|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Lò phản ứng hạt nhân trên neutron nhanh. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Nhà máy điện hạt nhân (NPP) đầu tiên trên thế giới, được xây dựng tại thành phố Obninsk gần Moscow, đã phát điện vào tháng 1954/5. Công suất của nó rất khiêm tốn - XNUMX MW. Tuy nhiên, nó đóng vai trò của một cơ sở thí nghiệm, nơi tích lũy kinh nghiệm trong quá trình vận hành các nhà máy điện hạt nhân lớn trong tương lai. Lần đầu tiên, khả năng tạo ra năng lượng điện dựa trên sự phân hạch của các hạt nhân uranium, không phải bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch và không phải bằng năng lượng thủy lực, đã được chứng minh.
Các nhà máy điện hạt nhân sử dụng hạt nhân của các nguyên tố nặng - uranium và plutonium. Trong quá trình phân hạch hạt nhân, năng lượng được giải phóng - nó "hoạt động" trong các nhà máy điện hạt nhân. Nhưng bạn chỉ có thể sử dụng các hạt nhân có khối lượng nhất định - hạt nhân của các đồng vị. Hạt nhân nguyên tử của các đồng vị chứa cùng số proton và số nơtron khác nhau, đó là lý do tại sao hạt nhân của các đồng vị khác nhau của cùng một nguyên tố có khối lượng khác nhau. Ví dụ, uranium có 15 đồng vị, nhưng chỉ có uranium-235 tham gia vào các phản ứng hạt nhân. Phản ứng phân hạch diễn ra như sau. Hạt nhân uranium tan rã một cách tự nhiên thành nhiều mảnh; trong số chúng có các hạt năng lượng cao - nơtron. Trung bình, có 10 nơtron cho mỗi 25 lần phân rã. Chúng va vào hạt nhân của các nguyên tử lân cận và phá vỡ chúng, giải phóng neutron và một lượng nhiệt khổng lồ. Quá trình phân hạch của một gam urani giải phóng một lượng nhiệt tương đương với quá trình đốt cháy ba tấn than. Không gian trong lò phản ứng nơi chứa nhiên liệu hạt nhân được gọi là lõi. Đây là sự phân hạch của các hạt nhân nguyên tử uranium và nhiệt năng được giải phóng. Để bảo vệ nhân viên vận hành khỏi bức xạ có hại đi kèm với phản ứng dây chuyền, các bức tường của lò phản ứng được làm đủ dày. Tốc độ của một chuỗi phản ứng hạt nhân được kiểm soát bởi các thanh điều khiển làm bằng chất hấp thụ neutron (thường là boron hoặc cadmium). Các thanh càng được đưa xuống sâu trong lõi, chúng càng hấp thụ nhiều nơtron, càng ít nơtron tham gia phản ứng và càng ít tỏa nhiệt. Ngược lại, khi nhấc các thanh điều khiển ra khỏi lõi, số lượng neutron tham gia phản ứng tăng lên, ngày càng nhiều nguyên tử uranium phân hạch, giải phóng nhiệt năng ẩn trong chúng. Trong trường hợp lõi quá nóng, lò phản ứng hạt nhân sẽ được tắt khẩn cấp. Thanh khẩn cấp nhanh chóng rơi vào lõi, cường độ hấp thụ neutron, phản ứng dây chuyền chậm lại hoặc dừng lại. Nhiệt được loại bỏ khỏi lò phản ứng hạt nhân bằng cách sử dụng chất làm mát dạng lỏng hoặc khí, được bơm qua lõi bằng các máy bơm. Chất mang nhiệt có thể là nước, natri kim loại hoặc các chất ở thể khí. Nó lấy nhiệt từ nhiên liệu hạt nhân và chuyển nó đến bộ trao đổi nhiệt. Hệ thống kín này với chất làm mát được gọi là mạch sơ cấp. Trong thiết bị trao đổi nhiệt, nhiệt lượng của mạch sơ cấp đun nóng nước của mạch thứ cấp đến sôi. Hơi nước tạo thành được đưa đến tuabin hoặc được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà công nghiệp và dân cư.
Trước thảm họa nhà máy điện hạt nhân ở Chernobyl, các nhà khoa học Liên Xô tự tin cho rằng trong những năm tới hai loại lò phản ứng chính sẽ được sử dụng rộng rãi trong ngành điện hạt nhân. Một trong số đó, VVER, là lò phản ứng điện làm mát bằng nước và lò còn lại, RBMK, là lò phản ứng công suất cao, kênh. Cả hai loại đều liên quan đến các lò phản ứng neutron chậm (nhiệt). Trong một lò phản ứng nước có áp suất, vùng hoạt động được bao bọc trong một hộp hình trụ bằng thép khổng lồ, có đường kính 4 mét và cao 15 mét với các bức tường dày và một nắp lớn. Bên trong vỏ, áp suất lên tới 160 atm. Chất mang nhiệt loại bỏ nhiệt trong vùng phản ứng là nước, được bơm qua. Nước tương tự cũng đóng vai trò như một chất điều tiết nơtron. Trong bộ tạo hơi nước, nó làm nóng và biến nước thứ cấp thành hơi nước. Hơi nước đi vào tuabin và làm quay nó. Cả hai mạch thứ nhất và thứ hai đều đóng. Cứ sáu tháng một lần, nhiên liệu hạt nhân đã cháy hết được thay thế bằng nhiên liệu mới, mà lò phản ứng phải được dừng lại và làm mát. Ở Nga, Novovoronezh, Kola và các nhà máy điện hạt nhân khác hoạt động theo sơ đồ này. Trong RBMK, than chì đóng vai trò là chất điều tiết và nước là chất làm mát. Hơi nước cho tuabin được sản xuất trực tiếp trong lò phản ứng và quay trở lại đó sau khi được sử dụng trong tuabin. Nhiên liệu trong lò phản ứng có thể được thay thế dần dần mà không cần dừng hoặc làm giảm năng lượng. Nhà máy điện hạt nhân Obninsk đầu tiên trên thế giới thuộc loại này. Các trạm công suất lớn Leningrad, Chernobyl, Kursk, Smolensk được xây dựng theo cùng một sơ đồ. Một trong những vấn đề nghiêm trọng của các nhà máy điện hạt nhân là xử lý chất thải hạt nhân. Ví dụ ở Pháp, điều này được thực hiện bởi một công ty lớn, Cogema. Nhiên liệu chứa uranium và plutonium, được cẩn thận, đựng trong các thùng vận chuyển đặc biệt - được đậy kín và làm mát - được gửi đi xử lý, còn chất thải - để thủy tinh hóa và chôn lấp. I. Lagovsky viết trên tạp chí Khoa học và Đời sống: “Chúng tôi đã được xem từng công đoạn xử lý nhiên liệu từ các nhà máy điện hạt nhân một cách cẩn thận nhất. của kính trong cửa sổ là 1 mét 20 cm "Một người thao tác ở cửa sổ. Xung quanh sạch sẽ không thể tưởng tượng được. Quần yếm màu trắng. Ánh sáng dịu nhẹ, cây cọ nhân tạo và hoa hồng. Một nhà kính trồng cây thật để thư giãn sau giờ làm việc trong khu vực. Tủ có điều khiển thiết bị của IAEA - cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế. Phòng của người điều hành - hai hình bán nguyệt có màn hình ", - từ đây họ kiểm soát việc dỡ hàng, cắt, hòa tan, thủy tinh hóa. Mọi hoạt động, mọi chuyển động của thùng chứa đều được phản ánh tuần tự trên màn hình của Các hội trường làm việc với các vật liệu hoạt động cao nằm khá xa, ở phía bên kia đường. Chất thải thủy tinh hóa có khối lượng nhỏ. Chúng được bao bọc trong các thùng thép và được cất giữ trong các trục thông gió cho đến khi được đưa đến nơi chôn cất cuối cùng ... Bản thân các thùng chứa là một tác phẩm nghệ thuật kỹ thuật, mục đích của nó là xây dựng một thứ gì đó không thể bị phá hủy. Các sân ga chứa đầy container đã bị trật bánh, đâm hết tốc lực bởi đoàn tàu đang chạy tới, những tai nạn có thể tưởng tượng và không thể tưởng tượng được khác trong quá trình vận chuyển đã được sắp xếp - những chiếc container chịu được mọi thứ. Sau thảm họa Chernobyl năm 1986, các nhà khoa học bắt đầu nghi ngờ về sự an toàn của các nhà máy điện hạt nhân và đặc biệt là các lò phản ứng kiểu RBMK. Về mặt này, loại VVER thịnh vượng hơn: vụ tai nạn tại nhà ga Three Mile Island của Mỹ năm 1979, nơi lõi lò phản ứng bị nóng chảy một phần, phóng xạ không đi ra ngoài tàu. Hoạt động lâu dài không gặp sự cố của các nhà máy điện hạt nhân của Nhật Bản có lợi cho VVER. Và, tuy nhiên, có một hướng nữa, theo các nhà khoa học, có thể cung cấp nhiệt và ánh sáng cho loài người trong thiên niên kỷ tiếp theo. Điều này đề cập đến các lò phản ứng neutron nhanh, hoặc lò phản ứng của nhà lai tạo. Họ sử dụng uranium-238, nhưng không phải để làm năng lượng, mà là nhiên liệu. Đồng vị này hấp thụ tốt neutron nhanh và biến thành một nguyên tố khác - plutonium-239. Các lò phản ứng neutron nhanh rất nhỏ gọn: chúng không cần bất kỳ thiết bị điều tiết hoặc chất hấp thụ nào - vai trò của chúng là do uranium-238 đảm nhận. Chúng được gọi là lò phản ứng của nhà lai tạo, hoặc nhà lai tạo (từ tiếng Anh "giống" - nhân giống). Việc tái sản xuất nhiên liệu hạt nhân khiến cho việc sử dụng uranium có khả năng sử dụng đầy đủ hơn gấp XNUMX lần, do đó các lò phản ứng neutron nhanh được coi là một trong những lĩnh vực năng lượng hạt nhân đầy hứa hẹn. Trong các lò phản ứng kiểu này, ngoài nhiệt còn tạo ra nhiên liệu hạt nhân thứ cấp, có thể được sử dụng trong tương lai. Ở đây, cả trong mạch thứ nhất và mạch thứ hai đều không có áp suất cao. Chất làm mát là natri lỏng. Nó lưu thông trong mạch sơ cấp, tự nóng lên và truyền nhiệt cho natri trong mạch thứ hai, do đó, làm nóng nước trong mạch hơi nước, biến nó thành hơi nước. Các bộ trao đổi nhiệt được cách ly với lò phản ứng. Một trong những nhà ga đầy hứa hẹn này - nó được đặt tên là Monju - được xây dựng ở vùng Shiraki trên bờ biển Nhật Bản trong một khu nghỉ mát cách thủ đô bốn trăm km về phía tây. K. Takenouchi, Trưởng phòng của Tập đoàn Hạt nhân Kansai, cho biết: “Đối với Nhật Bản,“ việc sử dụng các lò phản ứng giống có nghĩa là khả năng giảm sự phụ thuộc vào uranium tự nhiên nhập khẩu thông qua việc sử dụng lặp lại plutonium. Vì vậy, mong muốn của chúng tôi là phát triển và cải tiến “lò phản ứng nhanh” và đạt được trình độ kỹ thuật là điều dễ hiểu, có khả năng cạnh tranh với các nhà máy điện hạt nhân hiện đại về hiệu suất và độ an toàn. Việc phát triển các lò phản ứng giống nên là chương trình phát điện chính trong tương lai gần. " Việc xây dựng lò phản ứng Monju đã là giai đoạn thứ hai trong quá trình phát triển các lò phản ứng neutron nhanh ở Nhật Bản. Đầu tiên là thiết kế và xây dựng lò phản ứng thí nghiệm Joyo (tiếng Nhật có nghĩa là "ánh sáng vĩnh cửu") 50-100 MW, bắt đầu hoạt động vào năm 1978. Nó nghiên cứu hành vi của nhiên liệu, vật liệu cấu trúc mới, các thành phần. Dự án Monju bắt đầu vào năm 1968. Tháng 1985 năm 2, họ bắt đầu xây dựng nhà ga - đào hố móng. Trong quá trình phát triển của địa điểm, 300 triệu 714 nghìn mét khối đá đã được đổ xuống biển. Công suất nhiệt của lò phản ứng là 19 MW. Nhiên liệu này là hỗn hợp của các oxit plutonium và uranium. Trong vùng hoạt động có 198 thanh điều khiển, 169 khối nhiên liệu, mỗi thanh có 6,5 thanh nhiên liệu (phần tử nhiên liệu - TVELs) với đường kính 172 mm. Chúng được bao quanh bởi các đơn vị sản xuất nhiên liệu xuyên tâm (316 đơn vị) và các đơn vị lá chắn nơtron (XNUMX đơn vị). Toàn bộ lò phản ứng được lắp ráp giống như một con búp bê làm tổ, chỉ có điều là không thể tháo rời nó ra được nữa. Tàu phản ứng khổng lồ, được làm bằng thép không gỉ (đường kính - 7,1 mét, chiều cao - 17,8 mét), được đặt trong một lớp vỏ bảo vệ trong trường hợp natri tràn ra khi xảy ra tai nạn. A. Lagovsky báo cáo trên tạp chí Khoa học và Đời sống: “Các cấu trúc thép của buồng phản ứng,“ các lớp vỏ và khối tường được đổ bê tông để bảo vệ. Hệ thống làm mát natri sơ cấp, cùng với bình phản ứng, được bao quanh bởi một Vỏ khẩn cấp với chất làm cứng - đường kính bên trong của nó là 49,5 mét và cao 79,4 mét. sau đó là một lớp bê tông cốt thép dày (13,5-1 mét), mái vòm của vỏ cũng được bảo vệ bằng một lớp bê tông cốt thép dày 1,8 mét. Sau lớp vỏ chống khẩn cấp, bố trí một công trình bảo vệ khác - công trình phụ - kích thước 100 x 115 mét, đáp ứng yêu cầu của công trình chống động đất. Tại sao không phải là một cỗ quan tài? Hệ thống làm mát natri thứ cấp, hệ thống hơi nước, thiết bị nạp và dỡ nhiên liệu và bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng được đặt trong bình phản ứng phụ. Trong các phòng riêng biệt có một máy phát điện tuabin và máy phát điện diesel dự phòng. Sức mạnh của vỏ khẩn cấp được thiết kế cho cả áp suất quá cao 0,5 atm và chân không 0,05 atm. Chân không có thể hình thành khi oxy cháy hết trong khe hình khuyên nếu natri lỏng tràn. Tất cả các bề mặt bê tông có thể tiếp xúc với sự cố tràn natri đều được lót hoàn toàn bằng các tấm thép đủ dày để chịu được ứng suất nhiệt. Đây là cách họ tự bảo vệ mình trong trường hợp có thể không xảy ra, vì cần có sự đảm bảo cho cả đường ống và tất cả các bộ phận khác của hệ thống lắp đặt hạt nhân. Tác giả: Musskiy S.A.
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ STM32G031Y8Y - Bộ điều khiển 64 MHz với kích thước thành phần SMD ▪ Một cách thân thiện với môi trường để có được vanillin
▪ phần của trang web Microphone, micro radio. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Trái đất gần Mặt trời nhất vào tháng nào và xa Mặt trời nhất vào tháng nào? đáp án chi tiết ▪ bài viết Dị vật trong ống tai. Chăm sóc sức khỏe ▪ bài báo Tính toán bộ lọc vi sóng dải. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết Đồng xu được giữ trên một chiếc khăn tay. bí mật tập trung
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này