Первый реактор Ф – 1 (физический - 1) (СССР)

Типы ядерных реакторов на тепловых нейтронах:

В активной зоне ядерного реактора идет управляемая ядерная реакция с выделением большого количества энергии.

Ведущие производители урана в 2019 (тонн U) по данным World Nuclear Association

4.38M

Category:

physics

Ядерный реактор. Домашнее задание

1. Домашнее задание

§61

3.

Запишите
Ядерный реактор — это устройство, в котором
осуществляется управляемая цепная ядерная
реакция, сопровождающаяся выделением
энергии.

4. Первый реактор СР – 1 (США)

Запишите
Первый реактор
СР – 1 (США)
Первая самоподдерживающаяся
управляемая цепная реакция
осуществлена в США в декабре
1942 года.
Энрико Ферми
(1901 – 1954, Италия)

5. Первый реактор Ф – 1 (физический - 1) (СССР)

Запишите
Первый реактор Ф – 1
(физический - 1) (СССР)
Первая самоподдерживающаяся
управляемая цепная реакция в
СССР осуществлена в 1946 г.
И.В. Курчатов
(1903 – 1960, Россия)

6. Современный ректор Ф-1

• В активной зоне котла
находилось 400 т графита и
50 т урана.
• Работал при мощности от 100
Вт до 100 кВт
• Охлаждали реактор с
помощью вентилятора

7. Интересный факт

Когда практическая надобность в реакторе Ф-1
отпала, его решили не разбирать, как это
сделали американцы с первым реактором
Ферми. Ветеран продолжает работать на
старом месте, и благодаря высокой
стабильности нейтронного потока, его
используют в качестве эталона для калибровки
аппаратуры, предназначенной для реакторов
новых АЭС.

8.

Запишите
Классификация реакторов
• Экспериментальные реакторы (для изучения различных физ.
величин, которые необходимы для проектирования и эксплуатации ядерных
реакторов; мощность не превышает несколько кВт)
• Исследовательские реакторы (для исследований в области ядерной
физики, физики твёрдого тела, радиационной химии, биологии, для
производства изотопов. Мощность не превосходит 100 МВт. Выделяющаяся
энергия, как правило, не используется).
• Изотопные (оружейные, промышленные) реакторы (для
наработки изотопов, используемых в ядерных вооружениях, например
239Pu).
• Энергетические реакторы (для получения электрической и тепловой
энергии, используемой в энергетике, при опреснении воды, для привода
силовых установок кораблей, самолётов и космических аппаратов, в
производстве водорода и металлургии и т. д. Тепловая мощность
современных энергетических реакторов достигает 5 ГВт).

9.

Запишите
Классификация реакторов
По спектру нейтронов
• Реактор на тепловых (медленных) нейтронах
• Реактор на быстрых нейтронах
• Реактор на промежуточных нейтронах
• Реактор со смешанным спектром
По размещению топлива
• Гетерогенные реакторы (топливо размещается в
активной зоне дискретно в виде блоков, между
которыми находится замедлитель);
• Гомогенные реакторы (топливо и замедлитель
представляют однородную смесь)

10. Типы ядерных реакторов на тепловых нейтронах:

Запишите
Типы ядерных реакторов
на тепловых нейтронах:
1) водо-водяные (вода - замедлитель и
теплоноситель)
2) графито-водные (вода – теплоноситель,
графит замедлитель)
3) тяжеловодные (вода – теплоноситель, тяжёлая
вода - замедлитель)
4) графито-газовые (газ – теплоноситель,
графит – замедлитель)

11.

Ядерный реактор

12. Основные элементы реактора:

Запишите
Основные элементы реактора:
• ядерное горючее (U – 235, U – 238, Pu – 239 )
• замедлитель нейтронов (тяжелая вода, графит)
• теплоноситель для вывода энергии ( вода, жидкий
натрий )
• устройство для регулирования скорости реакции
(стержни из кадмия или бора )
• защита от радиации(железобетон )

13. В активной зоне ядерного реактора идет управляемая ядерная реакция с выделением большого количества энергии.

14.

В природе урана в чистом виде не существует – он
является компонентом руды и минералов.
Топливом ядерных реакторов является либо естественный уран,
в котором концентрация урана-235 составляет 0,7 % либо
"обогащенный" уран т.е. уран, в котором концентрация
изотопов урана-235 достигает 2 – 4%. Обогащение урана
осуществляется на специальных заводах.

15. Добыча урана

Есть на свете компания Uranium One,
которой принадлежат крупнейшие
урановые месторождения в Казахстане,
Африке, Австралии и США. На
компанию приходится до 30% мировой
добычи урана. Но мало кто знает, что
Uranium One, когда-то основанная, как
канадско-южно-африканский
консорциум, сейчас на 100%
принадлежит «Росатому».
Странами-лидерами, в
которых урановая руда
находится в наибольшем
объеме, являются Австралия,
Казахстан, Россия, Канада,
ЮАР, Украина, Узбекистан,
США, Бразилия, Намибия.

16. Запасы урана в 2017 году (тонн U)

Запасы урана в 2017 году (тонн U)
1
2
Австралия
Казахстан
1818300
842200
30%
14%
3
4
5
Канада /Россия
Намибия
ЮАР/ Китай
514400 / 485600
442100
322400 / 290400
8%
7%
5%
6
Нигер/ Бразилия
280000 / 276800
5%
7
Узбекистан/Украина
139200 / 114100
2%
8
9
10
Монголия
Ботсвана/Танзания
США/Иордания
113500
73500 / 58200
47200 / 43500
2%
1%
1%
11
Другие
280600
6142600
4%
100%
Всего

17. Ведущие производители урана в 2019 (тонн U) по данным World Nuclear Association

№
Компания
Страна
Фактическое
производство
(тонн U)
%
1
Казатомпром
Казахстан
12229
22%
2
Orano
Франция
5809
11%
3
Cameco
Канада
4754
9%
4
АРМЗ - Uranium One
Россия
4624
8%
5
CNNC
Китай
3961
7,61%
6
CGN
Китай
3871
7%
7
Navoi Mining
Узбекистан
3500
6%
8
BHP
Австралия
3364
6%
Промежуточный итог
42112
76,61%
прочие
3001
5%
Всего
59637
100,00%

18.

Запишите
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.

19.

20.

Образование трансурановых элементов в
ядерном реакторе
235U + n → 236U + n → 237U → (7 сут)→
237Np + n → 238Np → (2,1 сут)→ 238Pu
238U + n → 239U →(23 мин)→ 239Np →
(2,3 сут)→ 239Pu (+осколки) + n → 240Pu + n →
241Pu (+ осколки) + n → 242Pu + n → 243Pu →
(5 ч)→ 243Am + n → 244Am → (26 мин)→
244Cm