Ядерный реактор. Принципы работы

1.

Презентация по физике по теме:
Ядерный реактор.
Принципы работы.
Калинин Максим 9К

2.

ПОВТОРЕНИЕ
6. Чему равна критическая масса урана 295,
можно ли уменьшить критическую массу?
7. Какими способами можно изменить ход
цепной ядерной реакции?
8. С какой целью замедляют быстрые
нейтроны?
9. Какие вещества используют в качестве
замедлителей?
10. За счет каких факторов можно увеличить
число свободных нейтронов в куске урана,
обеспечив тем самым возможность
протекания в нем реакции?

3.

Первые ядерные реакторы
Впервые цепная
ядерная реакция
урана была
осуществлена в
США коллективом
ученых под
руководством
Энрико Ферми в
декабре 1942г.

4.

Первые ядерные реакторы
В нашей стране
первый ядерный
реактор был
запущен 25 декабря
1946 г.
коллективом
физиков, который
возглавлял ученый
Игорь Васильевич
Курчатов

5.

Ядерным реактором
называется устройство, в
котором осуществляется и
поддерживается управляемая
цепная реакция деления
некоторых тяжелых ядер.

6.

Основные элементы
ядерного реактора:
ядерное горючее(уран 235, уран 238,
плутоний 239);
замедлитель нейтронов (тяжелая вода,
графит и др.);
теплоноситель для вывода энергии,
образующейся при работе реактора (вода,
жидкий натрий и др.);
Регулирующие стержни (бор, кадмий) сильно поглощающие нейтроны
Защитная оболочка, задерживающая
излучения (бетон с железным
наполнителем).

7.

8.

Управление реактором осуществляется
при помощи стержней, содержащих
кадмий или бор.
При выдвинутых из
активной зоны
реактора стержнях
k>1.
При полностью
вдвинутых стержнях
k<1.
Вдвигая стержни внутрь активной
зоны, можно в любой момент
времени приостановить развитие
цепной реакции.

9.

Реактор на медленных
нейтронах
Наиболее эффективное деление ядер
урана-235 происходит под действием
медленных нейтронов. Такие реакторы
называются реакторами на медленных
нейтронах. Вторичные нейтроны,
образующиеся в результате реакции
деления, являются быстрыми. Для того
чтобы их последующее взаимодействие
с ядрами урана-235 в цепной реакции
было наиболее эффективно, их
замедляют, вводя в активную зону
замедлитель — вещество, уменьшающее
кинетическую энергию нейтронов.

10.

Реакторы на быстрых нейтронах
Такие реакторы не могут работать на
естественном уране. Реакцию можно
поддерживать лишь в обогащенной
смеси, содержащей не менее 15%
изотопа урана.
Преимущество: при их работе
образуется значительное количество
плутония, который затем можно
использовать в качестве ядерного
топлива.

11.

Виды реакторов
гомогенные:
активная зона
представляет
жидкую, твердую
или газообразную
однородную смесь
ядерного топлива,
теплоносителя и
замедлителя.
Гетерогенные:
топливо в виде
блоков
размещено в
замедлителе, т.е.
топливо и
замедлитель
пространственно
разделены

12.

Преобразование энергии
внутренняя энергия ядер урана
кинетическая энергия нейтронов и
осколков ядер
внутренняя энергия воды
внутренняя энергия пара
кинетическая энергия пара
кинетическая энергия ротора
турбины и ротора генератора
электрическая энергия

13.

Использование ядерных
реакторов
В зависимости от назначения
ядерные реакторы бывают
энергетические, конверторы и
размножители,
исследовательские и
многоцелевые, транспортные и
промышленные.

14.

Экологические катастрофы на
АЭС
1957 г- авария в Великобритании
1966 г – частичное расплавление активной зоны
после выхода из строя охлаждения реактора
неподалеку от Детройта.
1971 г – много загрязненной воды ушло в реку
США
1979 – крупнейшая авария в США
1982 г - выброс радиоактивного пара в атмосферу
1983 – страшная авария в Канаде (20 минут
вытекала радиоактивная вода – по тонне в
минуту)
1986 – авария в Великобритании
1986 г – авария в Германии
1986 г – Чернобыльская АЭС
1988 г – пожар на АЭС в Японии

15.

Последствия заражения
1.
2.
3.
На школьных уроках ОБЖ каждый научился тому, что радиация опасна, а порой даже
смертельна. Однако, мало кто понимает, как она на самом деле убивает людей.
Мы легко можем понять, почему человек умирает при пулевом ранении – образуется дырка
в теле, через которую вытекает кровь, а сама пуля повреждает жизненно важные органы. В
случае с невидимой радиацией возникает непростая ситуация – раны не видны в самом
начале, до тех пор, пока не начинаются необратимые последствия.
Лучевая болезнь начинается при получении 1-2 Зв. В этом случае врачи
фиксируют первую степень болезнь. В таком случае необходимо регулярно
обследовать организм на предмет развития онкологических заболеваний.
Вторая степень лучевой болезни начинается при получении дозы от 2 до 4 Зв. В
этом случае требуется лечение. Если получить необходимую помощь вовремя,
можно предотвратить летальный исход.
Смертельная доза – от 6 Зв. В этом случае удается спасти лишь десятую часть
больных после пересадки костного мозга.

16.

1.
2.
3.
4.
Атомарный уровень. Радиоактивные частицы летят настолько быстро, что «выбивают»
электроны из атомов. Теряя отрицательный электрон, атом становится положительно
заряженным ионом. На этом этапе организм еще не поражен – реакция только начинается.
Молекулярный уровень. Радиация уже поражает клетки. Свободный электрон и
ионизированный атом вступают в сложные цепочки реакций, в результате которых
образуются свободные радикалы.
Клеточный уровень. Свободные радикалы начинают активно вступать в реакцию с разными
молекулами, например, с ДНК, белками, жирами. Молекулы повреждаются. Образуются
токсины и нарушается нормальный обмен веществ в клетке, и она уже не может
нормально функционировать.
Уровень организма. В организме, получившим большую дозу облучения, пострадавших
клеток становится очень много, они не могут нормально делиться и функционировать,
возникает много «поломок», которые невозможно починить.
Сравнить действие радиации можно с обстрелом крепостной стены очень маленькими
пулями. Одно такое повреждение незначительно, и его можно легко заделать. Однако,
когда пуль слишком много, стена становится хрупкой, после чего рассыпается.
Так и организм человека, пораженный радиацией, «рассыпается» из-за чего происходит
полный отказ органов – легких, сердца, печени и других систем.
Самое важное при облучении – получить небольшую дозу, тогда
организм сможет восстановиться. В среднем человек не должен
подвергаться облучению более 1 милизиверта в год. При облучении в
17 Зв вероятность развития рака приближается к максимальным
значениям.

17.

ЧАЭС 26 апреля 86-го года… 4 Энергоблок.
В результате взрыва образовалась 30-км «Зона отчуждения»
Грубые нарушения правил эксплуатации АЭС, совершённые её
персоналом, согласно этой точке зрения, заключаются в следующем:
проведение эксперимента «любой ценой», несмотря на изменение
состояния реактора;
вывод из работы исправных технологических защит, которые просто
остановили бы реактор ещё до того, как он попал в опасный режим;
замалчивание масштаба аварии в первые дни руководством ЧАЭС.
В отличии Хиросимы и Нагасаки где была проведена ковровая
бомбардировка в конце ВМВ. В Чернобыле был взрыв похожий на одну
«Грязную бомбу».
Было эвакуировано более 115-ти тысяч человек… около 500 тысяч
человек участвовали в ликвидации последствий взрыва.

18.

реактор не соответствовал нормам безопасности и имел опасные
конструктивные особенности;
низкое качество регламента эксплуатации в части обеспечения
безопасности;
неэффективность режима регулирования и надзора за безопасностью
в ядерной энергетике, общая недостаточность культуры безопасности
в ядерных вопросах как на национальном, так и на местном уровне;
отсутствовал эффективный обмен информацией по безопасности как
между операторами, так и между операторами и проектировщиками,
персонал не обладал достаточным пониманием особенностей станции,
влияющих на безопасность;
персонал допустил ряд ошибок и нарушил существующие инструкции и
программу испытаний.

19.

К альтернативным причинам взрыва относят:
Химический взрыв
Высказывались предположения, что взрыв, разрушивший реактор, имел химическую
природу, то есть это был взрыв водорода, который образовался в реакторе при высокой
температуре в результате пароциркониевой реакции и ряда других процессов.
Паровой взрыв
Существует версия, что взрыв был исключительно паровым. По этой версии все
разрушения вызвал поток пара, выбросив из шахты значительную часть графита и топлива.
А пиротехнические эффекты в виде «фейерверка вылетающих раскалённых и горящих
фрагментов», которые наблюдали очевидцы, — результат «возникновения
пароциркониевой и других химических экзотермических реакций»