ارائه "راکتور هسته ای" در فیزیک - پروژه، گزارش. انواع راکتورهای هسته ای ارائه اصل کار راکتور هسته ای
راکتور هسته ای راکتور هسته ای وسیله ای است که در آن یک واکنش زنجیره ای هسته ای کنترل شده همراه با آزاد شدن انرژی انجام می شود. راکتور هسته ای وسیله ای است که در آن یک واکنش زنجیره ای هسته ای کنترل شده همراه با آزاد شدن انرژی انجام می شود.
بخش طولی راکتور مؤسسه انرژی اتمی کورچاتوف IV: 1. هسته; 2. دستگاه بوت. 3. آب گرم; 4. حفاظت در برابر تشعشع. 5. درایوهای سیستم کنترل از راه دور. 6. سر فشار و خطوط لوله مکش.
طراحی راکتور هسته ای عناصر اصلی یک راکتور هسته ای عبارتند از: عناصر اصلی یک راکتور هسته ای عبارتند از: 1. هسته با سوخت هسته ای و یک تعدیل کننده 2. بازتابنده نوترون اطراف هسته. 3. خنک کننده 4. سیستم کنترل واکنش زنجیره ای، از جمله حفاظت اضطراری 5. حفاظت در برابر تشعشع 6. سیستم کنترل از راه دور
1 واکنش زنجیره ای در زمان رشد می کند، راکتور هسته ای در حالت فوق بحرانی است و واکنش پذیری آن r "title=" (! زبان: جرم بحرانی کوچکترین جرمی از مواد شکافت پذیر است که یک واکنش هسته ای در آن می تواند ادامه یابد k- ضریب ضرب نوترون k > 1 واکنش زنجیره ای در زمان رشد می کند، راکتور هسته ای در حالت فوق بحرانی است و واکنش پذیری آن r" class="link_thumb"> 5 !}جرم بحرانی - کوچکترین جرم ماده شکافت پذیر که در آن واکنش هسته ای می تواند رخ دهد k - ضریب ضرب نوترون k> 1 واکنش زنجیره ای با گذشت زمان افزایش می یابد، راکتور هسته ای در حالت فوق بحرانی است و واکنش پذیری آن r> 0 k 1 واکنش زنجیره ای در زمان رشد می کند، یک راکتور هسته ای در حالت فوق بحرانی است و واکنش آن r "> 1 یک واکنش زنجیره ای در زمان افزایش می یابد، یک راکتور هسته ای در حالت فوق بحرانی است و واکنش آن r> 0 k"> 1 یک واکنش زنجیره ای با افزایش زمان، یک راکتور هسته ای در حالت فوق بحرانی قرار دارد و واکنش پذیری آن r "title =" (! زبان: جرم بحرانی کوچکترین جرمی از مواد شکافت پذیر است که در آن واکنش هسته ای می تواند ادامه یابد - ضریب ضرب نوترون k> 1 واکنش زنجیره ای با گذشت زمان افزایش می یابد، راکتور هسته ای در حالت فوق بحرانی قرار دارد و واکنش پذیری آن r"> title="جرم بحرانی کوچکترین جرمی از ماده شکافت پذیر است که در آن واکنش هسته ای می تواند رخ دهد k- ضریب ضرب نوترون k> 1 واکنش زنجیره ای با گذشت زمان افزایش می یابد، راکتور هسته ای در حالت فوق بحرانی است و واکنش پذیری آن r"> !}
طبقه بندی طبقه بندی بر اساس ماهیت استفاده: راکتورهای تجربی راکتورهای تجربی راکتورهای تحقیقاتی راکتورهای تحقیقاتی راکتورهای ایزوتوپی (سلاح، صنعتی) راکتورهای ایزوتوپی (سلاح، صنعتی) راکتورهای قدرت راکتورهای قدرت
توسط طیف نوترونی راکتور حرارتی رآکتور حرارتی راکتور سریع راکتور سریع راکتور نوترون متوسط راکتور نوترون میانی نمای مقطعی کشتی راکتور سریع یک نیروگاه هسته ای: 1-هسته، 2- منطقه پرورش، 3- ساختمان، 4- ستون مرکزی، 5- آسانسور تخلیه، جعبه تخلیه 6;
با قرار دادن سوخت راکتور ناهمگن رآکتور ناهمگن راکتور همگن راکتور همگن آرایش شماتیک یک راکتور حرارتی ناهمگن 1 میله کنترل 2 حفاظت بیولوژیکی 3 حفاظت حرارتی 4 تعدیل کننده 5 سوخت هسته ای 6 خنک کننده آرایش شماتیک یک راکتور حرارتی ناهمگن کنترل 2 thermal21 4 تعدیل کننده 5 سوخت هسته ای 6 حامل حرارت از یک راکتور ناهمگن یک راکتور ناهمگن
بر اساس نوع خنک کننده راکتور تعدیل شده با آب راکتور تعدیل شده آب راکتور گرافیت-گاز راکتور گرافیت-گاز رآکتور هسته ای آب سنگین، راکتور هسته ای آب سنگین CANDU، راکتور CANDU با خنک کننده آلی راکتور با خنک کننده آلی راکتور با خنک کننده فلز مایع راکتور با راکتور مایع مذاب روی نمک های مذاب
با توجه به ماهیت تعدیل کننده، گرافیت (رآکتور گرافیت-گاز، راکتور گرافیت-آب) گرافیت (رآکتور گرافیت-گاز، راکتور گرافیت-آب) آب (رآکتور آب سبک، راکتور آب تحت فشار، VVER) آب (رآکتور آب سبک، تحت فشار) راکتور آب، VVER ) آب سنگین (رآکتور هسته ای آب سنگین، CANDU) آب سنگین (رآکتور هسته ای آب سنگین، CANDU) Be, BeO Be, BeO هیدریدهای فلزی هیدریدهای فلزی بدون تعدیل کننده (راکتور سریع) بدون تعدیل کننده (راکتور سریع)
بدنه های کنترل کننده راکتور هسته ای CPS به موارد زیر تقسیم می شوند: اضطراری، کاهش واکنش (معرفی واکنش منفی به راکتور) هنگامی که سیگنال های اضطراری ظاهر می شوند. اضطراری، کاهش واکنش پذیری (معرفی واکنش منفی به راکتور) هنگامی که زنگ هشدار رخ می دهد. تنظیم کننده های خودکار که شار نوترون ثابت Ф (یعنی توان خروجی) را حفظ می کنند. تنظیم کننده های خودکار که شار نوترون ثابت Ф (یعنی توان خروجی) را حفظ می کنند. جبران کننده، خدمت برای جبران مسمومیت، فرسودگی شغلی، اثرات دما. جبران کننده، خدمت برای جبران مسمومیت، فرسودگی شغلی، اثرات دما.
اسلاید 1
تکمیل شده توسط: دانش آموز کلاس دهم واسینا لیودمیلا نیکولاونا رئیس: Vasin N.V. - معلم فیزیک، دبیرستان، س. Krasnoarmeyskoye منطقه کالینینسکی منطقه ساراتوف "اسلاید 2
راکتور هسته ای (یا اتمی) وسیله ای است که در آن یک واکنش زنجیره ای کنترل شده از شکافت هسته های سنگین انجام و حفظ می شود. راکتور نوترونی آهسته: (اورانیوم طبیعی غنی شده است، یعنی محتوای آن به 5٪ افزایش می یابد). اورانیوم طبیعی حاوی 0.7 درصد است. راکتور نوترونی سریع: (اورانیوم طبیعی غنی شده حاوی 15%). انواع راکتورهای هسته ای
اسلاید 3
برای اولین بار، یک واکنش زنجیره ای هسته ای اورانیوم توسط تیمی از دانشمندان به رهبری انریکو فرمی در دسامبر 1942 در ایالات متحده انجام شد. در کشور ما اولین رآکتور هسته ای در 25 دسامبر 1946 توسط تیمی از فیزیکدانان به سرپرستی دانشمند ایگور واسیلیویچ کورچاتوف (1903-1960) راه اندازی شد. انریکو فرمی (1901-1954) ایگور واسیلیویچ کورچاتوف (1903-1960)
اسلاید 4
اسلاید 5
1) سوخت هسته ای (و غیره)؛ 2) تعدیل کننده نوترون (آب سنگین یا معمولی، گرافیت و غیره)؛ 3) خنک کننده برای خروجی انرژی تولید شده در حین کار راکتور (آب، سدیم مایع و غیره)؛ 4) وسیله ای برای تنظیم سرعت واکنش (میله های وارد شده به فضای کار راکتور، حاوی کادمیوم یا بور - موادی که نوترون ها را به خوبی جذب می کنند). در خارج، راکتور توسط یک پوسته محافظ احاطه شده است که تابش γ و نوترون ها را مسدود می کند. پوسته از بتن پر از آهن ساخته شده است.
اسلاید 6
جرم بحرانی کوچکترین جرم ماده شکافت پذیری است که در آن یک واکنش زنجیره ای هسته ای می تواند رخ دهد. در اندازه های کوچک، یک نشت نوترون بزرگ از سطح هسته راکتور (حجمی که میله های اورانیوم در آن قرار دارند) وجود دارد. با افزایش اندازه سیستم، تعداد هسته‌های شرکت‌کننده در شکافت متناسب با حجم افزایش می‌یابد و تعداد نوترون‌های از دست رفته در اثر نشت به نسبت مساحت سطح افزایش می‌یابد. با افزایش سیستم می توان به مقادیر ضریب ضرب k = 1 دست یافت. اگر تعداد نوترون‌های از دست رفته در اثر جذب و نشت برابر با تعداد نوترون‌های به‌دست‌آمده در فرآیند شکافت باشد، سیستم اندازه بحرانی خواهد داشت. ابعاد بحرانی (جرم بحرانی) توسط: نوع سوخت هسته ای تعیین می شود. کند کننده؛ ویژگی های طراحی راکتور
اسلاید 7
رآکتور توسط میله های حاوی کادمیوم یا بور کنترل می شود. با میله های بیرون آمده از هسته راکتور، k> 1. با جمع شدن کامل میله ها، k
اسلاید 8
بسته به انرژی متوسط طیف نوترون، راکتورها به دو دسته تقسیم می شوند: حرارتی سریع، متوسط. با توجه به ویژگی های طراحی هسته، راکتورها به موارد زیر تقسیم می شوند: راکتورهای کانالی نوع کشتی. بر اساس نوع خنک کننده برای: آب سنگین آب، سدیم. توسط نوع تعدیل کننده برای: آب، گرافیت، آب سنگین و غیره.
اسلاید 9
مبدل های انرژی تحقیقات پرورش دهندگان چند منظوره حمل و نقل و صنعتی برای تولید سوخت هسته ای ثانویه از اورانیوم طبیعی و توریم استفاده می شود. برای مطالعات برهمکنش نوترون ها با ماده، تولید ایزوتوپ ها، تحقیقات بیولوژیکی. خدمتگزاران برای اهداف متعدد زیردریایی های هسته ای و یخ شکن ها، نیروگاه های ترکیبی حرارت و برق (CHP)، ایستگاه های تامین حرارت (NPP).
اسلاید 10
در نیروگاه های هسته ای؛ در یخ شکن های هسته ای؛ در زیردریایی های هسته ای؛ هنگام کار با موتورهای موشک هسته ای (به ویژه در AMS).
اسلاید 11
راکتورهای آب-آب با آب غیرجوش یا در حال جوش تحت فشار؛ راکتورهای اورانیوم-گرافیت با آب جوش یا سرد شده با دی اکسید کربن؛ راکتورهای کانال آب سنگین و غیره
اسلاید 1
درس فیزیک کلاس 9 با موضوع راکتور هسته ای معلم: سرووا ویکتوریا والریوانا، GOU SOSH №2009اسلاید 2
تکرار 1. مکانیسم شکافت هسته اورانیوم. 2. در مورد مکانیسم واکنش زنجیره ای هسته ای بگویید. 3. نمونه ای از واکنش شکافت هسته ای هسته اورانیوم را بیاورید. 4. جرم بحرانی به چه چیزی گفته می شود؟ 5. واکنش زنجیره ای در اورانیوم چگونه پیش می رود اگر جرم آن کمتر از بحرانی، بیشتر از بحرانی باشد؟
اسلاید 3
تکرار 6. جرم بحرانی اورانیوم 295 چقدر است، آیا امکان کاهش جرم بحرانی وجود دارد؟ 7. از چه راه هایی می توان سیر یک واکنش زنجیره ای هسته ای را تغییر داد؟ 8. هدف از کاهش سرعت نوترون های سریع چیست؟ 9. چه موادی به عنوان تعدیل کننده استفاده می شود؟ 10- چه عواملی می تواند تعداد نوترون های آزاد را در یک قطعه اورانیوم افزایش دهد و در نتیجه امکان واکنش در آن را تضمین کند؟
اسلاید 4
اولین راکتورهای هسته ای برای اولین بار، یک واکنش زنجیره ای هسته ای اورانیوم توسط تیمی از دانشمندان به رهبری انریکو فرمی در دسامبر 1942 در ایالات متحده انجام شد.
اسلاید 5
اولین راکتورهای هسته ای در کشور ما اولین راکتور هسته ای در 25 دسامبر 1946 توسط تیمی از فیزیکدانان به سرپرستی دانشمند ایگور واسیلیویچ کورچاتوف راه اندازی شد.
اسلاید 6
راکتور هسته ای وسیله ای است که در آن یک واکنش زنجیره ای کنترل شده از شکافت هسته های سنگین انجام و نگهداری می شود.
اسلاید 7
عناصر اصلی یک راکتور هسته ای: سوخت هسته ای (اورانیوم 235، اورانیوم 238، پلوتونیوم 239)؛ تعدیل کننده نوترون (آب سنگین، گرافیت و غیره)؛ خنک کننده برای خروجی انرژی تولید شده در حین کار راکتور (آب، سدیم مایع و غیره)؛ میله های تنظیم کننده (بور، کادمیوم) - نوترون های بسیار جذب کننده پوسته محافظی که تشعشعات را به دام می اندازد (بتن پر از آهن).
اسلاید 8
اسلاید 9
رآکتور توسط میله های حاوی کادمیوم یا بور کنترل می شود. با فشار دادن میله ها به داخل هسته، می توان در هر زمان از ایجاد یک واکنش زنجیره ای جلوگیری کرد.
اسلاید 10
راکتور آهسته نوترون موثرترین شکافت هسته های اورانیوم 235 تحت عمل نوترون های آهسته رخ می دهد. به این گونه راکتورها راکتورهای نوترونی کند می گویند. نوترون های ثانویه تولید شده توسط واکنش شکافت سریع هستند. برای اینکه تعامل بعدی آنها با هسته های اورانیوم 235 در یک واکنش زنجیره ای مؤثرتر باشد، با وارد کردن یک تعدیل کننده به هسته - ماده ای که انرژی جنبشی نوترون ها را کاهش می دهد، سرعت آنها کاهش می یابد.
اسلاید 11
راکتورهای تولیدکننده سریع چنین راکتورهایی نمی توانند با اورانیوم طبیعی کار کنند. واکنش را می توان تنها در یک مخلوط غنی شده که حداقل 15 درصد ایزوتوپ اورانیوم را در خود دارد حفظ کرد. مزیت: در حین کار آنها مقدار قابل توجهی پلوتونیوم تشکیل می شود که می تواند به عنوان سوخت هسته ای مورد استفاده قرار گیرد.
اسلاید 12
انواع راکتورها همگن هستند: هسته یک مخلوط همگن مایع، جامد یا گازی از سوخت هسته ای، خنک کننده و تعدیل کننده است. ناهمگن: سوخت به شکل بلوک در تعدیل کننده قرار می گیرد، یعنی. سوخت و تعدیل کننده از نظر مکانی از هم جدا شده اند
اسلاید 13
تبدیل انرژی انرژی داخلی هسته های اورانیوم انرژی جنبشی نوترون ها و قطعات هسته ای انرژی داخلی آب انرژی داخلی انرژی جنبشی بخار انرژی جنبشی بخار انرژی جنبشی روتور توربین و روتور ژنراتور انرژی الکتریکی
اسلاید 14
استفاده از راکتورهای هسته ای بسته به هدف، راکتورهای هسته ای قدرت، مبدل و پرورش دهنده، تحقیقاتی و چند منظوره، حمل و نقل و صنعتی هستند.
اسلاید 15
بلایای زیست محیطی در نیروگاه هسته ای در سال 1957 - حادثه در بریتانیای کبیر در سال 1966 - ذوب بخشی از هسته پس از شکست خنک کننده راکتور در نزدیکی دیترویت. 1971 - مقدار زیادی آب آلوده به رودخانه ایالات متحده رفت 1979 - بزرگترین حادثه در ایالات متحده آمریکا 1982 - انتشار بخار رادیواکتیو در جو 1983 - یک حادثه وحشتناک در کانادا (20 دقیقه آب رادیواکتیو به بیرون نشت کرد - یک تن در دقیقه) 1986 - حادثه در انگلستان 1986 - حادثه در آلمان 1986 - نیروگاه هسته ای چرنوبیل 1988 - آتش سوزی در نیروگاه هسته ای در ژاپن
اسلاید 16
سوالات تثبیت 1. راکتور هسته ای به چه چیزی گفته می شود؟ 2. سوخت هسته ای در یک راکتور چیست؟ 3. چه ماده ای به عنوان تعدیل کننده نوترون در راکتور هسته ای عمل می کند؟ 4. هدف از تعدیل کننده نوترونی چیست؟ 5. میله های کنترل برای چیست؟ چگونه مورد استفاده قرار می گیرند؟ 6. چه چیزی به عنوان خنک کننده در راکتورهای هسته ای استفاده می شود؟ 7. چرا لازم است که جرم هر میله اورانیوم کمتر از جرم بحرانی باشد؟
اسلاید 17
تست 1. چه ذراتی در شکافت هسته اورانیوم نقش دارند؟ پروتون A. B. نوترون ها; V. الکترونها. G. هسته هلیوم.
اسلاید 18
2. جرم بحرانی اورانیوم چقدر است؟ الف. بالاترین، که در آن یک واکنش زنجیره ای ممکن است. ب. هر جرمی. V. کوچکترین است که در آن یک واکنش زنجیره ای ممکن است. ز. جرمی که واکنش در آن متوقف می شود.
اسلاید 19
3. جرم بحرانی اورانیوم 235 تقریباً چقدر است؟ الف. 9 کیلوگرم; ب 20 کیلوگرم; H. 50 کیلوگرم; G. 90 کیلوگرم.
اسلاید 20
4- کدام یک از مواد زیر را می توان در راکتورهای هسته ای به عنوان تعدیل کننده نوترون استفاده کرد؟ A. گرافیت; B. کادمیوم; ب. آب سنگین; جی. بور.
اسلاید 21
5. برای اینکه یک واکنش زنجیره ای هسته ای در یک نیروگاه هسته ای رخ دهد، ضریب ضرب نوترون باید باشد: A. برابر با 1. ب. بزرگتر از 1 است. V. کمتر از 1.
اسلاید 22
6. تنظیم سرعت شکافت هسته اتم های سنگین در راکتورهای هسته ای انجام می شود: الف. به دلیل جذب نوترون هنگام پایین آوردن میله ها با جاذب. ب. به دلیل افزایش حذف گرما با افزایش سرعت مایع خنک کننده. ب- با افزایش عرضه برق به مصرف کنندگان. ز. با کاهش جرم سوخت هسته ای در هسته هنگام برداشتن میله های سوخت.
برای استفاده از پیش نمایش ارائه ها، برای خود یک حساب Google (حساب) ایجاد کنید و وارد آن شوید: https://accounts.google.com
شرح اسلاید:
راکتور هسته ای
راکتور هسته ای وسیله ای است که برای سازماندهی یک واکنش زنجیره ای شکافت خودپایدار کنترل شده طراحی شده است که همیشه با آزاد شدن انرژی همراه است.
اولین راکتور هسته ای در دسامبر 1942 در ایالات متحده به رهبری انریکو فرمی ساخته و راه اندازی شد. اولین رآکتوری که در خارج از ایالات متحده ساخته شد ZEEP بود که در 5 سپتامبر 1945 در کانادا راه اندازی شد.
در اروپا، اولین راکتور هسته ای، نصب اف-1 بود که در 25 دسامبر 1946 در مسکو به رهبری کورچاتوف به بهره برداری رسید. تا سال 1978، حدود صد راکتور هسته ای از انواع مختلف در حال حاضر در جهان فعال بودند.
دستگاه یک واکنش هسته ای کنترل شده در یک راکتور هسته ای انجام می شود. عمدتا اورانیوم 235 به عنوان سوخت استفاده می شود. از آنجایی که ایزوتوپ اورانیوم 235 در اورانیوم طبیعی ناکافی است، تا 5 درصد غنی شده است. میله های سوخت اورانیوم از اورانیوم غنی شده ساخته می شوند. اورانیوم 235 توسط نوترون های آهسته شکافته می شود. در یک واکنش هسته ای، عمدتا نوترون های سریع تشکیل می شوند، بنابراین باید سرعت آنها کاهش یابد. برای این، اغلب از آب استفاده می شود. بنابراین، در منطقه کاری راکتور میله هایی از اورانیوم و آب غنی شده وجود دارد. منطقه کار توسط یک بازتابنده احاطه شده است که نوترون های پراکنده را منعکس می کند و یک پوسته بتنی محافظ که تمام ذرات تشکیل شده در نتیجه شکافت را به دام می اندازد.
کنترل میله های تعدیل کننده ویژه به ناحیه کار وارد می شوند که می توانند به طور موثری نوترون ها را جذب کنند. عمق غوطه وری این میله ها شدت واکنش را کنترل می کند. هنگامی که میله های کندگیر به طور کامل غوطه ور شوند، واکنش نمی تواند ادامه یابد. این به دلایل ایمنی، برای تحت کنترل نگه داشتن واکنش است. در نتیجه شکافت هسته های اورانیوم، قطعاتی از هسته ها و نوترون ها تشکیل می شوند که با سرعت فوق العاده ای پراکنده می شوند. آنها با مولکول های آب برهم کنش می کنند و سرعت خود را کاهش می دهند. این باعث گرم شدن آب می شود.
با کاهش سرعت، نوترون ها وارد هسته های اورانیوم جدید می شوند و واکنش شکافت را ادامه می دهند. آب گرم از ناحیه کار در امتداد مدار بالا می رود و از مبدل حرارتی عبور می کند که سیم پیچ مدار ثانویه در آن قرار دارد. آب موجود در کویل توسط آب گرم مدار اولیه گرم می شود. آب مدار دوم که به بخار تبدیل می شود، توربین را می چرخاند که به روتور مولد جریان الکتریکی متصل است. در نتیجه چرخش روتور، یک جریان الکتریکی در استاتور همراه با آن ظاهر می شود. در موارد اضطراری مختلف، هر راکتور یک خاتمه اضطراری واکنش زنجیره ای را فراهم می کند، که با انداختن تمام میله های جذب در هسته - یک سیستم حفاظت اضطراری انجام می شود.