Az atomenergia jelentősége a modern világban
A nukleáris energia hatalmas lépést tett előre az elmúlt néhány évtizedben, egyike lett a kritikus források villamos energia sok országban. Ugyanakkor emlékezni kell arra, hogy ennek az iparágnak a fejlődése nemzetgazdaság tudósok, mérnökök és hétköznapi munkások tízezrei hatalmas erőfeszítéseket tesznek, és mindent megtesznek annak érdekében, hogy a "békés atom" ne váljon valódi fenyegetéssé emberek millióira. Minden atomerőmű igazi magja az atomreaktor.
Az atomreaktor létrehozásának története
Az első ilyen eszközt a második világháború kellős közepén építette az Egyesült Államokban a híres tudós és mérnök E. Fermi. Szokatlan megjelenése miatt, amely egymásra rakott grafittömbökhöz hasonlított, ezt az atomreaktort "Chicago stack"-nek nevezték el. Érdemes megjegyezni, hogy ez az eszköz uránon működött, amelyet közvetlenül a blokkok közé helyeztek.
Atomreaktor építése a Szovjetunióban
Hazánkban fokozott figyelmet fordítottak a nukleáris kérdésekre is. Annak ellenére, hogy a tudósok fő erőfeszítései az atom katonai felhasználására összpontosultak, a kapott eredményeket aktívan használták békés célokra. Az első F-1 kódnevű atomreaktort a híres fizikus, I. Kurcsatov vezette tudóscsoport építette meg 1946 decemberének végén. Jelentős hátránya volt, hogy hiányzott mindenféle hűtőrendszer, így az általa leadott energia ereje rendkívül jelentéktelen volt. Ezzel egy időben a szovjet kutatók befejezték a megkezdett munkát, amelynek eredményeként mindössze nyolc évvel később megnyílt a világ első atomerőműve Obnyinszk városában.
A reaktor működési elve
Az atomreaktor rendkívül összetett és veszélyes műszaki eszköz. Működési elve azon alapul, hogy az urán bomlásakor több neutron bocsát ki, amelyek viszont kiütik az elemi részecskéket a szomszédos uránatomokból. Ennek eredményeként láncreakció jelentős mennyiségű energia szabadul fel hő és gamma-sugárzás formájában. Ugyanakkor figyelembe kell venni azt a tényt, hogy ha ez a reakció semmilyen módon nem szabályozható, akkor az urán atomok hasadása maximális rövid idő vezethet erős robbanás nemkívánatos következményekkel.
Ahhoz, hogy a reakció szigorúan körvonalazott keretek között menjen végbe, nagy jelentősége van egy atomreaktor tervezésének. Jelenleg minden ilyen szerkezet egyfajta kazán, amelyen keresztül a hűtőfolyadék áramlik. Általában vizet használnak ebben a minőségben, de vannak olyan atomerőművek, amelyek folyékony grafitot vagy nehézvizet használnak. Egy modern atomreaktor nem képzelhető el több száz speciális hatszögletű kazetta nélkül. Tüzelőanyag-elemeket tartalmaznak, amelyek csatornáin keresztül a hűtőfolyadékok áramlanak. Ezt a kazettát egy speciális réteg borítja, amely képes visszaverni a neutronokat és ezáltal lelassítani a láncreakciót
Az atomreaktor és védelme
Több védelmi szinttel rendelkezik. Magán a testen kívül speciális hőszigeteléssel és felülről biológiai védelemmel van ellátva. Mérnöki szempontból ez a szerkezet egy erős vasbeton bunker, amelynek ajtói a lehető legszorosabban záródnak.
A Chicagói Egyetem futballpálya nyugati lelátója alatt épült és 1942. december 2-án üzembe helyezett Chicago Pile-1 (CP-1) volt a világ első atomreaktora. Grafit- és uránblokkokból, valamint kadmium-, indium- és ezüstszabályozó rudakból állt, de nem volt sugárvédelmi és hűtőrendszere. felügyelő A projekt fizikusa, Enrico Fermi a CP-1-et "fekete téglák és fahasábok nedves halomának" nevezte.
A reaktor munkálatai 1942. november 16-án kezdődtek. Kemény munkát végeztek. A fizikusok és az egyetemi személyzet éjjel-nappal dolgozott. 57 rétegű urán-oxidból és grafittömbökbe ágyazott uráningotokból álló rácsot építettek. A szerkezetet faváz támasztotta alá. Protege Fermi, Leona Woods - az egyetlen nő a projekten - gondos méréseket végzett a "kupac növekedésével".
1942. december 2-án a reaktor készen állt a tesztelésre. 22 000 urántömböt tartalmazott, és 380 tonna grafitot, valamint 40 tonna urán-oxidot és hat tonna uránfémet fogyasztott el. A reaktor megépítése 2,7 millió dollárba került. A kísérlet 09-45-kor kezdődött. 49-en vettek részt: Fermi, Compton, Szilard, Zinn, Heberry, Woods, egy fiatal ács, aki grafittömböket és kadmiumrudakat készített, orvosok, hétköznapi diákok és más tudósok.
Három ember alkotta az „öngyilkos osztagot” – ők a biztonsági rendszer részét képezték. Feladatuk az volt, hogy eloltsák a tüzet, ha valami baj van. Volt vezérlés is: kézi vezérlésű vezérlőrudak és egy vészrúd, amelyet a reaktor feletti erkély korlátjára kötöttek. Vészhelyzet esetén az erkélyen szolgálatot teljesítő személynek el kellett vágnia a kötelet, és a rúd eloltotta a reakciót.
15-53 éves korában, a történelemben először, önfenntartó lánc kezdődött nukleáris reakció... A kísérlet sikeres volt. A reaktor 28 percig működött.
Ezenkívül szükség esetén gyorsan lehűtjük a reaktort egy vödör vizetés jég.
| Elem | Hőkapacitás |
|---|---|
| Hűtőrúd 10k(angol. 10k hűtőcella) | |
| 10 000 | |
| Hűtőrúd 30k(30K hűtőcella) | |
| 30 000 | |
| Hűtőrúd 60k(angol 60K Coolant Cell) | |
| 60 000 | |
| Piros kondenzátor(angol RSH-Condensator) | |
| 19 999 | |
| Ha egy túlhevült kondenzátort a redstone porral együtt helyez el a crafting rácsba, 10 000 eT-val pótolhatja a hőellátását. Így két porra van szükség a kondenzátor teljes újjáépítéséhez. |
|
| Lapis lazuli kondenzátor(angol LZH-Condensator) | |
| 99 999 | |
| Nemcsak redstone-val (5000 eT), hanem lapis lazulival is pótolják 40 000 eT-ért. |
Atomreaktor hűtése (1.106-os verzióig)
- A hűtőrúd 10 000 eT tárolására képes, és másodpercenként 1 eT-rel hűtik.
- A reaktor burkolata is 10 000 eT-t tárol, másodpercenként hűl 1 eT-enként 10% eséllyel (átlagosan 0,1 eT). A hőszigetelő lemezeken keresztül az üzemanyagrudak és a hőelosztók nagyobb számú hűtőelemhez tudják elosztani a hőt.
- A hőelosztó 10 000 eT-t tárol, és kiegyenlíti a közeli elemek hőszintjét is, de mindegyiknél legfeljebb 6 eT / s-ot oszt el újra. Ezenkívül újraelosztja a hőt a házon, akár 25 eT / s-ig.
- Passzív hűtés.
- Az atomreaktor körüli 3x3x3-as területen a reaktort körülvevő légtömbök 0,25 eT/s-kal hűtik az edényt, és minden egyes vízblokk 1 eT/s-mal hűti le az edényt.
- Ezenkívül magát a reaktort 1 eT / s-kal hűtik, ami miatt belső rendszer szellőzés.
- A reaktor minden további kamrája szellőzéssel is rendelkezik, és további 2 eT/s-kal hűti az edényt.
- De ha lávablokkok (források vagy áramlatok) vannak a 3x3x3 zónában, akkor 3 eT / s-kal csökkentik a ház hűtését. És egy égő tűz ugyanazon a területen 0,5 eT / s-kal csökkenti a hűtést.
- Vészhűtés (1.106-os verzióig).
- A zónába helyezett vödör víz 250 eT-rel hűti a reaktortartályt, ha legalább 4000 eT-rel melegszik.
- A jég 300 eT-rel hűti le a hajótestet, ha legalább 300 eT-rel melegszik.
Az atomreaktorok osztályozása
Az atomreaktoroknak saját besorolásuk van: MK1, MK2, MK3, MK4 és MK5. A típusokat a hő- és energialeadás, valamint néhány egyéb szempont határozza meg. Az MK1 a legbiztonságosabb, de a legkevesebb energiát termeli. Az MK5 termeli a legtöbb energiát a legnagyobb robbanási valószínűséggel.
MK1
A legbiztonságosabb reaktortípus, amely egyáltalán nem melegszik fel, ugyanakkor a legkevesebb energiát termeli. Két altípusra oszlik: MK1A - az egyik, amely megfelel az osztály feltételeinek, függetlenül attól a környezetés MK1B – olyan, amely passzív hűtést igényel, hogy megfeleljen az 1. osztályú szabványoknak.
MK2
A legoptimálisabb reaktortípus, amely teljes teljesítménnyel üzemelve nem melegszik fel 8500 eT-nél többet ciklusonként (az az idő, amely alatt a fűtőelemnek van ideje teljesen kisütni, vagy 10 000 másodperc). Így ez az optimális hő/energia kompromisszum. Az ilyen típusú reaktorokhoz külön MK2x besorolás is létezik, ahol x az a ciklusok száma, amelyeket a reaktor kritikus túlmelegedés nélkül fog működni. A szám 1 (egy ciklus) és E (16 vagy több ciklus) között lehet. Az MK2-E a mérce az összes atomreaktor között, mivel gyakorlatilag örök. (Azaz a 16. ciklus vége előtt a reaktornak lesz ideje lehűlni 0 eT-re)
MK3
Egy reaktor, amely legalább 1/10-ig képes működni teljes ciklus nincs víz párolgás / blokk olvadás. Erősebb, mint az MK1 és MK2, de további felügyeletet igényel, mert egy idő után a hőmérséklet elérheti a kritikus szintet.
MK4
Olyan reaktor, amely a teljes ciklus legalább 1/10-ét képes robbanás nélkül üzemelni. A munkaképes fajok közül a legerősebb Atomreaktorok ami a legtöbb figyelmet igényel. Állandó felügyeletet igényel. Első alkalommal tesz közzé körülbelül 200 000-1 000 000 EE-t.
MK5
Az 5. osztályú atomreaktorok nem működnek, főként a felrobbanás bizonyítására használják. Bár lehet ebből az osztályból működőképes reaktort készíteni, ennek semmi értelme.
További besorolás
Annak ellenére, hogy a reaktorok már 5 osztályúak, a reaktorokat esetenként több jelentéktelenebb, de nem jelentéktelenebb alosztályra osztják a hűtés, a hatásfok és a termelékenység típusa szerint.
Hűtés
-SUC(egyszer használatos hűtőfolyadékok - hűtőelemek egyszer használatos)
- az 1.106-os verzió előtt ez a jelölés a reaktor vészhelyzeti lehűtését jelezte (vödrök vízzel vagy jéggel). Az ilyen reaktorokat jellemzően ritkán vagy egyáltalán nem használják, mivel előfordulhat, hogy egy reaktor felügyelet nélkül nagyon hosszú ideig nem működik. Ezt általában az Mk3 vagy Mk4 esetében használták.
- az 1.106-os verziójú hőkondenzátorok megjelenése után. A -SUC alosztály mostantól termikus kondenzátorok jelenlétét jelöli az áramkörben. A hőkapacitásuk gyorsan visszaállítható, de a vörös port vagy a lapis lazulit el kell pazarolnia.
Hatékonyság
A hatásfok a fűtőelemek által előállított impulzusok átlagos száma. Nagyjából ez a reaktor működése során nyert több millió energia, osztva a fűtőelemek számával. De a dúsítási sémák esetében az impulzusok egy részét dúsításra fordítják, és ebben az esetben a hatásfok nem teljesen felel meg a kapott energiának, és magasabb lesz.
Az iker- és négyszeres tüzelőanyag-rudak alapvető hatásfoka magasabb, mint az egyszeresek. Önmagukban az egyes fűtőelemek egy impulzust, a kettősek kettőt, a négyesek pedig három impulzust adnak elő. Ha a négy szomszédos cella közül az egyikben van egy másik üzemanyagrúd, egy kimerült üzemanyagrúd vagy egy neutronreflektor, akkor az impulzusok száma eggyel nő, azaz maximum 4-gyel A fentiekből kitűnik, hogy a hatásfoka nem lehet 1-nél kisebb és 7-nél nagyobb.
| Jelzés | Jelentése hatékonyság |
|---|---|
| EE | =1 |
| ED | > 1 és<2 |
| EC | ≥2 és<3 |
| EB | ≥3 és<4 |
| EA | ≥4 és<5 |
| EA + | ≥5 és<6 |
| EA ++ | ≥6 és<7 |
| EA* | =7 |
Egyéb alosztályok
A reaktordiagramokon időnként további betűket, rövidítéseket vagy egyéb szimbólumokat láthat. Bár ezeket a karaktereket használják (például a -SUC alosztályt korábban nem regisztrálták hivatalosan), nem túl népszerűek. Ezért a reaktorát akár Mk9000-2 EA ^ dzhigurdának is nevezheti, de az ilyen típusú reaktorokat egyszerűen nem fogják megérteni, és viccnek fogják tekinteni.
Reaktor építés
Mindannyian tudjuk, hogy egy reaktor felmelegszik, és hirtelen robbanás következhet be. És ki-be kell kapcsolnunk. Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan védheti meg otthonát, és hogyan hozhatja ki a legtöbbet egy olyan reaktorból, amely soha nem fog felrobbanni. Ebben az esetben már 6 reaktorkamrát kell szállítani.
Kilátás a reaktor kamráival. Atomreaktor belül.
- Fedje le a reaktort megerősített kővel (5x5x5)
- Végezzen passzív hűtést, azaz töltse fel vízzel az egész reaktort. Felülről öntsük, mert a víz lefelé fog folyni. Ezzel a rendszerrel a reaktort másodpercenként 33 eT-vel hűtik le.
- Hűtőrudakkal, stb. előállítsa a maximális energiamennyiséget. Legyen óvatos, mert akár 1 hőelosztó is rosszul van elhelyezve, katasztrófa következhet be! (a diagram az 1.106-os verzióig látható)
- Hogy az MFE-nk ne robbanjon fel a nagyfeszültségtől, trafót rakunk, mint a képen.
Mk-V EB reaktor
Sokan tudják, hogy a frissítések változásokat okoznak. Az egyik ilyen frissítés új üzemanyag-elemeket vezetett be – kettős és négyes. A fenti áramkör nem illik ezekhez az üzemanyagrudakhoz. Az alábbiakban egy meglehetősen veszélyes, de hatékony reaktor gyártásának részletes leírása található. Ehhez az IndustrialCraft 2-nek nukleáris vezérlésre van szüksége. Ez a reaktor valós időben körülbelül 30 perc alatt töltötte meg az MFSU-t és az MFE-t. Sajnos ez egy MK4 osztályú reaktor. De teljesítette a feladatát azzal, hogy 6500 eT-re fűtött. Javasoljuk, hogy 6500-at helyezzen a hőmérséklet-érzékelőre, és csatlakoztasson egy riasztót és egy vészleállító rendszert az érzékelőhöz. Ha a riasztás két percnél tovább kelt, akkor jobb, ha manuálisan kapcsolja ki a reaktort. Az épület ugyanaz, mint fent. Csak az alkatrészek elhelyezkedése változott.
Kimeneti teljesítmény: 360 EU / t
Teljes EU: 72 000 000 EU
Előállítási idő: 10 perc. 26 mp.
Újratöltési idő: lehetetlen
Ciklusok maximális száma: 6,26% ciklus
Teljes idő: Soha
Egy ilyen reaktorban a legfontosabb, hogy ne robbanjon fel!
Mk-II-E-SUC Breeder EA + reaktor sovány üzemanyag-dúsítási képességgel
Meglehetősen hatékony, de drága reaktortípus. Percenként 720 000 eT-t termel, és a kondenzátorok 27/100-al melegednek fel, ezért a kondenzátorok hűtése nélkül a reaktor 3 perces ciklusokat bír ki, a 4. pedig szinte biztosan felrobbantja. Dúsítás céljából kimerült üzemanyagrudak beépítése lehetséges. Javasoljuk, hogy a reaktort egy időzítőhöz kössék, és a reaktort egy megerősített kőből készült "szarkofágba" zárják. A nagy kimeneti feszültség (600 EU / t) miatt nagyfeszültségű vezetékekre és HV transzformátorra van szükség.
Kimeneti teljesítmény: 600 EU / t
Teljes EU: 120 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Mk-I EB reaktor
Az elemek egyáltalán nem melegszenek fel, 6 db négyszeres üzemanyagrúd működik.
Kimeneti teljesítmény: 360 EU / t
Teljes EU: 72 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Újratöltési idő: nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen számú
Teljes idő: 2 óra 46 perc. 40 mp.
Reaktor Mk-I EA ++
Alacsony fogyasztású, de gazdaságos az alapanyagok szempontjából és olcsó az építése. Neutron reflektorokat igényel.
Kimeneti teljesítmény: 60 EU / t
Teljes EU: 12 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Újratöltési idő: nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen számú
Teljes idő: 2 óra 46 perc. 40 mp.
Mk-I EA reaktor *
Közepes teljesítményű, de viszonylag olcsó és leghatékonyabb. Neutron reflektorokat igényel.
Kimeneti teljesítmény: 140 EU / t
Teljes EU: 28 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Újratöltési idő: nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen számú
Teljes idő: 2 óra 46 perc. 40 mp.
Mk-II-E-SUC Breeder EA + reaktor, urándúsítás
Kompakt és olcsón építhető urándúsító üzem. A biztonságos működési idő 2 perc 20 másodperc, ezután javasolt a lapis lazuli kondenzátorok javítása (1 - 2 lapis lazuli + 1 redstone javítása), ami miatt folyamatosan figyelnie kell a reaktort. Ezenkívül az egyenetlen dúsítás miatt az erősen dúsított botokat ajánlatos gyengén dúsítottra cserélni. Ugyanakkor ciklusonként 48 000 000 EU-t tud kiadni.
Kimeneti teljesítmény: 240 EU / t
Teljes EU: 48 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Újratöltési idő: nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen számú
Teljes idő: 2 óra 46 perc. 40 mp.
Mk-I EC reaktor
"Szoba" reaktor. Kis teljesítményű, de nagyon olcsó és teljesen biztonságos - a reaktor teljes felügyelete a rudak cseréjére korlátozódik, mivel a szellőztetéssel történő hűtés 2-szeresével meghaladja a hőtermelést. A legjobb, ha az MFE / MFSM közelébe helyezi, és beállítja, hogy részlegesen feltöltött állapotban Redstone jelet adjon ki (Emit, ha részlegesen van feltöltve), így a reaktor automatikusan feltölti az energiatárolót, és kikapcsol, ha megtelt. Az összes alkatrész elkészítéséhez 292 réz, 102 vas, 24 arany, 8 vöröskő, 7 gumi, 7 ón, 2 egység könnyű por és lapis lazuli, valamint 6 egység uránérc szükséges. Ciklusonként 16 millió darabot gyárt.
Kimeneti teljesítmény: 80 EU / t
Teljes EU: 32 000 000 EU
Generációs idő: Teljes ciklus
Újratöltési idő: nem szükséges
Maximális ciklusok: végtelen számú
Teljes idő: kb 5 óra 33 perc. 00 mp.
Reaktor időzítő
Az MK3 és MK4 osztályú reaktorok rövid idő alatt sok energiát termelnek, de hajlamosak felügyelet nélkül felrobbanni. De egy időzítő segítségével még ezeket a szeszélyes reaktorokat is működésbe hozhatja kritikus túlmelegedés nélkül, és lehetővé teszi, hogy elmenjen, például homokot ásni a kaktuszfarm számára. Íme három példa az időzítőkre:
- Időzítő az adagolóból, fa gomb és nyilak (1. ábra). A kilőtt nyíl egy entitás, élettartama 1 perc. Ha egy nyíllal ellátott fa gombot csatlakoztatunk a reaktorhoz, az ~ 1 percig fog működni. 1,5 mp. Legjobb lenne megnyitni a hozzáférést a fagombhoz, akkor lehet sürgősen leállítani a reaktort. Ezzel együtt a nyilak fogyasztása is csökken, hiszen ha az adagolót a fa gombon kívül még egy gombhoz csatlakoztatjuk, a többszörös jelzés hatására az adagoló megnyomása után azonnal 3 nyilat enged el.
- Időzítő fa nyomólapból (2. ábra). A fából készült nyomólap reagál, ha tárgyat esnek rá. A kiejtett tárgyak "élettartam" 5 perc (az SMP-ben a ping miatt eltérések lehetségesek), és ha a tányért rákötjük a reaktorra, akkor ~ 5 percig működik. 1 perc. Több időzítő létrehozásakor ezt az időzítőt helyezheti az első helyre a láncban, hogy ne tegyen adagolót. Ezután az időzítők teljes láncát elindítja a játékos, aki egy tárgyat dob a nyomólapra.
- Ismétlő időzítő (3. ábra). Az átjátszó időzítővel lehet finomhangolni a reaktor működésének késleltetését, de ez nagyon körülményes és sok erőforrást igényel, hogy akár egy kis késleltetést is létrehozzon. Maga az időzítő a jel támogató vonal (10.6). Amint látja, sok helyet foglal, és 1,2 másodperces jelkésleltetés esetén. akár 7 átjátszóra van szükség (21
Passzív hűtés (1.106-os verzióig)
Magának a reaktornak az alaphűtése 1. Ezután a reaktor körüli 3x3x3-as területet ellenőrizzük. Minden reaktorkamra hozzáad 2-t. A víz (forrás vagy áram) blokk hozzáad 1-et. A lávablokk (forrás vagy áram) 3-mal csökken. A levegő és a tűzblokkokat külön számoljuk. Hozzáadják a hűtést (levegőblokkok száma-2 × tűzes blokkok száma) / 4(ha az osztás eredménye nem egész, akkor a tört részt el kell hagyni). Ha a teljes hűtés kisebb, mint 0, akkor 0-nak tekintjük.
Vagyis a reaktortartály külső tényezők hatására nem tud felmelegedni. A legrosszabb esetben a passzív hűtés egyszerűen nem hűti le.Hőfok
Magas hőmérsékleten a reaktor negatívan hat a környezetre. Ez a hatás a fűtési együtthatótól függ. Fűtési együttható = Aktuális RPV hőmérséklet / Maximális hőmérséklet, ahol Maximális reaktorhőmérséklet = 10000 + 1000 * reaktorkamrák száma + 100 * termolemezek száma a reaktorban.
Ha a fűtési együttható:- <0,4 - никаких последствий нет.
- > = 0,4 - van esély 1,5 × (fűtési együttható -0,4) hogy egy véletlenszerű blokk kerül kiválasztásra a zónában 5 × 5 × 5és ha kiderül, hogy gyúlékony tömb, például levelek, bármilyen fa, gyapjú vagy ágy, akkor megég.
- ha ez egy központi blokk (maga a reaktor) vagy egy alapkőzetblokk, akkor nem lesz hatása.
- kőtömbök (beleértve a lépcsőket és ércet), vastömbök (beleértve a reaktorblokkokat), láva, föld, agyag lávafolyammá alakulnak.
- ha levegőtömbről van szó, akkor megkísérlik tüzet gyújtani a helyén (ha nincsenek szilárd blokkok a közelben, a tűz nem jelenik meg).
- a többi blokk (beleértve a vizet is) elpárolog, és helyükön megkísérlik a tüzet gyújtani.
- > = 1 - Robbanás! A robbanási alapteljesítmény 10. A reaktorban minden fűtőelem 3 egységgel növeli a robbanási teljesítményt, és minden reaktorház eggyel csökkenti. Ezenkívül a robbanás ereje legfeljebb 45 egységre korlátozódik. A kihulló tömbök számát tekintve ez a robbanás egy atombombához hasonlít, a tömbök 99%-a megsemmisül a robbanás után, az esés pedig csak 1%.
Fűtési vagy alacsony dúsítású fűtőelem-rúd számítása, majd a reaktortartályt 1 eT-vel melegítjük.
- Ha egy vödör vízről van szó, és a reaktortartály hőmérséklete meghaladja a 4000 eT-t, akkor az edényt 250 eT-rel lehűtik, és a vödör vizet egy üres vödörre cserélik.
- Ha lávavödörről van szó, akkor a reaktortartály 2000 eT-vel felmelegszik, és a lávavödör helyére üres vödör kerül.
- Ha ez egy jégtömb, és a test hőmérséklete meghaladja a 300 eT-t, akkor a test 300 eT-rel lehűl, és a jég mennyisége 1-gyel csökken. Ez azt jelenti, hogy a teljes jégköteg nem párolog el egyszer.
- Ha ez egy hőelosztó, akkor a következő számítást kell elvégezni:
- 4 szomszédos cella kerül ellenőrzésre, a következő sorrendben: bal, jobb, felső és alsó.
- Ha az egyenleg nagyobb, mint 6, akkor egyenlő 6-tal.
- Ha a szomszédos elem hűtőkapszula, akkor felmelegszik a számított mérleg értékére.
- Ha ez a reaktor héja, akkor a hőátadás további számítása történik.
- Ha a lemez mellett nincs hűtőkapszula, akkor a lemez felmelegszik a számított mérleg értékére (a hőelosztó hője nem jut el a termolemezen keresztül más elemekhez).
- Ha vannak hűtőkapszulák, akkor ellenőrzik, hogy a hőegyensúly el van-e osztva azok számával maradék nélkül. Ha nem osztható, akkor a hőegyensúly 1 eT-vel növekszik, és a lemezt 1 eT-vel hűtik, amíg teljesen fel nem osztódik. De ha a reaktorhéjat lehűtik, és az egyensúlyt nem osztják fel teljesen, akkor felmelegszik, és az egyensúly addig csökken, amíg teljesen szét nem kezd.
- És ennek megfelelően ezeket az elemeket olyan hőmérsékletre melegítik, amely egyenlő Egyenleg / Mennyiség.
- Modulo-nak veszi, és ha nagyobb, mint 6, akkor egyenlő 6-tal.
- A hőelosztó az egyensúlyi értékre melegszik fel.
- A szomszédos elemet az egyensúlyi érték hűti.
- A hőelosztó és a ház közötti hőegyensúly kiszámításra kerül.
- Ha az egyenleg pozitív, akkor:
- Ha az egyenleg nagyobb, mint 25, akkor az egyenlő 25-tel.
- A hőelosztót a számított mérleg értékére hűtik.
- A reaktortartályt a számított mérleg értékére melegítjük.
- Ha az egyenleg negatív, akkor:
- Modulo-t veszünk, és ha több mint 25, akkor egyenlő 25-tel.
- A hőelosztó a számított egyensúlyi értékre melegszik fel.
- A reaktortartályt lehűtjük a számított mérleg értékére.
- Ha ez egy üzemanyagrúd, és a reaktort nem fojtja el vörös por jele, akkor a következő számításokat kell elvégezni:
- kevesebb, mint 3000 - 1/8 esély (12,5%);
- 3000 és 6000 alatti - 1/4 (25%);
- 6000 és 9000 alatti - 1/2 (50%);
- 9000 vagy magasabb - 1 (100%).
- 0? A reaktortartályt 10 eT-vel melegítjük.
- 1: a hűtőelem 10 eT-vel felmelegszik.
- 2: a hűtőelemeket egyenként 4 eT fűtik.
- 3: mindegyik felmelegszik 2 eT-vel.
- 4: mindegyik felmelegszik 1 eT-vel.
Számítási példa
Vannak olyan programok, amelyek kiszámítják ezeket a sémákat. A megbízhatóbb számítások és a folyamat jobb megértése érdekében érdemes ezeket használni.
Vegyük például ezt az elrendezést három uránrúddal. 
A számok jelzik az elemek kiszámításának sorrendjét ebben a sémában, és ugyanazok a számok jelölik az elemeket, hogy ne keveredjen össze.
Például számítsuk ki a hőeloszlást az első és a második másodpercben. Feltételezzük, hogy eleinte nincs az elemek felmelegedése, a passzív hűtés maximális (33 eT), és nem vesszük figyelembe a termolemezek hűtését.
Első lépés.
- A reaktor nyomástartó edényének hőmérséklete 0 eT.
- 1 - A reaktor burkolata (TP) még nincs felfűtve.
- 2 - A hűtőkapszula (OxC) még nincs felmelegítve, és ennél a lépésnél már nem hűtik (0 eT).
- 3 - A TVEL 8 eT-t (2 ciklus 4 eT) allokál az 1. TP-re (0 eT), amely felmelegíti 8 eT-re, a 2. OxC-n (0 eT) pedig 8 eT-re. .
- 4 - Az OxC még nincs felmelegítve, és ennél a lépésnél már nem hűtik (0 eT).
- 5 - A még nem fűtött hőelosztó (TP) 2 m OxC-kal (8 eT) fogja kiegyenlíteni a hőmérsékletet. Lehűti 4 eT-re, magát pedig 4 eT-re.
- 6 - A TVEL 12 eT-t (3 ciklus 4 eT) allokál az 5. TP-re (1 eT), amely 13 eT-re melegíti fel, és a 7. TP-re (0 eT), amely 12 eT-re fűti fel. .
- 7 - A TP már 12 eT-re melegszik és 10% eséllyel tud lehűlni, de itt nem vesszük figyelembe a lehűlés esélyét.
- 8 - TP (0 eT) kiegyenlíti a 7. TP hőmérsékletét (12 eT), és 6 eT-t vesz el belőle. A 7. TP 6 eT-re hűl le, a 8. TP pedig 6 eT-re melegszik fel.
- 9 - Az OxC (3 eT) 2 eT-re hűl le.
- 10 - OxC (2 eT) 1 eT-re hűl le.
- 11 - A TVEL 8 eT-t (2 ciklus 4 eT) allokál a 10. OxC-re (1 eT), amely 9 eT-re melegíti fel, és a 13. TP-re (0 eT), amely 8 eT-ig fűti fel.
Az ábrán piros nyilak jelzik az uránrudakból történő felfűtést, kék - hőelosztókkal történő hőkiegyenlítés, sárga - energiaelosztás a reaktortartály felé, barna - az elemek végső felmelegedése ennél a lépésnél, kék - hűtés a kapszulák hűtésére. A jobb felső sarokban lévő számok a végső melegítést, az uránrudaknál pedig a működési időt mutatják.
Utolsó fűtés az első lépés után:
- reaktortartály - 1 eT
- 1TP - 8 eT
- 2ОхС - 4 еТ
- 4ОхС - 1 еТ
- 5TR - 13 eT
- 7TP - 6 eT
- 8TR - 1 eT
- 9ОхС - 2 еТ
- 10ОхС - 9 еТ
- 12ОхС - 0 еТ
- 13TP - 8 eT
Második lépés.
- A reaktortartályt 0 eT-re hűtjük.
- 1 - TP, nem vesszük figyelembe a hűtést.
- 2 - Az OxC (4 eT) 3 eT-re hűl le.
- 3 - A TVEL 8 eT-t (2 ciklus 4 eT) allokál az 1. TP-re (8 eT), amely 16 eT-re melegíti fel, a 2. OxC-n (3 eT) pedig 11 eT-re. .
- 4 - Az OxC (1 eT) 0 eT-re hűl le.
- 5 - A TP (13 eT) 2m OxC-kal (11 eT) egyensúlyozza ki a hőmérsékletet. 12 eT-ig melegíti, maga pedig 12 eT-ig hűti le.
- 6 - A TVEL 12 eT-t (3 ciklus 4 eT) allokál az 5. TP-re (5 eT), amely 17 eT-re melegíti fel, és a 7. TP-re (6 eT), amely 18 eT-re fűti fel. .
- 7 - TP (18 eT), ne vegye figyelembe a hűtést.
- 8 - TP (1 eT) kiegyenlíti a 7. TP (18 eT) hőmérsékletét és 6 eT-t vesz el tőle. A 7. TP 12 eT-re, a 8. TP pedig 7 eT-re hűl le.
- 9 - Az OxC (4 eT) 3 eT-re hűl le.
- 10 - OxC (10 eT) 9 eT-re hűl le.
- 11 - A TVEL 8 eT-t (2 ciklus 4 eT) oszt ki a 10. OxC-nek (9 eT), amely 17 eT-re melegíti fel, és a 13. TP-nek (8 eT), amely 16 eT-ig melegíti fel. .
- 12 - Az OxC (1 eT) 0 eT-re hűl le.
- 13 - TP (8 eT), nem vesszük figyelembe a hűtést.
Utolsó fűtés a második lépés után:
- reaktortartály - 4 eT
- 1TP - 16 eT
- 2ОхС - 12 еТ
- 4ОхС - 2 еТ
- 5TR - 17 eT
- 7TP - 12 eT
- 8TR - 4 eT
- 9ОхС - 3 еТ
- 10ОхС - 17 еТ
- 12ОхС - 0 еТ
- 13TP - 16 eT
A hasadási láncreakció mindig hatalmas energia felszabadulásával jár. Ennek az energiának a gyakorlati felhasználása az atomreaktor fő feladata.
Az atomreaktor olyan berendezés, amelyben szabályozott vagy szabályozott maghasadási reakciót hajtanak végre.
A működési elv szerint az atomreaktorokat két csoportra osztják: termikus reaktorokra és gyorsreaktorokra.
Hogyan működik egy atomtermikus reaktor
Egy tipikus atomreaktor a következőket tartalmazza:
- Aktív zóna és moderátor;
- Neutronok reflektora;
- Hőhordozó;
- Láncreakció vezérlő rendszer, vészvédelem;
- Monitoring és sugárvédelmi rendszer;
- Távirányító rendszer.
1 - aktív zóna; 2 - reflektor; 3 - védelem; 4 - vezérlőrudak; 5 - hűtőfolyadék; 6 - szivattyúk; 7 - hőcserélő; 8 - turbina; 9 - generátor; 10 - kondenzátor.
Aktív zóna és retarder
A magban zajlik le a szabályozott hasadási láncreakció.
A legtöbb atomreaktor az urán-235 nehéz izotópjait használja. De az uránérc természetes mintáiban annak tartalma csak 0,72%. Ez a koncentráció nem elegendő a láncreakció kialakulásához. Ezért az ércet mesterségesen dúsítják, így ennek az izotópnak a tartalma 3%.
A hasadóanyagot vagy a nukleáris üzemanyagot pelletekbe helyezik hermetikusan lezárt rudakba, amelyeket üzemanyagrudaknak (fűtőanyag-rudaknak) neveznek. Átjárják az egész mag tele van moderátor neutronok.
Miért van szükség neutron moderátorra egy atomreaktorban?
Az a tény, hogy az urán-235 atommagok bomlása után született neutronok nagyon nagy sebességgel rendelkeznek. Más uránmagok általi befogásuk valószínűsége több százszor kisebb, mint a lassú neutronok befogásának valószínűsége. És ha sebességüket nem csökkentik, a nukleáris reakció idővel elhalhat. A moderátor megoldja a neutronok sebességének csökkentését is. Ha vizet vagy grafitot helyezünk a gyors neutronok útjába, mesterségesen csökkenthető a sebességük, és így növelhető az atomok által befogott részecskék száma. Ugyanakkor a reaktorban lezajló láncreakcióhoz kevesebb nukleáris üzemanyagra van szükség.
A lassítási folyamat eredményeként termikus neutronok, melynek sebessége gyakorlatilag megegyezik a gázmolekulák szobahőmérsékletű hőmozgási sebességével.
Atomreaktorokban moderátorként vizet, nehézvizet (deutérium-oxid D 2 O), berilliumot, grafitot használnak. De a legjobb moderátor a D 2 O nehézvíz.
Neutron reflektor
A neutronok környezetbe való szivárgásának elkerülése érdekében az atomreaktor zónáját körülveszik neutron reflektor... A reflektorokhoz gyakran ugyanazokat az anyagokat használják, mint a lassítókhoz.
Hőhordozó
A magreakció során felszabaduló hőt hűtőközeg segítségével távolítják el. Az atomreaktorokban hűtőközegként gyakran használnak közönséges természetes vizet, amelyet korábban különféle szennyeződésektől és gázoktól tisztítottak. De mivel a víz már 100 0 C hőmérsékleten és 1 atm nyomáson forr, a forráspont növelése érdekében a nyomást az elsődleges hűtőkörben növelik. A primer körben a víz a reaktormagban keringve átmossa a tüzelőanyag-rudakat, felmelegszik 320 0 C hőmérsékletre. Ezután a hőcserélőn belül hőt ad le a szekunder körben lévő víznek. A csere hőcserélő csöveken halad át, így nincs érintkezés a második kör vizével. Ez kizárja a radioaktív anyagok bejutását a hőcserélő második körébe.
És akkor minden úgy történik, mint egy hőerőműben. A második körben lévő víz gőzzé alakul. A gőz egy turbinát forgat, amely egy elektromos generátort hajt meg, amely elektromos áramot hoz létre.
Nehézvizes reaktorokban a D 2 O nehézvíz szolgál hűtőközegként, és olvadt fémet használnak a folyékony fém hűtőközeggel működő reaktorokban.
Láncreakciót vezérlő rendszer
A reaktor pillanatnyi állapotát az ún reakcióképesség.
ρ = ( k -1) / k ,
k = n i / n i -1 ,
ahol k - neutronszorzótényező,
n i - a következő generációs neutronok száma egy maghasadási reakcióban,
n i -1 , - az előző generációs neutronok száma ugyanabban a reakcióban.
Ha k ˃ 1 , a láncreakció nő, a rendszer ún szuperkritikusan th. Ha k< 1 , a láncreakció kialszik, és a rendszer ún szubkritikus... Nál nél k = 1 bent van a reaktor stabil kritikus állapot, mivel a hasadó magok száma nem változik. Ebben az állapotban reaktivitás ρ = 0 .
A reaktor kritikus állapotát (az atomreaktorban szükséges neutronsokszorozó tényezőt) mozgatással tartják fenn. vezérlő rudak... Az anyag, amelyből készülnek, olyan anyagokat tartalmaz, amelyek elnyelik a neutronokat. Ezeknek a rudaknak a magba való kiterjesztésével vagy becsúsztatásával a maghasadási reakció sebessége szabályozható.
A vezérlőrendszer biztosítja a reaktor vezérlését annak indítása, ütemezett leállítása, feszültség alatti üzemeltetése során, valamint az atomreaktor vészhelyzeti védelmét. Ez a vezérlőrudak helyzetének megváltoztatásával érhető el.
Ha a reaktor bármely paramétere (hőmérséklet, nyomás, teljesítményemelkedés sebessége, üzemanyag-fogyasztás stb.) eltér a normától, és ez balesethez vezethet, speciális vészrudakés gyorsan leáll a magreakció.
Annak biztosítása érdekében, hogy a reaktor paraméterei megfeleljenek a szabványoknak, figyelik azokat monitoring és sugárvédelmi rendszerek.
A környezet radioaktív sugárzás elleni védelme érdekében a reaktort vastag betonházba helyezik.
Távirányító rendszerek
Az atomreaktor állapotára vonatkozó összes jel (hűtőfolyadék hőmérséklete, sugárzási szint a reaktor különböző részeiben stb.) a reaktor vezérlőpultjára kerül, és számítógépes rendszerekben feldolgozzák. Az üzemeltető megkapja az összes szükséges információt és ajánlást bizonyos eltérések kiküszöbölésére.
Gyorsreaktorok
Az ilyen típusú reaktorok és a termikus neutronos reaktorok között az a különbség, hogy az urán-235 bomlása után keletkező gyors neutronokat nem lassítja, hanem az urán-238 elnyeli, majd plutónium-239-vé alakul. Ezért gyorsreaktorokat használnak fegyveres minőségű plutónium-239 és hőenergia előállítására, amelyet az atomerőmű generátorai alakítanak át elektromos energiává.
Az ilyen reaktorok nukleáris üzemanyaga urán-238, nyersanyaga pedig urán-235.
A természetes uránérc 99,2745%-át az urán-238 teszi ki. Amikor egy termikus neutron elnyelődik, nem osztódik, hanem az urán-239 izotópjává válik.
Valamivel a β-bomlás után az urán-239 a neptúnium-239 magjává alakul:
239 92 U → 239 93 Np + 0 -1 e
A második β-bomlás után hasadó plutónium-239 képződik:
239 9 3 Np → 239 94 Pu + 0 -1 e
És végül, az alfa-bomlás után a plutónium-239 magok urán-235-öt kapnak:
239 94 Pu → 235 92 U + 4 2 He
A reaktor zónájában a nyersanyagokkal (urán-235-tel dúsított) üzemanyagrudak találhatók. Ezt a zónát egy tenyésztési zóna veszi körül, amely tüzelőanyagot (szegényített urán-238) tartalmazó üzemanyagrudakból áll. Az urán-235 bomlása után a magból kibocsátott gyors neutronokat az urán-238 atommagjai fogják be. Az eredmény plutónium-239. Így új nukleáris üzemanyagot állítanak elő gyorsreaktorokban.
A folyékony fémeket vagy ezek keverékeit hűtőközegként használják a gyorsneutronos atomreaktorokban.
Az atomreaktorok osztályozása és alkalmazása
Az atomreaktorok fő alkalmazása az atomerőművekben található. Segítségükkel elektromos és hőenergiát nyernek ipari méretekben. Az ilyen reaktorokat ún energia .
Az atomreaktorokat széles körben használják modern nukleáris tengeralattjárók, felszíni hajók meghajtórendszereiben és az űrtechnológiában. Elektromos energiával látják el a motorokat, és ún szállító reaktorok .
A magfizika és a sugárzási kémia területén végzett tudományos kutatásokhoz a magban nyert neutronfluxusokat, gamma-kvantumokat használják. kutatóreaktorok. Az általuk megtermelt energia nem haladja meg a 100 MW-ot, ipari célokra nem használják fel.
Erő kísérleti reaktorok még kevesebb. Csak néhány kW értéket ér el. Ezekben a reaktorokban különféle fizikai mennyiségeket tanulmányoznak, amelyek jelentősége fontos a nukleáris reakciók tervezésében.
NAK NEK ipari reaktorok ide tartoznak az orvosi célokra, valamint az ipar és a technológia különböző területein használt radioaktív izotópok előállítására szolgáló reaktorok. A tengervíz sótalanítására szolgáló reaktorok szintén az ipari reaktorok közé tartoznak.
Az atomreaktoroknak egy feladatuk van: az atomokat szabályozott reakcióban felosztani, és a felszabaduló energiát elektromos áram előállítására használni. Sok éven át a reaktorokat csodának és fenyegetésnek is tekintették.
Amikor 1956-ban üzembe helyezték az első amerikai kereskedelmi reaktort a pennsylvaniai Shippingportban, a technológiát a jövő energiaforrásaként üdvözölték, és egyesek úgy gondolták, hogy a reaktorok túl olcsóbbá teszik az áramtermelést. Jelenleg 442 atomreaktor épült szerte a világon, ezeknek a reaktoroknak mintegy negyede az Egyesült Államokban található. A világ villamosenergia-termelésének 14 százaléka az atomreaktoroktól függ. A futuristák még az atomautókról is fantáziáltak.
Amikor 1979-ben meghibásodott a hűtőrendszer a Pennsylvania állambeli Three Mile Islandi erőmű 2. blokk reaktorában, és ennek következtében a radioaktív fűtőanyag részleges megolvadása, a reaktorokkal kapcsolatos meleg érzések gyökeresen megváltoztak. A megsemmisült reaktor blokkolása és a jelentős sugárterhelés ellenére sokan kezdték úgy tekinteni, hogy a reaktorok túl bonyolultak és sérülékenyek, aminek katasztrofális következményei lehetnek. Az emberek a reaktorokból származó radioaktív hulladék miatt is aggódtak. Ennek eredményeként az Egyesült Államokban elakadt az új atomerőművek építése. Amikor 1986-ban súlyosabb baleset történt a Szovjetunió csernobili atomerőművében, az atomenergia kudarcra ítéltnek tűnt.
A 2000-es évek elején azonban az atomreaktorok visszatérni kezdtek, köszönhetően a növekvő energiaigénynek és a fosszilis tüzelőanyagok csökkenő készleteinek, valamint a szén-dioxid-kibocsátás miatti éghajlatváltozás miatti növekvő aggodalomnak.
2011 márciusában azonban újabb válság ütött ki – ezúttal a földrengés a Fukusima 1-et, egy japán atomerőművet sújtotta.
Nukleáris reakció segítségével
Egyszerűen fogalmazva, egy atomreaktorban az atomok felhasadnak, és felszabadítják a részeiket összetartó energiát.
Ha elfelejtette a középiskolai fizikát, emlékeztetni fogjuk, hogyan nukleáris maghasadás művek. Az atomok olyanok, mint az apró naprendszerek, olyan magjuk van, mint a Nap, és az elektronok, mint a bolygók keringenek körülötte. Az atommag protonoknak és neutronoknak nevezett részecskékből áll, amelyek egymáshoz kötődnek. Azt az erőt, amely a mag elemeit megköti, még elképzelni is nehéz. Sok milliárdszor erősebb, mint a gravitációs erő. E hatalmas erő ellenére lehetséges az atommag kettészakadása neutronok lövésével. Ha ez megtörténik, sok energia szabadul fel. Amikor az atomok szétesnek, a részecskéik a közeli atomokba ütköznek, felhasítják őket, és ezek a következőek, a következőek és a következőek. Van egy ún láncreakció.
Az urán, egy nagy atomokat tartalmazó elem, ideális a hasadási folyamathoz, mivel a részecskéket a maghoz kötő erő viszonylag gyenge a többi elemhez képest. Az atomreaktorok speciális izotópot használnak, az úgynevezett Vankorai235 ... Az urán-235 ritka a természetben; az uránbányákból származó érc csak körülbelül 0,7% urán-235-öt tartalmaz. Ezért használják a reaktorok gazdagodottVansebek amely az urán-235 elválasztásával és koncentrálásával jön létre a gázdiffúziós folyamat során.
Láncreakciós folyamatot lehet létrehozni egy atombombában, hasonlóan ahhoz, amit a japán városokra, Hirosimára és Nagaszakira dobtak a második világháború idején. Az atomreaktorban azonban a láncreakciót a neutronok egy részét elnyelő anyagokból, például kadmiumból, hafniumból vagy bórból készült szabályozórudak behelyezésével szabályozzák. Ez továbbra is lehetővé teszi, hogy a hasadási folyamat elegendő energiát szabadítson fel ahhoz, hogy a vizet körülbelül 270 Celsius-fokra melegítse, és gőzzé alakítsa, amelyet az erőmű turbináinak forgatására és elektromos áram előállítására használnak. Alapvetően ebben az esetben egy irányított atombomba működik szén helyett, és elektromosságot hoz létre, kivéve, hogy a víz forrásához szükséges energia az atomok felosztásából származik, nem pedig szén elégetésével.
Atomreaktor alkatrészek
Számos különböző típusú atomreaktor létezik, de mindegyiknek van néhány közös jellemzője. Mindegyikük rendelkezik radioaktív tüzelőanyag-pellettel – általában urán-oxiddal –, amelyek csövekben helyezkednek el, hogy üzemanyagrudakat képezzenek. aktív zónákereaktor.
A reaktorban az előbb említett is található irányítóerúdés- neutronelnyelő anyag, például kadmium, hafnium vagy bór, amelyet a reakció szabályozására vagy leállítására helyeznek be.
A reaktornak is van moderátor, egy olyan anyag, amely lassítja a neutronokat és segít szabályozni a hasadási folyamatot. Az Egyesült Államokban a legtöbb reaktor sima vizet használ, de más országok reaktorai néha grafitot, ill. nehézyuvizeknál nél, amelyben a hidrogént a deutérium helyettesíti, a hidrogén egy protonból és egy neutronból álló izotópja. A rendszer másik fontos része az hűtésés énfolyadékbáltalában közönséges víz, amely elnyeli és átadja a reaktorból származó hőt, hogy gőzt hozzon létre a turbina forgatásához, és lehűti a reaktorzónát úgy, hogy az ne érje el azt a hőmérsékletet, amelyen az urán megolvad (kb. 3815 Celsius fok).
Végül a reaktort bezárják héjnál nél, egy nagy, nehéz, általában több méter vastag, acélból és betonból készült szerkezet, amely a radioaktív gázokat és folyadékokat tartja bent, ahol nem árthatnak senkinek.
Számos különböző típusú reaktort használnak, de az egyik leggyakoribb nyomás alatti vizes reaktor (VVER)... Egy ilyen reaktorban a víz érintkezésbe kerül a zónával, majd ott marad olyan nyomás alatt, hogy nem tud gőzzé alakulni. Ez a víz ezután érintkezésbe kerül a gőzfejlesztőben a nyomás nélkül szállított vízzel, amely gőzzé alakul, amely meghajtja a turbinákat. Van egy építkezés is nagy teljesítményű csatorna típusú reaktor (RBMK) egy vízkörrel és gyors reaktor két nátrium- és egy vízkörrel.
Mennyire biztonságos egy atomreaktor?
Meglehetősen nehéz erre a kérdésre válaszolni, és attól függ, hogy kit kérdezel, és hogyan értelmezed a „biztonságos” szót. Aggódik a reaktorokban keletkező sugárzás vagy radioaktív hulladék miatt? Vagy jobban aggaszt egy katasztrofális baleset lehetősége? Milyen mértékű kockázatot tart elfogadható kompromisszumnak az atomenergia előnyei között? És mennyire bízik a kormányban és az atomenergiában?
A „sugárzás” nyomós érv, főleg azért, mert mindannyian tudjuk, hogy a nagy dózisú sugárzás, például egy atombombából származó sugárzás sok ezer ember halálát okozhatja.
Az atomenergia támogatói azonban rámutatnak, hogy mindannyian rendszeresen ki vagyunk téve különféle forrásokból származó sugárzásnak, beleértve a kozmikus sugarakat és a Földről kibocsátott természetes sugárzást. Az átlagos éves sugárdózis körülbelül 6,2 millisievert (mSv), amelynek fele természetes forrásból, fele mesterséges forrásból származik, a mellkasröntgentől, a füstérzékelőktől és a világító óralapoktól kezdve. Mennyi sugárzást kapunk az atomreaktorokból? Tipikus éves kitettségünknek csak töredéke 0,0001 mSv.
Míg minden atomerőmű elkerülhetetlenül enged kis mennyiségű sugárzást, a szabályozó bizottságok szigorúan betartják az erőmű üzemeltetőit. Nem tehetik ki az állomás környékén élőket évi 1 mSv-nél nagyobb értéknek, az üzem dolgozóinak pedig évi 50 mSv küszöbértéke van. Ez soknak tűnhet, de a Nukleáris Szabályozó Bizottság szerint nincs orvosi bizonyíték arra vonatkozóan, hogy a 100 mSv alatti éves sugárdózis bármilyen kockázatot jelentene az emberi egészségre.
De fontos megjegyezni, hogy nem mindenki ért egyet a sugárzási kockázatok ilyen önelégült értékelésével. Például a Physicians for Social Responsibility, az atomipar régóta kritikusa, a német atomerőművek környékén élő gyerekeket tanulmányozta. A tanulmány kimutatta, hogy a növénytől 5 km-en belül élőknél kétszeres a leukémia kockázata, mint azoknál, akik a növénytől távolabb élnek.
Atomhulladék-reaktor
Az atomenergiát támogatói "tiszta" energiaként emlegetik, mert a reaktor a széntüzelésű erőművekhez képest nem bocsát ki nagy mennyiségű üvegházhatású gázt a légkörbe. A kritikusok azonban rámutatnak egy másik környezeti problémára is: a nukleáris hulladék elhelyezésére. A hulladék egy része, a reaktorokból származó kiégett fűtőelem, még mindig radioaktivitást bocsát ki. Egy másik felesleges anyag, amelyet meg kell őrizni nagy aktivitású radioaktív hulladék, a kiégett fűtőelemek újrafeldolgozásából származó folyékony maradék, amelyben részben urán marad. Jelenleg ennek a hulladéknak a nagy részét helyben, az atomerőművekben tárolják víztavakban, amelyek elnyelik a kiégett fűtőelemek által termelt maradék hő egy részét, és segítenek megvédeni a dolgozókat a sugárterheléstől.
Az egyik probléma a kiégett nukleáris fűtőanyaggal az, hogy a hasadás következtében megváltozott; a nagy uránatomok hasadása során melléktermékek keletkeznek - több könnyű elem, például a cézium-137 és a stroncium-90 radioaktív izotópjai, ún. hasadási termékek... Forrók és erősen radioaktívak, de végül 30 év alatt kevésbé veszélyes formákká bomlanak. Ez az időszak nekik szól NSidőszakohmfél élet... Más radioaktív elemek felezési ideje más lesz. Ezenkívül egyes uránatomok neutronokat is befognak, és nehezebb elemeket, például plutóniumot képeznek. Ezek a transzurán elemek nem termelnek annyi hőt vagy behatoló sugárzást, mint a hasadási termékek, de sokkal tovább tart a bomlásuk. A plutónium-239 felezési ideje például 24 000 év.
Ezek radioaktívevisszavonulásNS magas szint A reaktorokból származó reaktorok veszélyesek az emberre és más életformákra, mert rövid expozíció esetén is hatalmas, halálos dózisú sugárzást bocsáthatnak ki. Tíz évvel azután, hogy eltávolították a maradék üzemanyagot a reaktorból, például óránként 200-szor több radioaktivitást bocsátanak ki, mint amennyi egy ember megöléséhez szükséges. Ha pedig a hulladék a talajvízbe vagy a folyókba kerül, az a táplálékláncba kerülhet, és nagyszámú embert veszélyeztethet.
Mivel a hulladék nagyon veszélyes, sok ember nehéz helyzetben van. 60 000 tonna hulladék található a nagyvárosokhoz közeli atomerőművekben. De nem könnyű biztonságos helyet találni a hulladék tárolására.
Mi baja lehet egy atomreaktornak?
Mivel a kormányzati szabályozó hatóságok visszatekintenek a tapasztalataikra, a mérnökök sok időt töltöttek az évek során a reaktorok optimális biztonsága érdekében történő tervezésével. Egyszerűen nem tönkremennek, megfelelően működnek, és vannak tartalék biztonsági intézkedések, ha valami nem a tervek szerint alakul. Emiatt évről évre az atomerőművek meglehetősen biztonságosnak tűnnek ahhoz képest, mint mondjuk a légi közlekedés, amely rendszeresen évente 500-1100 ember halálát okozza szerte a világon.
Ennek ellenére az atomreaktorokat nagy meghibásodások utolérik. A nukleáris események nemzetközi skáláján, amely a reaktorbaleseteket 1-től 7-ig rangsorolja, 1957 óta öt baleset történt, ezek 5-7.
A legrosszabb rémálom a hűtőrendszer meghibásodása, ami az üzemanyag túlmelegedését okozza. Az üzemanyag folyadékká alakul, majd átég a konténmenten, és radioaktív sugárzást bocsát ki. 1979-ben a Three Mile Island Atomerőmű (USA) 2. blokkja ennek a forgatókönyvnek a küszöbén állt. Szerencsére a jól megtervezett elválasztó rendszer elég erős volt ahhoz, hogy megakadályozza a sugárzás kiszökését.
A Szovjetunió kevésbé volt szerencsés. Súlyos nukleáris baleset történt 1986 áprilisában a csernobili atomerőmű 4. erőművi blokkjában. Ezt a rendszerhibák, a tervezési hibák és a rosszul képzett személyzet kombinációja okozta. A rutinellenőrzés során a reakció hirtelen felerősödött, és a vezérlőrudak elakadtak, megakadályozva a vészleállítást. A hirtelen felgyülemlett gőz két hőrobbanást okozott, a reaktor grafit moderátorát a levegőbe lökve. A reaktor fűtőanyag-rudait hűtésre alkalmas dolog hiányában megkezdődött azok túlmelegedése és teljes tönkremenetele, melynek következtében a tüzelőanyag folyékony formát öltött. A balesetben sok állomás dolgozója és felszámolója meghalt. Nagy mennyiségű sugárzás terjedt el 323 749 négyzetkilométernyi területen. A sugárzás okozta halálesetek száma még nem tisztázott, de az Egészségügyi Világszervezet szerint 9000 rákos halálesetet okozhatott.
alapján vállalnak garanciát az atomreaktorok megalkotói valószínűségi értékelése amelyben megpróbálják egyensúlyba hozni az incidensből eredő lehetséges károkat a tényleges bekövetkezés valószínűségével. Egyes kritikusok szerint azonban inkább a ritka, legváratlanabb, de nagyon veszélyes eseményekre kellene felkészülniük. Ilyen például a japán Fukusima 1 atomerőműben 2011 márciusában történt baleset. Az állomást állítólag úgy tervezték, hogy ellenálljon egy hatalmas földrengésnek, de nem volt olyan katasztrofális, mint az a 9,0-es erősségű rengés, amely 14 méteres szökőárhullámot emelt az 5,4 méteres hullámnak ellenálló gátak fölé. A szökőár támadása tönkretette azokat a készenléti dízelgenerátorokat, amelyek áramszünet esetén az atomerőmű hat reaktorának hűtőrendszerét hivatottak ellátni, így a fukusimai reaktorok vezérlőrudai után is leállították a hasadási reakciót, a a még forró üzemanyag lehetővé tette, hogy a hőmérséklet veszélyesen megemelkedjen az elpusztult reaktorokban.
A japán tisztviselők legalább ehhez folyamodtak - hatalmas mennyiségű tengervízzel elárasztották a reaktorokat bórsav hozzáadásával, ami megakadályozhatta a katasztrófát, de megsemmisítette a reaktor berendezését. Végül a japánok tűzoltóautók és bárkák segítségével friss vizet szivattyúzhattak a reaktorokba. Ám addigra a megfigyelés már riasztó mértékű sugárzást mutatott ki a környező földön és vízben. Az atomerőműtől 40 km-re lévő egyik faluban a cézium-137 radioaktív elemet sokkal magasabb szinten találták, mint a csernobili katasztrófa után, ami kétségeket ébreszt a zónában való élet lehetőségével kapcsolatban.
