Atomenergia jövőjét
1 AZ atomenergia jövőjéről. gyorsreaktorok
if ($ this-> show_pages_images $ PAGE_NUM doc [ 'images_node_id']) 
5 Neutrons lassú és gyors magok a modern reaktorok áramlik egy önfenntartó láncreakciót urán hasadási. A vázlat a jelen eljárás 1. ábrán látható, ami azt mutatja, a grafikus kép elválasztó egyik urán mag, és a 2. ábrán, ami azt mutatja, egy láncreakció. Megjegyezzük, hogy a kernel, hogy az 1. ábra két részre van osztva fragmentumok hatása révén csak egy neutron, de kibocsátási két vagy három neutronok. Ők viszont, esnek a szomszédos urán atommag, ami az osztás és a reakció felgyorsult. Nukleáris mérnökök megtanulták, hogy ellenőrizzék a folyamatot, és használja a villamos energia előállítására. Töredékek az urán hasadási magas kinetikus energia, amely továbbítani, ha a lassulás üzemanyag. Ennek eredményeként, a melegítés, felmelegíti és elpárologtatja az üzemanyag érintkezésbe kerül a vízzel, és a kapott gőzt forog egy turbina-generátor. Villamos energiát termelt, hogy eljuttatják a fogyasztóhoz. 1. ábra A folyamat a nukleáris hasadási urán-235 3
6 2. ábra Chain Reaction urán hasadási 4
7 ellenére meg kell, hogy egy pontosítás: a neutron-indukált hasadás csak urán-235 atommag. A természetes keveréke URÁNIZOTÓPOK ez mintegy 0,7 százalék (3. ábra), és a nukleáris tüzelőanyag-4-5 százaléka (4. ábra). Egyéb urán-238, ami nem osztott, és ennek megfelelően nem vesz részt a villamosenergia-termelésben. Természetesen a természetes vágy, a szakemberek meg kellett tanulniuk, hogy a „ballaszt”, mert akkor az üzemanyag-hatékonyság növeli sokszor! Először is figyelni, hogy a tulajdonságai kibocsátott neutronok a hasadási. Kezdetben mozognak nagyon gyorsan, így hívják őket gyors neutronokat. Ezután áthalad a víz, ami a hűtőfolyadék, akkor lelassul. A neutron energia esik a több száz millió alkalommal. Így válnak a lassú vagy termikus. 3. ábra A természetes urán (U-235 frakció 0,7%) 4. ábra Dúsított urán nukleáris tüzelőanyag (urán-235 frakció 5%) 5
8 Mint már említettük, a lassú neutronok okozzák hasadás csak urán-235 magok. Ami az urán-238 magok nagyon ritka, egy neutron válnak a nucleus plutónium-239. Az utóbbi is lehet használni, mint a nukleáris üzemanyag. De hogyan lehet ez elegendő mennyiségben? Megoldani ezt a két problémát (a használata urán-238 és a plutónium-239 kapni) lehet, a gyors neutronokat. Kiderült, hogy az intézkedés gyors neutronok urán-238 is megosztott, és energiát szabadít fel, hanem elnyeli gyors neutronok hogy plutónium-239. De most a vizet használják hűtőközeg válik kellemetlen: valójában lelassítja neutronok, és szükség van a gyorsan mozgó részecskék. Mit lehet cserélni a vizet? Anyag, ami folyékony vagy gáz halmazállapotú, a hőmérséklet a reaktorban uralkodó, nem szívódik, és nem lelassult neutronok. 6
9, megoldja a problémákat vízzel, nátrium-megfelelnek ezeknek a követelményeknek, bizonyos fémek (nátrium, kálium, ólom, bizmut) és gázok (például hélium). Eddig a legnagyobb kérelem érkezett Nátrium (5. ábra). Ez a reaktív fém, amely vízzel heves reakcióba lép (még a gőzével a levegőben), és egy kis fűtési lángra. A másik tulajdonságok bebizonyosodott kényelmes, így a fejlesztők mentek a kiszámított kockázatot kívánják használni, nátrium-hűtőközegként. Először is, a nátrium nem lassítja a neutronokat. Másodszor, a víz szerepét a hűtőfolyadék létrehozását igényli egy nagy nyomás a reaktoredényben és a csövek, különben nem lehet melegítjük a kívánt hőmérsékletre. Például, a kimenet a VVER-1200 víz hőmérséklete 330 ° C, és a nyomás mintegy 160 Pa. Nátrium lehet biztonságosan újra felmelegítjük a hőmérséklet körülbelül 600 ° C, és a reaktor nyomását lassan emelkedik, az atmoszferikus feletti. Így, van egy közvetlen előnye a nátrium, mint a hűtőközeg: a reaktor üzemeltetését alacsony nyomáson, és ez sokkal biztonságosabb. Meg lehet állítani kevesebb testzsír képest reaktorok, amelyekben a hűtőközeg a víz (például, VVER-1200), és ezáltal csökkentett rovására elég drága acélok. Harmadszor, a nátrium gyakorlatilag nem korrozív anyagok építési, amelyek alkotják a reaktor berendezés és a csővezetékek. Természetesen ebben a tekintetben, nátrium ismét nyert a vizet. Továbbá, nátrium Kiváló termikus tulajdonságokkal: ez jól fogadja, tárolja és hőt ad le. 7
10 5. ábra Frissen vágott fémnátriumot Tehát nátrium hűtőfolyadék lehetővé teszi a gyors tenyésztő reaktor. 8
Többször használható üzemanyag-11 pozitív hatásai a nátrium, mint egy hűtőközeg világosak. Milyen egyéb előnyei jellemzőek a gyors tenyésztőreaktor? A fő előnye, hogy képes az üzemanyag termikus reaktorok. Miután az urán-238 a mag egy atomreaktor alakítjuk plutónium-239, amely hatékony a nukleáris üzemanyag. Ennélfogva, lehetséges sugárzunk urán-238 a gyors reaktor és kémiailag izolátum tiszta plutóniumot, amelyből viszont képes az üzemanyag termikus reaktorok. 6. ábra Dúsított urán nukleáris tüzelőanyag (urán-235 5% -os frakciója) 7. ábra besugárzott urán kiégett nukleáris fűtőelemek (Pu Pu, TD hasadási termékek) 9
12. Ez egy nagyon sürgős feladat, mert a túlnyomó többsége az atomenergia művek termikus neutronokkal a világon. Üzemanyag ezen alacsony dúsított urán, amelyben az aránya urán-235 egy néhány százalékkal, a többi 238 (6. ábra). Miután az üzemanyag teljesítette egy nukleáris reaktorban termikus neutronok, urán-235 már van egy kicsit, de a tömeg az izotóp 238 elegendő több mint 90 százaléka (7. ábra). És ha kiválasztja az összes urán kiégett üzemanyag (SNF) kémiailag, hogy neki egy új nukleáris üzemanyag és besugárzott egy reaktorban a gyors neutronok? Ekkor az plutóniumot, ahonnan a nukleáris üzemanyag indítjuk lassú neutronokat. van zárt ciklusú (8. ábra). Nincs szükség a kivonat az uránt a földről és tisztítsa meg a kísérő anyagok már nem szükséges, hogy kárt okoznak a természethez. Mi így felhalmozódott elég sok urán-238 formájában kiégett fűtőelemek és a szegényített urán-hexafluorid (urán-hexafluorid) „farok” a feldolgozó létesítmények. Szerint a becslések tart több száz éve. Most urán még mindig elég olcsó. Gazdasági szempontból jobban megéri kell bontani a földről, gazdagítják és használt termikus reaktor a világon, a túlnyomó többség. A technológia a gyors reaktorok már jól fejlett, különösen hazánkban, de a tömeges építése még nem rendezett, így azok viszonylag drágák. Ezen kívül meg kell szervezni a nagyüzemi termelés a radiokémiai plutóniumszétválasztási; Ez ad felár ellenében. Tehát ez még nem nyereséges. A szakértők azonban azt állítják, hogy a század közepére nehezebb lesz, hogy kibontsa a urán (szegényített mező), az ára jelentősen növekedni fog. Ez az, amikor egy korszak a „gyors energia”. 10
13 8. ábra 11. Rövid üzemanyagciklus
14 eltűnnek, ha a termikus reaktorok? Természetesen nem. Valószínűleg a reaktor lesz található ugyanazon a helyszínen a gyors neutronok és néhány termikus reaktorok és radiokémiai termelés. Gyors reaktor plutónium hőt. De mit fog „enni” magát? És itt látható egy másik előnye a gyors neutron reaktor. Gyors reaktor képes több üzemanyagot, mint amennyit elhasznál! Szóval, miután kiégett 100 kilogramm a hasadó izotóp, akkor kap egy kiló friss nukleáris fűtőanyag. Mivel ezt a funkciót, a gyors reaktorok úgynevezett tenyésztők (az angol tenyésztő -. Tenyésztő). Tehát tenyésztő termel plutónium, nem csak a szomszédok, dolgozó termikus neutronok, hanem magad! 12
17 11. ábra a nukleáris áramkört egy gyors neutron reaktor BN-600 (Beloyarskaya NPP) Xia, és a gőz a turbina felé. Ezután minden úgy történik, mint a szokásos nukleáris vagy hőerőművek (11. ábra). Intermedier (második) áramkör úgy van kialakítva, hogy a víz semmilyen körülmények között, nem tudott érintkeznek radioaktív nátrium-, kering a reaktormagból. Másodlagos hűtőközeg végez szerepe a közvetítő, nem több. Ő nyomás alá a radioaktív nátrium-a primer kör nem tud behatolni a második, majd egy harmadik hurok. 15
19 12. ábra Enrico Fermi () 17
22 14. ábra A aggregát BN-350 BR-5 (fizika és a Power Engineering, Obninsk), a legfontosabb vizsgálatokat végeztek a fizika és a radioaktív nátrium technológia, az üzemanyag-hatékonyság. Az igény, hogy végre ilyen vizsgálatokat egyértelmű: a tudósok nem rendelkezik elegendő információval arról, hogyan kell viselkedni egy másik reaktorban anyagokat, mert ezek lesznek megbízható és hogyan kell használni őket, a végén, hogy kezelni. BOR-60 Kutatóintézet (Atomic reaktorok, Dimitrovgrad) alkalmaztunk, hogy teszteljék a nukleáris üzemanyag, az új technológiák fejlesztését. Ezután a tapasztalatszerzés, költözött nagy ipari üzemek: reaktor BN-350 (14. ábra) szerzett 1972-ben Aktau (Sevcsenko, Kazahsztán). Ez nem csak villamos energiát termel, hanem a használt sótalanító a Kaszpi-tenger, vált egy nagyszabású kísérleti létesítmények fejlesztésére nátrium technológia, fizikai kutatások és tesztelése fűtőelemek és egyéb alapvető összetevők. eredmények 20
23 15. ábra Beloyarskaya NPP 21
24. működése volt az alapja a legsikeresebb jelenleg erőművi reaktor projekt gyors neutron reaktor BN-600. Ez a reaktor több mint 30 éves sikeres tapasztalattal Beloyarsk NPP (Zarechny, Szverdlovszk régióban, 15. ábra); tapasztalat felhasználása ma egy nagy érdeklődést a külföldi tudósok és mérnökök. 22
25. Az előttünk álló út Természetesen hallottam, hogy a globális gazdaság igényel több energiát, és nagyon hamar, az emberiség szembe kell néznie a globális energiaválság. A termelés fejlesztésére és a mező nem elég villamosenergia-szolgáltatás, a gazdasági növekedés lassul, és ez maga után vonja számos kellemetlen következményekkel jár. „Az elkerülhetetlen a globális energiaválság most már teljesen megvalósult, ezért az energia probléma a tudomány és a technológia vált az első számú probléma”, mondta PL Kapitsa. Része az energia hiány problémát meg lehet oldani a fejlődő biztonságos atomenergia, amely hatékonyan használja a földet tartalékok az urán. Ha megtartjuk a jelenlegi megjelenése atomerőmű termikus reaktorok, az urán is csak az utolsó végéig 16. ábra kutatóreaktor KER (Kína) 23
27 17. ábra egység építkezés BN-800 (Beloyarskaya NPP) 25
29 Érdemes megemlíteni a hazai projekt BREST reaktorba vezető hűtőfolyadék. Együtt SVBR 100 azok kapcsolódnak a negyedik generációs reaktorok jellemzi, mint természetes biztonsági berendezés. Ez a kifejezés az ilyen anyagok és műszaki megoldások, amelyek egyszerűen nem először balesethez vezethet. Az a tény, nagyszabású bevezetése gyorsreaktorok magyarázata nem annyira hiányzik a technológia fejlesztése, a hiányzó nagyüzemi termelés az újrafeldolgozás. Mint már említettük, ezek a vállalkozások kell kivonat egyaránt uránt és a plutóniumot az üzemanyag; ezek fontos része garantálja, hogy bezárja a nukleáris üzemanyag-ciklus. A mai napig, a kereskedelmi újrafeldolgozása végezzük mindössze négy országban (Franciaország, Nagy-Britannia, Oroszország és Japán). Főként újrahasznosított tüzelőanyag termikus reaktorok, ahonnan a kivonat urán és plutónium. Ma ez a 19. ábrán Reactor növény MTBF 100 összeállított egy konkrét box 27
30 plutónium nem használja, és valójában ez hasznos lenne égett tenyésztő. Az urán kivont kiégett nukleáris üzemanyag is használható gyors reaktor termelés az új plutónium. Egy másik potenciális előnye a nemesítő: ez egy hatékony eszköz a nukleáris hulladék kezelésében. Ha üzemanyag újrafeldolgozása radioaktív hulladékot, amely szeretne építeni egy meglehetősen drága tároló, amely biztosítani tudja az elszigeteltség a környezetből több millió éven át. És ha egy ilyen sugárzunk radioaktív anyagok gyors neutronok, a szükséges időt az elszigeteltség, csökkenni fog élesen. És a költség kevesebb, és az előnyt, hogy a környezet áll rendelkezésre! 28
31 innovatív megközelítést korszerűsítése az orosz gazdaság, persze, hatással lesz az atomenergia-ipar. Az innovatív megközelítések tervezése, építése és üzemeltetése a nukleáris erőművek, hogy szükség van az óra. Például a technológia fejlesztése a reaktorok gyors neutronok, mint mondtuk, képes megoldani számos fontos feladatokat, mint például a nukleáris biztonság biztosítása és hatékony felhasználása a nukleáris üzemanyag. Sőt, a „gyors energia” az a legfontosabb, hogy számos kapcsolódó nemzeti védelmi és a felhalmozott problémák a nukleáris ipar környezetet. Először is, ennek eredményeként a mélyebb és teljesebb felhasználása urán tenyésztők csökkentette annak szükségességét, hogy a termelés, és így hatással van a környezetre. További intézkedések általában megáll uránbányászat elég hosszú ideig. Ez kap a kiégett üzemanyag (SNF) és a szegényített urán-hexafluorid (urán-hexafluorid), amelyek a készletek több mint elegendő. Másodszor, a kevésbé terheli a környezetet kezelése során a radioaktív hulladékok. Radioaktív hulladék költséges tárolás elhelyezkedését, hogy az elzárkózás attól a környezet hosszú ideig. Tenyésztők, hogy jelentősen csökkenti a szükséges időt, hogy elszigetelni őket, és csökkentsék a potenciális veszély hulladék. Harmadszor, a plutónium nyert újrafeldolgozása kiégett fűtőelemek termikus reaktorok is hasznosítható tenyésztők. Az ellenkező megközelítés (tárolás 29
32. és végleges elhelyezése plutónium nukleáris hulladék) különleges intézkedések szükségesek, hogy a biztonsági és következésképpen nagy költséggel. Így az előnyeit gyorsreaktorok nyilvánvalóak. Megértették és külföldön, így a mai Oroszország, mint a világ vezető ezen a téren megnyílik egy új piacra, hogy tudjuk szállítani technológiák és high-tech berendezések. Ugyanakkor fennáll annak a veszélye, hogy elveszítik a versenyt a „gyors” technológiák Kína vagy India, így meg kell felgyorsult fejlődése ezt a tendenciát az orosz atomenergia-ipar. Rész egy jól megérdemelt vezetést nincs jogunk, nem csak gazdasági szempontból, hanem azon kívül képest ezeket a szakembereket, akik nyerte meg tehetségével és a kemény munka. Ki tudja, talán a megoldás az ilyen ambiciózus célok része lesz a jövőbeni karrier? 30
33 Hasznos linkek Állami Atomenergia Corporation „Rosatom” ága „Rosenergoatom Kontserev” Beloyarsk Atomerőmű (jelenlegi BN-600, BN-800 alatt) szövetségi állam Egységes Enterprise „Állami Tudományos Központ, az Orosz Föderáció Fizikai és Energetikai Intézet névadója AI Leypunsky "(tudományos projekt menedzsment gyors neutron reaktor) az" Experimental Design Bureau of Machine Building őket. II Afrikantov „(ipari formatervezés gyors neutron reaktor), az OAO” Állami Tudományos Központ Tudományos Kutató Intézet Atomic reaktorok „(BOR-60, építőanyagok vizsgálata) a” Lenin-rend Tudományos Kutató és Tervező Intézet Power nekik. NA Dollezhal "(Brest reaktor projekt) a" AKME-engineering "(kézi munka létrehozását erőművi reaktor növény MTBF 100) OJSC" OKB Gidropress „keretében (reaktor létesítmények MTBF) belnpp.rosenergoatom.ru
36 Információs Központ Nukleáris Energia