원자로를 동작 원리 및 단위 회로

설계 및 초기화 및 제어 자립 핵반응에 기초하여 원자로의 운전. 그것은 방사성 동위 원소 생산을위한 연구 도구로 원자력 발전소 에너지 원으로 사용된다.

원자로 : 동작 원리 (짧은)

본원에 사용 된 핵분열 프로세스있는 무거운 핵은 두 개의 작은 조각으로 분할한다. 이러한 단편은 흥분 상태에있는 중성자 등 소립자 및 광자를 방출한다. 중성자는이 그래서 더 방출하고,이되는 결과로 새로운 분열의 원인이 될 수 있습니다. 연쇄 반응이라고 붕괴 수의이 연속 자립 번호입니다. 동시에, 에너지의 대량 생산은의 원자력 사용의 목적이다.

원자로와 원자력 발전소의 작동 원리는 식민지 분할 에너지의 85 %가 반응 시작 후 매우 짧은 시간 내에 방출되도록한다. 그들이 중성자를 거부 한 후 나머지 부분은 핵분열 생성물의 방사성 붕괴에 의해 생성된다. 방사성 붕괴는 원자가 정상 상태에 도달하는 과정이다. 그는 계속 분열 후.

재료의 대부분이 분리 될 때까지의 원자 폭탄 연쇄 반응, 강도가 증가한다. 이것은 폭탄의 특징 매우 강력한 폭발을 생산, 매우 빠르게 발생합니다. 규제기구와 거의 일정한 수준의 연쇄 반응을 유지하는 원리에 기초하여 원자로의 운전. 즉 원자 폭탄이 할 수없는 폭발 있도록 설계되었습니다.

연쇄 반응과 비평

물리학 핵분열 원자로 결정된다 핵분열 중성자 방출 후 연쇄 반응 가능성. 최근의 인구가 감소하면, 결국 분열의 속도를 0으로 떨어질 것이다. 이 경우 상기 반응기는 초 임계 상태에있을 것이다. 중성자 인구가 일정한 수준으로 유지되는 경우, 핵분열 속도는 안정적으로 유지됩니다. 반응기는 위독한 상태에있을 것입니다. 시간이 지남에 따라 중성자 인구가 증가하는 경우 그리고 마지막으로, 속도와 힘을 나누어은 증가 할 것이다. 코어는 초 임계 상태가된다.

다음 원자로의 작동 원리. 중성자 인구를 시작하기 전에 제로에 가깝습니다. 그리고, 작업자가 일시적 초 임계 상태에서 반응기 변환 분할 코어를 증가 코어에서 제어봉을 제거한다. 도달 한 후 정격 연산자 부분적 중성자의 양을 조절하는 제어봉을 반환. 이어서, 반응기를 임계 상태로 유지된다. 이 중지 필요한 경우, 운영자는 완전히 봉을 삽입합니다. 이것은 분열을 억제하고 아 임계 상태에서 코어를 넣습니다.

원자로의 종류

기존의 대부분의 에너지는 세계에서 원자력 시설의 전기 발전기를 구동 터빈을 구동하는 데 필요한 열을 발생한다. 또한, 거기에 많은 연구용 원자로, 일부 국가는 원자의 에너지에 의해 구동 잠수함이나 수상함을 보유하고 있습니다.

발전소

이 반응기의 이러한 유형의 몇 가지 종류가 있지만 널리 경수로의 디자인을 채택했다. 차례에서는, 가압 물이나 끓는 물에 사용할 수 있습니다. 첫 번째의 경우, 고압 액체는 코어의 열에 의해 가열되어 증기 발생기로 들어간다. 거기에서, 보조 회로 차로부터의 열은 물을 추가로 포함하는 전달된다. 생성 된 증기는 궁극적 증기 터빈 사이클에서 작동 유체로서 기능한다.

반응기는 비등 형 직접 에너지 순환의 원리로 작동합니다. 코어를 통과 한 물은, 중간 압력 레벨 이상 끓게왔다. 포화 증기는 분리기 일련 통과 건조기 sverhperegretoe 그 상태에서 얻어진 상기 반응 용기 내에 배치된다. 과열 증기는 작동 유체, 회전 터빈으로 사용됩니다.

고온 가스 냉각

고온 가스 냉각 식 원자로 (HTGR) - 원자로는, 동작 원리는 연료 미립자의 연료 혼합물로서 흑연의 사용에 기초한다. 이 개 경쟁 디자인이 있습니다 :

• 흑연 껍질 연료와 흑연의 혼합물로 이루어진 구형의 연료 요소를 직경 60mm를 사용하는 독일어 "필 루스"시스템;
• 핵심을 만들 연동 흑연 육각 기둥의 미국 버전.

두 경우 모두, 냉각 유체는 약 100 기압의 압력 하에서 헬륨 구성된다. 독일 시스템 헬륨 구면 층의 간극을 통과 연료 요소 및 US에서 - 노심의 중심 축을 따라 배열 흑연 프리즘의 개구부. 흑연이 완전히 매우 높은 승화 온도, 화학적으로 비활성 헬륨이 있기 때문에 두 옵션은 매우 높은 온도에서 작동 할 수 있습니다. 핫 헬륨 고온 가스 터빈의 작동 유체로 직접 사용하거나 열은 증기 사이클 물을 생성하기 위해 사용될 수있다.

액체 금속 원자로 : 회로와 작동 원리

나트륨 냉각수와 고속로는 1960년부터 1970년까지 년대에 상당한 관심을 받고있다. 그 다음은 재현 할 수있는 능력 듯 핵 연료를 가까운 장래에이 빠르게 진화 원자력 산업에 대한 연료를 생산해야합니다. 그것은이 기대가 비현실적 것이 분명되었을 때, 열정은 1980 년대에 약 해졌다. 그러나, 미국, 러시아, 프랑스, 영국, 일본, 독일이 유형의 원자로의 시리즈를 만들었습니다. 그들 대부분은 이산화 우라늄 또는 플루토늄 산화물의 혼합물에서 작동합니다. 미국에서는, 그러나, 가장 큰 성공은 금속 연료를 달성했다.

CANDU

캐나다는 천연 우라늄을 사용하는 원자로에 노력을 집중하고있다. 이 우라늄 농축은 다른 국가의 서비스를 사용 할 필요가 없습니다. 이 정책의 결과는 중수소 - 우라늄 원자로 (CANDU)였다. 제어 및 그것을 냉각 중수 생산. 원자로의 설계 및 동작은 대기압 저온 D ₂ O로 탱크를 사용하는 것이다. 활성 영역은 무거운 냉각수가 순환되는 천연 우라늄의 지르코늄 합금 연료 튜브의 침투. 전기는 증기 발생기를 통해 순환 중수 냉매의 열전달을 분할함으로써 생성된다. 이차 루프에서 증기는 종래의 터빈 사이클을 통과한다.

연구 시설

연구 원자로 가장 자주 사용되는 경우, 원리는 어떤 형태의 어셈블리 수냉 플레이트와 우라늄 연료 요소의 사용에있다. 메가 와트에 몇 백 킬로와트의 전력 수준의 넓은 범위에서 작동 할 수. 발전을 연구용 원자로의 주요 목적이 아니기 때문에, 이들은 열 에너지를 생성하고, 코어 공칭 에너지 중성자의 밀도에 의해 특징된다. 그것은 이러한 매개 변수는 특정 연구를 수행 할 수있는 연구용 원자로의 능력을 정량화하는 데 도움이 될 것입니다. 저전력 시스템은 대학에서 작동하는 경향이 훈련을 위해 사용되며, 높은 전력은 물론 일반 연구, 재료 및 특성을 테스트하기위한 연구 실험실에서 필요하다.

다음과 같이 작업의 가장 일반적인 연구 원자로, 구조와 원리이다. 그것의 활성 영역 물 큰 깊은 수영장의 바닥에 있습니다. 이 중성자 빔이 전달 될 수있는 관찰 및 채널 할당을 용이하게한다. 낮은 전력 레벨에서 충분한 방열이 보장 냉각제의 자연 대류의 안전한 작동 상태를 유지하도록, 냉매를 펌핑 할 필요가 없다. 열 교환기는 일반적으로 표면 또는 온수가 축적되고 풀의 상부에 위치한다.

선박 설치

원자로의 원본 및 주요 용도는 잠수함에서의 사용이다. 이들의 가장 큰 장점은 화석 연료 연소 시스템 대조적으로 전기를 생성하는 그들이 공기를 필요로하지 않는 점이다. 결과적으로, 핵 잠수함은 오랜 시간 동안 잠긴 상태로 유지 할 수 있으며, 기존의 디젤 - 전기 잠수함은 주기적으로 공기 모터를 실행하는, 표면에 상승해야합니다. 핵 에너지는 전략적 우위 해군 선박을 제공한다. 그녀 덕분에, 외국 포트 또는 쉽게 취약 유조선에서 연료를 보급 할 필요가 없습니다.

잠수함에 핵 원자로의 작동 원리 분류. 그러나, 미국은 고농축 우라늄을 사용하고, 감속 냉각 경수 것으로 알려져있다. 제 1 반응기 핵 잠수함 USS 노틸러스의 디자인은 강력 강력한 연구 시설에 의해 영향을 받았다. 독특한 기능은 연료 및 중지 한 후 다시 시작 할 수없는 작업의 연장 기간을 제공하는 매우 높은 반응성 마진이다. 잠수함에서 발전소 탐지를 피하기 위해, 매우 조용해야합니다. 발전소의 다른 모델이 확립 된 잠수함의 다른 클래스의 특정 요구 사항을 충족합니다.

미 해군은 항공 모함에서 가장 큰 잠수함에서 빌린 것으로 추정되는 원리있는 원자로를 사용했다. 자신의 건축 세부 사항은 공개되지 않았다.

미국 외에, 핵 잠수함은 영국, 프랑스, 러시아, 중국, 인도에 있습니다. 각각의 경우에, 디자인은 공개되지 않았다 있지만 그들은 모두 매우 유사하다는 것을 믿어진다 -이 자신의 기술적 특성에 대해 동일한 요구 사항의 결과이다. 러시아는 또한 작은 함대가 원자력 쇄빙선의, 소련의 잠수함과 같은 반응을 설립했다.

산업 시설

생산의 목적을 위해 무기 급 플루토늄 239의 낮은 수준의 에너지와 높은 생산성으로 구성 원칙있는 원자로를 사용합니다. 이는 코어 플루토늄의 장기 체류를 원치 않는 ²⁴⁰ 푸의 축적에 이르게한다는 사실 때문입니다.

삼중 수소의 생산

위한 전하 - 현재, 이러한 시스템에 의해 수득 주재료 삼중 수소 ⁽³ H 또는 T)는 수소 폭탄. 플루토늄 239는 24,100년의 긴 반감기 때문에, 원칙적으로,이 요소를 사용하여 핵무기를 가진 국가가 필요 이상으로 더 있습니다. ²³⁹ 푸 대조적으로, 삼중 수소의 반감기는 약 12 년이다. 따라서, 필요한 재고를 유지하는 수소의 방사성 동위 원소가 연속적으로 수행되어야한다. 미국, 사바나 강 (사우스 캐롤라이나)에서, 예를 들어, 삼중 수소를 생산하는 여러 중수로을 가지고 있습니다.

부동 전력

원자로에 의해 만들어진, 전기, 증기 난방을 제공 할 수는 고립 된 지역을 삭제. 러시아에서, 예를 들어, 우리는 특별히 북극 합의를 수용하도록 설계된 소형 전원 시스템의 사용을 발견했다. 중국에서는 10 메가 와트 발전소 HTR-10 공급 장치는 가열이 위치한 전력 연구소. 자동으로 유사한 기능을 제어 작은 원자로의 개발은 스웨덴과 캐나다에서 실시된다. 1960 년 1972 년 사이, 미국 육군은 그린란드와 남극 대륙에서 원격 기지를 제공하기 위해 소형 경수로를 사용했다. 그들은 연료 석유 발전소로 대체되었다.

우주 탐사

또한, 원자로는 공간에서 힘과 운동을 위해 설계되었습니다. 1,988에서 1,967 사이의 기간에, 소련은 장비와 원격 측정을 공급하기 위해 "코스모스"위성에 작은 원자력 시설을 설립,하지만이 정책은 비판의 대상이되고있다. 이 위성 중 적어도 하나는 캐나다의 방사능 오염 오지의 원인이 지구 대기에 들어갔다. 미국은 1965 년에 원자로 만 하나 개의 위성을 발사했다. 그러나 깊은 우주 임무, 유인 연구 다른 행성 또는 영구적 인 달 기지에서의 사용에 대한 프로젝트를 개발하는 것을 계속한다. 이 라디에이터의 크기를 최소화하기 위해 필요한 가장 높은 온도를 제공하는 물리적 원리의 가스 냉각 또는 액체 금속 핵 원자로 인 것으로 확인된다. 차폐에 사용되는 재료의 양을 최소화하고, 시작 및 우주 비행 중에 체중을 줄이기 위해 가능한 또 장비 반응기 공간은 압축된다. 연료 용량은 우주 비행 기간 동안 원자로의 작동을 보장합니다.