Reacția de fisiune are loc după cum urmează. Nucleul uraniului disociază spontan în mai multe fragmente; printre ele există particule de mare energie - neutroni. În medie, există 25 de neutroni pentru fiecare 10 dezintegrare. Ei intră în nucleele atomilor vecini și îi sparg, eliberând neutronii și cantități uriașe de căldură. Atunci când se împarte gramul de uraniu, se eliberează cât mai multă căldură ca atunci când se ard trei tone de cărbune.
Spațiul din reactor, unde este amplasat combustibilul nuclear, se numește zona activă. Aici, nucleele atomice ale uraniului sunt împărțite și energia termică este eliberată. Pentru a proteja personalul de operare de radiația nocivă care însoțește reacția în lanț, pereții reactorului sunt suficient de groși. Viteza unei reacții nucleare în lanț este controlată de tije de control de la o substanță care absoarbe neutronii (cel mai adesea bor sau cadmiu). Cu cât sunt mai adânci tijele coborâte în miez, cu atât mai multe neutroni absorbi, cu atât mai puțin neutronii sunt implicați în reacție și se eliberează mai puțină căldură. Dimpotrivă, când tijele de control sunt ridicate din miez, numărul de neutroni care participă la reacție crește, tot mai mulți atomi de uraniu sunt divizați, eliberând energia termică latentă în ele.
Încălzirea din reactorul nuclear este eliminată cu ajutorul unui agent de răcire lichid sau gazos, care este pompat prin zona activă prin pompe. Suportul de căldură poate fi apă, sodiu metalic sau substanțe gazoase. El ia căldură din combustibilul nuclear și îl transferă către un schimbător de căldură. Acest sistem închis cu agentul de răcire se numește primul circuit. În schimbătorul de căldură, căldura circuitului primar încălzește apa celei de-a doua circuite la fierbere. Aburul rezultat este trimis la o turbină sau utilizat pentru încălzirea clădirilor industriale și rezidențiale.
Înaintea catastrofei de la centrala nucleară de la Cernobîl, oamenii de știință sovietici au spus cu încredere că în următorii ani două tipuri principale de reactoare vor fi utilizate pe scară largă în domeniul energiei nucleare. Una dintre ele, reactorul de apă VVER - apă-apă și alta - RBMK - un reactor de canal de mare putere. Ambele tipuri se referă la reactoare pe neutronii lenți (termici).
În reactorul de apă-apă, zona activă este închisă într-o carcasă imensă din oțel, cu un perete gros și un capac masiv, cu un diametru de 4 și o înălțime de 15 metri.
În interiorul corpului, presiunea atinge 160 de atmosfere. Suportul de căldură care captează căldură în zona de reacție este apa care este pompată de pompe. Aceeași apă servește și ca moderator neutron. În generatorul de abur se încălzește și se transformă apa a celui de-al doilea circuit în abur. Aburul intră în turbină și îl rotește. Atât primul, cât și cel de-al doilea contur sunt închise.
Odată la fiecare șase luni, combustibilul nuclear ars este înlocuit cu combustibil proaspăt, pentru care reactorul trebuie oprit și răcit. În Rusia, conform acestui sistem, funcționează Novovoronezh, Kola și alte centrale nucleare.
În RBMK, retardatorul este grafitul, iar agentul de răcire este apa. Aburul pentru turbină se obține direct în reactor și se întoarce acolo după utilizare în turbină. Combustibilul din reactor poate fi înlocuit treptat, fără oprire sau atenuare.
Prima instalație nucleară Obninsk din lume este de acest tip. Același sistem a construit stațiile Leningrad, Cernobîl, Kursk, Smolensk de mare putere.
Una dintre problemele grave ale centralelor nucleare este utilizarea deșeurilor nucleare. În Franța, de exemplu, aceasta este o companie importantă "Kozhema". Combustibilul care conține uraniu și plutoniu, cu mare grijă, în recipiente speciale de transport - sigilate și răcite - este trimis spre prelucrare, iar deșeurile - pentru vitrificare și eliminare.
„Am arătat etapele individuale de prelucrare a combustibilului, a adus la CNE cu cea mai mare grijă, - a scris în revista“ Știință și Viață „și Lagovsky - mașini .. descărcare, descărcare camera Uită-te în ea, puteți prin grosimea fereastra de sticlă în fereastra de 1 metru 20 de centimetri .. la o puritate de neimaginat fereastră manipulatorului în jurul alb salopeta de lumină moale, palmieri artificiali si trandafiri cu efect de seră cu aceste plante pentru relaxare după muncă în zona de dulapuri cu aparatul de control al AIEA -.... Agenția internaţională pentru energie Atomică sala de operație. - VA cu display-uri - semicercul de descărcare, prin urmare, controlată, tăiere, dizolvare, vitrificare Toate tranzacțiile toate mișcările containerelor reflectate secvențial pe afișajele pentru operatori, sali de lucrări cu activitate ridicată sunt destul de departe pentru materiale de pe cealaltă parte a străzii ...
Deșeurile vitrificate sunt mici în volum. Acestea sunt împachetate în recipiente de oțel și depozitate în mine ventilate până când sunt transportate către locul de depozitare finală.
Containerele sunt ele însele o bucată de inginerie, al cărui scop a fost de a construi ceva care nu pot fi distruse platforme de căi ferate, încărcate cu containere, deraiat, la lovit plin de tren din sens opus viteză, aranjate alt accident de conceput în timpul transportului. - toate containerele sunt păstrate "
După dezastrul de la Cernobîl din 1986, oamenii de știință au început să pună sub semnul întrebării siguranța funcționării centralelor nucleare și, în special, a reactoarelor de tip RBMK.
În reactoarele de acest tip, pe lângă căldură, se produce și combustibil nuclear secundar, care poate fi utilizat în viitor. Nu există presiune înaltă nici în prima, nici în cea de-a doua circuite. Transportator de căldură - sodiu lichid. Circulă în circuitul primar, încălzește el însuși și transferă căldura către sodiul celui de-al doilea circuit, iar acesta din urmă încălzeste apa în circuitul de abur-apă, transformându-l în abur. Schimbatoarele de căldură sunt izolate din reactor.
Una din astfel de stații de perfecționare - dată sub numele de Monziu - a fost construită în zona Shiraki, pe coasta Mării Japoniei, într-o zonă de stațiune de patru sute kilometri vest de capitala.
„Pentru Japonia, - spune șeful departamentului de Nuclear Corporation Kansai K. takenouchi, -. Utilizarea reactoarelor crescător este posibil pentru a reduce dependența de uraniu natural importat din cauza utilizării repetate a plutoniului, prin urmare, este clar angajamentul nostru pentru dezvoltarea și îmbunătățirea“ reactoare rapide“, atingerea nivelului tehnic , capabil să reziste concurenței cu centralele nucleare moderne în ceea ce privește economia și siguranța.
Dezvoltarea reactoarelor de reproducere ar trebui să fie principalul program de generare a energiei electrice în viitorul apropiat. "
Construcția reactorului Monziu este a doua etapă a dezvoltării reactoarelor cu neutroni rapizi în Japonia. Primul a fost proiectarea și construirea reactorului experimental Gioio (care în japoneză înseamnă "lumină eternă") cu o capacitate de 50-100 MW, care a început să funcționeze în 1978. Acesta a examinat comportamentul combustibilului, materialele structurale noi, nodurile
Întregul reactor asamblat ca păpușă cuibărit numai că analiza nu mai este posibil vas imens reactor din oțel inoxidabil (diametru - 7.1 metri, înălțimea - 17,8 metri), amplasat într-un înveliș de protecție în cazul unui accident de sodiu preaplin. „Oțel de proiectare camera reactorului, - a spus în“ Science and Life „A Lagowski, - mânecilor și perete blocuri - ca protecție umplut cu sistem primar de sodiu beton de răcire, împreună cu vasul reactorului înconjurat coajă de urgență cu nervuri de rigidizare -. Un diametru interior 49, 5 metri, iar înălțimea - 79,4 metri fund elipsoidală a cea mai mare parte se sprijină pe un beton înălțime pad 13,5 metri carcasă solidă înconjurat fanta inelară polutorametrovy și este urmat de un strat gros de (1- 1,8 metri) din beton armat Kupo ... coajă de asemenea protejat armat cu grosimea stratului de beton de 0,5 m.
În urma acoperirii anti-accidentale, se construiește un alt locaș de protecție - unul auxiliar - de 100 de metri înălțime, care îndeplinește cerințele construcției anti-seismice. Ce nu este un sarcofag?
Sistemele secundare de răcire cu sodiu, sistemele de apă cu aburi, dispozitivele de încărcare și descărcare a combustibilului, un rezervor pentru depozitarea combustibilului uzat sunt amplasate în carcasa auxiliară a reactorului. În unele camere există un turbogenerator și rezervă generatoare diesel.
Rezistența carcasei anti-deteriorare se calculează atât pentru o suprapresiune de 0,5 atmosfere, cât și pentru un vid de 0,05 atmosferă. Vacuumul poate fi format atunci când oxigenul arde în spațiul inelar, dacă se toarnă lichid de sodiu. Toate suprafețele de beton care pot intra în contact cu sodiul vărsat sunt în întregime căptușite cu foi de oțel suficient de groase pentru a rezista solicitărilor termice. Asadar, se apara in cazul in care s-ar putea sa nu se intample deloc, pentru ca trebuie sa existe o garantie pentru conducte si toate celelalte parti ale instalatiei nucleare.