Kodolreaktora elementi un to mērķis. Galvenie kodolreaktoru veidi. Pēc lietošanas veida

Šis neaprakstāmais pelēkais cilindrs ir galvenā saikne Krievijas kodolrūpniecībā. Protams, tas neizskatās īpaši reprezentabls, taču ir vērts saprast tā mērķi un apskatīt specifikācijas, kā sāc apzināties, kāpēc valsts kā acs ābolu sargā savas tapšanas un uzbūves noslēpumu.

Jā, aizmirsu iepazīstināt: jūsu priekšā ir gāzes centrifūga urāna izotopu atdalīšanai VT-3F (n-tā paaudze). Darbības princips ir elementārs, tāpat kā piena separatoram, smags, centrbēdzes spēka ietekmē, tiek atdalīts no gaismas. Tātad, kāda ir nozīme un unikalitāte?

Sākumā atbildēsim uz citu jautājumu – bet vispār, kāpēc atdalīt urānu?

Dabīgais urāns, kas atrodas tieši zemē, ir divu izotopu kokteilis: urāns-238 un urāns-235(un 0,0054% U-234).
Urāns-238 tas ir vienkārši smags, pelēka krāsa metāls. No tā var izveidot artilērijas lādiņu, nu, vai ... atslēgu piekariņu. Un lūk, ko jūs varat darīt ar urāns-235? Nu, pirmkārt, atombumba, otrkārt, degviela atomelektrostacijām. Un šeit mēs nonākam pie galvenā jautājuma - kā atdalīt šos divus gandrīz identiskus atomus vienu no otra? Nē tiešām KĀ?!

Starp citu: Urāna atoma kodola rādiuss ir 1,5 10 -8 cm.

Lai urāna atomi tiktu iedzīti tehnoloģiskajā ķēdē, tas (urāns) jāpārvērš gāzveida stāvoklī. Nav jēgas vārīt, pietiek urānu savienot ar fluoru un iegūt urāna heksafluorīdu HFC. Tā ražošanas tehnoloģija nav ļoti sarežģīta un dārga, un tāpēc HFC nokļūt tieši tur, kur šis urāns tiek iegūts. UF6 ir vienīgais ļoti gaistošais urāna savienojums (karsējot līdz 53°C, heksafluorīds (attēlā) tieši no cieta kļūst gāzveida). Pēc tam to iesūknē īpašos konteineros un nosūta bagātināšanai.

Mazliet vēstures

Kodolsacensību pašā sākumā gan PSRS, gan ASV lielākie zinātniskie prāti apguva difūzijas atdalīšanas ideju - urāna izvadīšanu caur sietu. Maz 235 izotops paslīdēs, bet "biezs" 238 iesprūst. Un izgatavot sietu ar nanocaurumiem padomju rūpniecībai 1946. gadā nebija tas grūtākais uzdevums.

No Īzaka Konstantinoviča Kikoina ziņojuma Zinātniski tehniskajā padomē pie Tautas komisāru padomes (dots deklasificēto materiālu krājumā par PSRS atomprojektu (Rjabevs)): Šobrīd esam iemācījušies izgatavot sietus ar aptuveni 5/1000 mm caurumiem, t.i. 50 reizes lielāks par molekulu vidējo brīvo ceļu atmosfēras spiedienā. Tāpēc gāzes spiedienam, pie kura šādos režģos notiks izotopu atdalīšanās, jābūt mazākam par 1/50 no atmosfēras spiediena. Praksē mēs paredzam strādāt ar spiedienu aptuveni 0,01 atmosfēras, t.i. labos vakuuma apstākļos. Aprēķins liecina, ka, lai iegūtu produktu, kas bagātināts līdz 90% koncentrācijai vieglā izotopā (ar šādu koncentrāciju pietiek, lai iegūtu sprāgstvielu), kaskādē jāsavieno aptuveni 2000 šādu pakāpienu. Mūsu projektētajā un daļēji ražotajā mašīnā paredzēts saražot 75-100 g urāna-235 dienā. Instalācija sastāvēs no aptuveni 80-100 "kolonnām", no kurām katra saturēs 20-25 soļus."

Zemāk ir dokuments - Berijas ziņojums Staļinam par pirmā kodolsprādziena sagatavošanu. Zemāk ir neliela atsauce uz uzkrātajiem kodolmateriāliem līdz 1949. gada vasaras sākumam.

Un tagad iedomājieties paši - 2000 dūšīgas instalācijas kādu 100 gramu dēļ! Nu kur iet, bumbas vajag. Un viņi sāka būvēt rūpnīcas, un ne tikai rūpnīcas, bet arī veselas pilsētas. Un labi, tikai pilsētas, šīs difūzijas stacijas prasīja tik daudz elektrības, ka tām bija jābūvē atsevišķas spēkstacijas tuvumā.

Fotoattēlā: pasaulē pirmā K-25 urāna gāzveida difūzijas bagātināšanas rūpnīca Oak Ridge (ASV). Celtniecība izmaksāja 500 miljonus dolāru.U veida ēkas garums ir aptuveni pusjūdze.

PSRS rūpnīcas Nr.813 pirmais posms D-1 bija paredzēts kopējai 140 gramu 92-93% urāna-235 izlaidei dienā 2 kaskādēs pa 3100 identiskām jaudas atdalīšanas pakāpēm. Ražošanai tika piešķirta nepabeigta lidmašīnu rūpnīca Verkh-Neivinskas ciemā, kas atrodas 60 km attālumā no Sverdlovskas. Vēlāk tā pārvērtās par Sverdlovskas-44, bet 813. rūpnīca (attēlā) par Urālas elektroķīmisko rūpnīcu - pasaulē lielāko atdalīšanas ražotni.

Un, lai gan difūzijas atdalīšanas tehnoloģija, kaut arī ar lielām tehnoloģiskām grūtībām, tika atkļūdota, ideja par ekonomiskāka centrbēdzes procesa apgūšanu nepameta darba kārtību. Galu galā, ja jums izdosies izveidot centrifūgu, enerģijas patēriņš samazināsies no 20 līdz 50 reizēm!

Kā tiek iestatīta centrifūga?

Tas ir sakārtots vairāk nekā elementāri un izskatās kā veca veļas mašīna, kas darbojas “izgriešanas / žāvēšanas” režīmā. Slēgtā korpusā ir rotējošs rotors. Šis rotors tiek piegādāts ar gāzi (UF6). Pateicoties centrbēdzes spēkam, kas simtiem tūkstošu reižu ir lielāks par Zemes gravitācijas lauku, gāze sāk sadalīties "smagajā" un "vieglajā" frakcijā. Vieglās un smagās molekulas sāk grupēties dažādās rotora zonās, bet ne centrā un pa perimetru, bet gan augšā un apakšā.

Tas notiek konvekcijas strāvu dēļ - rotora pārsegs tiek uzkarsēts un notiek gāzes atpakaļplūsma. Cilindra augšpusē un apakšā ir divas mazas caurules - ieplūde. Noplicināts maisījums nonāk apakšējā caurulē, maisījums ar lielāku atomu koncentrāciju nonāk augšējā caurulē 235U. Šis maisījums nonāk nākamajā centrifūgā un tā tālāk līdz koncentrācijai 235 urāns nesasniegs vēlamo vērtību. Centrifūgu ķēdi sauc par kaskādi.

Tehniskās īpašības.

Pirmkārt, griešanās ātrums - mūsdienu centrifūgu paaudzē tas sasniedz 2000 apgr./min (es pat nezinu, ko salīdzināt ar ... 10 reizes ātrāk nekā turbīna lidmašīnas dzinējā)! Un tas ir strādājis bez pārtraukuma TRĪS DEGADES gadus! Tie. tagad kaskādēs griežas centrifūgas, kas tika ieslēgtas Brežņeva laikā! PSRS vairs nav, bet viņi turpina griezties un griezties. Nav grūti aprēķināt, ka darba cikla laikā rotors veic 2 000 000 000 000 (divi triljoni) apgriezienu. Un kāds gultnis to var izturēt? Jā, neviena! Nav gultņu.

Pats rotors ir parasta augšdaļa, apakšā tam ir spēcīga adata, kas balstās uz korunda vilces gultņa, un augšējais gals karājas vakuumā, turot elektromagnētiskais lauks. Adata arī nav vienkārša, no parastas stieples klavieru stīgām, rūdīta ļoti viltīgā veidā (kas - GT). Nav grūti iedomāties, ka ar tik traku rotācijas ātrumu pašai centrifūgai jābūt ne tikai izturīgai, bet arī superspēcīgai.

Akadēmiķis Džozefs Frīdlanders atgādina: “Trīs reizes viņus varēja nošaut. Reiz, kad jau bijām saņēmuši Ļeņina balvu, notika liela avārija, centrifūgai aizlidoja vāks. Gabali izkaisīti, iznīcinātas citas centrifūgas. Pacēlies radioaktīvs mākonis. Man bija jāpārtrauc visa līnija - kilometrs instalāciju! Sredmašā centrifūgas vadīja ģenerālis Zverevs, pirms atomprojekta viņš strādāja Berijas departamentā. Ģenerālis sanāksmē sacīja: “Situācija ir kritiska. Valsts aizsardzība ir apdraudēta. Ja mēs situāciju ātri neizlabosim, jums atkārtosies 37. gads. Un tūlīt sapulce tika slēgta. Pēc tam mēs pilnībā izdomājām jauna tehnoloģija ar pilnīgi izotropisku vienmērīgu vāka struktūru, taču bija nepieciešami ļoti sarežģīti iestatījumi. Kopš tā laika šie vāki ir ražoti. Nekādu nepatikšanu vairs nebija. Krievijā ir 3 bagātināšanas rūpnīcas, daudzi simti tūkstošu centrifūgu.
Fotoattēlā: pirmās paaudzes centrifūgu testi

Arī rotoru korpusi sākumā bija no metāla, līdz tos nomainīja... oglekļa šķiedra. Viegls un īpaši izturīgs pret plīsumiem, tas ir ideāls materiāls rotējošam cilindram.

UEIP ģenerāldirektors (2009-2012) Aleksandrs Kurkins atgādina: “Tas kļuva smieklīgi. Izmēģinot un testējot jaunas, vairāk "rotējošākas" paaudzes centrifūgas, viens no darbiniekiem nesagaidīja, kad rotors pilnībā apstāsies, atvienoja to no kaskādes un nolēma pārlikt rokās uz statīvu. Bet tā vietā, lai virzītos uz priekšu, neatkarīgi no tā, cik smagi viņš pretojās, viņš aptvēra šo cilindru un sāka virzīties atpakaļ. Tāpēc mēs savām acīm redzējām, ka zeme griežas, un žiroskops ir liels spēks.

Kurš izgudroja?

Ak, tas ir noslēpums, kas ir caurstrāvots ar noslēpumiem un tīts tumsā. Šeit ir vācu sagūstīti fiziķi, CIP, SMERSH virsnieki un pat notriektais spiegu pilots Pauerss. Kopumā gāzes centrifūgas darbības princips tika aprakstīts 19. gadsimta beigās.

Pat Atomprojekta rītausmā Kirovas rūpnīcas Īpašā projektēšanas biroja inženieris Viktors Sergejevs ierosināja centrbēdzes atdalīšanas metodi, taču sākumā viņa kolēģi neapstiprināja viņa ideju. Tajā pašā laikā sakautās Vācijas zinātnieki cīnījās par separācijas centrifūgas izveidi īpašā NII-5 Suhumi: doktors Makss Stīnbeks, kurš strādāja Hitlera vadībā kā Siemens galvenais inženieris, un Gernots Zipe, bijušais Luftwaffe mehāniķis. , Vīnes universitātes absolvents. Kopumā grupā bija aptuveni 300 "eksportēto" fiziķu.

Valsts korporācijas Rosatom CJSC Centrotech-SPb ģenerāldirektors Aleksejs Kalitejevskis atgādina: “Mūsu eksperti nonāca pie secinājuma, ka vācu centrifūga ir absolūti nepiemērota rūpnieciskai ražošanai. Stīnbeka aparātā nebija sistēmas daļēji bagātinātā produkta pārvietošanai uz nākamo posmu. Tika ierosināts atdzesēt vāka galus un sasaldēt gāzi, pēc tam to atsaldēt, savākt un ievietot nākamajā centrifūgā. Tas ir, shēma nedarbojas. Tomēr projektā bija daži ļoti interesanti un neparasti tehniskie risinājumi. Šie "interesantie un neparastie risinājumi" tika apvienoti ar padomju zinātnieku iegūtajiem rezultātiem, jo ​​īpaši ar Viktora Sergejeva priekšlikumiem. Relatīvi runājot, mūsu kompaktā centrifūga ir viena trešdaļa vācu domāšanas augļa un divas trešdaļas padomju domas. Starp citu, kad Sergejevs ieradās Abhāzijā un izteica savas domas tam pašam Stīnbekam un Zipei par urāna atlasi, Stīnbeks un Zipe tās noraidīja kā nerealizējamas.

Ko tad Sergejevs izdomāja.

Un Sergejeva priekšlikums bija izveidot gāzes paraugu ņemšanas ierīces Pito caurulīšu veidā. Bet doktors Stīnbeks, kurš, kā viņš uzskatīja, ēda zobus par šo tēmu, bija kategorisks: "Tie palēninās plūsmu, izraisīs turbulenci, un nebūs atdalīšanās!" Gadiem vēlāk, strādājot pie saviem memuāriem, viņš to nožēlos: “Ideja, kas ir cienīga no mums! Bet man tas neienāca prātā…”

Vēlāk, atrodoties ārpus PSRS, Stīnbeks ar centrifūgām vairs nenodarbojās. Bet Gerontam Cipem pirms došanās uz Vāciju bija iespēja iepazīties ar Sergejeva centrifūgas prototipu un ģeniāli vienkāršo darbības principu. Reiz Rietumos "viltīgais Zipe", kā viņu bieži sauca, patentēja centrifūgas konstrukciju ar savu vārdu (1957. gada patents Nr. 1071597, izskatīšanai 13 valstīs). 1957. gadā, pārcēlies uz ASV, Zipe tur uzbūvēja strādājošu instalāciju, pēc atmiņas reproducējot Sergejeva prototipu. Un viņš to nosauca, godināsim, "krievu centrifūga" (attēlā).

Starp citu, krievu inženierija sevi ir parādījusi daudzos citos gadījumos. Kā piemēru var minēt elementāru avārijas slēgvārstu. Nav sensoru, detektoru un elektronisko shēmu. Ir tikai samovāra jaucējkrāns, kas ar savu ziedlapu pieskaras kaskādes karkasam. Ja kaut kas noiet greizi un centrifūga maina savu pozīciju telpā, tā vienkārši pagriežas un aizver ieplūdes līniju. Tas ir kā jokā par amerikāņu pildspalvu un krievu zīmuli kosmosā.

Mūsu dienas

Šo rindu autors šonedēļ bija klāt nozīmīgā notikumā - saskaņā ar līgumu tika slēgts ASV Enerģētikas departamenta novērotāju birojs Krievijā. HEU-LEU. Šis darījums (augsti bagātināts urāns-mazbagātināts urāns) bija un joprojām ir lielākais kodolenerģijas līgums starp Krieviju un Ameriku. Saskaņā ar līguma nosacījumiem Krievijas kodolzinātnieki apstrādāja 500 tonnas mūsu ieroču kvalitātes (90%) urāna par degvielu (4%) HFC Amerikas atomelektrostacijām. 1993.-2009.gada ieņēmumi sasniedza 8,8 miljardus ASV dolāru. Tas bija loģisks iznākums mūsu kodolzinātnieku tehnoloģiskajam sasniegumam izotopu atdalīšanas jomā, kas tika veikts pēckara gados.
Fotoattēlā: gāzes centrifūgu kaskādes vienā no UEIP darbnīcām. Šeit ir apmēram 100 000 no tiem.

Pateicoties centrifūgām, esam saņēmuši tūkstošiem tonnu salīdzinoši lētas gan militāras, gan komerciālas preces. Kodolrūpniecība, viena no nedaudzajām atlikušajām (militārā aviācija, kosmoss), kurā Krievijai ir neapšaubāms pārākums. Tikai ārvalstu pasūtījumi uz desmit gadiem uz priekšu (no 2013. līdz 2022. gadam), Rosatom portfelis, izņemot līgumu HEU-LEU ir 69,3 miljardi dolāru. 2011. gadā tas pārsniedza 50 miljardus ...
Fotoattēlā UEIP konteineru noliktava ar HFC.

1942.gada 28.septembrī tika pieņemts Valsts aizsardzības komitejas lēmums Nr.2352ss "Par urāna darba organizāciju". Šis datums tiek uzskatīts par oficiālo kodolenerģijas nozares vēstures sākumu Krievijā.

Kodolreaktors darbojas nevainojami un precīzi. Citādi, kā zināms, būs nepatikšanas. Bet kas notiek iekšā? Mēģināsim īsi, skaidri, ar pieturām formulēt kodol(atom)reaktora darbības principu.

Patiesībā tur notiek tāds pats process kā kodolsprādzienā. Tikai tagad sprādziens notiek ļoti ātri, un reaktorā tas viss stiepjas uz ilgu laiku. Galu galā viss paliek sveiks un vesels, un mēs iegūstam enerģiju. Ne tik daudz, ka viss apkārt uzreiz sadauzīja, bet pilnīgi pietiekami, lai nodrošinātu pilsētu ar elektrību.

kā darbojas reaktors AES dzesēšanas torņi
Lai saprastu, kā darbojas kontrolētā kodolreakcija, jums ir jāzina, kas vispār ir kodolreakcija.

Kodolreakcija ir atomu kodolu transformācijas (šķelšanās) process to mijiedarbības laikā ar elementārdaļiņām un gamma kvantiem.

Kodolreakcijas var notikt gan ar absorbciju, gan ar enerģijas izdalīšanos. Otrās reakcijas tiek izmantotas reaktorā.

Kodolreaktors ir ierīce, kuras mērķis ir uzturēt kontrolētu kodolreakciju ar enerģijas izdalīšanos.

Bieži vien kodolreaktoru sauc arī par kodolreaktoru. Ņemiet vērā, ka šeit nav būtiskas atšķirības, taču no zinātnes viedokļa pareizāk ir lietot vārdu "kodolenerģija". Tagad ir daudz veidu kodolreaktoru. Tie ir milzīgi industriālie reaktori, kas paredzēti enerģijas ražošanai spēkstacijās, kodolzemūdeņu reaktori, mazi eksperimentālie reaktori, ko izmanto zinātniskos eksperimentos. Ir pat reaktori, ko izmanto jūras ūdens atsāļošanai.

Kodolreaktora izveides vēsture

Pirmais kodolreaktors tika palaists ne tik tālajā 1942. gadā. Tas notika ASV Fermi vadībā. Šo reaktoru sauca par "Čikāgas malkas kaudzi".

1946. gadā Kurčatova vadībā tika iedarbināts pirmais padomju reaktors. Šī reaktora korpuss bija septiņu metru diametra lode. Pirmajiem reaktoriem nebija dzesēšanas sistēmas, un to jauda bija minimāla. Starp citu, padomju reaktora vidējā jauda bija 20 vati, savukārt amerikāņu reaktoram bija tikai 1 vats. Salīdzinājumam: mūsdienu jaudas reaktoru vidējā jauda ir 5 gigavati. Mazāk nekā desmit gadus pēc pirmā reaktora palaišanas Obņinskas pilsētā tika atklāta pasaulē pirmā rūpnieciskā atomelektrostacija.

Kodolreaktora (atoma) darbības princips

Jebkuram kodolreaktoram ir vairākas daļas: serde ar degvielu un moderatoru, neitronu reflektors, dzesēšanas šķidrums, vadības un aizsardzības sistēma. Par degvielu reaktoros visbiežāk izmanto urāna (235, 238, 233), plutonija (239) un torija (232) izotopus. Aktīvā zona ir katls, caur kuru plūst parasts ūdens (dzesēšanas šķidrums). Starp citiem dzesēšanas šķidrumiem retāk tiek izmantots “smagais ūdens” un šķidrais grafīts. Ja mēs runājam par atomelektrostacijas darbību, tad siltuma ražošanai tiek izmantots kodolreaktors. Pati elektroenerģija tiek ražota tāpat kā cita veida spēkstacijās - tvaiks rotē turbīnu, un kustības enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā.

Zemāk ir kodolreaktora darbības shēma.

kodolreaktora darbības shēma Atomelektrostacijas kodolreaktora shēma

Kā jau teicām, smagā urāna kodola sabrukšanas rezultātā rodas vieglāki elementi un daži neitroni. Iegūtie neitroni saduras ar citiem kodoliem, izraisot arī to sadalīšanos. Šajā gadījumā neitronu skaits pieaug kā lavīna.

Šeit ir jāpiemin neitronu reizināšanas koeficients. Tātad, ja šis koeficients pārsniedz vērtību, kas vienāda ar vienu, tas ir kodolsprādziens. Ja vērtība ir mazāka par vienu, neitronu ir pārāk maz un reakcija izzūd. Bet, ja jūs saglabājat koeficienta vērtību vienādu ar vienu, reakcija turpināsies ilgu laiku un stabili.

Jautājums ir, kā to izdarīt? Reaktorā degviela atrodas tā sauktajos degvielas elementos (TVEL). Tie ir stieņi, kas satur kodoldegvielu mazu granulu veidā. Degvielas stieņi ir savienoti sešstūra kasetēs, kuru reaktorā var būt simtiem. Kasetes ar degvielas stieņiem atrodas vertikāli, savukārt katram degvielas stienim ir sistēma, kas ļauj regulēt tā iegremdēšanas dziļumu serdē. Papildus pašām kasetēm ir arī vadības stieņi un avārijas aizsardzības stieņi. Stieņi ir izgatavoti no materiāla, kas labi absorbē neitronus. Tādējādi vadības stieņus var nolaist dažādos dziļumos kodolā, tādējādi pielāgojot neitronu reizināšanas koeficientu. Avārijas stieņi ir paredzēti, lai avārijas gadījumā izslēgtu reaktoru.

Kā tiek iedarbināts kodolreaktors?

Mēs izdomājām pašu darbības principu, bet kā iedarbināt un likt reaktoram darboties? Rupji sakot, lūk - urāna gabaliņš, bet galu galā ķēdes reakcija tajā nesākas pati no sevis. Fakts ir tāds, ka kodolfizikā ir kritiskās masas jēdziens.

Kodoldegviela Kodoldegviela

Kritiskā masa ir skaldāmā materiāla masa, kas nepieciešama kodolķēdes reakcijas sākšanai.

Ar degvielas elementu un vadības stieņu palīdzību reaktorā vispirms tiek izveidota kodoldegvielas kritiskā masa, un pēc tam vairākos posmos reaktors tiek nogādāts līdz optimālajam jaudas līmenim.

Jums patiks: matemātikas triki humanitāro zinātņu un studentiem, kas nav cilvēki (1. daļa)
Šajā rakstā mēs esam mēģinājuši sniegt jums vispārēju priekšstatu par kodolreaktora (atoma) reaktora uzbūvi un darbības principu. Ja jums joprojām ir jautājumi par tēmu vai universitāte uzdeva kādu problēmu kodolfizikā - lūdzu, sazinieties ar mūsu uzņēmuma speciālistiem. Mēs, kā parasti, esam gatavi palīdzēt atrisināt jebkuru aktuālu studiju jautājumu. Tikmēr mēs to darām, jūsu uzmanība ir vēl viens izglītojošs video!

blog/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/

I. Kodolreaktora projektēšana

Kodolreaktors sastāv no šādiem pieciem galvenajiem elementiem:

1) kodoldegviela;

2) neitronu moderators;

3) regulējošās sistēmas;

4) dzesēšanas sistēmas;

5) aizsargekrāns.

1. Kodoldegviela.

Kodoldegviela ir enerģijas avots. Pašlaik ir zināmi trīs skaldāmo materiālu veidi:

a) urāns 235, kas dabiskajā urānā ir 0,7% jeb 1/140 daļa;

6) plutonijs 239, kas dažos reaktoros veidojas uz urāna 238 bāzes, kas veido gandrīz visu dabiskā urāna masu (99,3% jeb 139/140 daļas).

Uztverot neitronus, urāna 238 kodoli pārvēršas par neptūnija kodoliem - 93. elementu periodiska sistēma Mendeļejevs; pēdējie savukārt pārvēršas par plutonija – periodiskās sistēmas 94. elementa – kodoliem. Plutonijs ir viegli ekstrahējams no apstarotā urāna ar ķīmiskiem līdzekļiem, un to var izmantot kā kodoldegvielu;

c) urāns 233, kas ir mākslīgs urāna izotops, kas iegūts no torija.

Atšķirībā no urāna 235, kas atrodams dabiskajā urānā, plutonijs 239 un urāns 233 tiek ražoti tikai mākslīgi. Tāpēc tos sauc par sekundāro kodoldegvielu; urāns 238 un torijs 232 ir šādas degvielas avots.

Tādējādi starp visiem iepriekš uzskaitītajiem kodoldegvielas veidiem urāns ir galvenais. Tas izskaidro milzīgo vērienu, ko visās valstīs iegūst urāna atradņu perspektīvas un izpēte.

Kodolreaktorā izdalīto enerģiju dažreiz salīdzina ar tā laikā izdalīto enerģiju ķīmiskā reakcija degšana. Tomēr starp tiem ir būtiska atšķirība.

Urāna skaldīšanas procesā iegūtais siltuma daudzums ir neizmērojami lielāks nekā siltuma daudzums, ko iegūst, piemēram, ogles sadedzinot: 1 kg urāna 235, kas pēc tilpuma ir vienāds ar cigarešu paciņu, teorētiski varētu nodrošināt tikpat daudz enerģijas. kā 2600 tonnas ogļu.

Tomēr šīs enerģijas iespējas netiek pilnībā izmantotas, jo ne visu urānu-235 var atdalīt no dabiskā urāna. Rezultātā 1 kg urāna atkarībā no tā bagātināšanas pakāpes ar urānu 235 šobrīd ir līdzvērtīgs aptuveni 10 tonnām ogļu. Bet jāņem vērā, ka kodoldegvielas izmantošana atvieglo transportēšanu un līdz ar to būtiski samazina degvielas izmaksas. Britu eksperti aprēķinājuši, ka, bagātinot urānu, viņi varēs 10 reizes palielināt reaktoros saņemto siltumu, kas 1 tonnu urāna pielīdzinās 100 000 tonnu ogļu.

Otrā atšķirība starp kodola skaldīšanas procesu, kas notiek ar siltuma izdalīšanos, no ķīmiskā sadedzināšana ir tāds, ka degšanas reakcijai nepieciešams skābeklis, savukārt ķēdes reakcijas ierosināšanai nepieciešami tikai daži neitroni un noteikta kodoldegvielas masa, kas vienāda ar kritiskā masa, ko mēs jau definējām sadaļā par atombumbu.

Un, visbeidzot, neredzamo kodola skaldīšanas procesu pavada ārkārtīgi kaitīga starojuma emisija, no kuras ir jānodrošina aizsardzība.

2. Neitronu moderators.

Lai izvairītos no sabrukšanas produktu izplatīšanās reaktorā, kodoldegviela jāievieto īpašos apvalkos. Šādu apvalku ražošanai var izmantot alumīniju (dzesētāja temperatūra nedrīkst pārsniegt 200 °), un vēl labāk - beriliju vai cirkoniju - jaunus metālus, kuru sagatavošana tīrā veidā ir saistīta ar lielām grūtībām.

Neitroniem, kas veidojas kodola skaldīšanas procesā (vidēji 2-3 neitroni smaga elementa viena kodola skaldīšanas laikā), ir noteikta enerģija. Lai citu kodolu neitronu skaldīšanas iespējamība būtu vislielākā, bez kuras reakcija nenotiktu pašpietiekama, ir nepieciešams, lai šie neitroni zaudētu daļu no sava ātruma. To panāk, reaktorā ievietojot moderatoru, kurā daudzu secīgu sadursmju rezultātā ātrie neitroni tiek pārvērsti lēnajos neitronos. Tā kā vielai, ko izmanto kā moderatoru, jābūt kodoliem, kuru masa ir aptuveni vienāds ar masu neitroni, tas ir, vieglo elementu kodoli, smagais ūdens jau no paša sākuma tika izmantots kā moderators (D 2 0, kur D ir deitērijs, kas aizstāja vieglo ūdeņradi parastajā ūdenī H 2 0). Tomēr tagad cenšas izmantot arvien vairāk grafīta – tas ir lētāk un dod gandrīz tādu pašu efektu.

Zviedrijā pirktā tonna smagā ūdens maksā 70–80 miljonus franku. Ženēvas konferencē par atomenerģijas izmantošanu miermīlīgiem nolūkiem amerikāņi paziņoja, ka drīzumā varēs pārdot smago ūdeni par cenu 22 miljoni franku par tonnu.

Grafīta tonna maksā 400 000 franku, bet tonna berilija oksīda - 20 miljonus franku.

Materiālam, ko izmanto kā moderatoru, ir jābūt tīram, lai izvairītos no neitronu zuduma, kad tie iet caur moderatoru. Skrējiena beigās neitronu vidējais ātrums ir aptuveni 2200 m/sek, bet sākotnējais ātrums bija aptuveni 20 tūkstoši km/sek. Reaktoros siltums tiek atbrīvots pakāpeniski, un atšķirībā no tā to var kontrolēt atombumba, kur tas notiek acumirklī un iegūst sprādziena raksturu.

Dažiem ātro neitronu reaktoru veidiem nav nepieciešams moderators.

3. Regulēšanas sistēma.

Personai ir jāspēj izraisīt, regulēt un apturēt kodolreakciju pēc vēlēšanās. Tas tiek panākts, izmantojot regulēšanas stieņus, kas izgatavoti no bora tērauda vai kadmija, materiāliem, kuriem ir spēja absorbēt neitronus. Atkarībā no dziļuma, kādā vadības stieņi tiek nolaisti reaktorā, neitronu skaits kodolā palielinās vai samazinās, kas galu galā ļauj kontrolēt procesu. Vadības stieņi tiek vadīti automātiski, izmantojot servomehānismus; daži no šiem stieņiem briesmu gadījumā var uzreiz iekrist serdē.

Sākumā tika paustas bažas, ka reaktora sprādziens radīs tādus pašus postījumus kā atombumbas sprādziens. Lai pierādītu, ka reaktora sprādziens notiek tikai apstākļos, kas atšķiras no ierastajiem un nerada nopietnus draudus atomelektrostacijas apkārtnē dzīvojošajiem iedzīvotājiem, amerikāņi apzināti uzspridzināja vienu tā dēvēto "vārošo" reaktoru. Patiešām, notika sprādziens, ko mēs varam raksturot kā "klasisku", tas ir, ar kodolenerģiju nesaistītu; tas kārtējo reizi pierāda, ka tuvumā var būvēt kodolreaktorus apmetnes bez īpašiem draudiem pēdējam.

4. Dzesēšanas sistēma.

Kodola skaldīšanas procesā izdalās noteikta enerģija, kas tiek pārnesta uz sabrukšanas produktiem un iegūtajiem neitroniem. Šī enerģija tiek pārvērsta siltumenerģijā daudzu neitronu sadursmju rezultātā, tāpēc, lai novērstu strauju reaktora atteici, siltums ir jānoņem. Reaktoros, kas paredzēti radioaktīvo izotopu ražošanai, šis siltums netiek izmantots, savukārt reaktoros, kas paredzēti enerģijas ražošanai, tas gluži pretēji kļūst par galveno produktu. Dzesēšanu var veikt, izmantojot gāzi vai ūdeni, kas zem spiediena cirkulē reaktorā pa speciālām caurulēm un pēc tam tiek atdzesēti siltummainī. Izdalīto siltumu var izmantot, lai sildītu tvaiku, kas rotē ar ģeneratoru pievienoto turbīnu; tāda iekārta būtu atomelektrostacija.

5. Aizsargājošs ekrāns.

Lai izvairītos no kaitīgās neitronu ietekmes, kas var izlidot no reaktora, un pasargātu sevi no reakcijas laikā izstarotā gamma starojuma, ir nepieciešama uzticama aizsardzība. Zinātnieki ir aprēķinājuši, ka reaktors ar jaudu 100 tūkstoši kW izstaro tādu radioaktīvā starojuma daudzumu, ko cilvēks, kas atrodas 100 m attālumā no tā, saņems 2 minūtēs. nāvējoša deva. Lai nodrošinātu reaktoru apkalpojošā personāla aizsardzību, no speciāla betona ar svina plāksnēm būvē divus metrus garas sienas.

Pirmo reaktoru 1942. gada decembrī uzbūvēja itālis Fermi. Līdz 1955. gada beigām pasaulē bija aptuveni 50 kodolreaktori (ASV -2 1, Anglija - 4, Kanāda - 2, Francija - 2). Tam jāpiebilst, ka līdz 1956. gada sākumam pētniecībai un rūpnieciskiem mērķiem tika projektēti vēl aptuveni 50 reaktori (ASV - 23, Francija - 4, Anglija - 3, Kanāda - 1).

Šo reaktoru veidi ir ļoti dažādi, sākot no reaktoriem līdz lēni neitroni no grafīta moderatoriem un dabīgā urāna kā kurināmā līdz ātro neitronu reaktoriem, kurus darbina ar plutoniju bagātinātu urānu vai urānu 233, kas mākslīgi iegūts no torija.

Papildus šiem diviem pretējiem veidiem ir vairāki reaktori, kas atšķiras viens no otra vai nu ar kodoldegvielas sastāvu, vai pēc moderatora veida, vai ar dzesēšanas šķidrumu.

Ir ļoti svarīgi atzīmēt, ka, lai gan jautājuma teorētiskā puse šobrīd ir labi pētīta visu valstu speciālistiem, praktiskā zona dažādas valstis vēl nav sasniegušas tādu pašu līmeni. ASV un Krievija ir priekšā citām valstīm. Var apgalvot, ka atomenerģijas nākotne galvenokārt būs atkarīga no tehnoloģiju progresa.

No grāmatas The Amazing World Inside the Atomic Nucleus [lekcija skolēniem] autors Ivanovs Igors Pierovičs

LHC paātrinātāja ierīce Tagad daži attēli. Kodinātājs ir sadursmju daļiņu paātrinātājs. Tur daļiņas paātrina divus gredzenus un saduras viena ar otru. Šī ir lielākā eksperimentālā iekārta pasaulē, jo šī gredzena garums - tunelis -

No grāmatas Jaunākā faktu grāmata. 3. sējums [Fizika, ķīmija un tehnoloģijas. Vēsture un arheoloģija. Dažādi] autors Kondrašovs Anatolijs Pavlovičs

No grāmatas Atomu problēma autors Rens Filips

No 5.b grāmatas. elektrība un magnētisms autors Feinmens Ričards Filipss

No autora grāmatas

VIII nodaļa Kodolreaktora darbības princips un iespējas I. Kodolreaktora konstrukcija Kodolreaktors sastāv no šādiem pieciem galvenajiem elementiem: 1) kodoldegviela; 2) neitronu moderators; 3) vadības sistēma; 4) dzesēšanas sistēma. 5) aizsargājošs

No autora grāmatas

11. nodaļa DIELEKTRISMA IEKŠĒJĀ IERĪCE §1. Molekulārie dipoli§2. Elektroniskā polarizācija §3. polārās molekulas; orientācijas polarizācija§4. elektriskie lauki dielektriķa tukšumos §5. Šķidrumu dielektriskā konstante; Klausiusa formula - Mossotti§6.

20. gadsimta vidū cilvēces uzmanība tika pievērsta atomam un zinātnieku skaidrojumam par kodolreakciju, ko viņi sākotnēji nolēma izmantot militāriem mērķiem, izgudrojot, saskaņā ar Manhetenas projektu, pirmo kodolbumbas. Bet XX gadsimta 50. gados PSRS kodolreaktors tika izmantots miermīlīgiem nolūkiem. Ir labi zināms, ka 1954. gada 27. jūnijā cilvēces rīcībā nonāca pasaulē pirmā atomelektrostacija ar 5000 kW jaudu. Mūsdienās kodolreaktors var saražot elektroenerģiju 4000 MW vai vairāk, tas ir, 800 reižu vairāk nekā pirms pusgadsimta.

Kas ir kodolreaktors: iekārtas pamatdefinīcija un galvenās sastāvdaļas

Kodolreaktors ir speciāla iekārta, ar kuras palīdzību tiek ģenerēta enerģija pareizas kontrolētas kodolreakcijas uzturēšanas rezultātā. Ir atļauts lietot vārdu "atomisks" kopā ar vārdu "reaktors". Daudzi parasti uzskata jēdzienus "kodolmateriāls" un "atoms" par sinonīmiem, jo ​​viņi neatrod starp tiem būtisku atšķirību. Bet zinātnes pārstāvji sliecas uz pareizāku kombināciju - "kodolreaktors".

Interesanti fakts! Kodolreakcijas var turpināties, atbrīvojot vai absorbējot enerģiju.

Kodolreaktora ierīces galvenie komponenti ir šādi elementi:

• Moderators;
• Vadības stieņi;
• Stieņi, kas satur bagātinātu urāna izotopu maisījumu;
• Īpaši aizsargelementi pret starojumu;
• Dzesēšanas šķidrums;
• tvaika ģenerators;
• Turbīna;
• Ģenerators;
• Kondensators;
• Kodoldegviela.

Kādi ir fiziķu noteiktie kodolreaktora darbības pamatprincipi un kāpēc tie ir nesatricināmi

Kodolreaktora darbības pamatprincips ir balstīts uz kodolreakcijas izpausmes iezīmēm. Standarta fizikālās ķēdes kodolprocesa brīdī daļiņa mijiedarbojas ar atoma kodols, kā rezultātā kodols pārvēršas par jaunu, atbrīvojoties sekundārajām daļiņām, kuras zinātnieki sauc par gamma kvantiem. Kodola ķēdes reakcijas laikā izdalās milzīgs daudzums siltumenerģijas. Telpu, kurā notiek ķēdes reakcija, sauc par reaktora serdi.

Interesanti fakts! Aktīvā zona ārēji atgādina katlu, caur kuru plūst parasts ūdens, kas darbojas kā dzesēšanas šķidrums.

Lai novērstu neitronu zudumu, reaktora serdes laukumu ieskauj īpašs neitronu atstarotājs. Tās galvenais uzdevums ir noraidīt lielāko daļu emitēto neitronu kodolā. Atstarotājs parasti ir tā pati viela, kas kalpo kā moderators.

Kodolreaktora galvenā vadība notiek ar īpašu vadības stieņu palīdzību. Ir zināms, ka šie stieņi tiek ievadīti reaktora aktīvajā zonā un rada visus apstākļus bloka darbībai. Parasti vadības stieņi ir izgatavoti no ķīmiskie savienojumi bors un kadmijs. Kāpēc tiek izmantoti šie elementi? Jā, tas viss, jo bors vai kadmijs spēj efektīvi absorbēt termiskos neitronus. Un, tiklīdz ir plānota palaišana, saskaņā ar kodolreaktora darbības principu kodolā tiek ievadīti vadības stieņi. Viņu galvenais uzdevums ir absorbēt ievērojamu neitronu daļu, tādējādi izraisot ķēdes reakcijas attīstību. Rezultātam vajadzētu sasniegt vēlamo līmeni. Kad jauda palielinās virs iestatītā līmeņa, tiek ieslēgtas automātiskās mašīnas, kas obligāti iegremdē vadības stieņus dziļi reaktora aktīvā.

Tādējādi kļūst skaidrs, ka termiskā kodolreaktora darbībā liela nozīme ir vadības vai vadības stieņiem.

Un, lai samazinātu neitronu noplūdi, reaktora kodolu ieskauj neitronu atstarotājs, kas iemet ievērojamu masu brīvi emitētu neitronu kodolā. Atstarotāja nozīmē parasti tiek izmantota tā pati viela, kas moderatoram.

Saskaņā ar standartu moderatorvielas atomu kodolam ir salīdzinoši maza masa, tāpēc, saduroties ar vieglo kodolu, ķēdē esošais neitrons zaudē vairāk enerģijas nekā saduroties ar smago. Visizplatītākie moderatori ir parasts ūdens vai grafīts.

Interesanti fakts! Kodolreakcijas procesā neitroniem ir raksturīgs ārkārtīgi liels kustības ātrums, un tāpēc ir nepieciešams moderators, kas spiež neitronus zaudēt daļu savas enerģijas.

Neviens reaktors pasaulē nevar normāli darboties bez dzesēšanas šķidruma palīdzības, jo tā mērķis ir noņemt enerģiju, kas rodas reaktora sirdī. Kā dzesēšanas šķidrums obligāti tiek izmantots šķidrums vai gāzes, jo tie nespēj absorbēt neitronus. Sniegsim kompakta kodolreaktora dzesēšanas šķidruma piemēru - ūdeni, oglekļa dioksīds un dažreiz pat šķidrs metālisks nātrijs.

Tādējādi kodolreaktora darbības principi pilnībā balstās uz ķēdes reakcijas likumiem, tās norisi. Visas reaktora sastāvdaļas - moderators, stieņi, dzesēšanas šķidrums, kodoldegviela - veic savus uzdevumus, izraisot normālu reaktora darbību.

Kādu degvielu izmanto kodolreaktoriem un kāpēc izvēlēti tieši šie ķīmiskie elementi

Galvenā degviela reaktoros var būt urāna izotopi, arī plutonijs vai torijs.

Vēl 1934. gadā F. Džolio-Kirī, novērojot urāna kodola skaldīšanas procesu, pamanīja, ka ķīmiskas reakcijas rezultātā urāna kodols sadalās fragmentos-kodolos un divos vai trīs brīvos neitronos. Un tas nozīmē, ka pastāv iespēja, ka brīvie neitroni pievienosies citiem urāna kodoliem un izraisīs vēl vienu skaldīšanu. Un tā, kā paredz ķēdes reakcija: no trim urāna kodoliem izdalīsies seši līdz deviņi neitroni, un tie atkal pievienosies jaunizveidotajiem kodoliem. Un tā tālāk bezgalīgi.

Svarīgi atcerēties! Neitroni, kas parādās kodola skaldīšanas laikā, spēj izraisīt urāna izotopa kodolu skaldīšanu ar masas skaitli 235, un urāna izotopa kodolu iznīcināšanai ar masas skaitli 238 var būt maz enerģijas. kas rodas sabrukšanas procesā.

Urāna numurs 235 dabā ir reti sastopams. Tas veido tikai 0,7%, bet dabiskais urāns-238 ieņem plašāku nišu un veido 99,3%.

Neskatoties uz tik nelielu urāna-235 īpatsvaru dabā, fiziķi un ķīmiķi joprojām nevar no tā atteikties, jo tas ir visefektīvākais kodolreaktora darbībai, samazinot enerģijas iegūšanas procesa izmaksas cilvēcei.

Kad parādījās pirmie kodolreaktori un kur tos izmanto mūsdienās

Tālajā 1919. gadā fiziķi jau triumfēja, kad Rezerfords atklāja un aprakstīja kustīgu protonu veidošanās procesu alfa daļiņu sadursmes ar slāpekļa atomu kodoliem rezultātā. Šis atklājums nozīmēja, ka slāpekļa izotopa kodols sadursmes ar alfa daļiņu rezultātā pārvērtās par skābekļa izotopa kodolu.

Pirms pirmo kodolreaktoru parādīšanās pasaule apguva vairākus jaunus fizikas likumus, kas attiecās uz visiem svarīgākajiem kodolreakcijas aspektiem. Tātad 1934. gadā F. Džolio-Kirī, H. Halbans, L. Kovarskis pirmo reizi sabiedrībai un pasaules zinātnieku lokam piedāvāja teorētisku pieņēmumu un pierādījumu bāzi par kodolreakciju iespējamību. Visi eksperimenti bija saistīti ar urāna kodola dalīšanās novērošanu.

1939. gadā E. Fermi, I. Džolio-Kirī, O. Hāns, O. Frišs izsekoja urāna kodolu dalīšanās reakcijai to bombardēšanas laikā ar neitroniem. Pētījumu gaitā zinātnieki noskaidrojuši, ka vienam paātrinātam neitronam nonākot urāna kodolā, esošais kodols sadalās divās vai trīs daļās.

Ķēdes reakcija tika praktiski pierādīta 20. gadsimta vidū. 1939. gadā zinātniekiem izdevās pierādīt, ka, sadaloties vienam urāna kodolam, izdalās aptuveni 200 MeV enerģijas. Bet aptuveni 165 MeV tiek atvēlēti fragmentu kodolu kinētiskajai enerģijai, un atlikusī daļa aiznes līdzi gamma kvantus. Šis atklājums gadā veica izrāvienu kvantu fizikā.

E. Fermi turpina darbu un izpēti vēl vairākus gadus un pirmo kodolreaktoru palaida 1942. gadā ASV. Iemiesotais projekts saucās - "Čikāgas malkas kaudze" un tika nolikts uz sliedēm. 1945. gada 5. septembrī Kanāda palaida savu ZEEP kodolreaktoru. Eiropas kontinents neatpalika, un tajā pašā laikā tika būvēta F-1 instalācija. Un krieviem ir cits neaizmirstams datums- 1946. gada 25. decembrī Maskavā I. Kurčatova vadībā tika iedarbināts reaktors. Tie nebija paši jaudīgākie kodolreaktori, taču tas bija sākums cilvēka atoma attīstībai.

Mierīgiem nolūkiem PSRS 1954. gadā tika izveidots zinātnisks kodolreaktors. Pasaulē pirmais miermīlīgais kuģis ar atomelektrostaciju, ar kodolenerģiju darbināms ledlauzis Ļeņins, tika uzbūvēts Padomju Savienībā 1959. gadā. Un vēl viens mūsu valsts sasniegums ir kodolledlauzis Arktika. Šis virszemes kuģis pirmo reizi pasaulē sasniedza Ziemeļpolu. Tas notika 1975. gadā.

Pirmie pārnēsājamie kodolreaktori darbojās ar lēniem neitroniem.

Kur tiek izmantoti kodolreaktori un kādus veidus izmanto cilvēce

• Rūpnieciskie reaktori. Tos izmanto enerģijas ražošanai atomelektrostacijās.
• Kodolreaktori, kas darbojas kā kodolzemūdeņu dzinējspēks.
• Eksperimentālie (pārnēsājamie, mazie) reaktori. Bez tiem neviena moderna zinātniskā pieredze vai pētījumiem.

Mūsdienās zinātniskā gaisma ir iemācījusies atsāļot ar īpašu reaktoru palīdzību jūras ūdens nodrošināt iedzīvotājiem kvalitāti dzeramais ūdens. Krievijā darbojas daudz kodolreaktoru. Tātad, pēc statistikas datiem, uz 2018. gadu štatā darbojas aptuveni 37 bloki.

Un saskaņā ar klasifikāciju tie var būt šādi:

• Pētījumi (vēsturiski). Tie ietver F-1 staciju, kas tika izveidota kā eksperimentāla vieta plutonija ražošanai. I.V.Kurčatovs strādāja F-1, uzraudzīja pirmo fizisko reaktoru.
• Pētījums (aktīvs).
• Bruņu glabātava. Kā reaktora piemērs - A-1, kas iegāja vēsturē kā pirmais reaktors ar dzesēšanu. Kodolreaktora pagātnes jauda ir maza, bet funkcionāla.
• Enerģija.
• Kuģis. Ir zināms, ka uz kuģiem un zemūdenēm pēc nepieciešamības un tehniskām iespējām izmanto ūdens dzesēšanas vai šķidrā metāla reaktorus.
• Kosmoss. Piemēram, izsauksim instalāciju "Yenisei". kosmosa kuģi, kas stājas spēkā, ja ir nepieciešams ražot papildu enerģiju, un tas būs jāiegūst, izmantojot saules paneļus un izotopu avotus.

Līdz ar to kodolreaktoru tēma ir diezgan paplašināta, tāpēc tā prasa dziļu likumu izpēti un izpratni kvantu fizika. Taču kodolreaktoru nozīme enerģētikas nozarē un valsts ekonomikā, bez šaubām, jau ir apburta ar lietderības un ieguvumu auru.

Kodolenerģijas nozīme mūsdienu pasaulē

Kodolenerģija pēdējo desmitgažu laikā ir spērusi milzīgu soli uz priekšu, daudzās valstīs kļūstot par vienu no svarīgākajiem elektroenerģijas avotiem. Vienlaikus jāatceras, ka aiz šīs tautsaimniecības nozares attīstības slēpjas milzīgās desmitiem tūkstošu zinātnieku, inženieru un parastu strādnieku pūles, kas dara visu, lai “mierīgais atoms” neapgrieztos. par reālu draudu miljoniem cilvēku. Jebkuras atomelektrostacijas patiesais kodols ir kodolreaktors.

Kodolreaktora izveides vēsture

Pirmo šādu ierīci Otrā pasaules kara augstumā ASV uzbūvēja slavenais zinātnieks un inženieris E. Fermi. Tā neparastā izskata dēļ, kas atgādina viens virs otra sakrautu grafīta bloku kaudzi, šo kodolreaktoru sauca par Čikāgas kaudzi. Ir vērts atzīmēt, ka šī ierīce strādāja ar urānu, kas tika novietots tieši starp blokiem.

Kodolreaktora izveide Padomju Savienībā

Mūsu valstī pastiprināta uzmanība tika pievērsta arī kodoljautājumiem. Neskatoties uz to, ka zinātnieku galvenie centieni bija koncentrēti uz atoma militāro pielietojumu, iegūtos rezultātus viņi aktīvi izmantoja arī miermīlīgiem mērķiem. Pirmo kodolreaktoru ar koda nosaukumu F-1 1946. gada decembra beigās uzbūvēja zinātnieku grupa slavenā fiziķa I. Kurčatova vadībā. Tās būtisks trūkums bija jebkāda veida dzesēšanas sistēmas trūkums, tāpēc tās izdalītās enerģijas jauda bija ārkārtīgi nenozīmīga. Tajā pašā laikā padomju pētnieki pabeidza iesākto darbu, kā rezultātā tikai astoņus gadus vēlāk Obņinskas pilsētā tika atvērta pasaulē pirmā atomelektrostacija.

Reaktora darbības princips

Kodolreaktors ir ārkārtīgi sarežģīta un bīstama tehniska ierīce. Tās darbības princips ir balstīts uz to, ka urāna sabrukšanas laikā izdalās vairāki neitroni, kas savukārt izsit elementārdaļiņas no blakus esošajiem urāna atomiem. Šī ķēdes reakcija atbrīvo ievērojamu daudzumu enerģijas siltuma un gamma staru veidā. Tajā pašā laikā jāņem vērā fakts, ka, ja šī reakcija nekādā veidā netiek kontrolēta, tad urāna atomu sadalīšanās pēc iespējas īsākā laikā var izraisīt spēcīgu sprādzienu ar nevēlamām sekām.

Lai reakcija noritētu stingri noteiktos ietvaros, liela vērtība ir kodolreaktora iekārta. Pašlaik katra šāda konstrukcija ir sava veida katls, caur kuru plūst dzesēšanas šķidrums. Parasti šajā jaudā tiek izmantots ūdens, taču ir atomelektrostacijas, kurās izmanto šķidro grafītu vai smago ūdeni. Mūsdienu kodolreaktors nav iedomājams bez simtiem īpašu sešstūra kasešu. Tie satur degvielas elementus, pa kuru kanāliem plūst dzesēšanas šķidrumi. Šī kasete ir pārklāta ar īpašu slāni, kas spēj atspoguļot neitronus un tādējādi palēnināt ķēdes reakciju.

Kodolreaktors un tā aizsardzība

Tam ir vairāki aizsardzības līmeņi. Papildus pašam korpusam tas ir pārklāts ar īpašu siltumizolāciju un bioloģisko aizsardzību. No inženiertehniskā viedokļa šī konstrukcija ir jaudīgs dzelzsbetona bunkurs, kuram durvis ir aizvērtas pēc iespējas ciešāk.