în diametru.
Sute de ansambluri de combustibil de același tip sunt plasate în miez și devin surse de energie termică eliberată în timpul reacției în lanț. Lichidul de răcire care spală barele de combustibil formează primul circuit al reactorului.
Incalzit la parametri inalti, este pompat la generatorul de abur, unde isi transfera energia in apa din circuitul secundar, transformandu-l in abur. Aburul rezultat rotește turbina generatoare. Electricitatea generată de această unitate este transferată către consumator. Iar aburul evacuat, răcit de apa din iazul de răcire, sub formă de condens, este returnat la generatorul de abur. Ciclul se închide.
O astfel de funcționare în două circuite a unei instalații nucleare exclude pătrunderea radiațiilor care însoțesc procesele care au loc în miez dincolo de limitele sale.
Deci, în reactor are loc un lanț de transformări energetice: energia nucleară a materialului fisionabil → în energia cinetică a fragmentelor → energia termică a lichidului de răcire → energia cinetică a turbinei → și în energie electrică în generator.
Pierderea inevitabilă de energie duce la faptul că Eficiența centralelor nucleare este relativ scăzută, 33-34%.
Pe lângă generarea de energie electrică la centralele nucleare, reactoarele nucleare sunt folosite pentru a produce diverși izotopi radioactivi, pentru cercetare în multe domenii ale industriei și pentru a studia parametrii admiși ai reactoarelor industriale. Reactoarele de transport, care furnizează energie motoarelor vehiculelor, devin din ce în ce mai răspândite.
Tipuri de reactoare nucleare
De obicei, reactoarele nucleare funcționează cu uraniu U-235. Cu toate acestea, conținutul său în material natural este extrem de scăzut, doar 0,7%. Masa principală de uraniu natural este izotopul U-238. O reacție în lanț în U-235 poate fi cauzată doar de neutroni lenți, iar izotopul U-238 este fisionat doar de neutroni rapizi. Ca urmare a fisiunii nucleare, se nasc atât neutroni lenți, cât și cei rapizi. Neutronii rapizi, care se confruntă cu decelerare în lichidul de răcire (apă), devin lenți. Dar cantitatea de izotop U-235 din uraniul natural este atât de mică încât este necesar să se recurgă la îmbogățirea acestuia, aducând concentrația acestuia la 3-5%. Acest proces este foarte costisitor și dezavantajos din punct de vedere economic. În plus, timpul de epuizare a resurselor naturale ale acestui izotop este estimat la doar 100-120 de ani.
Prin urmare, în industria nucleară are loc o tranziție treptată la reactoare care funcționează pe neutroni rapizi.
Principala lor diferență este că metalele lichide sunt folosite ca lichid de răcire, care nu încetinesc neutronii, iar U-238 este folosit ca combustibil nuclear. Nucleele acestui izotop trec printr-un lanț de transformări nucleare în Plutoniu-239, care este supus unei reacții în lanț în același mod ca U-235. Adică, există o reproducere a combustibilului nuclear și într-o cantitate care depășește consumul acestuia.
Potrivit experților Rezervele de izotopi de uraniu-238 ar trebui să dureze 3.000 de ani. Acest timp este suficient pentru ca omenirea să aibă suficient timp pentru a dezvolta alte tehnologii.
Probleme în utilizarea energiei nucleare
Alături de avantajele evidente ale energiei nucleare, amploarea problemelor asociate cu exploatarea instalațiilor nucleare nu poate fi subestimată.
Prima dintre acestea este eliminarea deșeurilor radioactive și a echipamentelor demontate energie nucleară. Aceste elemente au un fond activ de radiații, care persistă o perioadă lungă de timp. Pentru eliminarea acestor deșeuri se folosesc containere speciale de plumb. Acestea ar trebui să fie îngropate în zone de permafrost la o adâncime de până la 600 de metri. Prin urmare, se lucrează în mod constant pentru a găsi o modalitate de procesare a deșeurilor radioactive, care ar trebui să rezolve problema eliminării și să ajute la conservarea ecologiei planetei noastre.
A doua problemă majoră este asigurarea sigurantei in timpul functionarii CNE. Accidentele majore precum Cernobîl pot lua multe vieți omenești și pot scoate din uz teritorii vaste.
Accidentul de la centrala nucleară japoneză „Fukushima-1” nu a făcut decât să confirme potențialul pericol care se manifestă în cazul unei situații de urgență la instalațiile nucleare.
Cu toate acestea, posibilitățile energiei nucleare sunt atât de mari încât problemele de mediu trec în fundal.
Astăzi, omenirea nu are altă cale de a satisface foamea de energie din ce în ce mai mare. Baza industriei de energie nucleară a viitorului va fi probabil reactoarele „rapide” cu funcția de a genera combustibil nuclear.
Dacă acest mesaj ți-a fost de folos, m-aș bucura să te văd
Reactorul nuclear funcționează fără probleme și cu precizie. Altfel, după cum știți, vor fi probleme. Dar ce se întâmplă înăuntru? Să încercăm să formulăm principiul de funcționare a unui reactor nuclear (atomic) pe scurt, clar, cu opriri.
De fapt, acolo are loc același proces ca într-o explozie nucleară. Abia acum explozia are loc foarte repede, iar în reactor toate acestea se întind mult timp. În cele din urmă, totul rămâne în siguranță și primim energie. Nu atât de mult încât totul în jur s-a spulberat imediat, dar destul de mult pentru a furniza energie electrică orașului.
cum funcționează un reactor Turnuri de răcire NPP
Înainte de a înțelege cum funcționează o reacție nucleară controlată, trebuie să știți ce este o reacție nucleară în general.
O reacție nucleară este un proces de transformare (fisiune) a nucleelor atomice în timpul interacțiunii lor cu particulele elementare și cuante gamma.
Reacțiile nucleare pot avea loc atât cu absorbție, cât și cu eliberare de energie. În reactor se utilizează a doua reacție.
Un reactor nuclear este un dispozitiv al cărui scop este menținerea unei reacții nucleare controlate cu eliberare de energie.
Adesea, un reactor nuclear este numit și reactor nuclear. Rețineți că aici nu există nicio diferență fundamentală, dar din punct de vedere al științei, este mai corect să folosiți cuvântul „nuclear”. Acum există multe tipuri de reactoare nucleare. Acestea sunt reactoare industriale uriașe menite să genereze energie la centralele electrice, reactoare submarine nucleare, reactoare experimentale mici folosite în experimente științifice. Există chiar reactoare folosite pentru desalinizarea apei de mare.
Istoria creării unui reactor nuclear
Primul reactor nuclear a fost lansat în 1942, nu atât de îndepărtat. S-a întâmplat în SUA sub conducerea lui Fermi. Acest reactor s-a numit „morda de lemne din Chicago”.
În 1946, primul reactor sovietic a pornit sub conducerea lui Kurchatov. Corpul acestui reactor era o minge de șapte metri în diametru. Primele reactoare nu aveau sistem de răcire, iar puterea lor era minimă. Apropo, reactorul sovietic avea o putere medie de 20 de wați, în timp ce cel american avea doar 1 watt. Pentru comparație: puterea medie a reactoarelor de putere moderne este de 5 gigawați. La mai puțin de zece ani de la lansarea primului reactor, în orașul Obninsk a fost deschisă prima centrală nucleară industrială din lume.
Principiul de funcționare al unui reactor nuclear (atomic).
Orice reactor nuclear are mai multe părți: miez cu combustibil și moderator, reflector de neutroni, lichid de răcire, sistem de control și protecție. Izotopii de uraniu (235, 238, 233), plutoniu (239) și toriu (232) sunt cel mai des folosiți ca combustibil în reactoare. Zona activă este un cazan prin care curge apa obișnuită (lichid de răcire). Printre alți agenți de răcire, „apa grea” și grafitul lichid sunt mai puțin utilizate. Dacă vorbim despre funcționarea unei centrale nucleare, atunci un reactor nuclear este folosit pentru a genera căldură. Electricitatea în sine este generată în același mod ca și în alte tipuri de centrale electrice - aburul rotește o turbină, iar energia mișcării este convertită în energie electrică.
Mai jos este o diagramă a funcționării unui reactor nuclear.
schema de funcționare a unui reactor nuclearSchema unui reactor nuclear la o centrală nucleară
După cum am spus deja, degradarea unui nucleu greu de uraniu produce elemente mai ușoare și câțiva neutroni. Neutronii rezultați se ciocnesc cu alte nuclee, provocându-le și fisiunea. În acest caz, numărul de neutroni crește ca o avalanșă.
Aici este necesar să menționăm factorul de multiplicare a neutronilor. Deci, dacă acest coeficient depășește o valoare egală cu unu, are loc o explozie nucleară. Dacă valoarea este mai mică de unu, sunt prea puțini neutroni și reacția se stinge. Dar dacă mențineți valoarea coeficientului egală cu unu, reacția va decurge mult timp și stabil.
Întrebarea este cum se face? În reactor, combustibilul se află în așa-numitele elemente de combustibil (TVEL). Acestea sunt tije care conțin combustibil nuclear sub formă de pelete mici. Barele de combustibil sunt conectate în casete hexagonale, dintre care pot fi sute în reactor. Casetele cu tije de combustibil sunt amplasate vertical, în timp ce fiecare tijă de combustibil are un sistem care vă permite să reglați adâncimea imersiei sale în miez. Pe lângă casetele în sine, există și tije de control și tije de protecție în caz de urgență. Tijele sunt realizate dintr-un material care absoarbe bine neutronii. Astfel, tijele de control pot fi coborâte la diferite adâncimi în miez, ajustând astfel factorul de multiplicare a neutronilor. Tijele de urgență sunt proiectate pentru a opri reactorul în caz de urgență.
Cum pornește un reactor nuclear?
Ne-am dat seama chiar principiul de funcționare, dar cum să pornim și să facem funcționarea reactorului? În linii mari, aici este o bucată de uraniu, dar, la urma urmei, o reacție în lanț nu începe în ea de la sine. Cert este că în fizica nucleară există conceptul de masă critică.
Combustibil nuclearCombustibil nuclear
Masa critică este masa de material fisionabil necesară pentru a începe o reacție nucleară în lanț.
Cu ajutorul elementelor de combustibil și a tijelor de control, se creează mai întâi o masă critică de combustibil nuclear în reactor, iar apoi reactorul este adus la nivelul optim de putere în mai multe etape.
Îți va plăcea: Trucuri de matematică pentru studenți umaniști și non-umani (Partea 1)
În acest articol, am încercat să vă oferim o idee generală a structurii și principiului de funcționare a unui reactor nuclear (atomic). Dacă mai aveți întrebări pe această temă sau universitatea a pus o problemă în fizica nucleară - vă rugăm să contactați specialiștii companiei noastre. Noi, ca de obicei, suntem gata să vă ajutăm să rezolvați orice problemă presantă a studiilor dumneavoastră. Între timp, facem asta, atenția voastră este un alt videoclip educațional!
blog/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/