Принцип действия ядерного реактора. Критерии оценки аварий на АЭС

Принцип действия ядерного реактора. Критерии оценки аварий на АЭС

Реферат

по дисциплине: «Радиационная безопасность»

на тему: «Принцип действия ядерного реактора. Критерии оценки аварий на АЭС»

1. ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Каким образом человечество получает электроэнергию? Как гласит один из основных законов природы, энергия не возникает из ничего и никуда не исчезает, а только переходит из одного вида в другой. И все наши электростанции - это устройства для превращения разных видов энергии, встречающейся в природе, в электрическую.

В гидроэлектростанциях плотина создает перепад уровней воды. Вода падает с высоты плотины на лопасти турбины и вращает ее. Турбина вращает генератор, который вырабатывает электричество. На ветроэлектростанциях в электроэнергию превращается сила воздушного потока, который крутит лопасти пропеллеров. На тепловых электростанциях сжигают уголь, нефть или газ. При горении благодаря химической реакции высвобождается тепловая энергия. Это тепло кипятит воду, полученный пар вращает турбину, а та генератор.

Как дает электроэнергию ядерный реактор?

Ядерный реактор (он же атомный реактор) превращает в электроэнергию огромные силы, спрятанные в ядрах атомов. Есть химические элементы, атомы которых нестабильны и могут распадаться сами по себе или под воздействием внешних факторов. Самый известный и распространенный из них - уран, именно он и используется в большинстве ядерных реакторов. Ядра этого элемента имеют период полураспада в среднем 4,5 миллиарда лет (за этот срок распадется половина атомных ядер). При распаде ядра урана образуются ядра более легких элементов, 1-8 свободных нейтронов (в среднем 2,5) и -излучение. В зависимости от формы куска урана, наличия в нем примесей других химических элементов и изотопов, которые поглощают нейтроны, часть из них либо вылетают из куска урана наружу, либо поглощаются и в дальнейшей реакции не принимают участие. Если же после распада ядра урана эти нейтроны попадают в соседние ядра - они тоже делятся, выделяется еще больше нейтронов, распадается очередная порция ядер - и с каждым циклом реакции их количество нарастает. Происходит неуправляемая ядерная цепная реакция, (ядерный взрыв) которая используется в ядерном оружии.

То есть, если в каждом очередном этапе ядерной реакции участвует большее количество нейтронов вызывающих распад ядер (коэффициент размножения нейтронов >1) будет ядерный взрыв. Если количество нейтронов уменьшается (коэффициент размножения нейтронов <1) - реакция затухнет. Но если поддерживать количество выделившихся нейтронов постоянным (коэффициент размножения нейтронов =1) - реакция будет продолжаться длительное время с выделением большого количества энергии.

В ядерных реакторах используется именно управляемая цепная ядерная реакция.

. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Основа ядерного реактора - это стержни, сделанные из урана или плутония (тепловыделяющие элементы, ТВЭЛы). Между ними находится вещество, которое замедляет нейтроны, выделившиеся при реакции - графит или тяжелая вода и стержни из сплавов, поглощающих нейтроны (управляющие стержни). Все оставшееся свободное пространство заполнено теплоносителем (обычной или тяжелой водой). Благодаря заранее рассчитанному положению урановых стержней, замедлителя, и постепенному изменению положения управляющих стержней коэффициент размножения нейтронов поддерживается очень близким к единице. Идет управляемая цепная ядерная реакция.

Рисунок 1 - Принцип действия ядерного реактора

ядерный реактор авария безопасность

В тепловыделяющих элементах при распаде урана высвобождается огромное количество тепла, они раскаляются и греют теплоноситель вокруг себя. Разогретая в реакторе радиоактивная вода под большим давлением и с температурой в сотни градусов откачивается из атомного реактора наружу и через теплообменник отдает тепло воде второго контура и потом, охлажденная, закачивается обратно в атомный реактор, охлаждая его и опять нагреваясь сама. Вода второго контура кипит, раскаленный пар попадает в турбину и вращает ее, а та в свою очередь вращает электрогенератор. Все это окружено внешней оболочкой (бетон с железным наполнителем), и отражателями нейтронов (рис. 1).

Фактически ядерный реактор - это паровой котел, такой же, как в тепловых электростанциях, только подогреваемый не горящим снизу пламенем от газа или угля, а изнутри, теплом, выделившимся при распаде урана.

3. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ АВАРИЙ НА АЭС

Для оценки ядерных инцидентов и событий на атомных станциях применяют специальную Международную шкалу ядерных событий (INES - International Nuclear Event Scale). Ее применяют также в отношении не только АЭС, но и всех других ядерных установок и объектов, связанных с гражданской ядерной промышленностью, а также к любым событиям, происходящим при транспортировке радиоактивных материалов.

В соответствии со шкалой INES все события разделены на семь уровней. События нижних уровней (с первого по третий) называются инцидентами (происшествиями), а верхнего уровня - авариями. События, несущественные с точки зрения безопасности, относят к нулевому уровню (ниже шкалы) и называют отклонениями. Если событие совсем не связано с безопасностью, то его определяют, как событие вне шкалы.

СПИСОК ИСОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

.        Двигатель прогресса // Ядерный реактор, устройство и принцип работы ядерного реактора [Электронный ресурс]. - 2015. - Режим доступа: <http://lab-37.com/technologies/nuclear/>. - Дата доступа: 12.05.2015.

.        Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» // Ядерный реактор. 9-й класс [Электронный ресурс]. - 2015. - Режим доступа: <http://festival.1september.ru/articles/596091/>. - Дата доступа: 13.05.2015.

.        Файловый архив для студентов/ StudFiles // Оценка риска возникновения аварии на АЭС [Электронный ресурс]. - 2015. - Режим доступа: <http://www.studfiles.ru/preview/1102970/>. - Дата доступа: 14.05.2015.