3. Количественная оценка энерговыделения при делении. Оценка сравнительной энергоёмкости урана и угля
То, что в реакции деления должна освобождаться энергия, следует из зависимости удельной энергии связи ядра (средней энергии связи нуклона в ядре) от массового числа А
Способы выд-я яд энергии:
1. Заставить слиться легк ядра (термояд энергетика)
2. Заставить тяж ядра разделиться
Ядро урана-238, поделившись пополам, выдел эн-ю: 0,8МэВ * 2(осколки) * 120(m) 200МэВ
Эта энергия выделяется в основном в виде кинетической энергии разлетающихся осколков. Осколки разлет с огромной скоростью. Если их затормозить, произойдет нагрев (перед тепл. Эн-ии при ударе)
0,8МэВ – выигрыш эн-ии на нуклон при дел-ии ядра урана-238
Общее условие энергетической выгодности деления:
Мя (ZF, NF)
Моск(1) (ZF, NF) + Моск (2)
Тяжел ядра связаны менее плотно => выгодно поделиться
Один килограмм низкообогащенного урана ( до 4 % по урану- 235 ), используемого в ядерном топливе, при полном расщеплении ядер урана-235 выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 тонн высококачественного каменного угля (2 больших вагона) или 60 тонн нефти (2 цистерны)
Билет 8
1. Основные принципы безопасной эксплуатации реактора
Δk<ß – условие управляемости реактором.
ß – доля запаздывающих нейтронов, Δk – реактивность (еще записывают как ρ), Δk=kэфф -1
для бомбы Δk>2, для реактора Δk малое
│Δk│< n*δk
δk – запас реактивности, δk=kэфф -1. !!Но, Δk и δk разные величины. С точки зрения чистой физики это одинаковые величины. Вспомним, откуда взяли δk: из конструкции материала реактора. Она вводится безотносительно к органам управления реактором!
2. Основные типы энергетических ядерных реакторов на тепловых нейтронах, их преимущества и недостатки.
Сокращения в названиях реакторов отражают их назначение, а также важнейшие физико-технические и конструктивные особенности. Так, аббревиатура «ВВЭР-1000» означает « водо-водяной энергетический реактор» (РТН электрической мощностью 1000 МВт, где вода – и замедлитель, и теплоноситель). « РБМК -1000» означает «реактор большой мощности канальный электрической мощностью 1000 МВт», «БН» – «быстрый натриевый» (реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем).
Реактор Большой Мощности Канальный (РБМК) — серия двухцелевых канальных кипящих графито-водных ядерных реакторов, разработка которых велась в СССР, начиная с 1960-х годов и, по состоянию на 2009 год, продолжается и в России. После аварии на Чернобыльской АЭС реакторы этой серии стали в обиходе называться «реакторами чернобыльского типа». Вода – теплоноситель, графит – замедлитель, и вода превращается в пар непосредственно в активной зоне.
Достоинства
Пониженное, по сравнению с корпусными ВВЭР, давление воды в первом контуре;
Не нужен бак
Графитовый р-р => обогащение топлива ниже
Нет дорогостоящих и сложных парогенераторов;
Нет принципиальных ограничений на размер активной зоны;
Более полное использование ядерного топлива;
БОльшая степень радиационной безопасности
Возможность наработки радионуклидов технического и медицинского назначения
Замена топлива без остановки реактора благодаря независимости каналов друг от друга.
Органы управления расположены сверху => удобнее управлять
Недостатки
образование локальных крит масс
графит горит => повышенная пожароопасность
Большое количество трубопроводов и различных вспомогательных подсистем, что требует наличия большого количества высококвалифицированного персонала;
Необходимость проведения поканальн
ого регулирования расходов, что может повлечь за собой аварии, связанные с прекращением расхода теплоносителя через канал;
Более высокая нагрузка на оперативный персонал по сравнению с ВВЭР, связанная с большими размерами активной зоны и постоянно ведущимися перегрузками топлива в каналах.
ВВЭР (Водо-водяной энергетический реактор) — водо-водяной корпусной энергетический ядерный реактор. Вода – и замедлитель, и теплоноситель.
Главная задача контейнера – предотвратить распространение радиоактивности во внешнюю среду в случае аварии. Сделан из бетона. Бак ВВЭР держит 160 атм.
Вода на выходе из ВВЭР уже не радиоактивна. Всего в РФ 31 энергоблок. (6 ВВЭР-440 и 9 ВВЭР-1000). 2/3 реакторов в мире – ВВЭР
Недостатки:
- бак нужно делать целиковым и тащить на строящиеся АЭС
- коэффициент использования установленной мощности (число дней работы р-ра/кол-во дней в году) не может быть более 90%. Перегрузка бака невозможна без остановки реактора.