Kernreaktor

Kernreaktor

Kernreaktor ist eine Installation, die zum Initiieren, Kontrolle und Aufrechterhaltung Kernreaktionen (in der Regel die Kernspaltung) Kette, die im Kern der Anlage auftreten können.

Die Zusammensetzung des Kernreaktors wird durch den Kernbrennstoff und Kühlmittel, Steuerungselemente, Strukturmaterialien und, im vorliegenden Fall eine thermische Kernreaktor, dem Moderator, gebildet ist.

Kernreaktoren als thermischen Reaktoren und schnellen Reaktoren klassifiziert werden.

Thermischen Reaktoren sind solche, die Funktion durch Verzögerung (mäßig) die schnellsten Neutronen oder die Erhöhung des Anteils an spaltbarem Stoffatomen. Um diese Neutronen, genannt langsamen Neutronen, ein Moderator erforderlich ist, die Licht Wasser, schweres Wasser oder Graphit sein kann, verlangsamen.

Schnelle Reaktoren sind nicht verpflichtet, moderieren die Geschwindigkeit der Elektronen und sie schneller Neutronen zu verwenden.

Um einen Kernreaktor zu bauen, ist notwendig, um genug Kernbrennstoff haben, können wir die kritische Masse nennen. Ausreichende kritische Masse mittels genügend spaltbares Material in Top-Zustand, um eine Kettenreaktion zu erhalten.

Das Vorsehen von Neutronenabsorber und Steuerung ermöglicht, um die Kettenreaktion und Anhalten und Anfahren des Kernreaktors zu steuern.

Kernreaktor

In den Reaktorkern sie steht, und hält die nukleare Kettenreaktion, um Wasser zu erhitzen, um verwendet werden, um Turbinen der Anlage zu fahren.

Das erste Kernreaktor in der Geschichte der Kernenergie wurde entworfen und durch den Nobelpreis für Physik Enrico Fermi unter der Tribüne Rugby-Feld an der Universität von Chicago am 2. Dezember umgesetzt, 1942. Es war nur die Hälfte Watt Leistung, aber es war zu zeigen, dass ein Kernreaktor technisch möglich ist. Es wurde als ein Pilotreaktor entwickelt, um Plutonium für die Atombombe innerhalb des Manhattan Project Installation während des Zweiten Weltkrieges verwendet.

Komponenten des Reaktorkerns

Kernreaktor besteht aus folgenden Komponenten:

Kernbrennstoff

Kernbrennstoff. Uran-Pellets Der Kernbrennstoff ist ein Material, das Spalt genug, um eine kritische Masse zu erreichen, das heißt, um eine Kettenreaktion zu erhalten. Es ist so positioniert, dass die durch die Kernreaktion Ketten erzeugte Wärmeenergie schnell extrahiert werden.

In Kernkraftwerken feste Kernbrennstoff verwendet wird. Kernbrennstoffe sind je nach Reaktortyp verwendet, aber im Allgemeinen ist es von Uran abgeleitet abhängig.

In der Regel wird ein Brennelement mit einer viereckigen Anordnung der Brennstäbe gebildet. Obwohl russische Atomdruckwasserreaktor besteht WWER eine hexagonale Anordnung.

Die Führungsrohre sind an den Kraftstoffstützgitter atached auf diese Weise ist es möglich zu halten, hält die Mittelpunkte der Brennstäbe und Führungsrohre in der gleichen Entfernung.

Der mechanische Aufbau der einzelnen Brennstoffelemente ist identisch. Einige enthalten Steuerstabbündel und andere enthalten brennbaren Giften oder andere Neutronenquellen.

Kraftstoffstangen

Kernbrennstäben

Dies sind die physischen Ort, an dem Kernbrennstoff beschränkt. Einige Brennstäbe mit gemischten Uran und Aluminium in Form von flachen Platten, die durch einen Abstand, der Fluidströmung, um die erzeugte Wärmeenergie abgeführt wird abgetrennt.

Die Blätter werden in einer Art Box, die sie unterstützt platziert.

Reaktorkern

Es wird von den Brennstäben zusammengesetzt ist. Der Kern acharacteristic geometrische Form ist, wird von einem Fluid, in der Regel wassergekühlt.

In einigen Reaktorkern wird in einem Pool von Wasser in einem Druckbehälter aus Stahl, ca. 10 bis 12 Meter tief, oder.

Steuerstäbe

Die Strahlsteuerstäbe bieten eine schnelle Hilfe, um nukleare Kettenreaktion zu steuern. Ermöglichen schnelle Änderungen der Reaktorleistung und eventuelle Notbremsung. Sie sind aus Materialien hergestellt, als Neutronen absorve und haben meist die gleichen Abmessungen wie den Brennelementen. Kernreaktivität durch Anheben oder Absenken der Steuerstäbe, also Modifizieren der Anwesenheit von in ihnen im Kern enthaltenen Neutronen absorbierendes Material erhöht oder verringert.

Bei einem Leistungsreaktor während einer gewissen Zeit müssen Sie überschüssige Reaktivität, die mit frischem Brennstoff maximal ist, und es verringert sich sein Leben unbis schließlich sie aufgehoben wird. Es wird die Zeit, um zu tanken sein.

Reaktorkern der Kernenergie

Im normalen Betrieb wird ein Kernreaktor haben te Steuerstäbe ganz oder teilweise aus dem Kern entnommen, aber der Aufbau eines Kernkraftwerkes ist derart, daß im Falle einer fehlerhaften Sicherheitssystems oder Reaktorsteuerung, wirkt es immer im Sinne einer Reaktor Sicherheits introduceing alle Steuerstäbe vollständig in den Reaktorkern und bringt den Reaktor, um einen sicheren Halt in Sekunden.

Moderator

Die aus einem Kernspaltungsreaktion resultierenden Neutronen eine hohe kinetische Energie. Wie mehr hoch ist die Geschwindigkeit wird weniger wahrscheinlich, Spaltstoffatomen, so dass diese Rate sollte reduziert, neue Kettenreaktionen zu fördern. Dies wird durch eine elastische Zusammenstöße von Neutronen mit den nucleis des Elements, das Moderator macht erreicht.

Zu den am meisten verwendeten Sammel sie leicht Wasser, schweres Wasser und Graphit.

Kühlmittel

Um die Vorteile der Wärmeenergie durch die Kernspaltung Reaktionen ein Kältemittel verwendet wird, erfährt. Die Funktion dieses Kältemittel Wärme absorbiert Energie und transportieren. Das Kühlmittel sollte anticorosive mit einer großen Wärmekapazität und sollte nicht Neutronen absorbieren.

Die häufigsten Kältemittel sind Gase wie Kohlendioxid und Helium, und Flüssigkeiten, wie zB Licht Wasser und schwerem Wasser. Es gibt sogar einige organische Verbindungen und Flüssigmetallen, wie Natrium, die ebenfalls für diese Funktion benutzt werden.

Reflektor

In einer nuklearen Kettenreaktion wird eine bestimmte Anzahl von Neutronen neigt dazu, von dem Bereich, wo sie auftritt entkommen. Dieser Neutronenverlust kann mit der Existenz einer Reflexionseinrichtung, die sie in den Reaktionsbereich leitet, minimiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Effizienz des Kernreaktors zu erhöhen. Der Reflektor der den Kern umgibt muss niedrig Einfangquerschnitt für die Anzahl der Neutronen nicht reduzieren müssen, und dass eine möglichst große Zahl von ihnen reflektiert.

Die Wahl des Materials hängt von der Art des Kernreaktors. Wenn wir einen thermischen Reaktor kann der Reflektor der Moderator sein, aber wenn wir ein schneller Reaktor Reflektormaterial sollte einen großen Atommasse, um Neutronen im Kern mit seiner ursprünglichen Geschwindigkeit zu reflektieren (Dispersion in elastischen) haben.

Schild

Wenn der Reaktor in Betrieb ist, eine große Menge an Radioaktivität erzeugt. Schutz ist notwendig, die Anlagen Arbeitnehmer aus den von den Spaltprodukten verursacht Strahlung zu isolieren.

Daher eine biologische Schild um den Reaktor angeordnet ist, diese Emissionen abzufangen.

Die verwendet, um dieses Schild bauen Materialien sind Beton, Wasser und Blei.

Kernreaktor verwendet

Die Technologie fing an Kernreaktoren für militärische Zwecke, sondern aus den fünfziger Jahren zu entwickeln begann, für zivile Zwecke zu diversifizieren, insbesondere für die Erzeugung von Strom.

In den letzten Jahren Nachhaltigkeitsprobleme von fossilen Brennstoffen bei den Wärmekraftwerken gestellt, und für die Unabhängigkeit würde zu erneuerbaren Energien wie Solarenergie vertreten; Es hat sich ein wachsendes Interesse in Kernspaltungsreaktor und dann durch Kernfusion als Mittel zur Leistungs. Der Nachteil ist, dass die Forschung über Kernfusion ist sehr teuer, da es beinhaltet teure Einrichtungen und stellen keine unmittelbare Ergebnisse, die die prochets hava internationale Merkmale (wie zum Beispiel das ITER-Projekt) zwischen mehreren technologisch sehr entwickelt und reichen Ländern. Wirtschaftlichen Ressourcen, die verfügbar sind, sind auch nicht das gleiche Tahn Forschung für militärische Zwecke.

Die Anwendungen der Kernspaltungsreaktoren fallen grundsätzlich in

  • Produktion von Wärme (thermische Energie), die direkt oder zur Erzeugung von Dampf aus Wasser verwendet wird. Der erzeugte Dampf wird für die mechanische Arbeit (Turbine) verwendet wird, um frisches Wasser vom Meer (Entsalzung) zu erzeugen, um Wasserstoff durch Elektrolyse bei hoher Temperatur usw. Mechanische Arbeit erzeugen kann direkt verwendet werden oder zur Stromerzeugung mit einer Lichtmaschine zu produzieren (NPP)
  • Naval Propulsion Eisbrecher Schiffe, U-Boote, militärische Flugzeugträger, etc. Es untersucht auch die Verwendung für Raketenantriebe.
  • Produktion von Plutonium, das für militärische Zwecke, wie zum Beispiel in Atombomben, wie MOX-Brennstoff, Oxide von abgereichertem Uran und Plutonium, die verwendet werden kann, wobei im Wasserreaktoren verwendet werden kann. Im letzteren Fall wird im Prinzip das Konzept ist das Gegenteil, in den 90er Jahren beginnen, Kernkraftwerke, die Brennelemente und radioaktiver Atommüll aus anderen Kernkraftwerken, die sich drehen, um das Plutonium und die "abgereichertem" Uran verwenden zu bauen die sich aus dem Prozess der Anreicherung von Uran.
  • Herstellung von radioaktiven Isotopen in der Konstruktion (Americium Rauchmelder), Medizin (Kobalt-60), Forschung usw. verwendet
  • Produktion von freien Neutronen, die in der Forschung und der Medizin verwendet werden.
  • Herstellung von Neutronenbomben, für militärische Zwecke genutzt.

Der Bau von großen Reaktoren endet immer mehr Zeit und Geld als ursprünglich erwartet benötigen.

Kernfusionsreaktoren sind alle noch in der Forschung und Entwicklung, eine der wichtigsten zukünftigen Anwendungen, die von ihnen erwartet werden, ist die Erzeugung von Strom.

Kernfusionsreaktor

valoración: 3.1 - votos 7

Referenzen

Geändert am: 3. September 2015