74. Основы физики реакторов. Ядерный топливный цикл. Авария на Чернобыльской аэс и ее последствия.
Ядерный реактор - аппарат, в котором происходят ядерные реакции - превращения одних химических элементов в другие. Для этих реакций необходимо наличие в реакторе делящегося вещества, которое при своем распаде выделяет элементарные частицы, способные вызвать распад других ядер. Ядерная реакция это пр-с превращения ядер в р-атте их взаим-вия с эл-ыми частицами или с другими ядрами. Деление атомного ядра может произойти самопроизвольно или при попадании в него элем-ной частицы.
В качестве делящегося в-ва в настоящее время м. использоваться изотопы урана — уран-235 и уран-238, а также плутоний-239.
В ядерном реакторе происходит цепная реакция. Ядра урана или плутония распадаются, при этом образуются два-три ядра элементов середины таблицы Менделеева, выделяется энергия, излучаются гамма-кванты и образуются два или три нейтрона, которые, в свою очередь, могут прореагировать с другими атомами и, вызвав их деление. Для распада какого-либо атомного ядра необходимо попадание в него элем-ной частицы с определенной энергией (величина этой энергии должна лежать в определенном диапазоне. Наибольшее значение в ядерной энергетике имеют нейтроны. В зав-сти от скорости элем-ной частицы выделяют два вида нейтронов: быстрые и медленные.
Реактивность
это отклонение коэффициента размножения
от единицы отнесенное к коэффициенту
размножения.
При увеличении коэф-та размножения Кэф говорят о внесенной полож-ной реактивности, при уменьшении - о внесенной отрицательной реактивности.
Для обеспечения безопасной работы реактора увеличение реактивности в реакторе не должно превышать долю запаздывающих нейтронов.
<
где
-доля запаздывающих нейтронов.
Физические процессы при пуске реактора.
В начальный момент времени после первой загрузки топливом, цепная реакция деления в реакторе отсутствует, реактор находится в подкритическом состоянии Кэф<1. Темп-ра теплоносителя значительно меньше рабочей. Вывод реактора на мощность осуществляется в несколько этапов. С помощью органов регулирования реактивности реактор переводится в надкритическое состояние Кэф>1 и происходит рост мощности реактора до уровня 1-2 % от номинальной. На этом этапе производится разогрев реактора до рабочих параметров теплоносителя причем скорость разогрева ограничена. В пр-се разогрева органы регулирования поддерживают мощность на постоянном уровне. Затем производится пуск циркуляционных насосов и вводится в действие система отвода тепла. После этого мощность реактора м. повышать до любого уровня в интервале от 2 - 100 % номинальной мощности.
Ядерный топливный цикл —комплекс мероприятий по произв-ву, переработке и утилизации отработанного ядерного топлива. «Топливный цикл» ‑ возможность повторного исп-ния отработанного ядерного топлива на атомных установках после специальной обработки. Необходимые шаги для того, чтобы уран стал топливным элементом. После использования уранового топлива на атомной электростанции и его выдержки в бассейне, есть два возможных способа переработки ОЯТ (отработавшего ядерного топлива). 1 способ - прямое захоронение, 2 - подвергнуть переработке (т.е. отделить уран от плутония в ОЯТ, изготовить новые топливные эл-ты с этим материалом и повторно исп-вать в ядерном реакторе). Большинство стран, использующих ядерную энергию, не подвергает ОЯТ переработке. Обогащение приводит к появлению большого количества обедненного урана.
Радиоактивные отходы производятся в каждой ядерной установке. Отходы м.б. классифицированы как низкоактивные (НАО), среднеактивные (САО) и высокоактивные (ВАО). По сравнению с другими категориями, высокоактивные отходы сост-ют небольшое кол-во по объему, но сосредотачивают в себе большинство радиоактивности. Основные виды высокоактивных отходов: отработавшее топливо, подлежащее «прямому» захоронению.
С переработкой или без переработки, но хранилище для окончательного захоронения ядерных отходов необходимо.
Авария на Чернобыльской АЭС,— разрушение 26 апреля 1986 года четвёртого энергоблока ЧАЭС Разрушение носило взрывной хар-р, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое кол-во радиоактивных в-в. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю атомной энергетики.. Последствия аварии: смерть людей, лучевая болезнь различной степени тяжести, загрязнение земель, продуктов. Наиболее пострадавшими оказались Беларусь, РФ и Украина. Выпавшие радионуклиды постепенно распадались и переносились в пределах атмосферной, водной, земной и городской сред, а также между ними.