21. Атомные реакторы.

Атомные реакторы являются, прежде всего, производителями плутония, так необходимого военным для производства атомных и водородных бомб. Выделяющееся при этом тепло позже начали использовать для производства электроэнергии. Поэтому на первом этапах электроэнергия была как бы побочным продуктом при производстве ядерного оружия. Однако в настоящее время накоплено достаточно большое количество плутония и большего нет необходимости его производить. В связи с этим в настоящее время стоимость производимой АЭС электроэнергии значительно возросла.

22. Принцип действия ядерного реактора.

Ядерные технологии для производства ядерного топлива и электрической энергии являются самыми опасными, непредсказуемыми и самыми дорогими технологиями, которые были когда-либо известны человечеству. Ядерные реакторы неустранимо высокорадиоактивны, т.к. наряду с выработкой энергии в них постоянно и в больших количествах образуются элементы, смертельно опасные для всего живого. Действие этих элементов продолжается сотни и тысячи лет.

Первый тип реактора: имеет 2 контура. В первом контуре вода нагревается под большим давлением в активной зоне и в пар не превращается  в парогенератор, где отдаёт тепло воде второго контура  пар  на турбину, приводя её в движение. Такой тип реактора более надёжен, но строительство его дорого стоит.

Второй тип реактора: вода внутри реактора нагревается до температуры, близкой к кипению  в пар в активной зоне  на турбину, на валу которой находится электрический генератор.

Этот тип реактора (канальный) имеет положительные и негативные качества:

не имеет трудоёмкого для изготовления прочного корпуса,

нет дорогостоящего парогенератора,

позволяет производить перегрузку топлива без остановки реактора,

даёт возможность использовать менее обогащённое ядерное топливо,

менее надёжный в эксплуатации,

имеет положительную реактивность при нарушении циркуляции теплоносителя через активную зону,

требует высокой квалификации обслуживающего персонала и предосторожности при эксплуатации реактора,

аккумулирует в графитовой кладке и металлоконструкциях значительное количество тепловой энергии, что замедляет спад тепловой мощности реактора после срабатывания аварийной защиты,

большой паровой объём в контуре охлаждения замедляет темп падения давления теплоносителя при аварийном разрыве трубопровода.

Конструктивно РБМК(Реактор большой мощности канальный) представляет собой цилиндр высотой 7 м и диаметром 14 м. Размещается в бетонной шахте размером 21х21 м и высотой – 25 м. В качестве замедлителя используется графитовая кладка цилиндрической формы с вертикальными каналами (технологические каналы). В каждом канале размещается кассета с 2 тепловыделяющими сборками, в каждой из которых по 18 тепловыделяющих элементов (твэлов). Теплоноситель – обессоленная вода  поднимается снизу вверх по технологическим каналам  омывает твэлы  нагревается  частично испаряется  кипящая вода в парогенератор  пар отделяется от воды  очищается от рн  на турбину  конденсат отработанного в турбине пара  сепаратор  реактор. Температура на выходе реактора = +280⁰ С. В состав активной зоны входят также управляющие графитовые стержни. Если стержни опущены, то реактор «заглушен», цепная реакция прекращена. Чтобы реактор начал работать стержни надо поднять. Система автоматики позволяет регулировать тепловой режим реактора. В реактор, как правило, загружают около 190 тонн ядерного топлива. В процессе работы оно постепенно распадается, а образующиеся рн остаются на твэлах. При этом больше всего образуется изотопов с номерами 80-105 (первый пик) и от 130 до 150 (второй пик). Большинство из них – с коротким периодом полураспада, но есть и долгоживущие (стронций-90, цезий-137 и др.). Короткоживущие распадаются, а долгоживущие – накапливаются. Накапливается их тем больше, чем больше «выгорает» топливо.