Цепная реакция деления тяжелых ядер, условия ее протекания. Методы получения радиоактивного топлива для аэс

Под цепной реакцией деления понимают деления тяжелых ядер, при воздействии на них нейтронами. Ядро урана 235:

Если оказать воздействие нейтроном то:

Деле́ние ядра́ — процесс расщепления атомного ядра на два (реже три) ядра с близкими массами, называемых осколками деления. В результате деления могут возникать и другие продукты реакции: лёгкие ядра (в основном альфа-частицы), нейтроны и гамма-кванты. Деление бывает спонтанным (самопроизвольным) и вынужденным (в результате взаимодействия с другими частицами, прежде всего, с нейтронами). Деление тяжёлых ядер — экзотермический процесс, в результате которого высвобождается большое количество энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения.

Ядро урана 236 не стабильно и распадается - вылетают 2-3 нейтрона выделяется энергия Q. Первый акт реализации, первое поколение. Имеет место цепная реакция.

При одном поколении выделяется Q = 200MэВ.

Процесс цепной реакции деления характеризуют коэффициентом размножения нейтронов. Под этим коэффициентом понимают – отношение числа нейтронов в рассматриваемом поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении.

К = 1- критическое состояние – нормальный режим ядерного реактора.

K < 1- подкритическое состояние. В состоянии запуска или остановки.

К > 1 – надкритическим состоянием – ядерные боеприпасы

В процессе реакции образовавшиеся нейтроны:

1) Тепловые нейтроны.

2) Промежуточные нейтроны (резонансные).

3) Быстрые нейтроны.

1 и 3 – работа атомных реакторов.

Промежуточные – захватываются ядрами урана238 - образуется плутоний239 (искусствен. ядерное топливо).

Критерий деления нейтронов – кинетическая энергия.

1) От 10-3 до 0,5 эВ

2) От 0,5 до 104 эВ

3) От 104 до 108 эВ

Условия протекания цепной реакции деления

1) Уран 238 (как основное топливо) должен быть очищен от примеси, с целью уменьшения захвата нейтронов (резонансных) ядрами урана.

2) Если реакция планир на быстрых нейтронов, то происходит обогащение урана238 ураном235.

3) Если реакция планируется на тепловых нейтронах то:

А) увеличивают процент обогащения урана (более 20%).

Б) применяют замедлители – предназначен для преобразования быстрых нейтронов в тепловые. За счет отбора кинетической энергии. В качестве замедлителя выбирают вещества имеющие малую плотность. Применяют углерод в виде графита. Для уменьшения захвата нейтронов применяют чередование ядерного топлива с замедлителем. Системы называют системы гетерогенного типа, В системах где отсутствует такое чередование – системы гомогенного типа.

4) Для протекания реакции необходимо иметь критическую массу. Под критической массой ядерного топлива понимают минимальное количество ядерного топлива при котором начинается цепная реакция деления. Критическая масса зависит:

· Геометрия системы - сферическая структура

· Структуры ядерного топлива

· Материал из которого изготовлен отражатель нейтронов – бериллий самый лучший

Для начала реакции нужно 47 кг урана235.

Атомные реакторы могут работать:

1) Используя слабо обогащенный уран с любым замедлителем на тепловых нейтронах

2) На сильно обогащенном уране или искусственном ядерном топливе без замедлителя

 

86 Особенности предотвращения аварий в операторской работе, требования к отбору операторов.

Персонал, или кадры, — это основной штатный состав работников организации, выполняющий различные производственно-хозяйственные функции. Персонал характеризуется, прежде всего, численностью, которая определяется характером, масштабами, сложностью, трудоемкостью производственных процессов, степенью механизации, автоматизации, компьютеризации.

До начала физического пуска АЭС укомплектовывается подготовленным и допущенным к самостоятельной работе персоналом. При разработке и реализации планов и программ подготовки персонала администрация АЭС руководствуется отраслевыми НД, определяющими порядок подбора, комплектования, подготовки, переподготовки и аттестации кадров для ядерной энергетики.

Так как в обеспечении безопасности, надежности и экономической эффективности АЭС важнейшая роль принадлежит персоналу (руководящему, оперативному, эксплуатационному и ремонтному), то работа с персоналом является одной из основных задач руководителей АЭС и руководителей структурных подразделений. Человек является центральным звеном системы управления АЭС, поэтому к человеку-оператору на АЭС предъявляются весьма жесткие требования, основными из которых являются:

- необходимое состояние физического и психического здоровья;

- высокий уровень психологической подготовки, который определяет способность сохранять спокойствие в нестандартных ситуациях и принимать правильные решения в условиях дефицита времени и большой степени неопределенности;

- достаточный уровень профессиональной подготовки, соответствующий должностной инструкции;

- высочайшая дисциплина, ответственность и исполнительность;

- строжайшее соблюдение НД, регламентов и инструкций;

-способность к критическому анализу своих действий и работы подчиненного персонала;

- творческое отношение к выполняемой работе и инициативность.

К обслуживанию оборудования, трубопроводов и систем и управлению ими допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие предварительный медицинский осмотр в соответствии с утвержденными списками (перечнями) производств и профессий. В дальнейшем персонал АЭС проходит медицинский осмотр в установленные в данном подразделении сроки.

Оперативный персонал АЭС проходит психофизиологический контроль при приеме на работу и периодический в установленном порядке.

Для всего персонала АЭС устанавливаются обязательные формы подготовки, переподготовки и повышения квалификации в соответствии с требованиями ПОРП.

Цель обучения и подготовки персонала АЭС - достижение необходимого профессионального уровня знаний и практических навыков, необходимых для обеспечения безопасной эксплуатации АЭС.