Branduolinis reaktorius

VIII skyrius Branduolinio reaktoriaus veikimo principas ir galimybės I. Branduolinio reaktoriaus konstrukcija susideda iš šių penkių elementų: 1) branduolinio kuro 3) aušinimo sistemos; ) apsauginis

11 skyrius DIELEKTIKŲ VIDAUS STRUKTŪRA §1. Molekuliniai dipoliai§2. Elektroninė poliarizacija §3. Polinės molekulės; orientacijos poliarizacija§4. Elektriniai laukai dielektrinėse tuštumose§5. Dielektrinė konstanta skysčiai; Clausius-Mossotti formulė§6.

Šiandien leisimės į trumpą kelionę į branduolinės fizikos pasaulį. Mūsų ekskursijos tema bus branduolinis reaktorius. Sužinosite, kaip jis veikia, kokiais fiziniais principais grindžiamas jo veikimo principas ir kur šis įrenginys naudojamas.

Branduolinės energijos gimimas

Pirmasis pasaulyje branduolinis reaktorius buvo sukurtas 1942 metais JAV laureato vadovaujama eksperimentinė fizikų grupė Nobelio premija Enrico Fermi. Tuo pačiu metu jie atliko savaime išsilaikančią urano dalijimosi reakciją. Atominis džinas buvo paleistas.

Pirmasis sovietų branduolinis reaktorius buvo paleistas 1946 m. o po 8 metų srovę generavo pirmoji pasaulyje atominė elektrinė Obninsko mieste. SSRS branduolinės energetikos pramonės vyriausiasis mokslinis direktorius buvo puikus fizikas Igoris Vasiljevičius Kurchatovas.

Nuo to laiko pasikeitė kelios branduolinių reaktorių kartos, tačiau pagrindiniai jo konstrukcijos elementai išliko nepakitę.

Branduolinio reaktoriaus anatomija

Šis branduolinis įrenginys yra storasienis plieninis bakas kurių cilindrinė talpa nuo kelių kubinių centimetrų iki daugelio kubinių metrų.

Šio cilindro viduje yra šventųjų šventa - reaktoriaus šerdies.Čia vyksta branduolio dalijimosi grandininė reakcija.

Pažiūrėkime, kaip vyksta šis procesas.

Ypač sunkiųjų elementų branduoliai Uranas-235 (U-235), veikiami nedidelio energetinio smūgio jie gali subyrėti į 2 maždaug vienodos masės fragmentus. Šio proceso sukėlėjas yra neutronas.

Fragmentai dažniausiai yra bario ir kriptono branduoliai. Kiekvienas iš jų turi teigiamą krūvį, todėl Kulono atstūmimo jėgos priverčia juos skraidyti skirtingos pusės maždaug 1/30 šviesos greičio. Šie fragmentai yra didžiulės kinetinės energijos nešėjai.

Norint praktiškai panaudoti energiją, būtina, kad jos išleidimas būtų savarankiškas. Grandininė reakcija, Aptariamas dalijimasis yra ypač įdomus, nes kiekvieną dalijimosi įvykį lydi naujų neutronų emisija. Vidutiniškai vienam pradiniam neutronui susidaro 2-3 nauji neutronai. Skyliojo urano branduolių skaičius didėja kaip lavina, sukeldamas milžiniškos energijos išsiskyrimą. Jei šis procesas nebus kontroliuojamas, jis įvyks branduolinis sprogimas. Jis vyksta .

Reguliuoti neutronų skaičių į sistemą įvedamos medžiagos, sugeriančios neutronus, užtikrinant sklandų energijos išsiskyrimą. Kadmis arba boras naudojami kaip neutronų absorberiai.

Kaip pažaboti ir panaudoti didžiulį kinetinė energija fragmentai? Šiems tikslams naudojamas aušinimo skystis, t.y. speciali aplinka, judanti, kurioje skeveldros sulėtėja ir įkaista iki itin aukštos temperatūros. Tokia terpė gali būti paprastas arba sunkus vanduo, skysti metalai(natrio), taip pat kai kurių dujų. Kad aušinimo skystis nepatektų į garų būseną, šerdyje yra palaikoma aukštas spaudimas(iki 160 atm). Dėl šios priežasties reaktoriaus sienelės gaminamos iš dešimties centimetrų specialios klasės plieno.

Jei neutronai skrenda už branduolinio kuro ribų, grandininė reakcija gali nutrūkti. Todėl yra kritinė skiliųjų medžiagų masė, t.y. jo mažiausia masė, kuriai esant bus palaikoma grandininė reakcija. Tai priklauso nuo įvairių parametrų, įskaitant reaktoriaus šerdį supančio reflektoriaus buvimą. Jis skirtas užkirsti kelią neutronų nutekėjimui į aplinką. Dažniausiai tam skirta medžiaga konstrukcinis elementas yra grafitas.

Reaktoriuje vykstančius procesus lydi išleidimas pavojingai atrodantis spinduliuotė – gama spinduliuotė. Kad šis pavojus būtų kuo mažesnis, jame įrengta antiradiacinė apsauga.

Kaip veikia branduolinis reaktorius?

Branduolinis kuras, vadinamas kuro strypais, dedamas į reaktoriaus aktyvią zoną. Tai tabletės, suformuotos iš skiliosios medžiagos ir sudėtos į plonus maždaug 3,5 m ilgio ir 10 mm skersmens vamzdelius.

Į šerdį dedama šimtai panašių kuro rinklių, kurios tampa šiluminės energijos šaltiniais, išsiskiriančiais grandininės reakcijos metu. Aušinimo skystis, tekantis aplink kuro strypus, sudaro pirmąją reaktoriaus grandinę.

Kaitinamas iki aukštų parametrų, jis pumpuojamas į garo generatorių, kur savo energiją perduoda antrinės grandinės vandeniui, paversdamas jį garais. Susidarę garai suka turbogeneratorių. Šio įrenginio pagaminta elektros energija perduodama vartotojui. O išmetamieji garai, aušinami vandeniu iš aušinimo tvenkinio, kondensato pavidalu grįžta į garo generatorių. Ciklas baigtas.

Šis dvigubos grandinės branduolinio įrenginio veikimas pašalina spinduliuotės, lydinčios branduolyje vykstančius procesus, prasiskverbimą už jo ribų.

Taigi, reaktoriuje vyksta energijos virsmų grandinė: daliosios medžiagos branduolinė energija → į fragmentų kinetinę energiją → šiluminė energija aušinimo skystis → turbinos kinetinė energija → ir į elektros energiją generatoriuje.

Neišvengiami energijos nuostoliai sukelia Atominių elektrinių efektyvumas palyginti mažas, 33-34 proc.

Be gamybos elektros energija Atominėse elektrinėse branduoliniai reaktoriai naudojami įvairių radioaktyvių izotopų gamybai, daugelio pramonės sričių tyrimams, pramoninių reaktorių leistinų parametrų tyrimams. Transporto reaktoriai, tiekiantys energiją transporto priemonių varikliams, vis labiau plinta.

Branduolinių reaktorių tipai

Paprastai branduoliniai reaktoriai veikia U-235 uranu. Tačiau jo turinys yra natūrali medžiaga itin mažas, tik 0,7 proc. Didžioji natūralaus urano dalis yra izotopas U-238. U-235 grandininę reakciją gali sukelti tik lėti neutronai, o U-238 izotopą skaido tik greitieji neutronai. Dėl branduolio skilimo gimsta ir lėti, ir greiti neutronai. Greitieji neutronai, patiriantys slopinimą aušinimo skystyje (vandenyje), tampa lėti. Tačiau izotopo U-235 kiekis gamtiniame urane yra toks mažas, kad reikia imtis jo sodrinimo, kad jo koncentracija būtų 3–5%. Šis procesas yra labai brangus ir ekonomiškai nenaudingas. Be to, laikas bėga gamtos turtai Apskaičiuota, kad šis izotopas išsilaikys tik 100–120 metų.

Todėl branduolinėje pramonėje Palaipsniui pereinama prie reaktorių, veikiančių naudojant greituosius neutronus.

Pagrindinis jų skirtumas – kaip aušinimo skystis naudojami skysti metalai, kurie nesustabdo neutronų, o U-238 – kaip branduolinis kuras. Šio izotopo branduoliai pereina per branduolinių virsmų grandinę į plutonį-239, kuriam vyksta grandininė reakcija taip pat, kaip ir U-235. Tai reiškia, kad branduolinis kuras yra atgaminamas ir kiekiais, viršijančiais jo suvartojimą.

Pasak ekspertų izotopo urano-238 atsargų turėtų pakakti 3000 metų.Šio laiko pakanka, kad žmonija turėtų pakankamai laiko kurti kitas technologijas.

Branduolinės energijos naudojimo problemos

Be akivaizdžių branduolinės energijos pranašumų, negalima nuvertinti ir problemų, susijusių su branduolinių objektų eksploatavimu, mastas.

Pirmasis yra radioaktyviųjų atliekų ir išmontuotos įrangos šalinimas atominė energija. Šie elementai yra aktyvūs foninė spinduliuotė, kuris išlieka ilgą laiką. Šioms atliekoms šalinti naudojami specialūs švino konteineriai. Manoma, kad jie bus palaidoti amžinojo įšalo vietose iki 600 metrų gylyje. Todėl nuolat vyksta darbas ieškant radioaktyviųjų atliekų perdirbimo būdo, kuris turėtų išspręsti laidojimo problemą ir padėti išsaugoti mūsų planetos ekologiją.

Antroji ne mažiau rimta problema saugumo užtikrinimas AE eksploatacijos metu. Didelės avarijos, tokios kaip Černobylis, gali nusinešti daugelį žmonių gyvybių ir nenaudoti didžiulių plotų.

Avarija Japonijos atominėje elektrinėje Fukušima-1 tik patvirtino galimą pavojų, kuris pasireiškia branduoliniuose objektuose susidarius avarinei situacijai.

Tačiau branduolinės energijos galimybės tokios didelės, kad ekologinės problemos išnyks į foną.

Šiandien žmonija neturi kito būdo patenkinti nuolat didėjantį energijos alkį. Ateities branduolinės energijos pagrindas tikriausiai bus „greitieji“ reaktoriai, kurių funkcija atgaminti branduolinį kurą.

Jei ši žinutė jums buvo naudinga, mielai jus pamatyčiau

Branduolinis reaktorius veikia sklandžiai ir efektyviai. Priešingu atveju, kaip žinote, bus problemų. Bet kas vyksta viduje? Pabandykime trumpai, aiškiai, su sustojimais suformuluoti branduolinio (branduolinio) reaktoriaus veikimo principą.

Iš esmės ten vyksta tas pats procesas, kaip ir per branduolinį sprogimą. Tik sprogimas įvyksta labai greitai, bet reaktoriuje visa tai išsitęsia ilgam. Dėl to viskas išlieka saugu, gauname energijos. Ne tiek, kad viskas aplink būtų iš karto sunaikinta, bet visiškai pakankamai, kad miestui būtų suteikta elektros energija.

Kaip veikia Atominės elektrinės aušinimo bokštai?
Prieš suprasdami, kaip vyksta kontroliuojama branduolinė reakcija, turite žinoti, kas apskritai yra branduolinė reakcija.

Branduolinė reakcija – tai atominių branduolių transformacijos (skilimo) procesas, kai jie sąveikauja su elementariosiomis dalelėmis ir gama spinduliais.

Branduolinės reakcijos gali vykti ir absorbuojant, ir išleidžiant energiją. Reaktorius naudoja antrąsias reakcijas.

Branduolinis reaktorius yra įrenginys, kurio paskirtis yra palaikyti valdymą branduolinė reakcija su energijos išlaisvinimu.

Dažnai branduolinis reaktorius dar vadinamas atominiu reaktoriumi. Prisimink tai esminis skirtumas ne, bet moksliniu požiūriu teisingiau vartoti žodį „branduolinis“. Dabar yra daugybė branduolinių reaktorių tipų. Tai didžiuliai pramoniniai reaktoriai, skirti gaminti energiją elektrinėse, povandeninių laivų branduoliniai reaktoriai, maži eksperimentiniai reaktoriai, naudojami moksliniams eksperimentams. Yra net reaktoriai, naudojami jūros vandeniui gėlinti.

Branduolinio reaktoriaus sukūrimo istorija

Pirmasis branduolinis reaktorius buvo paleistas ne taip jau 1942 m. Tai įvyko JAV, vadovaujant Fermi. Šis reaktorius buvo vadinamas Chicago Woodpile.

1946 metais pradėjo veikti pirmasis sovietinis reaktorius, paleistas vadovaujant Kurchatovui. Šio reaktoriaus korpusas buvo septynių metrų skersmens rutulys. Pirmieji reaktoriai neturėjo aušinimo sistemos, o jų galia buvo minimali. Beje, sovietinio reaktoriaus vidutinė galia siekė 20 vatų, o amerikietiško – tik 1 vatą. Palyginimui: vidutinė šiuolaikinių galios reaktorių galia yra 5 gigavatai. Nepraėjus nė dešimčiai metų nuo pirmojo reaktoriaus paleidimo, Obninsko mieste buvo atidaryta pirmoji pasaulyje pramoninė atominė elektrinė.

Branduolinio (branduolinio) reaktoriaus veikimo principas

Bet kurį branduolinį reaktorių sudaro kelios dalys: aktyvioji zona su kuru ir moderatoriumi, neutronų reflektorius, aušinimo skystis, valdymo ir apsaugos sistema. Kaip kuras reaktoriuose dažniausiai naudojami urano (235, 238, 233), plutonio (239) ir torio (232) izotopai. Aktyvi zona yra katilas, per kurį teka grynas vanduo(aušinimo skystis). Be kitų aušinimo skysčių, rečiau naudojamas „sunkusis vanduo“ ir skystas grafitas. Jei kalbame apie atominių elektrinių darbą, tai šilumai gaminti naudojamas branduolinis reaktorius. Pati elektra gaminama tokiu pačiu būdu kaip ir kitų tipų elektrinėse – garai suka turbiną, o judėjimo energija paverčiama elektros energija.

Žemiau pateikta branduolinio reaktoriaus veikimo schema.

branduolinio reaktoriaus veikimo schema Atominės elektrinės branduolinio reaktoriaus schema

Kaip jau minėjome, sunkaus urano branduolio skilimo metu susidaro lengvesni elementai ir keli neutronai. Susidarę neutronai susiduria su kitais branduoliais, taip pat sukeldami jų dalijimąsi. Tuo pačiu metu neutronų skaičius auga kaip lavina.

Čia reikia paminėti neutronų dauginimo koeficientą. Taigi, jei šis koeficientas viršija vertę, lygią vienetui, įvyksta branduolinis sprogimas. Jei reikšmė mažesnė už vieną, neutronų yra per mažai ir reakcija išnyksta. Bet jei išlaikysite koeficiento vertę, lygią vienetui, reakcija vyks ilgai ir stabiliai.

Kyla klausimas, kaip tai padaryti? Reaktoryje kuras yra vadinamuosiuose kuro elementuose (kuro elementuose). Tai strypai, kuriuose yra branduolinio kuro mažų tablečių pavidalu. Kuro strypai sujungti į šešiakampes kasetes, kurių reaktoriuje gali būti šimtai. Kasetės su kuro strypais išdėstytos vertikaliai, o kiekvienas kuro strypas turi sistemą, leidžiančią reguliuoti jo panardinimo į šerdį gylį. Be pačių kasečių, tarp jų yra valdymo strypai ir avarinės apsaugos strypai. Strypai pagaminti iš medžiagos, kuri gerai sugeria neutronus. Taigi valdymo strypai gali būti nuleisti į skirtingus šerdies gylius, taip reguliuojant neutronų dauginimo koeficientą. Avariniai strypai skirti reaktoriui išjungti avarijos atveju.

Kaip paleidžiamas branduolinis reaktorius?

Mes išsiaiškinome patį veikimo principą, bet kaip paleisti ir priversti reaktorių veikti? Grubiai tariant, štai – urano gabalėlis, bet grandininė reakcija jame neprasideda savaime. Faktas yra tas, kad branduolinėje fizikoje yra kritinės masės sąvoka.

Branduolinis kuras Branduolinis kuras

Kritinė masė yra skiliosios medžiagos masė, reikalinga branduolinei grandininei reakcijai pradėti.

Kuro strypų ir valdymo strypų pagalba reaktoriuje pirmiausia sukuriama kritinė branduolinio kuro masė, o vėliau keliais etapais reaktorius pakeliamas iki optimalaus galios lygio.

Jums patiks: matematiniai triukai humanitarinių mokslų studentams ir nelabai (1 dalis)
Šiame straipsnyje mes bandėme jums suteikti bendra idėja apie branduolinio (branduolinio) reaktoriaus sandarą ir veikimo principą. Jei turite klausimų šia tema ar universitete iškilo branduolinės fizikos problema, kreipkitės į mūsų įmonės specialistus. Kaip įprasta, esame pasiruošę padėti išspręsti bet kokią aktualią studijų problemą. O kol mes ties tuo, jūsų dėmesiui – dar vienas mokomasis vaizdo įrašas!

dienoraštis/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/

Šis neapibrėžtas pilkas cilindras yra pagrindinė Rusijos branduolinės pramonės grandis. Žinoma, jis neatrodo labai reprezentatyviai, tačiau verta suprasti jo paskirtį ir pasižiūrėti specifikacijas, kai pradedi suvokti, kodėl jos sukūrimo ir sandaros paslaptį valstybė saugo kaip akies vyzdį.

Taip, pamiršau pristatyti: čia yra dujų centrifuga urano izotopams atskirti VT-3F (n-oji karta). Veikimo principas elementarus, kaip pieno separatorius, išcentrinės jėgos įtaka atskiriamas sunkusis nuo šviesos. Taigi, kokia yra reikšmė ir išskirtinumas?

Pirmiausia atsakykime į kitą klausimą – apskritai, kam atskirti uraną?

Natūralus uranas, esantis tiesiai žemėje, yra dviejų izotopų kokteilis: uranas-238 Ir uranas-235(ir 0,0054 proc. U-234).
Uranas-238, tai tiesiog sunku, pilka metalo. Iš jo galite pagaminti artilerijos sviedinį arba... raktų pakabuką. Štai ką galite padaryti iš uranas-235? Pirmiausia atominė bomba, antra, kuras atominėms elektrinėms. Ir čia mes pasiekiame pagrindinį klausimą – kaip atskirti šiuos du, beveik identiškus atomus, vieną nuo kito? Ne, tikrai KAIP?!

Beje: Urano atomo branduolio spindulys yra 1,5 10 -8 cm.

Kad urano atomai būtų įvaryti į technologinę grandinę, jis (uranas) turi būti paverstas dujine būsena. Virinti nėra prasmės, užtenka uraną sujungti su fluoru ir gauti urano heksafluoridą HFC. Jo gamybos technologija nėra labai sudėtinga ir brangi, todėl HFC jie jį gauna ten, kur kasamas šis uranas. UF6 yra vienintelis labai lakus urano junginys (kaitinant iki 53°C, heksafluoridas (pavaizduota) tiesiogiai virsta iš kietos būsenos į dujinę būseną). Tada jis pumpuojamas į specialius konteinerius ir siunčiamas sodrinti.

Šiek tiek istorijos

Pačioje branduolinių lenktynių pradžioje didžiausi tiek SSRS, tiek JAV mokslo protai įsisavino difuzinio atskyrimo idėją - urano perpylimą per sietą. Mažas 235-oji izotopas praslys, o „riebalai“ 238-ojiįstrigs. Be to, padarykite sietą su nano skylutėmis Sovietų pramonė 1946 m. ​​tai nebuvo pati sunkiausia užduotis.

Iš Izaoko Konstantinovičiaus Kikoino pranešimo Mokslo ir technikos taryboje prie Tarybos Liaudies komisarai(duota išslaptintų medžiagų kolekcijoje apie SSRS atominį projektą (red. Ryabev)): Šiuo metu jau išmokome gaminti tinklelius su skylutėmis apie 5/1000 mm, t.y. 50 kartų didesnis nei laisvas molekulių kelias esant atmosferos slėgiui. Vadinasi, dujų slėgis, kuriam esant vyks izotopų atsiskyrimas ant tokių tinklelių, turi būti mažesnis nei 1/50 Atmosferos slėgis. Praktiškai manome, kad dirbama maždaug 0,01 atmosferos slėgyje, t.y. esant geroms vakuumo sąlygoms. Skaičiavimai rodo, kad norint gauti produktą, praturtintą iki 90% koncentracijos lengvuoju izotopu (šios koncentracijos pakanka sprogmeniui pagaminti), reikia kaskadoje sujungti apie 2000 tokių etapų. Mūsų projektuojamoje ir iš dalies gaminamoje mašinoje per dieną numatoma pagaminti 75-100 g urano-235. Instaliaciją sudarys maždaug 80–100 „kolonų“, kurių kiekvienoje bus sumontuota 20–25 etapai.

Žemiau yra dokumentas - Berijos ataskaita Stalinui apie pasiruošimą pirmajam atominės bombos sprogimui. Žemiau pateikiama trumpa informacija apie branduolines medžiagas, pagamintas iki 1949 m. vasaros pradžios.

O dabar įsivaizduokite patys – 2000 didelių instaliacijų tik dėl 100 gramų! Na, kur mes galime eiti, mums reikia bombų. Ir jie pradėjo statyti gamyklas, ir ne tik gamyklas, bet ir ištisus miestus. Ir gerai, tik miestams, šitoms difuzinėms elektrinėms reikėjo tiek elektros, kad šalia teko statyti atskiras elektrines.

SSRS gamyklos Nr. 813 pirmasis etapas D-1 buvo suprojektuotas 140 gramų 92-93% urano-235 per dieną 2 kaskadoms po 3100 identiškų atskyrimo pakopų. Gamybai buvo skirta nebaigta statyti orlaivių gamykla Verkh-Neyvinsko kaime, 60 km nuo Sverdlovsko. Vėliau ji virto Sverdlovsko-44, o gamykla 813 (nuotraukoje) – Uralo elektrochemijos gamykla – didžiausia pasaulyje atskyrimo gamykla.

Ir nors difuzinio atskyrimo technologija, nors ir su dideliais technologiniais sunkumais, buvo derinama, idėja sukurti ekonomiškesnį centrifugavimo procesą nepaliko darbotvarkės. Juk jei pavyks sukurti centrifugą, energijos sąnaudos sumažės nuo 20 iki 50 kartų!

Kaip veikia centrifuga?

Jo struktūra daugiau nei elementari ir panaši į senąją Skalbimo mašina veikia „gręžimo/džiovinimo“ režimu. Besisukantis rotorius yra sandariame korpuse. Į šį rotorių tiekiamos dujos (UF6). Dėl išcentrinės jėgos, šimtus tūkstančių kartų didesnės už Žemės gravitacinį lauką, dujos pradeda skirstytis į „sunkiąją“ ir „lengvąją“ frakcijas. Lengvosios ir sunkiosios molekulės pradeda grupuotis skirtingose ​​rotoriaus zonose, bet ne centre ir išilgai perimetro, o viršuje ir apačioje.

Taip nutinka dėl konvekcinių srovių – įkaista rotoriaus dangtis ir atsiranda priešpriešinis dujų srautas. Cilindro viršuje ir apačioje yra sumontuoti du maži įsiurbimo vamzdeliai. Liesas mišinys patenka į apatinį vamzdelį, o mišinys su didesne atomų koncentracija patenka į viršutinį vamzdelį. 235U. Šis mišinys patenka į kitą centrifugą ir tt iki koncentracijos 235-oji uranas nepasieks norimos vertės. Centrifugų grandinė vadinama kaskadu.

Techninės savybės.

Na, pirma, sukimosi greitis - šiuolaikinėje centrifugų kartoje jis siekia 2000 aps./s (net nežinau su kuo palyginti... 10 kartų greitesnis už turbiną orlaivio variklyje)! Ir jis veikia be perstojo TRIJUS DEŠIMTMETUS! Tie. Dabar centrifugos, įjungtos Brežnevo laikais, sukasi kaskadomis! SSRS nebėra, bet jie vis sukasi ir sukasi. Nesunku suskaičiuoti, kad per savo darbo ciklą rotorius padaro 2 000 000 000 000 (du trilijonus) apsisukimų. O koks guolis tai atlaikys? Taip, jokios! Ten nėra guolių.

Pats rotorius yra įprastas viršus, apačioje yra tvirta adata, paremta ant korundo guolio, o viršutinis galas kabo vakuume, laikomas elektromagnetinis laukas. Adata taip pat nėra paprasta, pagaminta iš paprastos vielos fortepijono stygoms, grūdinta labai gudriai (kaip GT). Nesunku įsivaizduoti, kad esant tokiam pašėlusiam sukimosi greičiui, pati centrifuga turi būti ne tik patvari, bet ir itin patvari.

Akademikas Josephas Friedlanderis primena: „Jie galėjo į mane nušauti tris kartus. Kartą, kai jau buvome gavę Lenino premiją, įvyko didelė avarija, centrifugos dangtis nuskriejo. Gabalai išsibarstė ir sunaikino kitas centrifugas. Iškilo radioaktyvus debesis. Turėjome sustabdyti visą liniją – kilometrą instaliacijų! Sredmaše generolas Zverevas vadovavo centrifugoms prieš atominį projektą, jis dirbo Berijos skyriuje. Generolas susirinkime sakė: „Situacija kritinė. Kyla pavojus šalies gynybai. Jei greitai nepataisysime situacijos, '37 jums pasikartos. Ir tuoj pat uždarė susirinkimą. Tada mes visiškai sugalvojome nauja technologija su visiškai izotropine vienoda dangos struktūra, tačiau reikėjo labai sudėtingų įrengimų. Nuo tada buvo gaminami tokio tipo dangčiai. Daugiau bėdų nebuvo. Rusijoje yra 3 sodrinimo gamyklos, šimtai tūkstančių centrifugų.
Nuotraukoje: pirmosios kartos centrifugų bandymai

Rotoriaus korpusai iš pradžių taip pat buvo metaliniai, kol juos pakeitė... anglies pluoštas. Tai lengvas ir labai tempiamas ideali medžiaga besisukančiam cilindrui.

UEIP generalinis direktorius (2009–2012 m.) Aleksandras Kurkinas primena: „Tai darėsi juokinga. Bandant ir tikrinant naujos, „išradingesnės“ kartos centrifugas, vienas iš darbuotojų nelaukė, kol rotorius visiškai sustos, atjungė jį nuo kaskados ir nusprendė ranka neštis į stovą. Tačiau užuot judėjęs į priekį, kad ir kaip priešinosi, jis apkabino šį cilindrą ir pradėjo judėti atgal. Taigi savo akimis pamatėme, kad žemė sukasi, o giroskopas yra didžiulė jėga.

Kas jį išrado?

O, tai paslaptis, apgaubta paslaptimi ir apgaubta nežinioje. Čia rasite į nelaisvę paimtus vokiečių fizikus, CŽV, SMERSH pareigūnus ir net numuštą šnipų pilotą Powersą. Apskritai dujų centrifugos veikimo principas buvo aprašytas XIX amžiaus pabaigoje.

Dar Atominio projekto aušroje Kirovo gamyklos Specialiojo projektavimo biuro inžinierius Viktoras Sergejevas pasiūlė centrifuginį atskyrimo metodą, tačiau iš pradžių kolegos jo idėjai nepritarė. Tuo pat metu mokslininkai iš nugalėjusios Vokietijos specialiame Sukhumio tyrimų institute-5 dirbo kurdami atskyrimo centrifugą: daktaras Maxas Steenbeckas, vadovaujantis Hitleriui vadovaujančiu Siemens inžinieriumi, ir buvęs mechanikas„Luftwaffe“, Vienos universiteto absolventas Gernot Zippe. Iš viso grupėje buvo apie 300 „eksportuotų“ fizikų.

Prisimena generalinis direktorius CJSC „Centrotech-SPb“ valstybinė korporacija „Rosatom“ Aleksejus Kalitejevskis: „Mūsų ekspertai padarė išvadą, kad vokiška centrifuga visiškai netinkama pramoninės gamybos. Steenbecko aparate nebuvo sistemos, leidžiančios iš dalies prisodrintą produktą perkelti į kitą etapą. Buvo pasiūlyta atvėsinti dangčio galus ir užšaldyti dujas, o tada jas atitirpinti, surinkti ir įdėti į kitą centrifugą. Tai yra, schema neveikia. Tačiau projektas turėjo keletą labai įdomių ir neįprastų techninių sprendimų. Šios „įdomios ir neįprasti sprendimai“, buvo derinami su sovietų mokslininkų gautais rezultatais, ypač su Viktoro Sergejevo pasiūlymais. Santykinai kalbant, mūsų kompaktiška centrifuga yra trečdalis vokiečių minties vaisius, o du trečdaliai – sovietinės. Beje, kai Sergejevas atvyko į Abchaziją ir išsakė savo mintis apie urano parinkimą tiems patiems Steenbeck ir Zippe, Steenbeckas ir Zippe atmetė jas kaip neįgyvendinamas.

Taigi ką sugalvojo Sergejevas?

Ir Sergejevo pasiūlymas buvo sukurti dujų selektorių Pito vamzdžių pavidalu. Tačiau daktaras Steenbeckas, kuris, kaip jis tikėjo, šia tema sukando dantis, buvo kategoriškas: „Jie sulėtins tėkmę, sukels turbulenciją ir nebus atsiskyrimo! Po daugelio metų, kurdamas savo memuarus, jis gailėjosi: „Idėja verta mūsų! Bet man tai niekada neatėjo į galvą...“

Vėliau, būdamas už SSRS ribų, Steenbeckas su centrifugomis nebedirbo. Tačiau prieš išvykdamas į Vokietiją Gerontas Zippe turėjo galimybę susipažinti su Sergejevo centrifugos prototipu ir puikiai paprastas principas jos darbas. Kartą Vakaruose „gudrus Zippe“, kaip dažnai buvo vadinamas, užpatentavo centrifugos konstrukciją savo vardu (1957 m. patentas Nr. 1071597, paskelbtas 13 šalių). 1957 m., persikėlęs į JAV, Zippe ten pastatė veikiančią instaliaciją, atkuriančią Sergejevo prototipą iš atminties. Ir pavadino ją, atiduokime duoklę, „rusiška centrifuga“ (nuotraukoje).

Beje, Rusijos inžinerija pasirodė daugeliu kitų atvejų. Pavyzdys yra pagrindinė avarinė situacija stabdymo vožtuvas. Nėra jutiklių, detektorių ar elektroninės grandinės. Yra tik samovarinis maišytuvas, kuris savo žiedlapiu liečia kaskados rėmą. Jei kas nors negerai ir centrifuga pakeičia savo padėtį erdvėje, ji tiesiog pasisuka ir uždaro įleidimo liniją. Tai tarsi pokštas apie amerikietišką rašiklį ir rusišką pieštuką kosmose.

Mūsų dienos

Šią savaitę dalyvavo šių eilučių autorius reikšmingas įvykis– pagal sutartį uždaromas JAV Energetikos departamento stebėtojų biuras Rusijoje HEU-LEU. Šis susitarimas (labai prisodrintas uranas – mažai prisodrintas uranas) buvo ir tebėra didžiausias susitarimas branduolinės energetikos srityje tarp Rusijos ir Amerikos. Pagal sutarties sąlygas Rusijos branduolinės energetikos mokslininkai perdirbo 500 tonų mūsų ginklams tinkamo (90%) urano į kurą (4%) HFC, skirtą Amerikos atominėms elektrinėms. 1993-2009 metų pajamos siekė 8,8 milijardo JAV dolerių. Tai buvo logiška mūsų branduolinių mokslininkų technologinio proveržio izotopų atskyrimo srityje pokario metais rezultatas.
Nuotraukoje: dujų centrifugų kaskados vienoje iš UEIP dirbtuvių. Jų čia yra apie 100 000.

Centrifugų dėka gavome tūkstančius tonų palyginti pigios tiek karinės, tiek komercinės prekės. Branduolinė pramonė yra viena iš nedaugelio likusių (karinė aviacija, kosmosas), kurioje Rusija turi neabejotiną viršenybę. Vien užsienio užsakymai dešimčiai metų į priekį (nuo 2013 m. iki 2022 m.), „Rosatom“ portfelis be sutarties HEU-LEU yra 69,3 milijardo dolerių. 2011 metais ji viršijo 50 mlrd....
Nuotraukoje parodytas UEIP konteinerių su HFC sandėlis.

1942 m. rugsėjo 28 d. buvo priimtas Valstybės gynimo komiteto nutarimas Nr. 2352ss „Dėl urano darbo organizavimo“. Ši data laikoma oficialia Rusijos branduolinės pramonės istorijos pradžia.

Branduolinės energijos svarba šiuolaikiniame pasaulyje

Branduolinė energija per pastaruosius kelis dešimtmečius padarė didžiulę pažangą ir tapo vienu iš svarbiausių elektros energijos šaltinių daugeliui šalių. Kartu reikia prisiminti, kad už šio šalies ūkio sektoriaus plėtros slypi didžiulės dešimčių tūkstančių mokslininkų, inžinierių ir paprastų darbuotojų pastangos, darančios viską, kad „taikus atomas“ netaptų reali grėsmė milijonams žmonių. Tikrasis bet kurios atominės elektrinės branduolys yra branduolinis reaktorius.

Branduolinio reaktoriaus sukūrimo istorija

Pirmąjį tokį įrenginį Antrojo pasaulinio karo įkarštyje JAV pastatė garsus mokslininkas ir inžinierius E. Fermi. Dėl jo neįprasta išvaizda, primenantis vienas ant kito sukrautų grafito blokų šūsnį, šis branduolinis reaktorius buvo vadinamas Čikagos kaminu. Verta paminėti, kad šis įrenginys veikė uranu, kuris buvo patalpintas tiesiog tarp blokų.

Branduolinio reaktoriaus sukūrimas Sovietų Sąjungoje

Mūsų šalyje buvo duodami ir branduoliniai klausimai padidėjęs dėmesys. Nepaisant to, kad pagrindinės mokslininkų pastangos buvo sutelktos į karinį atomo panaudojimą, gautus rezultatus jie aktyviai naudojo taikiems tikslams. Pirmąjį branduolinį reaktorių, kodiniu pavadinimu F-1, 1946 metų gruodžio pabaigoje pastatė mokslininkų grupė, vadovaujama žinomo fiziko I. Kurchatovo. Reikšmingas jo trūkumas buvo aušinimo sistemos nebuvimas, todėl jo išskiriama energijos galia buvo itin nereikšminga. Tuo pat metu sovietų tyrinėtojai baigė pradėtą ​​darbą, kurio rezultatas – vos po aštuonerių metų Obninsko mieste buvo atidaryta pirmoji pasaulyje atominė elektrinė.

Reaktoriaus veikimo principas

Branduolinis reaktorius yra labai sudėtingas ir pavojingas techninis prietaisas. Jo veikimo principas grindžiamas tuo, kad urano skilimo metu išsiskiria keli neutronai, kurie savo ruožtu išmuša elementarias daleles iš gretimų urano atomų. Dėl šios grandininės reakcijos reikšminga suma energijos šilumos ir gama spindulių pavidalu. Tuo pat metu reikėtų atsižvelgti į tai, kad jei ši reakcija niekaip nebus kontroliuojama, urano atomų dalijimasis trumpą laiką gali sukelti galingas sprogimas su nepageidaujamomis pasekmėmis.

Kad reakcija vyktų griežtai apibrėžtose ribose, branduolinio reaktoriaus konstrukcija turi didelę reikšmę. Šiuo metu kiekviena tokia konstrukcija yra savotiškas katilas, per kurį teka aušinimo skystis. Paprastai tokiais pajėgumais naudojamas vanduo, tačiau yra atominių elektrinių, kuriose naudojamas skystas grafitas arba sunkusis vanduo. Neįmanoma įsivaizduoti šiuolaikinio branduolinio reaktoriaus be šimtų specialių šešiakampių kasečių. Juose yra kurą generuojančių elementų, kurių kanalais teka aušinimo skysčiai. Ši kasetė yra padengta specialiu sluoksniu, kuris gali atspindėti neutronus ir taip sulėtinti grandininę reakciją.

Branduolinis reaktorius ir jo apsauga

Jis turi kelis apsaugos lygius. Be paties korpuso, jis padengtas specialia šilumos izoliacija ir iš viršaus biologine apsauga. Inžineriniu požiūriu ši konstrukcija yra galingas gelžbetoninis bunkeris, kurio durys uždaromos kuo sandariau.