Назначение регулирующих стержней в ядерном реакторе кратко
Обновлено: 16.06.2024
Они нужны для того чтобы вводить положительную или отрицательную реактивность.
Когда реактор работает на мощности, то коэффициент размножения нейтронов у него всегда должен быть равен единице, но это невозможно сделать без постоянного регулирования, поскольку топливо выгорает -> его становится меньше -> реактивность падает -> нужно вводить положительную, чтобы коэффициент размножения оставался на уровне единицы.
В случае если нужно понизить этот коэффициент - добавляют отрицательную реактивность, это снижает коэффициент размножения нейтронов. Делается это двумя способами. Вводятся стержни с отрицательной реактивностью, или вынимаются с положительной.
Примерно так это и работает, происходит постоянная игра с коэффициентом размножения путем регулирования реактивности в реакторе
реактора, стержень из вещества, сильно поглощающего Нейтроны, служащий для регулирования интенсивности процесса ядер атомных деления (См. Ядра атомного деление) в ядерном реакторе (См. Ядерный реактор). При помощи Р. с. изменяют нейтронный баланс, или реактивность, реактора, т. е. соотношение между числами освобождающихся при делении и поглощаемых в единицу времени нейтронов. Введение Р. с. в активную зону приводит к снижению реактивности и уменьшению мощности реактора (вплоть до полного прекращения цепной реакции), а выведение их из активной зоны — к росту реактивности реактора и, соответственно, его мощности. Изменение положения Р. с. осуществляют также для компенсации эксплуатационных изменений реактивности ядерного реактора (например, вследствие изменения температуры, уменьшения количества ядерного топлива, увеличения количества осколков атомных ядер, поглощающих нейтроны, и т. д.). В качестве материала для изготовления Р. с. используют преимущественно бор, кадмий и редкоземельные элементы. Обычно Р. с. приводятся в движение электро- или гидроприводом; иногда, для аварийного прекращения цепной реакции, Р. с. просто освобождают и он свободно падает в активную зону реактора.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Смотреть что такое "Регулирующий стержень" в других словарях:
РЕГУЛИРУЮЩИЙ СТЕРЖЕНЬ — ядерного реактора стержень из поглотителя нейтронов (вещества с большим сечением поглощения нейтронов), служащий для регулирования интенсивности ядерной реакции путем его введения в активную зону или выведения из нее. Изготовляется… … Большой Энциклопедический словарь
регулирующий стержень — (системы управления и защиты ядерного реактора) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN control rod … Справочник технического переводчика
регулирующий стержень — ядерного реактора, стержень из поглотителя нейтронов (вещества с большим сечением поглощения нейтронов), служащий для регулирования интенсивности ядерной реакции путём его введения в активную зону или выведения из неё. Изготовляется… … Энциклопедический словарь
регулирующий стержень — reguliavimo strypas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. regulating rod vok. Regelstab, m rus. регулирующий стержень, m pranc. tige de réglage, f … Fizikos terminų žodynas
РЕГУЛИРУЮЩИЙ СТЕРЖЕНЬ — ядерного реактора, стержень из поглотителя нейтронов (в ва с большим сечением поглощения нейтронов), служащий для регулирования интенсивности ядерной реакции путём его введения в активнуга зону или выведения из неё. Изготовляется преим. из В, Cd… … Естествознание. Энциклопедический словарь
регулирующий стержень с высокой реактивной способностью — регулирующий стержень с высокой реактивной эффективностью (системы управления и защиты ядерного реактора) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы регулирующий стержень с высокой… … Справочник технического переводчика
регулирующий стержень (ядерного реактора) — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN power control rod … Справочник технического переводчика
регулирующий стержень (ядерного реактора) с сервоприводом — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN servo controlled rod … Справочник технического переводчика
регулирующий стержень аварийной защиты полной длины (ядерного реактора) — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN full length poison control rod … Справочник технического переводчика
регулирующий стержень при нормальной работе (ядерного реактора) — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN normal control rod … Справочник технического переводчика
Ядерный реактор – это устройство, назначением которого является поддержание контролируемой ядерной реакции с выделением энергии.
Реактор на быстрых нейтронах – ядерный реактор, в активной зоне которого нет замедлителей нейтронов.
Реактор на медленных нейтронах – ядерный реактор, активная зона которого, кроме ядерного горючего содержит еще замедлитель нейтронов.
Отражатель – конструктивная часть ядерного реактора, окружающая активную зону, предотвращая утечку нейтронов в окружающую среду.
Активная зона – центральная часть реактора, в которой протекает самоподдерживающаяся цепная реакция деления и выделяется энергия.
Замедлитель - вещество с малой атомной массой, служащее для замедления, образующихся при делении ядер нуклидов, нейтронов с высокой энергией (0,5-10 МэВ) до тепловых энергий (менее 1 эВ).
Теплоноситель – жидкое или газообразное вещество, применяемое для передачи тепловой энергии.
Регулирующие стержни – Конструктивная часть ядерного реактора, обеспечивающая частичное поглощение нейтронов в активной зоне для регулирования цепной реакции.
Парогенератор – теплообменный аппарат для производства водяного пара с давлением выше атмосферного за счёт теплоты первичного теплоносителя, поступающего из ядерного реактора.
Турбина – лопаточная машина, в которой происходит преобразование кинетической энергии и/или внутренней энергии рабочего тела (пара, газа, воды) в механическую работу на валу.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
- Естествознание. 11 класс: Учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2017 – §35, С. 112-113.
- Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений: базовый уровень; профильный уровень/А.В. Грачев, В.А. Погожев, А.М. Салецкий и др.- Вентана-Граф, 2011
Теоретический материал для самостоятельного изучения
2 августа 1939 года знаменитый физик-теоретик Альберт Эйнштейн отправил президенту США Франклину Рузвельту письмо с просьбой о помощи физикам. В письме обращалось внимание на активные исследования нацистской Германии в области ядерной физики, благодаря которым у Германии может в скором времени появится атомная бомба. Эйнштейн вместе с физиками Лео Силардом, Юджином Вигнером и Эдвардом Теллером призывали к началу широкомасштабных атомных исследований в США.
В том же 1939 году под руководством Энрико Ферми начались работы по созданию ядерного реактора.
Исследования привели к открытию самоподдерживающейся реакции на основе деления ядер урана под воздействием нейтронов почти сразу после постройки реактора, но были направлены не в мирное русло, как альтернативный источник энергии. Первоочередной задачей было создание нового оружия- атомной бомбы, работа над которой затянулась на 3 года и была представлена лишь в 1945 году. Сложность заключалась в нахождении правильных веществ. Для осуществления ядерной реакции можно использовать Уран-235, Уран-233, Уран-238, Плутоний-239, Теорий-232…
Поясняя содержание таблицы:
Быстрые нейтроны- нейтроны, движущиеся со скоростями больше 14 000 км/с. Испускаются в процессе деления ядер. Медленные нейтроны- нейтроны, движущиеся со скоростями около 2 км/с.
Из содержания таблицы следует, что если проводить реакцию, используя только быстрые нейтроны, то лучшим горючим являются ядра Уран-235, Уран-233 и Плутоний-239, но их распространенность в природе крайне мала. Уран-238 и Теорий-232 подвергаются делению ядер с малой долей вероятности. Реакцию Урана-235 нейтрализует Уран-238, содержащийся в нем.
Первый способ решить проблему – обогащение урана. Это сложно и дорого. Метод заключается в удалении из смеси Урана-238 с Ураном-235 Урана-238.
Второй способ- осуществление реакции по средствам замедления нейтронов.
Медленными нейтронами воздействовать на Уран-235, в котором вероятность деления становится больше. Уран-238 в процессе реакции образует Плутоний -239. Из Тория-232 помимо энергии образуются ядра Урана-233, используемы как ядерное топливо.
Именно из-за сложности, разносторонности проблемы, большой стоимости и опасности исследования атомная бомба разрабатывалась столь долгий срок.
Теперь разберемся с конструкцией ректоров.
Выделяют два основных типа реакторов: реакторы, работающие на быстрых нейтронах, и реакторы, работающие на медленных нейтронах.
В реакторах на быстрых нейтронах используется обогащенный уран, в котором доля Урана-235 больше 15% от общего количества обогащенного урана. Возможно использование Плутония-239.
В реакторах на быстрых нейтронах в активной зоне находится топливо. В реакторах на медленных электронах в активной зоне так же помещается замедлитель нейтронов.
В качестве замедлителя обычно используют графит или воду.
Вода используется и как теплоноситель, отводя тепло от ядерного горючего, но поглощает радиацию.
Радиоактивная нагретая вода нагревает чистую воду до состояния пара, вода первичного контура циркулирует по кругу.
В реакторах на быстрых нейтронах вместо воды, как теплоноситель, используется жидкий металл, например, натрий.
Важный аспект работы реактора- регуляция его мощности: вывод на полную мощность или полная остановка. Регуляция происходит за счет частичного поглощения нейтронов. Для этого в активную зону вводят и выводят регулирующие стержни.
Регулирующие стержни состоят из вещества, хорошо поглощающего нейтроны, например, кадмия или бора.
Все команды, касающиеся управления реактором, отдаются с системы управления.
Система управления – это множество датчиков и механизмов, приводящих в движение регулирующие стержни. Большинство вычислительных операций берет на себя система, но последнее слово остается за человеком.
Применение ядерной энергии в мирных целях было осуществлено в СССР 26 июня 1954 года. Первой АЭС стала Обнинская АЭС, выведенная из эксплуатации лишь 29 апреля 2002 года.
На данный момент в мире эксплуатируется 192 атомных электростанции с 451 энергоблоком.
Разбор решения заданий:
Правильный вариант:
Активная, замедлитель нейтронов.
Задание 2: Выберите и подчеркните конструктивные элементы, входящие в активную зону реактора
Наступила бурная, но недолгая эпоха пара, которую сменила еще более фантастическая эпоха электричества. Города наполнялись светом, а цеха – гулом невиданных доселе машин, приводимых в движение электродвигателями. Тогда казалось, что прогресс достиг своего апогея.
Все изменилось в конце XIX века, когда французский химик Антуан Анри Беккерель совершенно случайно обнаружил, что соли урана обладают радиоактивностью. Спустя 2 года, его соотечественники Пьер Кюри и его супруга Мария Склодовская-Кюри получили из них радий и полоний, причем уровень их радиоактивности в миллионы раз превосходил показатели тория и урана.
Эстафету подхватил Эрнест Резерфорд, детально изучивший природу радиоактивных лучей. Так начинался век атома, явивший на свет свое любимое дитя – атомный реактор.
Первый ядерный реактор
Типы ядерных реакторов
Как устроен реактор
Операторы контролируют работу установки с помощью двух важнейших систем – регулирования цепной реакции и дистанционной системы управления. Если возникает нештатная ситуация, мгновенно срабатывает аварийная защита.
Как работает реактор
Основная задача персонала – поддержание цепной реакции с помощью управляющих стержней на постоянном, регулируемом уровне. В этом его главное отличие от атомной бомбы, где процесс ядерного распада неуправляем и протекает стремительно, в виде мощнейшего взрыва.
Что произошло на Чернобыльской АЭС
Одна из основных причин катастрофы на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года – грубейшее нарушение эксплуатационных правил безопасности в процессе проведения регламентных работ на 4-м энергоблоке. Тогда из активной зоны было одновременно выведено 203 графитовых стержня вместо 15, разрешенных регламентом. В итоге, начавшаяся неуправляемая цепная реакция завершилась тепловым взрывом и полным разрушением энергоблока.
Реакторы нового поколения
В нем отработанное топливо после соответствующей обработки в реакторе на быстрых нейтронах опять становится полноценным топливом, которое можно загружать обратно в ту же установку.
ВВЭР-1200
Одна из них – система пассивного отведения тепла, которая автоматически активируется при полном обесточивании реактора. На этот случай предусмотрены аварийные гидроемкости. При аномальном падении давления в первом контуре в реактор начинается подача большого количества воды, содержащей бор, которая гасит ядерную реакцию и поглощает нейтроны.
Устройство, предназначенное для осуществления управляемой ядерной реакцией называется ядерный реактор.
Ядерный реактор состоит из: ядерного топлива, защитной оболочке,ативной зоны, отражателя, регулирующих стержней и теплообменника.
В активной зоне реактора находятся урановые стержни (ядерное топливо), регулирующие стержни (поглотители нейтронов) и вода (замедлитель нейтронов и теплоноситель).
2. В чём заключается управление ядерной реакцией?
Управление ядерной реакцией заключается в поддержании количества образующихся нейтронов на одном, постоянном уровне.
3. Для чего нужны регулирующие стержни? Как ими пользуются?
Регулирующие стержни поглощают нейтроны и таким образом они необходимы для управления ядерной реакцией. Это достигается путем ввода или вывода их из активной зоны реактора.
4. Какую вторую функцию (помимо замедления нейтронов) выполняет вода в первом контуре реактора?
Вода в активной зоне реактора также служит для отвода тепла из нее.
5. Какие процессы происходят во втором контуре реактора?
Пар вращает турбину генератора электрического тока, затем конденсируется в конденсаторе, превращается в жидкость,и опять нагреваясь превращается в пар.
6. Какие преобразования энергии происходят при получении электрического тока на атомных электростанциях?
Внутренняя энергия деления ядер урана переходит в кинетическую энергию осколков и протонов, затем они попадают в воду и увеличивают ее внутреннюю энергию, она нагревается и превращается в пар, который вращает турбину генератора электрического тока сообщая ей кинетическую энергию и наконец генератор вырабатывает электрическую энергию.
Читайте также: