26. Принцип действия ядерного реактора. Устройство реактора рбмк-1000.

Ядерным реактором наз-ся устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер, сопровождающаяся выделением энергии. Условием осуществления самоподдерживающейся цепной ядерной реакции является наличие достаточного кол-ва вторичных нейтронов, возникающих в процессе деления тяжелого ядра на более легкие ядра (осколки) и имеющих возможность участвовать в дальнейшем процессе деления тяжелых ядер.

Основными частями ядерного реактора любого типа являются:

1)активная зона, где находится ядерное топливо, протекает цепная реакция деления ядер и выделяется энергия;

2)отражатель нейтронов, который окружат активную зону и способствует уменьшению утечки нейтронов из активной зоны путем их отражения обратно в зону. Материалы отражения должны обладать малой вероятностью захвата нейтронов, но большой вероятностью их упругого рассеивания;

3)теплоноситель - используется для отвода тепла из активной зоны;

4)система управления и регулирования цепной реакции;

5)система биологической защиты (радиационной защиты ) предохраняющая обслуживающий персонал от вредного действия ИИ.

27. Реакторы на медленных и быстрых нейтронах.

Реактор на медленных (тепловых) нейтронах — ядерный реактор, использующий для поддержания цепной ядерной реакции нейтроны тепловой части спектра энергии — «теплового спектра» . Использование нейтронов теплового спектра выгодно потому, что сечение взаимодействия ядер урана-235 с нейтронами, участвующих в цепной реакции, растёт по мере снижения энергии нейтронов, а ядер урана-238 остаётся при низких энергиях постоянным. В результате, самоподдерживающаяся реакция при использовании природного урана, в котором делящегося изотопа 235U всего 0,7%, невозможна на быстрых нейтронах (спектра деления) и возможна на медленных (тепловых).

В ядерных реакторах на медленных нейтронах активная зона, кроме ядерного топлива, содержит замедлитель быстрых нейтронов, образующихся при цепной реакции деления атомных ядер. Применяют замедлители (графит), а также органические жидкости и воду, которые одновременно могут служить и теплоносителем. Если замедлителя в активной зоне нет, то основная часть деления ядер происходит под влиянием быстрых нейтронов с энергией более 10 кэВ. Реактор без замедлителя – реактор на быстрых нейтронах может стать критическим лишь при использовании природного урана, обогащенного изотопом U-235 до концентрации около 10%. В активной зоне реактора на медленных нейтронах расположены тепловыделяющие эл-ты, содержащие смесь U-238 и U-235 и замедлитель, в котором нейтроны деления замедляются до энергии около 1 эВ. Тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) представляют собой блоки из делящегося материала, заключенные в в герметическую оболочку, слабо поглощающую нейтроны .За счет энергии деления тепловыделяющие эл-ты разогреваются и отражают энергию теплоносителю, который циркулирует в каналах. К ТВЭЛам предъявляются высокие технические требования: простота конструкции; механическая устойчивость и прочность в потоке теплоносителя, обеспечивающая сохранение размеров и герметичности; малое поглощение нейтронов конструкционным материалом ТВЭЛа и минимум конструкционного материала в активной зоне; отсутствие взаимодействия ядерного топлива и продуктов деления с оболочкой ТВЭЛов, теплоносителем и замедлителем при рабочих температурах. Геометрическая форма ТВЭЛа должна обеспечивать требуемое соотношение площади пов-ти и объема и максимальную интенсивность отвода теплоты теплоносителем от всей пов-ти ТВЭЛа, а также гарантировать большую глубину выгорания ядерного топлива и высокую степень удержания продуктов деления. Должны обладать радиационной стойкостью, простотой и экономичностью регенерации ядерного топлива и низкой стоимостью В целях безопасности надежная герметичность оболочки ТВЭЛов должна сохраняться в течении всего срока работы активной зоны (3-5 лет) и последующего хранения отработавших ТВЭЛов до отправки на переработку (1-3 года).

Управление цепной реакцией осуществляется специальными управляющими стержнями, изготовленными из материалов сильно поглощающих нейтроны (бор, кадмий). Изменяя кол-во и глубину погружения управляющих стержней, можно регулировать нейтронные потоки , интенсивность цепной реакции и выработку энергии. В наст.время разработано большое ко-во различных моделей ядерных реакторов, которые различабтся по виду ядер.топлива(уран, плутоний), по хим.составу ядер.топлива (уран, диоксид урана), по виду теплоносителя (вода, тяжелая вода, органические растворители и др.),по виду замедлителя (графит, вода, бериллий). В реакторе на тепловых нейтронах большая часть деления ядер происходит при поглощении ядрами делящихся изотопов тепловых нейтронов. Реакторы, в которых деление ядер производится в основном нейтронами с энергией более 0,5 МэВ, наз-ся реакторами на быстрых нейтронах. Реакторы, в которых большинство делений происходит в результате поглощения ядрами делящихся изотопов промежуточных нейтронов, наз-ся реакторами на промежуточных (резонансных) нейтронах. Наиболее распространенными на АЭС являются реакторы большой мощности канальные (РБМК) и водо-водяные энергетические реакторы ( ВВЭР)