Устройство ядерного реактора

Итак, мы рассмотрели теоретические аспекты работы реактора, теперь давайте ознакомимся с его устройством. Главная часть любого реактора – активная зона. В активной зоне происходят реакции деления. Там выделяется наибольшее количество тепла. Кроме того, в активной зоне реактора обязательно должен находиться замедлитель, как раз та самая часть, которая уменьшает скорость нейтронов, позволив им взаимодействовать с другими ядрами. Кроме этого, при работе реактора обязательно присутствует утечка нейтронов из активной зоны; чтобы повысить безопасность и вместе с тем увеличить возможность нейтронов оставаться в активной зоне нужен отражатель. Нельзя забывать, что во время ядерных реакций образуется большое количество теплоты, которое необходимо все время непрерывно отводить. Для этой цели через активную зону обязательно пропускают теплоноситель. Мы рассмотрели общие вопросы, теперь посмотрим на схеме, из чего и как, из каких частей состоит ядерный реактор.

 

Рис.2. Принципиальная схема ядерного реактора

 

 

Обратите внимание, что именно в активной зоне располагаются стержни с горючим. Это те стержни, которые наполнены обогащенным ураном, и именно тогда, когда этих стержней достаточное количество в активной зоне, начинается ядерная реакция. Кроме этого, для обеспечения безопасности и регулировки реакции обязательно сюда помещается стержень, а чаще всего это пластины, которые выполнены из элемента бора. Бор очень хорошо поглощает нейтроны, поэтому, вдвигая и выдвигая регулятор, мы можем регулировать количество нейтронов в активной зоне. Обязательно – отражатель, который не дает нейтронам покинуть активную зону, возвращает их обратно. Как правило, отражатель выполняется из бериллия. И следующее – это теплоноситель, который прокачивается через активную зону и отводит тепло. В большинстве случаев теплоносителем является вода, причем чаще всего тяжелая вода. Она также выполняет функцию замедлителя, обратите внимание. Замедлителем может быть тяжелая вода, вода, которая содержит изотопы водорода – дейтерий, тритий, а также углерод. Углерод тоже достаточно хороший замедлитель. Теплоноситель должен все время двигаться внутри, отводить тепло, и это должен быть замкнутый цикл.

Конечно, такого рода рисунок – это только принципиальная схема. На самом деле устройство атомного реактора гораздо сложнее, потому что мы должны полностью исключить присутствие человека там, где происходят все эти действия. Теплоноситель, отнимая тепло от активной зоны, сам обладает большой энергией и отдает свою энергию в теплообменники другому носителю тепла. В результате такой двойной передачи тепла образуется перегретый пар под высоким давлением и при высокой температуре, который потом поступает в турбины на электростанциях для вырабатывания электроэнергии.

Рис. 3. Передача тепла от реактора в генератор

 

 

Естественно, вся активная зона защищена очень толстым слоем специального бетона, который преграждает путь к радиоактивным излучениям.

История ядерных реакторов

Мы рассмотрели первый вид ядерного реактора. Первый ядерный реактор был пущен в 1942 году в США под руководством Энрико Ферми. Первая управляемая реакция была произведена там же. В СССР, в России, первый ядерный реактор был пущен в 1946 году.