Ядролық реактор

Презентация қосу

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
АБАЙ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

«МАТЕМАТИКА, ФИЗИКА ЖӘНЕ ИНФОРМАТИКА ИНСТИТУТЫ

Ядролық реакторлардың құрылысы мен
жұмыс істеу принципі

Пәні: Атомдық энергетика негіздері
Қабылдаған: PHD,аға оқытушы Қырықбаева А.А
Орындаған: Алжанбаева М.С
Алғашқы ядролық реакторлар
Э.Фермидің басшылығымен 1942 ж. 2
желтоқсанда алғашқы реактор АҚШ-та
алынды.

Энрико
Ферми
(1901-1954)

КСРО-да 25 желтоқсанда 1946 жылы К
И.В. Курчатовтың басшылығымен
жасалды
Игорь Васильевич
Курчатов
(1903-1960)
Ядролық реактор (немесе атомдық) деп ядролардың басқарылатын
Ядролық реактор
бөліну реакциясы жүзеге асатын құрылғыны айтады.
Негізгі элементтері:
Ядролық отын (, т.б.)
Нейтрондарды баяулатқыш (ауыр су(дейтерий оттегімен
қосылғанда), кәдімгі су, графит т.б.)
Реактор жұмыс істеген кезде пайда болатын энергияны әкетуге
арналған жылу тасымалдағыш (су, сұйық натрий т.б.)
Реакцияның жылдамдығын реттеуші құрылғылар (реактордың
жұмыстық кеңістігіне ендірілетін нейтрондарды жұтатын кадмий
немесе бор сияқты заттары бар стерженьдер)
Реакторды сыртынан γ–сәулесі мен нейтрондарға тосқауыл болатын
қорғаныс қабықшамен қоршайды. Қабықшаны темір толтырғышы
бар бетоннан жасайды.
Ядролық реактор дегеніміз ядролық тізбекті реакция жүретін
қондырғыны айтады.
Баяу нейтрондардың
қармалу
Уранның ядросы
235
92 U ықтималдығы
жылдам
баяу нейтрондарды
нейтрондарға
жақсы қармайды
қарағанда 100 есе
көп.

Нейтрондардың энергиясына байланысты
реакторды екі түрге бөледі: жылдам
нейтронды реактор және баяу нейтронды
реакторлар
Қолданылуы және қуатына
байланысты ядролық
реакторлар

Тәжірибелік
Зерттеу
реактор
Изотопты реакторлары
ядролық
ядролық физикада,
реакторды ядролық қатты денелер
кұрастыруға
реакторлар, физикасында,
және
радиациялық
эксплуатацияла оларда химияда, және т.б.
уға кажетті
нейтрондар ғылым салаларында
әртурлі
зерттеулер жүргізу
физикалық ағыны мақсатында
шамаларды
изотоптар алу қолданылады
оқып-үйренуге
қолданылады.
арналған. үшін
қолданылады
• Жылдам нейтрондармен жұмыс жасайтын және баяулатқышы
жоқ реакторды жылдам нейтрон реакторлары деп атайды.
• Жылдам нейтрондармен ядросының бөліну ықтималдығы өте
аз, алайды егер қаныққан 235
92 U уран қолданса мәселені шешуге
болады. Қаныққан уран дегеніміз құрамында 15%
изотопы бар уранды айтады Бұл реакторлардың артықшылығы –
реакция нәтижесінде біршама плутоний бөлінеді. Сондықтан да
бұл реакторларды көбейткіштер деп атайды, себебі олар
бөлінетін (ядерное горючее) материал түзеді.
•Баяу нейтрондармен жұмыс жасайтын реакторларда
баяулатқыш (замедлители) қолданылады.
•(Ядерное горючее) отынның орналасуына байланысты ядролық
реакторлар гомогенді және гетерогенді болып екіге бөлінеді.
•Гомогенді реакторларда ядролық отын баяулатқышпен бірге
сұйық немесе суспензия күйінде болады. Гетерогенді
реакторларды ядролық отын баяулатқыштан бөлек арнайы
ТВЭЛ-де (жылушығарғыш элементте) орналасады.
Ядролық жарылыстың энергиясын бейбiт мақсатта қолдану мүмкiн емес. Сондықтан
ядролық реакция кезiнде бөлiнетiн энергияны пайдалана алу үшiн тiзбектi реакцияны
еркiмiзше басқара алатындай болуымыз қажет. Мұндай басқарылатын тiзбектi
реакцияны ядролық реакторлар немесе атомдық қазандықтар деп аталатын
қондырғыда жүзеге асырады. Ядролық реактордың жұмыс iстеу принципiн мына жерден
қарап көруге болады. Реактордың негiзгi элементтерi: ядролық отын, нейтрондарды
шағылдырғыш және баяулатқыш, реакторда бөлiнетiн жылуды тасымалдағыш, тiзбектi
реакцияның жылдамдығын реттегiш. Реакторлар шабан және шапшаң нейтрондармен
жұмыс iстейтiн реакторлар болып бөлiнедi. Алғашқы жасалған реактор шабан
нейтрондарды қолданатын реактор. Уран ядросы бөлшектенгенде бөлiнетiн
нейтрондардың энергиясы шамамен 1-2 МэВ. Сәйкес олардың жылдамдықтары 10 7 м/с,
сондықтан оларды шапшаң нейтрондар деп атайды. Мұндай энергиядағы
нейтрондар 235U және 238U ядроларымен бiрдей қарқындылықпен әсерлеседi. Ал табиғи
уранда 235U уранның ара салмағы аз болғандықтан нейтрондар негiзiнен 238U уранмен
әсерлеседi де тiзбектi реакция жүзеге аспайды. Ал жылулық қозғалыстың
жылдамдығындай (шамамен 2·103 м/с) жылдамдықпен қозғалатын
нейтрондар шабан немесе жылулық нейтрондар деп аталады. Жылулық
нейтрондарды 235U ядросы шапшаң нейтрондарға қарағанда 500 есе қарқындырақ
жұтады. Сондықтан табиғи уранды шабан нейтрондармен сәулелендiргенде оның көп
бөлiгi 238U ядросымен емес 235U ядросына жұтылады. Сондықтан тiзбектi реакцияны
жүзеге асыру үшiн нейтрондарды баяулату қажет.
Ядролық реактордағы тізбекті ядролық
реакция:
Ядролық реактордағы негізгі элементтер
238
1) Ядролық отын 235
92 U U
239
94 Pu
2) Нейтрондарды
баяулатқыштар (ауыр су,
графит);
3) Реактордың жұмысы
кезінде түзілетін энергияны
шығаратын жылутасығыштар
(су, сұйық натрий);
4) Нейтрондарды күшті
жұтатын реттегіш
стерженьдер (бор, кадмий)
5) Сәулеленуді бөгейтін
қорғаныш қабаты
(темір толтырғышы бар
бетон)
Тiзбектi реакция өтiп жатқан
кеңiстiктi активтi аймақ деп атайды.
Активтi аймақтан нейтрондардың шығып
кетпеуiн қамтамасыз ету үшiн оны нейтрон
шағылдырғыштармен қаптайды. Берилий
жақсы нейтрон шағылдырғыш болып
табылады.
Реакторды басқару арнайы
жасалған басқару бiлiктерi арқылы жүзеге
асады. Басқару бiлiктерi жылулық
нейтрондарды қарқынды жұтатын бор мен
кадмийдiң қоспаларынан жасалады.
Ядролық реактор
Ядролық отын
Ядролық реакторларды ядролық отын ретінде
қолданылатын изотоптар
239
235
92 U 233
92U 92 Pu
232
92Th 233
92 U
Екінші ретті
238
отындар
U
239
92 Pu

Диаметрі 6-14 мм болатын жылушығарғыш
(ТВЭЛ) таблеткалар касетада орналасады.
Жылушығарғыш элементтер дегеніміз
құрамында ядролық отыны бар қондырғы.
Сындық масса
Сындық масса – тізбекті ядролық реакция жүретін
минималды бөлінетін элементтің массасы. Өлшемдер
өскен сайын реакцияға қатысқан нейтрондардың саны
көбейеді.
Уран-235 изотопы үшін сындық масса 23 килограмдай
болады.

Ядролық реакцияны басқарып отыру үшін құрамында
кадмий және боры бар элементтер қолданылады.
Жылу тасығыштар
Қойылатын талаптар
• Коррозиялық және эрозиялық төзімділігі жоғары;
• Жоғары жылуөткізгіштігі мен жылусыйымдылығы;
•Қайнау температурасы жоғары және еру температурасы төмен болу керек;
•Температураға және радиацияға төзімділігі жоғары;
•Жылу нейтрондарын қармау қимасы аз болу керек;
•Улы емес, жарылғыш емес болу керек;
•Дефицит емес болу керек;
•Активациясы аз болу керек.

Сұйық металды жылу тасығыштар
Артықшылығы:
•Сұйық металдарды температураның қысымға тәуелділігі жоқ;
•Сұйық металдарды сәулелендіру радиолизге алып келмейді;
•Термиялық және радиациялық төзімділігі жоғары.
Кемшілігі:
•Жылусыйымдылығы аз;
•Кейбір сұйық металдар сумен әрекеттеседі (натрий), бұл жағдай реактордың
қауіпсіздігін төмендетеді.
•Бөлме температурасында қатты куйде, бұл металдарды еріту үшін қосымша
қондырғыны талап етеді.
Органикалық және газдық жылу
тасығыштар
Артықшылығы :
Органикалық сұйықтардың бу қысымдары сумен
салыстырғанда төмен;
Коррозияға тұрақтылығы жоғары;
Радиоактивтілігі төмен;
Кемшілігі:
Термиялық және радиациялық қасиеттері төмен;
сәулелену нәтижесінде қасиеттері өзгереді және
пиролизге ұшырайды, пиролиз өнімдері ТВЭЛ-де
жиналып жылуөткізгіштікті төмендетуі мүмкін.
Дифенил, моноизопрофинил, дефинил қосылыстары,
терфинил- C12H10
Газдық жылутасығыштар
жылуөткізгіштігі мен жылусыйымдылығы төмен және
тығыздығы аз; алайда газдардың артықшылығы
нейтронды қармау қимасы өте аз.
Түрлері: көмірқышқыл газы, гелий, ауа, диссоциялаушы
газдар және тб.
Энергияның түрленуі
Уран ядросының ішкі энергиясы жарықшақтар мен
нейтрондардың кинетикалық энергиясына, ол судың
ішкі және будың энергиясы ішкі энергиясына, бұл өз
кезегінде турбина роторының және генератор
роторының кинетикалық энергиясына, одан электр
энергиясына айналады.
Назар қойып
тыңдағандарыңызға
рақмет!!!

Ұқсас жұмыстар

АТОМ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯСЫ

Радиоактивті сәулелердің биологиялық әсері

Атом физикасы

Атом электр станциясының РБМК-1000 реакторының нейтрон-физикалық есебі

Атом электр станцияларында электр энергиясын алу

Радиоактивті сәулеленудің негізгі жасанды көздері

Термоядролық реакциялар. Күн мен жұлдыздардың энергиясы

ХИМИЯЛЫҚ РЕАКТОРЛАРДЫҢ НЕГІЗГІ ТҮРЛЕРІ

Жер бетінде алғаш рет термоядролық реакциялар 1950 жылдардың басында

Тізбекті ядролық реакциялар

Пәндер