• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Reaktor jądrowy



    Podstrony: [1] 2 [3] [4] [5]
    Przeczytaj także...
    Rozszczepienie jądra atomowego to przemiana jądrowa polegająca na rozpadzie jądra na dwa (rzadziej na więcej) fragmenty o zbliżonych masach. Zjawisku towarzyszy emisja neutronów, a także kwantów gamma, które unoszą znaczne ilości energii. Ponieważ jądra ulegające rozszczepieniu zwykle są jądrami ciężkimi, które posiadają więcej neutronów niż protonów, obydwa fragmenty powstałe w rozszczepieniu są jądrami neutrono-nadmiarowymi. Nadmiar neutronów jest z nich emitowany podczas aktu rozszczepienia (neutrony natychmiastowe) lub z pewnym opóźnieniem (neutrony opóźnione).Rdzeń reaktora jądrowego – zasadnicza część reaktora, w której następują przemiany jądrowe, będące źródłem energii w formie promieniowania oraz ciepła.
    Podział reaktorów rozszczepiających jądra atomowe[]

    Podział według chłodziwa[]

  • reaktory wodne, ciśnieniowe (tzw. PWR i WWER), w których chłodziwem i moderatorem jest zwykła woda pod ciśnieniem (na tyle wysokim by woda nie zaczęła wrzeć podczas normalnej pracy reaktora).
  • reaktory wodne, wrzące (BWR), w których chłodziwem i moderatorem jest również zwykła woda, ale wrząca,
  • wyjątkowymi reaktorami wodnymi, wrzącymi są reaktory kanałowe wielkiej mocy (RBMK) (tego typu reaktory były między innymi w Czarnobylu oraz w innych elektrowniach na terenie byłego ZSRR), chłodzone są wodą wrzącą w kanałach paliwowych, a moderowane grafitem.
  • reaktory wodne, basenowe, gdzie pręty paliwowe zanurzone są w basenie ze zwykłą wodą, która jest chłodziwem i moderatorem. Warstwa wody nad rdzeniem ma wystarczającą grubość, by ekranować promieniowanie umożliwiając personelowi reaktora bezpieczną pracę ponad basenem.
  • reaktory ciężkowodne (PHWR np. Reaktor jądrowy ciężkowodny (CANDU) ), chłodziwem i moderatorem jest ciężka woda,
  • reaktory gazowe (GCR, AGR, HTGR), w których chłodziwem jest gaz (dwutlenek węgla lub hel), a moderatorem grafit,
  • reaktory prędkie (LMFR na szybkich neutronach), pozbawione moderatora, chłodziwem są najczęściej stopione metale: sód, rzadziej ołów,
  • reaktory solne (MSR), gdzie chłodziwem są stopione sole, najczęściej fluoru.
  • Podstawowe typy reaktorów energetycznych

    Beryl (Be, łac. beryllium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 4, metal należący do drugiej grupy głównej układu okresowego. Jedynym stabilnym izotopem jest Be. Został odkryty przez Louisa Vauquelina w 1798 r.Substancja – materia składająca się z obiektów (cząstek, atomów) posiadających masę spoczynkową. Substancją nie jest zatem np. fala lub pole fizyczne (grawitacyjne, elektryczne).

    Podział według generacji[]

  • Pierwszej generacji – prototypowe, doświadczalne,
  • drugiej generacji – pierwsze, współczesne.
  • trzeciej generacji – ulepszone reaktory II generacji (wytwarzają więcej energii z takiej samej ilości paliwa, mniej odpadów radioaktywnych),
  • czwartej generacji – najnowsze, w fazie projektów, gdzie kładziony jest nacisk na zmniejszenie oddziaływania na środowisko, zwiększenie bezpieczeństwa i niezawodności, a także ograniczenie możliwości wykorzystania materiałów i urządzeń do produkcji broni jądrowej.
  • Podział według przeznaczenia[]

  • energetyczne,
  • napędowe (głównie okrętów podwodnych i innych dużych okrętów),
  • militarne (wytwarzające materiał rozszczepialny do broni jądrowej),
  • badawcze,
  • Podział ten nie jest ostry, gdyż np. ten sam reaktor może służyć celom militarnym jak i energetycznym. Z kolei reaktory badawcze często wykorzystywane są do wytwarzania radioizotopów o zastosowaniach komercyjnych.

    Pręt kontrolny − jeden z elementów rdzenia reaktora jądrowego służący do kontroli tempa zachodzenia łańcuchowej reakcji rozszczepienia. Zbudowany jest z materiałów, które pochłaniają neutrony nie ulegając przy tym rozszczepieniu. Budowa i skład chemiczny prętów jest dobierany pod kątem zakresu energii neutronów powstających w reaktorze, z uwagi na różne przekroje czynne pochłaniania neutronów o różnych energiach.Reaktor ciężkowodny (ang. heavy water reactor) - rodzaj reaktora jądrowego, w którym rolę moderatora i chłodziwa pełni woda ciężka. Najpopularniejszą na świecie tego typu konstrukcją jest reaktor CANDU opracowany w Kanadzie.

    Budowa reaktora[]

    Typowy reaktor jądrowy zbudowany jest z rdzenia, reflektora neutronów oraz osłon biologicznych. Sam rdzeń zawiera pręty paliwowe, pręty regulacyjne (pochłaniają nadmiar neutronów), pręty bezpieczeństwa, moderator (zmniejsza energię neutronów), kanały chłodzenia i kanały badawcze.

    Sterowanie reaktorem[]

    Moc reaktora jest regulowana poprzez kontrolowanie liczby neutronów, które są w stanie wywołać kolejne rozszczepienia. Zmiany mocy reaktora określa parametr pracy reaktora zwany reaktywnością reaktora.

    Nukleony – wspólna nazwa protonów i neutronów, czyli podstawowych cząstek tworzących jądro atomu. Nukleony składają się z kwarków. Choć przez obecne teorie cząstek protony i neutrony nie są uznawane za cząstki elementarne, ale z historycznych względów zalicza się je do cząstek elementarnych.Tor (Th, łac. thorium) – pierwiastek chemiczny z grupy aktynowców w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od imienia jednego z bogów nordyckich, Thora.

    Kontrola mocy reaktora jest realizowana poprzez pręty kontrolne, które są wykonane z substancji pochłaniających neutrony. Absorpcja większej ilości neutronów w prętach kontrolnych oznacza, że w reaktorze jest mniej neutronów, które mogą wywołać następne rozszczepienia. Opuszczając pręty zmniejsza się moc reaktora, a podnosząc zwiększa.

    Реактор Большой Мощности Канальный (Reaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj, Reaktor Kanałowy Wielkiej Mocy) - lekkowodny, wrzący reaktor atomowy z moderatorem grafitowym. Pierwszy reaktor tego typu uruchomiono w Leningradzkiej Elektrowni Jądrowej.Rozpad beta – jeden ze sposobów rozpadu jądra atomowego. Jest to przemiana jądrowa, której skutkiem jest przemiana nukleonu w inny nukleon, zachodząca pod wpływem oddziaływania słabego. Wyróżnia się dwa rodzaje tego rozpadu: rozpad β i rozpad β. W wyniku tego rozpadu zawsze wydzielana jest energia, którą unoszą produkty rozpadu. Część energii rozpadu może pozostać zmagazynowana w jądrze w postaci energii jego wzbudzenia, dlatego rozpadowi beta towarzyszy często emisja promieniowania gamma.

    W wyniku reakcji rozszczepienia wydzielane są neutrony, które są podstawą reakcji łańcuchowej. Większość neutronów emitowana jest natychmiast (neutrony natychmiastowe) po rozszczepieniu, ale około 0,65% neutronów emitowana jest z opóźnieniem. Neutrony wyemitowane z opóźnieniem są nazywane opóźnionymi ich emisja ma charakter sumy zaników naturalnych z czasem połowicznego zaniku od milisekund aż do kilka minut. Istnienie neutronów opóźnionych daje czas urządzeniu mechanicznemu lub operatorowi na reagowanie na zmiany liczby neutronów w reaktorze, gdyby nie to zjawisko czas między osiągnięciem stanu krytycznego a katastrofą nuklearną byłby zbyt krótki, aby umożliwić interwencję.

    Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, niemetal z bloku s układu okresowego. Jego izotop, prot, jest najprostszym możliwym atomem, zbudowanym z jednego protonu i jednego elektronu.Reaktor „Agata” – polski reaktor jądrowy o konstrukcji basenowej, chłodzony wodą, moderowany wodą i berylem, z reflektorem grafitowym. Został uruchomiony w 1973 r. w Instytucie Badań Jądrowych w Świerku. Posiadał moc cieplną 10 W, wobec czego nazywany był reaktorem mocy zerowej lub zestawem krytycznym, gdyż nie potrzebował czynnego odprowadzania ciepła. Reaktor Agata był pilotem nowo budowanego reaktora Maria, miał podobną do niego budowę i służył początkowo do testowania paliwa Marii. W późniejszym okresie służył jako reaktor szkolno-treningowy dla przyszłych operatorów reaktora Maria. Został wyłączony z eksploatacji w latach 80. XX w.

    Na reaktywność reaktora wpływają także zjawiska związane ze spowalnianiem neutronów, pochłanianiem neutronów przez chłodziwo.

    Cykl życia neutronu[]

    Z uwagi na istotną rolę neutronów w pracy reaktora jądrowego, w teorii sterowania reaktorem wyróżnia się cykl życia neutronu jako jeden z elementów opisujących działanie reaktora. Cykl opisuje "historię życia" neutronów, od chwili ich powstania do wychwytu (pochłonięcia przez jądro) albo ucieczki z rdzenia. Cykl życia neutronu opisywany jest różnymi formułami.

    Kartoszyno (kaszb. Kôrtoszëno, niem. Kartoschin) - stara kaszubska miejscowość w gminie Krokowa (powiat pucki, województwo pomorskie). Położona nad Jeziorem Żarnowieckim i rzeką Piaśnicą.Bateria jądrowa – przyrząd zmieniający energię powstającą podczas rozpadu promieniotwórczego w energię elektryczną.

    Odprowadzanie wytworzonej energii[]

    W reaktorach badawczych ciepło zazwyczaj odprowadzane jest bezpośrednio do chłodni wentylatorowych. Natomiast w zdecydowanej większości elektrowni jądrowych, energia cieplna pochodząca z reakcji jądrowych jest odbierana przez wodę, która w zależności od reaktora: odparowuje (reaktory wrzące BWR) lub nie (jeśli jest pod wysokim ciśnieniem – reaktory ciśnieniowe PWR i WWER). Przekazanie ciepła w elektrowni jądrowej następuje w wytwornicy pary, która dzieli cały układ na obieg pierwotny i wtórny. Wytworzona w wytwornicy para napędza turbozespół.

    Hel (He, łac. helium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 2, z grupy helowców (gazów szlachetnych) w układzie okresowym. Jest po wodorze drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie, jednak na Ziemi występuje wyłącznie w śladowych ilościach (4×10% w górnych warstwach atmosfery).Elektrownia Jądrowa Żarnowiec (EJŻ) – polska elektrownia jądrowa budowana w latach 1982–1990 w miejscu zlikwidowanej wsi Kartoszyno nad Jeziorem Żarnowieckim z siedzibą w Nadolu.

    Paliwo[]

    W większości reaktorów (a we wszystkich lekko-wodnych) paliwo jądrowe stanowi wzbogacony uran. Wzbogacenie polega na zwiększeniu zawartości rozszczepialnego U-235 do około 3-5% (z około 0,7%), ale reaktory ciężkowodne (CANDU, PHWR) pracują przy naturalnym udziale izotopów. Reaktory prędkie wymagają jako paliwa bardziej wzbogaconego uranu (do 20%), bądź plutonu. Produkują za to, w procesie wychwytu neutronu i następujących rozpadów beta, pluton-239 z uranu U-238. Pluton może być następnie, po wydzieleniu używany jako paliwo. Przy odpowiedniej konstrukcji reaktor jest w stanie produkować w ten sposób więcej paliwa, niż go zużywa (reaktor powielający).

    Moderator – substancja służąca do zmniejszenia energii kinetycznej (prędkości) neutronów, aż do osiągnięcia przez nie stanu tzw. neutronów termicznych. Powolne neutrony znacznie wydajniej powodują rozszczepienie jąder atomowych w materiale paliwa jądrowego.Reaktor Maria – jedyny (od 1995 r.) działający polski reaktor jądrowy o mocy cieplnej 30 MW. Reaktor nosi imię Marii Skłodowskiej-Curie. Jego budowę rozpoczęto w czerwcu 1970 r., a uruchomiony został w grudniu 1974 w Instytucie Badań Jądrowych (IBJ) w Otwocku-Świerku pod Warszawą. Po podziale IBJ 13 grudnia 1982 r. zarządzał nim Instytut Energii Atomowej (IEA). 1 września 2011 r. IEA zostało włączone w skład Instytutu Problemów Jądrowych, a ponownie połączonym instytutom nadano nazwę Narodowe Centrum Badań Jądrowych.

    Przyszłość[]

    W przyszłości planuje się wykorzystywać jako paliwo jądrowe tor. W wyniku rozszczepienia toru powstają jądra atomowe o mniejszej masie niż przy rozszczepieniu uranu lub plutonu i jest wśród nich więcej jąder trwałych. Rozszczepienie toru wytwarza zbyt mało neutronów by uzyskać stan krytyczny, w związku z tym do reaktora takiego trzeba by wstrzeliwać neutrony pochodzące z zewnątrz. W celu uzyskania dużej ilości neutronów naukowcy pracują nad zastosowaniem zjawiska spalacji. W zjawisku tym jądra ciężkich pierwiastków np. ołowiu są bombardowane wiązką protonów o dużej energii (rzędu 1 GeV), w wyniku czego ulegają wzbudzeniu. Jądra pozbywają się energii wzbudzenia wyrzucając z siebie nukleony w tym i neutrony. Zjawisko spalacji może być stosowane w celu uczynienia bezpiecznymi i przedłużenia pracy paliwa obecnych reaktorów jądrowych, a także pomóc w utylizacji radioaktywnych odpadów.

    Grafit – pospolity i szeroko rozpowszechniony minerał z gromady pierwiastków rodzimych. Stosowany jako naturalny suchy smar. Jest – obok diamentu i fulerytu – odmianą alotropową węgla. Nazwa pochodzi od gr. graphein = pisać, nawiązuje do tradycyjnego zastosowania tego minerału.Elektrownia jądrowa – obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop U), w której ciepło konieczne do uzyskania pary wodnej, jest otrzymywane z reaktora jądrowego.

    Obecnie Indie opracowują reaktor typu AHWR (Advanced Heavy Water Reactor) przystosowany do pracy z użyciem toru.

    Podstrony: [1] 2 [3] [4] [5]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Dwutlenek węgla (nazwa systematyczna: ditlenek węgla; nazwa Stocka: tlenek węgla(IV)), CO2 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym węgiel występuje na IV stopniu utlenienia.
    Lista reaktorów jądrowych – obejmuje wszystkie reaktory jądrowe na świecie (oprócz reaktorów na okrętach z napędem atomowym). Wykaz ułożony jest alfabetycznie, według nazw krajów w których reaktory się znajdują.
    Reaktor MARYLA (Mały Reaktor Laboratoryjny) – polski reaktor jądrowy o konstrukcji basenowej, chłodzony i moderowany wodą. Został uruchomiony w 1963 r. w Instytucie Badań Jądrowych w Świerku. Posiadał moc cieplną 100 W, wobec czego nazywany był reaktorem mocy zerowej lub zestawem krytycznym, gdyż nie potrzebował czynnego odprowadzania ciepła. Był zaprojektowany jako prototyp reaktora szkolno-treningowego. Po wielu znaczących modyfikacjach, reaktor został wyłączony z eksploatacji w latach 80. XX w.
    Czarnobyl (ukr. Чорнобиль, ros. Чернобыль) – miasto na Ukrainie, w obwodzie kijowskim, u ujścia rzeki Usz do Prypeci. Miasto swoją nazwę Czornobyl (przetłumaczoną potem na Czernobyl, a następnie na Czarnobyl) zawdzięcza roślinie o tej samej nazwie porastającej pola uprawne tamtych okolic w XIX wieku. Miasto znane głównie ze względu na oddaloną o 18 kilometrów elektrownię jądrową, w której wydarzyła się największa w dziejach katastrofa atomowa. Przed katastrofą zamieszkane przez około 15 tysięcy ludzi. Obecnie mieszka tam (czasowo, w systemie zmianowym) ok. 2,5 tys. osób - głównie naukowcy, pracownicy różnych agencji, przewodnicy specjaliści. Działa tam również sklep. Ukraińskie normy dotyczące czasu przebywania ludzi na terenie "Zony" limitują czas ich obecności do trzech miesięcy w ciągu roku. Naukowcy mogą przebywać w Czarnobylu bez jego opuszczania przez dwa tygodnie, po upływie tego czasu wyjeżdżają na miesiąc, a ich miejsce zajmują kolejni naukowcy aż do ich powrotu.
    Katastrofa elektrowni jądrowej w Czarnobylu (także ogólniej: Katastrofa w Czarnobylu) – wypadek jądrowy, mający miejsce 26 kwietnia 1986 w reaktorze jądrowym bloku energetycznego nr 4 elektrowni atomowej w Czarnobylu. W wyniku przegrzania reaktora doszło do wybuchu wodoru, pożaru, oraz rozprzestrzenienia substancji promieniotwórczych.
    Chicago Pile-1, CP-1 (pol. "stos chicagowski nr 1") − pierwszy na świecie reaktor jądrowy uruchomiony w 1942 przez zespół Enrico Fermiego na nieużywanym korcie stadionu uniwersyteckiego Alonzo Stagg Field w Chicago. Prace badawcze były wykonywane w ramach Projektu Manhattan, mającego na celu zbudowanie broni jądrowej.
    Naturalny reaktor jądrowy – złoże rud uranowych, w którym w sposób naturalny doszło do łańcuchowej reakcji jądrowej. Znane są dwa złoża uranu, w których potwierdzono istnienie naturalnych reaktorów jądrowych: w Oklo i Bangombé w Gabonie. Wykryto w nich wiele stref będących w przeszłości miejscem łańcuchowych reakcji jądrowych. Pierwsze naturalne reaktory zostały odkryte przez Francisa Perrina w roku 1972 w złożach uranu w okolicy Oklo. Możliwość istnienia oraz warunki powstania naturalnych reaktorów zostały przewidziane przez Paula Kazuo Kuroda już w roku 1956. Analiza stężeń izotopów promieniotwórczych wskazuje, że reakcje jądrowe zachodzące w złożach uranu przebiegały w podobny sposób jak w reaktorach zbudowanych przez człowieka.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.035 sek.