Ядрен реактор

1. Ядрен реактор Съдържание 1 История 2 Атомната енергия в производството на електричество 3 Бъдещето на индустрията 4 Устройство и принцип на работа 5 Конструкция 6 Материали 7 Класификация Иван Димитров спец. КММ ф.номер: 31133106

2. Ядреният реактор е устройство, в което се задействат, контролират и поддържат ядрени верижни реакции.Ядрените реактори се използват за много цели, най-значимата, от които е произвеждането на електричество.Изледователските реактори се изполват за произвеждане на радиоизотопи и за лъчеви експерименти със свободни  неутрони.В момента всички промишлени ядрени реактори са базирани на делене на ядрата. Мненията за безопасността им са противоречиви: смятат се за проблематични, заради рискове, свързани с безопасността и здравето. Обратното, други смятат произвеждането на ток чрез ядрени реактори за безопасен и екологично- чист метод, в сравнение с другите разработени досега.

3. История В средата на 50-те както Съветския съюз, така и западните държави разширяват ядрените си изследвания, за да открият мирна употреба на атома. На 20 декември 1951 г. е произведено за първи път електричество чрез ядрен реактор в ЕБР-1 близо до Арко, Айдахо. На 26 юни 1954г. в 5:30 сутринта, първата в света ядрена електроцентрала е започнала работа в Обниниск, област Калуга в СССР, Мощността й̀ от 5MW, е достатъчна да захрани 2000 домакинства. Първата ядрена електроцентрала  с масови функции – Калдер Хол, била пусната в експлоатация на 17 октомври1956 г. Друг ранен реактор бил реакторът Шипингпорт в Пенсилвания (1957г.). Още преди инцидента на Тримилния остров  (Три майл айлънд) през 1979  г., поръчките за нови реактори в САЩ били прекратени по икономически причини, главно поради удълженото време за построяване. Първата организация, разработила използваем реактор - Американският флот, е единствената организация с чисто от инциденти досие. Това е може би заради стриктните изисквания на адмирал Химан Риковър, който е водеща сила във въвеждането на ядреното задвижване на морски съдове. Американският флот е използвал ядрените реактори повече от всяка друга организация, с изключение на Съветския флот, без да има известни големи инциденти.

4. Атомната енергия в производството на електричество Атомната енергия  от реакторите обикновено се използва за производство на електричество. Това обикновено се постига чрез стандартен метод, който включва използването на топлината от ядрения реактор за задвижването на парни турбини. Атомната енергия е привлекателна заради относително малките количества гориво, които се използват за производството на огромни количества електричество с почти никакво отделяне на въглероден диоксид. Атомната енергия е спорна, защото произвежда радиоактивни отпадъци. Такива случаи, макар и вероятността да се случат е минимална, могат да доведат до катастрофални последици, като глобално замърсяване с радиационни излъчвания. Модерните реактори са проектирани, така че да използват обеднени ядрени горива и ядрена експлозия е практически невъзможна.

5. Бъдещето на индустрията Последната централа пусната в експолатация в САЩ е Уатс Бар, пусната през 1997 г. Този пример често се използва като доказателство за успешното провеждане на световната кампания за изваждане от употреба на ядрената мощ. Политическа съпротива обаче, има само в части на Европа, в Нова Зеландия, Филипините и САЩ. Много страни остават активни в разработването на ядрени реактори. Япония, Китай и Индия разработват бързи и термални реактори, Южна Корея и САЩ – само термални, а Южна Африка и Китай разработват версии на реакторите с лещи.  С последните новини за откриването на нови начини за съхраняване на енергия с литиум-йонови батерии, затвърдени със силикатни мрежи, както и суперкондензатори ще е възможно произведената енергия да се подава за съхранение на най-различни типове устройства - от автомобили до мобилни устройства. Нарастването на потреблението на ел. енергия ще надмине досегашната корелация между ел. енергия и БВП, което ще направи ядрената промишленост още по-рентабилна и важна, като единствената предлагаща скалируемост, огромен мащаб, надежност, икономичност и достатъчна екологичност.

6. Устройство и принцип на работа Превръщането на веществото е съпроводено с отделяне на свободна енергия само в този случай, ако това вещество има запас от енергия. Това означава, че микрочастиците на вещесвото се намират в състояние на покой, с енергия по-голяма, отколкото в друго възможно състояние, в което е възможно да се извърши преход.  Ако имаме предвид микроскопични мащаби на отделяне на енергия, то за възбуждане на реакцията, е необходимо кинетична енергия да имат всички частици на веществото. Това е достижимо само при повишаване на температуратана средата до стойности, при които енергиятана топлинното движение се приближава до енергетичния праг, ограничават течението на процеса. В случай на молекулярни превръщания, т.е. при химични реакции, това повишение е стотици келвини, а в случай на ядрени реакции това е минимум 107 келвина, заради много голямата височина на кулоновите бариери на сблъскващите се ядра. Топлинното възбуждане на ядрени реакции на практика се осъществява само при синтез на най-леки ядра, при които кулоновите бариери са минимални (термоядрен синтез).

7. Конструкция Всеки ядрен реактор се състои от следните части : - активна зона с ядрено гориво и забавящо устройство- отражател на неутроните, обкръжаващ активната зона- преносител на топлина(работно тяло)- система за регулиране на верижната реакция, включваща аварийна защита(Система за управление и защита - СУЗ)радиационна(биологична) защита- система за дистанционно управлениеОсновна характеристика на всеки реактор, е неговата изходна мощност. Мощност от 1 MW съответства на верижна реакция, при която за 1 секунда протичат 3х10^16 деления.

8. Материали Материалите на реакторите трябва да работят при висока температура и при полета от неутрони, гама лъчи и остатъци от делението. Затова, за реакторостроенето са нужни материали с повишени изисквания. При избора им се отчита тяхната радиационна устойчивост, химична инертност, сечение на поглълщането и други свойства. Обвивките на реакторите се правят от материали с малко сечение на поглъщане, а за поглъщащи пръти се използват материали с голямо сечение на поглъщане. Това значително съкращава количеството пръти, нужно за управление на реактора. При много материали якостните свойства рязко се влошават с увеличаване на температурата. В енергетичните реактори конструкционните материали работят при високи температури. Това ограничава избора на тези материали, особено за тези детайли на реактора, които трябва да издържат и високо налягане. Накратко, реакторите се правят от неръждаема топлоустойчива стомана.

9. Класификация По характера на използването си реакторите се делят на : експериментални, предназначени за изучаване на физични величини, чието значение е необходимо за проектиране и експлоатация на ядрени реактори; Мощността им не превишава няколко KW. изследователски, в които потоците неутрони и гама-кванти, създавани в активната зона, се използват за изследвания в областта на ядрената физика, физиката на твърдото тяло, радиационната химия, биологията, за изследвания на материали, предназначени за работа в интензивни неутронни потоци, за производство на изотопи. Мощността им не превишава 100MW. изотопни (оръжейни, промишлени) реактори се използват за изработка на изотопи, използвани в ядрените оръжия, например Pu239. енергетични реактори – предназначени за получаване на електрическа и топлинна енергия, използват се в енергетиката за превръщане на морската вода в сладка, за силови установки на кораби и т.н. Мощността на съвременните реактори достига 3,5GW.