centralele nucleare - baza energiei nucleare, care utilizează energia nucleară în scopuri de electrificare și încălzire industriale.
Ce este energia nucleară? Nucleelor atomice, protonii și neutronii asociați cu forțele nucleare, iar energia de legare este diferit pentru diferite nuclee. Fisiunea nucleară a nucleelor grele și fuziunea nucleelor ușoare, în care produsele de reacție sunt legate mai puternic decât nucleu, o diferență de energii de legătură transformată în energie cinetică a nucleelor - produse și eliberate la frânarea într-o substanță sub formă de căldură. Cu privire la utilizarea acestei energii și energia nucleară se bazează. enormă de energie eliberată în reacțiile nucleare (
MeV), iar căldura de ardere a combustibililor nucleari în milioane de ori mai mari decât combustibilii convenționali.
Schema unei centrale nucleare.
Există două posibilități de eliberare a energiei nucleare și, în consecință, cele două domenii principale ale energiei nucleare - energia nucleară de fisiune și fuziune nucleară.
Pentru a efectua reacția în lanț de fisiune nucleară cu ajutorul unui dispozitiv tehnic complex - reactoare nucleare (atomice). Primul reactor din lume a fost construit în 1942 în Statele Unite, lucrările au condus fizicianul italian Enrico Fermi. În primul rând în Europa și în reactor nuclear URSS a fost construit în 1946, sub conducerea savantului sovietic I. V. Kurchatova.
Divizia Energie nucleară se bazează pe fisiune cu neutroni de nuclee grele, cu formarea a două nuclee fiecare nucleu-fragmente și mai mulți neutroni. Neutronii „născut“ prin împărțirea interferarea cu nucleele pot declanșa o reacție în lanț de fisiune de noi nuclee. Acest lucru are loc la o anumită concentrație (critică) de nuclee de fisiune în reactor și anume scala reactor (critică).
Deoarece combustibilul nuclear folosind nucleele fisionabile anumitor izotopi de uraniu și de plutoniu. Capacitatea de a partaja de neutroni are un izotop de uraniu - U-235. Intre timp, uraniu natural conține doar 0,7% uraniu-235; 99,3% din uraniu-238, care absoarbe în principal, neutroni fără fisiune.
Pentru a efectua reacție nucleară în lanț în uraniu natural, este necesar să se încetinească neutronii din energia
2 MeV cu care se nasc prin fisiune la energii foarte mici
1/40 eV, corespunzătoare echilibrului termic lor cu mediul înconjurător. Este de la aceste energii plummets probabilitatea de absorbție a neutronilor de uraniu-238, și probabilitatea de absorbție a uraniului-235 este în creștere.
De aceea, în reactor, împreună cu uraniu plasat neutroni moderator - o substanță cu o masă atomică mică și care absoarbe neutronul slab (lumina sau apa grea, grafitul, beriliu). Acest reactor pentru a incetini neutronii (termice). Reactorul a fost același fără inhibitor - reactor rapid - poate deveni critică atunci când se utilizează numai uraniu îmbogățit uraniu-235 până la o concentrație de 10% și peste.
Prin proiectarea reactoarelor de divizare sunt împărțite în omogene și eterogene. În primul combustibil nuclear și moderatorul sunt soluții omogene (uniform), de exemplu sare de uraniu dizolvat în apă grea. În reactoare eterogene de combustibil este distribuit în masa de moderator solid, cum ar fi grafitul. Blocuri cu combustibil nuclear - bare de combustibil sau elemente combustibile, de obicei sub formă de grafit ambreiaj model spațial geometrically corect.
Alături de combustibil nuclear și moderator în reactor sunt agent de răcire lichid sau gazos pentru îndepărtarea căldurii, materiale structurale, reglare corpurile de reacție în lanț (tije mobile din material absorbant de neutroni).
In general, pentru a reduce emisia de neutroni din reactor în zona de reacție - miezul - este înconjurat de un reflector.
Celălalt decât sistemul de protecție a reactorului de energie nucleară structură includ sistemul de circulație a lichidului de răcire de emisie, conversia de energie și de realimentare.
NPP căldură eliberată ca urmare a reacției nucleare este îndepărtat într-un schimbător de căldură în care se încălzește apa la fierbere. Aburul generat este dirijat în turbina sau utilizate pentru termoficare clădirilor industriale și rezidențiale.
Enormele avantaje ale energiei nucleare poate fi văzut în această comparație: 1 g de uraniu de fisiune în reactor poate primi la fel de multă energie, deoarece oferă mai mult de 2 tone de echivalent de combustibil.
Primul reactor nuclear cu o capacitate de 5 MW a fost construit și pus în funcțiune în URSS în Obninsk (regiunea Kaluga) în 1954. Începând din 1960. construcție intensivă a centralelor nucleare de mare putere se realizează în țara noastră. În 1967 el a construit primul loc Beloyarskaya Kurchatov Nuclear Power Plant (regiunea Sverdlovsk), în 1980, a comandat centralei electrice la capacitate maximă - 900 MW. În 1974 a fost pus în funcțiune etapa 1 (880 MW) din Kola PNȚ (regiunea Murmansk), iar în 1984 a atins capacitatea de proiectare de 1760 MW. Din 1980 acte Novovoronezh NPP (regiunea Voronezh) cu o capacitate de 2455 MW, cu 1981 - Leningrad Nuclear Power Plant 4000 MW. 1986 g adus în prima și a 2-coadă Kursk NPP (în Kurchatov) capacitate de 4000 MW pornit la prima capacitate două reactoare nucleare Smolenskaia de 1000 MW, la Ignalina (Lituania), un prim reactor cu o capacitate de 1500 MW . Din 1981 până în 1985 producția de energie de către centralele nucleare are mai mult de două ori - de la 73-167000000000 kW • h pe an.
Din 1978, în vigoare 1 etapa I a „ATOMMASH“ instalație pentru producerea de reactoare pentru centralele nucleare. reactoarele Fisiune nu sunt utilizate doar în centralele nucleare, dar, de asemenea, pe o mare de transport maritim (icebreakers, submarine), pe sateliți artificiali pământ.
Sinteza Energia nucleară se bazează pe sinteza nucleelor usoare care curge la temperaturi ridicate - peste 107K când mediul în reacție este o plasma (gaz ionizat). Noi studiem diferite circuite conținând plasmă fierbinte (a se vedea. Tokamak). Primele reactoare experimentale de fuziune, sunt susceptibile de a fi construite până la sfârșitul acestui secol. Novovoronezh NPP.
Pentru a salva metode dezvoltate de combustibil nuclear natural pentru creșterea combustibilului nuclear, în special prin reciclarea uraniu-238 în combustibilul nuclear artificiale plutoniu-239. Această reproducere extinsă a combustibilului nuclear într-un reactor, ameliorator rapid. Pentru apa de răcire nu poate fi utilizat, este un neutronii bine-moderat; Ea trebuie să fie utilizate în acest scop, lichidul de sodiu. Posibilitatea de construcție a reactoarelor rapide cu gaz sau abur răcit.
Primul reactor crescătorului rapid comercial a fost început în 1972 în URSS, în orașul Shevchenko.