Cos'è un reattore nucleare

Le parole "reattore nucleare" sono ormai familiari a tutti,essenza, diventando un simbolo di un'intera epoca. Nonostante il potenziale pericolo di utilizzare tali dispositivi, alla luce dell'esaurimento delle riserve petrolifere mondiali, i reattori per il combustibile nucleare sono molto promettenti.

Il reattore nucleare è undispositivo ingegneristico e tecnico, in cui si verifica una reazione di fissione controllata di una sostanza radioattiva fissile, accompagnata dal rilascio di energia. Lo scopo principale è la generazione di corrente elettrica (centrali nucleari - centrali nucleari), nonché la produzione di elementi di fissione pesante della Tavola periodica di Mendeleev (trasformazione). Il primo reattore nucleare fu assemblato e messo in funzione nel 1942 in America sotto il controllo del fisico eccezionale del suo tempo - Enrique Fermi. Tre anni dopo, il Canada ha lanciato il suo reattore e nel 1946, la Russia.

Prendiamo nota di un punto importante: molte persone che non hanno familiarità con questo argomento spesso credono che un reattore nucleare produca elettricità direttamente, ed è un sottoprodotto del combustibile radioattivo fissile. Sfortunatamente, non è così. In realtà, il reattore nucleare è un enorme riscaldatore, se non la "caldaia", che fornisce calore al vettore di calore, che rende utile il lavoro di generazione di energia elettrica attraverso un generatore convenzionale.

Per rispondere a molte domande, consideriamo il dispositivo di un reattore nucleare. Strutturalmente, qualsiasi reattore nucleare include i seguenti elementi:

- una zona attiva centrale con un moderatore di neutroni veloce. È qui che si verifica la reazione di fissione;

- strato di neutroni riflettenti. È necessario ridurre la radiazione ionizzante penetrante e aumentare l'efficienza dell'impianto;

- protezione contro le radiazioni. Di norma, scudi di piombo;

- liquido di raffreddamento In tutti i moderni modelli di reattori è una parte indispensabile;

- un dispositivo a barra per controllare il flusso mediante una reazione di decadimento nucleare;

- circuito di raffreddamento;

- meccanismo di controllo remoto.

Per il funzionamento delle caldaie del reattore nucleare,metalli pesanti - Uranio 233, 235 o plutonio 239. Le peculiarità di questi elementi sono che il decadimento spontaneo (scissione) ha luogo in ciascuna unità atomica in ciascuna unità di tempo. In questo processo i neutroni vengono rilasciati dai nuclei atomici. Un atomo che ha perso (acquisito) un neutrone si trasforma in un altro elemento della tavola periodica. Ad esempio, in questo modo, il plutonio-239 è ottenuto da Urano-238. Colpendo gli atomi vicini del materiale del combustibile, essi, a causa della loro alta velocità, rilasciano ulteriori neutroni. Il numero totale aumenta in progressione - inizia la reazione a catena della fissione nucleare. Se, in questa fase, non vengono prese misure per regolarlo, il risultato sarà una reazione nucleare a catena incontrollata accompagnata da un rilascio di una valanga di un'enorme quantità di energia (un'esplosione nucleare).

Per il controllo utilizzare due metodi obbligatori- introduzione nella zona attiva di un moderatore, che riduce la velocità del neutrone al livello di un processo autosufficiente e l'introduzione del numero necessario di barre di controllo (cadmio o boro) che assorbono un eccesso di neutroni.

Quando il decadimento dei nuclei, il calore viene rilasciato, che riscalda il refrigerante circolante (acqua), viene convertito in vapore e ruota la turbina del generatore elettrico.

Questo è lo schema di base. Ci sono molte delle sue varietà. Ad esempio, l'acqua di trasferimento del calore può essere naturalmente bollente o sotto pressione. Quest'ultimo permette di ottenere vapore surriscaldato, aumentando l'efficienza. Inoltre, l'acqua non è l'unico tipo di refrigerante (può essere gas o metallo liquido). Inoltre, in alcune modifiche dei reattori, il retarder non viene utilizzato.