Реферативная работа по теме «Эволюция ядерных реакторов в России: От Ф1 до термоядерного»
Скачать 364.57 Kb.
|
| Городская научно-практическая конференция «Первый шаг в атомный проект» Реферативная работа по теме «Эволюция ядерных реакторов в России: От Ф1 до термоядерного» Выполнили: учащиеся 10 «М» класса МОУ «СОШ № 13 с УИОП» Грищенков Алексей и Сивцев Александр Научный руководитель: учитель физики Черникова О. А. г. о. Электросталь 2012 г.  Содержание: Введение………………………………………………………………………………………………………………………..2 Основная часть……………………………………………………………………………………………………………….2 Немного истории………………………………………………………………………………..2-3 Принципы энерговыделения………………………………………………………………..3 Конструкция ядерного реактора. Физические принципы работы…….3-5 Иодная яма………………………………………………………………………………………. 6-7 Классификация ядерных реакторов: по назначению…………………..……7-8 по спектру нейтронов…………………………………………….….8 по размещению топлива…………………………………….…….8 по виду топлива……………………………………..…………….....9 по виду теплоносителя………………………………………………9 по роду замедлителя………………………………………………..9 по конструкции……………………………………………………...….9 по способу генерации пара…………………………….…………9 по классификации МАГАТЭ………………………….………9-10 Атомные реакторы: Ф1……………………………………………………………….….10-11 А1………………………………………………………….……………11 АИ………………………………………………………..…………....11 ВВЭР-210…………………………………………..……………11-12 РБМК-1000……………………………………….……..…….12-13 БН-350……………………………………………………………13-14 ЭГП-6…………………………………………………..……………..14 ВМ-А…………………………………………………………………..14 «Енисей»………………………………………….…………..……14 Термоядерный………………………………………………14-16 Заключение………………………………………………………………………………………………..…………….16-17 Аннотация…………………………………………………………………………………………………..……………17-18 Список литературы…………………………………………………………………………………..………….……..18 Введение Актуальность выбранной темы. Благодаря ядерной физике промышленность вооружилась атомными электростанциями и реакторами для опреснения воды и получения трансурановых элементов. Кроме того, были изобретены источники гамма-излучения для дефектоскопии, активационный анализ для экспресс-определения примесей в сплавах, угле и т. д. Огромное значение имеют изотопные источники тока и тепла. Их применяют для энергоснабжения труднодоступных районов и автоматических станций (например, метеорологических или спутников Земли). Источники гамма-излучения применяются для автоматизации различных операций (например, измерение плотности среды, толщины слоя угольного пласта и т. д.). В сельском хозяйстве нашли применение установки для облучения овощей и фруктов с целью предохранения их от гниения и плесени. Кроме того, разработаны способы выведения новых сортов растений путем генетических трансмутаций. Неоценима помощь ядерной физики в геологии, медицине, биологии и многих других областях знаний, так как с ее помощью можно получать невероятно точные и быстрые результаты. Однако Чернобыльская катастрофа поставила под сомнение идею использования ядерной энергии как оптимальной альтернативы природным источникам энергии. Кроме того, с каждым годом все острее встает проблема захоронения ядерных отходов, а ядерное оружие до сих пор остается одним из опаснейших видов вооружения. Участившиеся в последнее время техногенные катастрофы поставили перед учеными новую задачу - научиться использовать ядерную физику, максимально обезопасить окружающую среду и человека от возможных негативных последствий. Цели работы: 1. Изучение типов ядерных реакторов. 2.Изучение ядерного реактора Ф-1. 3.Исследование ядерных реакторов в России. 4.Изучение термоядерного реактора. Немного истории. Я́дерный реа́ктор — это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первым реактором, построенным за пределами США, стал ZEEP, запущенный в Канаде 5 сентября 1945 года. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1, заработавшая 25 декабря 1946 года в Москве под руководством И. В. Курчатова. К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов. Составными частями любого ядерного реактора являются: активная зона с ядерным топливом, обычно окруженная отражателем нейтронов, теплоноситель, система регулирования цепной реакции, радиационная защита, система дистанционного управления. Основной характеристикой ядерного реактора является его мощность. Мощность в 1 МВт соответствует цепной реакции, в которой происходит 3×1016 актов деления в 1 секунду. Цепная реакция деления ядер (кратко — цепная реакция) была впервые осуществлена в декабре 1942 года. Группа физиков Чикагского университета, возглавляемая Э. Ферми, создала первый в мире ядерный реактор, названный «Чикагской поленницей» (Chicago Pile-1, CP-1). Он состоял из графитовых блоков, между которыми были расположены шары из природного урана и его двуокиси. Быстрые нейтроны, появляющиеся после деления ядер 235U, замедлялись графитом до тепловых энергий, а затем вызывали новые деления ядер. Реакторы, подобные СР-1, в которых основная доля делений происходит под действием тепловых нейтронов, называют реакторами на тепловых нейтронах. В их состав входит очень много замедлителя по сравнению с ядерным топливом. В СССР теоретические и экспериментальные исследования особенностей пуска, работы и контроля реакторов были проведены группой физиков и инженеров под руководством академика И. В. Курчатова. Первый советский реактор Ф-1 был построен в Лаборатории № 2 АН СССР (Москва). Этот реактор выведен в критическое состояние 25 декабря 1946 года. Реактор Ф-1 был набран из графитовых блоков и имел форму шара диаметром примерно 7,5 м. В центральной части шара диаметром 6 м по отверстиям в графитовых блоках размещены урановые стержни. Реактор Ф-1, как и реактор CP-1, не имел системы охлаждения, поэтому работал на очень малых уровнях мощности (доли ватта, редко — единицы ватт). Результаты исследований на реакторе Ф-1 стали основой проектов более сложных по конструкции промышленных реакторов. В 1948 году введён в действие реактор И-1 по производству плутония, а 27 июня 1954 года вступила в строй первая в мире атомная электростанция электрической мощностью 5 МВт в г. Обнинске. Принципы энерговыделения. Превращение вещества сопровождается выделением свободной энергии лишь в том случае, если вещество обладает запасом энергий. Последнее означает, что микрочастицы вещества находятся в состоянии с энергией покоя большей, чем в другом возможном, переход в которое существует. Самопроизвольному переходу всегда препятствует энергетический барьер, для преодоления которого микрочастица должна получить извне какое-то количество энергии — энергии возбуждения. Экзоэнергетическая реакция состоит в том, что в следующем за возбуждением превращении выделяется энергии больше, чем требуется для возбуждения процесса. Существуют два способа преодоления энергетического барьера: либо за счёт кинетической энергии сталкивающихся частиц, либо за счёт энергии связи присоединяющейся частицы. Если иметь в виду макроскопические масштабы энерговыделения, то необходимую для возбуждения реакций кинетическую энергию должны иметь все или сначала хотя бы некоторая доля частиц вещества. Это достижимо только при повышении температуры среды до величины, при которой энергия теплового движения приближается к величине энергетического порога, ограничивающего течение процесса. В случае молекулярных превращений, то есть химических реакций, такое повышение обычно составляет сотни кельвинов, в случае же ядерных реакций — это минимум 107 K из-за очень большой высоты кулоновских барьеров сталкивающихся ядер. Тепловое возбуждение ядерных реакций осуществлено на практике только при синтезе самых лёгких ядер, у которых кулоновские барьеры минимальны (термоядерный синтез). Возбуждение присоединяющимися частицами не требует большой кинетической энергии, и, следовательно, не зависит от температуры среды, поскольку происходит за счёт неиспользованных связей, присущих частицам сил притяжения. Но зато для возбуждения реакций необходимы сами частицы. И если опять иметь в виду не отдельный акт реакции, а получение энергии в макроскопических масштабах, то это возможно лишь при возникновении цепной реакции. Последняя же возникает, когда возбуждающие реакцию частицы снова появляются, как продукты экзоэнергетической реакции. Конструкция ядерного реактора Схематическое устройство гетерогенного реактора на тепловых нейтронах: 1 — управляющий стержень; 2 — биологическая защита; 3 — теплоизоляция; 4 — замедлитель; 5 — ядерное топливо; 6 — теплоноситель.  Любой ядерный реактор состоит из следующих частей:
Физические принципы работы ядерного реактора.Текущее состояние ядерного реактора можно охарактеризовать эффективным коэффициентом размножения нейтронов k или реактивностью ρ, которые связаны следующим соотношением: Для этих величин характерны следующие значения:
Условие критичности ядерного реактора:  , где
Обращение коэффициента размножения в единицу достигается сбалансированием размножения нейтронов с их потерями. Причин потерь фактически две: захват без деления и утечка нейтронов за пределы размножающей среды. Очевидно, что k < k0, поскольку в конечном объёме вследствие утечки потери нейтронов обязательно больше, чем в бесконечном. Поэтому, если в веществе данного состава k0 < 1, то цепная самоподдерживающаяся реакция невозможна как в бесконечном, так и в любом конечном объёме. Таким образом, k0 определяет принципиальную способность среды размножать нейтроны. k0 для тепловых реакторов можно определить по так называемой «формуле 4-х сомножителей»:  , где
Объёмы современных энергетических реакторов могут достигать сотен м³ и определяются главным образом не условиями критичности, а возможностями теплосъёма. Критический объём ядерного реактора — объём активной зоны реактора в критическом состоянии. Критическая масса — масса делящегося вещества реактора, находящегося в критическом состоянии. Наименьшей критической массой обладают реакторы, в которых топливом служат водные растворы солей чистых делящихся изотопов с водяным отражателем нейтронов. Для 235U эта масса равна 0,8 кг, для 239Pu - 0,5 кг. Широко известно, однако, что критическая масса для реактора LOPO (первый в мире реактор на обогащённом уране), имевшего отражатель из окиси бериллия, составляла 0,565 кг, несмотря на то, что степень обогащения по изотопу 235 была лишь немногим более 14 %. Теоретически, наименьшей критической массой обладает 251Cf, для которого эта величина составляет всего 10 г. С целью уменьшения утечки нейтронов, активной зоне придают сферическую или близкую к сферической форму, например короткого цилиндра или куба, так как эти фигуры обладают наименьшим отношением площади поверхности к объёму. Несмотря на то, что величина (e - 1) обычно невелика, роль размножения на быстрых нейтронах достаточно велика, поскольку для больших ядерных реакторов (К∞ — 1) << 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране. Для начала цепной реакции обычно достаточно нейтронов, рождаемых при спонтанном делении ядер урана. Возможно также использование внешнего источника нейтронов для запуска реактора, например, смеси Ra и Be, 252Cf или других веществ. Иодная яма.Ио́дная я́ма, или ксено́новая я́ма — состояние ядерного реактора после его выключения либо снижения его мощности, характеризующееся накоплением короткоживущего изотопа ксенона 135Xe (период полураспада 9,14 часа), образующегося в результате радиоактивного распада изотопа иода 135I (период полураспада 6,57 часа). Этот процесс приводит к временному появлению значительной отрицательной реактивности, что, в свою очередь, делает невозможным вывод реактора на проектную мощность в течение определённого периода (около 1-2 суток). Иодная яма — одно из проявлений т.н. отравления реактора, которое является одной из главных сложностей, делающих проблематичной работу АЭС в режиме постоянно меняющейся выходной мощности. Для работы в маневровом режиме в комплексе с АЭС возможно строительство ГАЭС, как, например, на Южно-Украинском энергетическом комплексе. |
- есть доля полного числа образующихся в реакторе нейтронов, поглощённых в активной зоне реактора, или вероятность избежать нейтрону утечки из конечного объёма. Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | В. И. Есьман, Д. Л. Раков Рассматривается структурный синтез камер реакторов для инерционного термоядерного синтеза на этапе предэскизных проработок. Основное... | | Реферативная работа по теме «You are only a teenager once» |
| Рабочая программа Дисциплина «Основы физики и техники ядерных реакторов» Филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования | | Рабочая программа учебной дисциплины «физика ядерных реакторов» Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М. 2 основной образовательной программы подготовки магистров по... |
 | Реферат со вступлением, главной частью и заключением. Тема выбирается Реферативная работа подразумевает под собой обработку студентами нескольких письменных источников по выбранной теме | | Информационный бюллетень №23/2005 Выпускается с 2000 г Разработанная в нашей стране в начале 70-х годов ХХ века концепция широкого использования производимого из воды с помощью ядерных... |
| Реферативная работа по теме: «Экономические и экологические преимущества... «Экономические и экологические преимущества атомной энергетики и перспективы её развития в России» | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Средства обучения: дидактический материал – карточки, фотографии основных рас человека, таблица: «Эволюция человека», диапозитивы... |
| Поведение оболочек твэлов реакторов с водой под давлением в экспериментах,... «государственный научный центр научно-исследовательский институт атомных реакторов» | | Оглавление В данной работе рассматриваются сведения о конструк циях реакторов. В работе показаны особенности конструкции реакторов и параметры,... |
| Общие положения Реферативная работа – это комплексная самостоятельная работа среднего медицинского работника, в ходе выполнения которой он решает... | | Рефераты №9 (2014) Приведены сведения по проектам активных зон инновационных корпусных водоохлаждаемых реакторов. Показаны преимущества реакторов с... |
| Отечественная история Реферативная работа: рекомендации по подготовке, написанию и оформлению | | Самостоятельная работа: реферативная работа по темам №1,2 0-3 2,3... Рейтинговая система оценки знаний студентов по дисциплине «Философия». для студентов 2 курса физико математического факультета по... |
| Поиск двойного к-захвата 78 Kr Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте ядерных исследований ран, Москва | | Н. Макашева Экономическая наука в России в период трансформации:... Оформление результатов учебной и научной работы (реферат, курсовая работа, дипломная работа, научная статья, доклад, диссертация)... |
