Міністерствоосвіти України
Дніпропетровськийнаціональний університет
КафедраВ«Технологія виробництваВ»
Ядернаенергетика та особливі підходи до працездатності конструкційних матеріалів
Виконала: Бакіжанова Д.С
Перевірила:Манжелевскій С.В
Дніпропетровськ
ДНУ
2011
Ядерна енергетика є галуззю енергетики,яка використовує атомну енергію (ядерну енергію) з метою виробленняелектричного струму і паралельно теплової енергії. Джерелами енергії АЕС(Атомних електростанцій) є ядерні реактори, в яких протікаєконтрольована ланцюгова реакція поділу ядер у важких елементах, в ході якої(При поділі ядер плутону або урану) виробляється теплова енергія, якашляхом перетворення перетворюється електричну енергію (таким же чином, які на теплових електростанціях).
Якщо відбуваєтьсязначне виснаженні запасів природних ресурсів (газу, вугілля, торфу чи нафти)ядерне паливо на сьогоднішній день є єдиним реальним способомнадійного забезпечення громадян необхідною йому кількістю електроенергії.
Зростання споживачівелектричного струму призвело до того, що в окремих країнах світу вже відчутнанестача природного палива і все більша розвинених країн стають залежні відімпорту іноземних енергоресурсів.
Робота усі атомніелектростанції побудована на ядерних реакторах двох типів: на швидких і тепловихнейтронах. Реактори, що працюють на теплових нейтронах отримали найбільшузастосування в усьому світі.
Встановлені на першихдіючих атомних електростанціях реактори уран-графітового складу не маливажкого і досить громіздкого корпусу виконаного із сталі, що єдосить привабливим, оскільки воно дозволяє заводам важкого машинобудування незайматися виготовленням сталевих виробів величезних розмірів і значнознижує собівартість АЕС.
В даний час в світ
іпобудовано досить багато різних реакторів працюють на теплових нейтронахз різними теплоносіями і сповільнювачами. Вченими доведено, що атомніелектростанції з реакторами, працюючими на теплових нейтронах складаютьгідну конкуренцію звичайним ТЕС, але у той же час масштаби розвитку атомнихелектростанцій значно стримуються низькою ефективністю при використанніприродного урану реакторами, працюючими на теплових нейтронах.
Атомна енергетикаУкраїна - галузь української енергетики. За кількістю енергетичних реакторівУкраїна займає десяте місце у світі та п'яте в Європі, все типу ВВЕР. НаУкраїні діють 4 атомних електростанції з 15 енергоблоками, одна з яких,Запорізька АЕС з 6 енергоблоками загальною потужністю 6000 МВт, є найбільшоюв Європі. У 2009 році внесок атомної енергетики становив 48% від загальноговиробництва електрики в країні, загальна потужність АЕС дорівнювала 13 835 МВт [1].
До 2011 року всі ядернепаливо поставлялося з Росії компанією ТВЕЛ. У 2011 році компаніяWestinghouse Electric Company (англ.) рос. почала постачання своїх ТВС наУкраїна. Згідно з укладеним у 2008 році контрактом, Westinghouse поставить неменше 630 ТВЗ протягом 2011-2015 років для поетапної заміни російськогопалива на мінімум 3 енергоблоках з ВВЕР-1000 [2].
У 2006 році урядУкраїни запланувало будівництво 11 нових енергоблоків до 2030 року [1].
Ядерним (або атомним)реактором називається пристрій, в якому здійснюється керована реакціяділення ядер.
Перші ядерніреактори . Впершеланцюгова ядерна реакція поділу урану була здійснена в США колективом ученихпід керівництвом Енріко Фермі в грудні 1942 р.
У Радянському Союзі першийядерний реактор був запущений 25 грудня 1946 колективом фізиків, який очолював учений Ігор Васильович Курчатов.
В даний час створенірізні типи реакторів, що відрізняються один від одного як по потужності, так і посвоєму призначенню.
У ядерних реакторах,крім ядерного пального, мається сповільнювач нейтронів і керуючі стрижні.Виділювана енергія відводиться теплоносієм.
Основними елементамиядерного реактора є: ядерне пальне, сповільнювач нейтронів (важка абозвичайна вода, графіт та ін), теплоносій для виведення енергії, що утворюєтьсяпри роботі реактора (вода, рідкий натрій тощо) і пристроїв для регулюванняшвидкості реакції (вводяться в робочий простір реактора стрижні, що містятькадмій або бор - речовини, які добре поглинають нейтрони).
Зовні реактор оточуютьзахисною оболонкою, що затримує гамма-випромінювання і нейтрони. Оболонкувиконують з бетону із залізним заповнювачем.
Кращим сповільнювачемє важка вода. Звичайна вода сама захоплює нейтрони і перетворюється вважку воду. Хорошим графіт, ядра якого не поглинають нейтронів.
ЯДЕРНИЙ РЕАКТОР , пристрій, в якомуздійснюється керована ядерна ланцюгова реакція, що супроводжується виділенняменергії. Перший ядерний реактор побудований в грудні 1942 в США під керівництвомЕ. Фермі. У Європі перший ядерний реактор пущений в грудні 1946 в Москві підкерівництвом П. В. Курчатова. Складовими частинами будь-якого ядерного реакторає: активна зона з ядерним паливом, зазвичай оточена відбивачемнейтронів, теплоносій, система регулювання ланцюгової реакції, захист, системадистанційного керування. Основною характеристикою ядерного реактора єйого потужність. Потужність в 1 Мвт відповідає ланцюгової реакції, в якій відбувається3 * 10 16 актів поділу в 1 сек.
Вактивній зоні ядерного реактора знаходиться ядерне паливо, протікає ланцюговареакція ядерного ділення і виділяється енергія. Стан ядерного реакторахарактеризується ефективним коефіцієнтом К еф розмноження нейтронівабо реактивністю r:
r =(До еф - 1)/К еф .
Якщо К еф > 1, то ланцюгова реакція наростає в часі, ядерний реактор знаходиться внадкритичному стані і його реактивність ПЃ> 0; якщо До еф <1, то реакція затухає, реактор - подкрітічен, р <0; при К еф = 1, р = 0 реактор знаходиться в критичному стані, йде стаціонарний процесі число поділок постійно в часі. Для ініціювання ланцюгової реакції припуску ядерного реактора в активну зону зазвичай вносять джерело нейтронів (сумішRa і Be, 252 Cf і ін), хоча це і не обов'язково, тому що спонтанне ділення ядер урану ікосмічні промені дають достатнє число початкових нейтронів для розвитку ланцюговоїреакції при К еф > 1.
ВЯк ділиться речовини в більшості Ядерний реактор застосовують 235 U. Якщо активна зона, крім ядерногопалива (природний або збагачений уран), містить сповільнювач нейтронів(Графіт, вода та ін речовини, що містять легкі ядра), то основна частинаділень відбувається під дією теплових нейтронів (теплової реактор). Вядерному реакторі на теплових нейтронах може бути використаний природний уран,не збагачений 235 U(Такими були перші ядерні реактори). Якщо сповільнювача в активній зоні немає, тоосновна частина розподілі викликається швидкими нейтронами з енергією Оѕ> 10кев (швидкий реактор). Можливі також реактори на проміжних нейтронах зенергією 1 - 1000 ев.
Класифікаціяядерних реакторів
Запризначенням і потужності ядерні реактори діляться на кілька груп:
1)експериментальний реактор (критична збірка), призначений для вивченнярізних фізичних величин, значення яких необхідно для проектування іексплуатації ядерних реакторів: потужність таких ядерних реакторів не перевищуєдекількох кВт:
2)дослідницькі реактори, в яких потоки нейтронів і g-квантів, що генеруються в активнійзоні, використовуються для досліджень в галузі ядерної фізики, фізики твердоготіла, радіаційної хімії, біології, для випробування матеріалів, призначених дляроботи в інтенсивних нейтронних потоках (у т. ч. деталей ядерного реактора),для виробництва ізотопів. Потужність дослідницького ядерного реактора неперевершує 100 Мвт: виділяється енергія, як правило, не використовується. Додослідним ядерних реакторів відноситься імпульсний реактор:...
