Yadro energiyasining chiqishi. Atom energiyasi. Yadro energiyasidan foydalanish va radiatsiya xavfsizligi

Yadro nuklonlardan iborat bo'lsa ham, yadro massasi faqat nuklonlar massalarining yig'indisi emas. Bu nuklonlarni bir-biriga tutib turuvchi energiya yadro massasi va uni tashkil etuvchi alohida nuklonlar massasidagi bir omilgacha farq sifatida kuzatiladi. c 2, bu tenglama bo'yicha massa va energiyani bog'laydi E = m ⋅ c 2. (\ displaystyle E = m \ cdot c ^ (2).) Shunday qilib, atomning massasini va uning tarkibiy qismlarining massasini aniqlash orqali turli yadrolarni ushlab turadigan bir nuklonning o'rtacha energiyasini aniqlash mumkin.

Grafikdan ko'rish mumkinki, juda engil yadrolar bir oz og'irroq (grafaning chap tomonida) yadrolarga qaraganda bir nuklonga bog'lanish energiyasi kamroq. Bu termoyadro reaksiyalarida (ya’ni yorug‘lik yadrolari birlashganda) energiya ajralib chiqishining sababi. Aksincha, grafikning o'ng tomonidagi juda og'ir yadrolar o'rtacha massali yadrolarga qaraganda bir nuklonga nisbatan kamroq bog'lanish energiyasiga ega. Shu munosabat bilan og'ir yadrolarning bo'linishi ham energetik jihatdan qulaydir (ya'ni u yadro energiyasining chiqishi bilan sodir bo'ladi). Shuni ham ta'kidlash kerakki, sintez paytida (chap tomonda) massa farqi bo'linish paytida (o'ng tomonda) ancha katta.

Yadroni alohida nuklonlarga to'liq bo'linishi uchun zarur bo'lgan energiya deyiladi bog'lovchi energiya E yadrodan. Maxsus bog'lanish energiyasi (ya'ni, bir nuklonga bog'lanish energiyasi, e = E Bilan / A, Qayerda A- yadrodagi nuklonlar soni yoki massa soni), turli kimyoviy elementlar va hatto bir xil kimyoviy elementning izotoplari uchun bir xil emas. Yadrodagi nuklonning o'ziga xos bog'lanish energiyasi o'rtacha dan oralig'ida o'zgaradi 1 MeV engil yadrolar uchun (deyteriy) 8,6 MeV gacha bo'lgan o'rtacha massali yadrolar uchun (massa soni bilan) A≈ 100). Og'ir yadrolar uchun ( A≈ 200) nuklonning oʻziga xos bogʻlanish energiyasi oʻrtacha massali yadrolarnikidan taxminan 1 MeV ga kamroq boʻladi, shuning uchun ularning oʻrtacha ogʻirlikdagi yadrolarga aylanishi (2 qismga boʻlinishi) maʼlum miqdorda energiya chiqishi bilan birga kechadi. har bir nuklonga taxminan 1 MeV yoki yadroga taxminan 200 MeV. Yengil yadrolarning og'irroq yadrolarga aylanishi har bir nuklonga yanada ko'proq energiya olish imkonini beradi. Masalan, deyteriy va tritiy yadrolarini birlashtirish reaksiyasi

1 D 2 + 1 T 3 → 2 He 4 + 0 n 1

17,6 MeV, ya'ni har bir nuklonga 3,5 MeV energiya ajralib chiqishi bilan birga keladi.

Yadro bo'linishi

Har bir bo'linish hodisasida 2,5 neytronning paydo bo'lishi, agar ushbu 2,5 neytrondan kamida bittasi uran yadrosining yangi bo'linishini keltirib chiqarsa, zanjirli reaktsiya paydo bo'lishiga imkon beradi. Odatda, chiqarilgan neytronlar uran yadrolarini darhol bo'linmaydi, lekin birinchi navbatda issiqlik tezligiga (2200 m / s) sekinlashishi kerak. T=300 K). Sekinlashuvga boshqa element atomlarini kichik atomlar bilan o'rab olish orqali erishiladi A, masalan, vodorod, uglerod va boshqalar moderator deb ataladigan material.

Ba'zi boshqa yadrolar ham sekin neytronlarni tutib bo'linishi mumkin, masalan, 233 U yoki 239. Biroq, 238 U (235 U dan 140 baravar ko'p) yoki 232 (er qobig'ida 235 U dan 400 baravar ko'p) kabi yadrolarning tez neytronlari (yuqori energiya) bilan bo'linishi ham mumkin.

Boʻlinishning elementar nazariyasini Nils Bor va J. Uiler yadrolarning tomchi modelidan foydalangan holda yaratdilar.

Yadro bo'linishiga tez alfa zarralari, protonlar yoki deytronlar yordamida ham erishish mumkin. Biroq, bu zarralar, neytronlardan farqli o'laroq, yadroning Kulon to'sig'ini engib o'tish uchun ko'proq energiyaga ega bo'lishi kerak.

Yadro energiyasining chiqishi

Yadro energiyasini chiqaradigan ekzotermik yadro reaktsiyalari ma'lum.

Odatda, yadro energiyasini olish uchun uran-235 yoki plutoniy yadrolarining zanjirli yadro bo'linish reaktsiyasi boshqa og'ir yadrolarga qaraganda kamroq qo'llaniladi (uran-238, toriy-232). Neytron urilganda yadrolar bo'linib, yangi neytronlar va parchalanish bo'laklarini hosil qiladi. Bo'linish neytronlari va parchalanish fragmentlari yuqori kinetik energiyaga ega. Bo'laklarning boshqa atomlar bilan to'qnashuvi natijasida bu kinetik energiya tezda issiqlikka aylanadi.

Yadro energiyasini chiqarishning yana bir usuli bu yadro sintezidir. Bunday holda, engil elementlarning ikkita yadrosi bitta og'ir yadroga birlashadi. Tabiatda bunday jarayonlar Quyoshda va boshqa yulduzlarda sodir bo'lib, ular energiyaning asosiy manbai hisoblanadi.

Ko'pgina atom yadrolari beqaror. Vaqt o'tishi bilan bu yadrolarning ba'zilari o'z-o'zidan boshqa yadrolarga aylanadi va energiya chiqaradi. Bu hodisa radioaktiv parchalanish deb ataladi.

Yadro energiyasidan foydalanish

Bo'lim

Hozirgi vaqtda yadro energiyasining barcha manbalari ichida og'ir yadrolarning bo'linishi paytida ajralib chiqadigan energiya eng katta amaliy qo'llaniladi. Energiya resurslari tanqisligi sharoitida bo'linish reaktorlari yordamida atom energiyasi kelgusi o'n yilliklarda eng istiqbolli hisoblanadi. Atom elektr stansiyalari issiqlik ishlab chiqarish uchun atom energiyasidan foydalanadi, bu esa elektr va issiqlik ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Atom elektr stantsiyalari cheksiz navigatsiya maydoniga ega bo'lgan kemalar muammosini hal qildi (

Atom yadrolarida mavjud bo'lgan va yadro reaktsiyalari va radioaktiv parchalanish paytida ajralib chiqadigan energiya.

Prognozlarga ko'ra, organik yoqilg'i insoniyatning energiyaga bo'lgan ehtiyojini 4-5 o'n yillikda qondirish uchun etarli bo'ladi. Kelajakda quyosh energiyasi asosiy energiya resursiga aylanishi mumkin. O'tish davri amalda tugamaydigan, arzon, qayta tiklanadigan va atrof-muhitni ifloslantirmaydigan energiya manbasini talab qiladi. Garchi atom energetikasi yuqoridagi barcha talablarga to‘liq javob bermasa-da, jadal rivojlanmoqda va global energetika inqirozini hal qilish umidimiz shu bilan bog‘liq.

Atom yadrolarining ichki energiyasining chiqishi og'ir yadrolarning bo'linishi yoki engil yadrolarning birlashishi natijasida mumkin.

Atomning xususiyatlari. Har qanday kimyoviy elementning atomi yadro va uning atrofida aylanadigan elektronlardan iborat. Atom yadrosi neytron va protonlardan iborat. Bu atama proton va neytronning umumiy nomi sifatida ishlatiladi nuklon. Neytronlar elektr zaryadiga ega emas, protonlar musbat zaryadlangan, elektronlar - salbiy. Protonning zaryadi mutlaq qiymatda elektronning zaryadiga teng.

Z yadrosining protonlari soni uning Mendeleyev davriy sistemasidagi atom raqamiga to'g'ri keladi. Yadrodagi neytronlar soni, bir nechta istisnolardan tashqari, protonlar sonidan katta yoki teng.

Atomning massasi yadroda to'plangan va nuklonlarning massasi bilan belgilanadi. Bitta protonning massasi bitta neytronning massasiga teng. Elektronning massasi proton massasining 1/1836 ga teng.

Atom massasining o'lchamidan foydalaniladi atom massa birligi(a.u.m), 1,66·10 -27 kg ga teng. 1 am taxminan bir protonning massasiga teng. Atomning xarakteristikasi proton va neytronlarning umumiy soniga teng bo'lgan A massa sonidir.

Neytronlarning mavjudligi ikki atomning yadroda bir xil elektr zaryadlari bilan har xil massaga ega bo'lishiga imkon beradi. Bu ikki atomning kimyoviy xossalari bir xil bo'ladi; bunday atomlar izotoplar deyiladi. Adabiyotda element belgisining chap tomonida massa raqami tepada, protonlar soni esa pastda yozilgan.

Bunday reaktorlarda ishlatiladigan yadro yoqilg'isi Atom massasi 235 bo'lgan uran izotopi. Tabiiy uran uchta izotop aralashmasi: uran-234 (0,006%), uran-235 (0,711%) va uran-238 (99,283%). Uran-235 izotopi o'ziga xos xususiyatlarga ega - kam energiyali neytronning so'rilishi natijasida uran-236 yadrosi olinadi, keyinchalik u bo'linadi - bo'linish mahsulotlari (parchalar) deb ataladigan taxminan teng ikkita qismga bo'linadi. Dastlabki yadroning nuklonlari bo'linish bo'laklari orasida taqsimlanadi, lekin ularning hammasi emas - o'rtacha 2-3 neytron ajralib chiqadi. Boʻlinish natijasida dastlabki yadroning massasi toʻliq saqlanmaydi, uning bir qismi energiyaga, asosan boʻlinish mahsulotlari va neytronlarning kinetik energiyasiga aylanadi; Uran 235 ning bir atomi uchun bu energiyaning qiymati taxminan 200 MeV ni tashkil qiladi.

An'anaviy 1000 MVt reaktor yadrosida 1 ming tonnaga yaqin uran mavjud bo'lib, shundan atigi 3-4% uran-235 ni tashkil qiladi. Reaktorda har kuni 3 kg bu izotop iste'mol qilinadi. Shunday qilib, reaktorni yoqilg'i bilan ta'minlash uchun kuniga 430 kg uran kontsentrati qayta ishlanishi kerak va bu o'rtacha 2150 tonna uran rudasi.

Boʻlinish reaksiyasi natijasida yadro yoqilgʻisida tez neytronlar hosil boʻladi. Agar ular parchalanuvchi moddaning qo'shni yadrolari bilan o'zaro ta'sir qilsa va o'z navbatida ularda bo'linish reaktsiyasini keltirib chiqaradigan bo'lsa, parchalanish hodisalari sonining ko'chkisi kabi ko'payishi sodir bo'ladi. Ushbu bo'linish reaktsiyasi yadroviy bo'linish zanjiri reaktsiyasi deb ataladi.

0,1 keV dan kam energiyaga ega bo'lgan neytronlar bo'linish zanjiri reaktsiyasini rivojlantirish uchun eng samarali hisoblanadi. Ular termal deb ataladi, chunki ularning energiyasi molekulalarning issiqlik harakatining o'rtacha energiyasi bilan taqqoslanadi. Taqqoslash uchun, yadrolarning parchalanishi paytida hosil bo'lgan neytronlarning energiyasi 5 MeV ni tashkil qiladi. Ular tez neytronlar deb ataladi. Bunday neytronlarni zanjir reaktsiyasida ishlatish uchun ularning energiyasini kamaytirish (sekinlashtirish) kerak. Ushbu funktsiyalar moderator tomonidan amalga oshiriladi. Moderator moddalarda tez neytronlar yadrolarga sochilib, ularning energiyasi moderator modda atomlarining issiqlik harakati energiyasiga aylanadi. Eng ko'p qo'llaniladigan moderatorlar grafit va suyuq metallardir (birlamchi sxema sovutish suyuqligi).

Zanjirli reaksiyaning tez rivojlanishi katta miqdorda issiqlik chiqishi va reaktorning haddan tashqari qizib ketishi bilan birga kechadi. Barqaror holatdagi reaktor rejimini saqlab turish uchun reaktor yadrosiga termal neytronlarni, masalan, bor yoki kadmiyni kuchli singdiruvchi materiallardan tayyorlangan boshqaruv tayoqlari kiritiladi.

Parchalanish mahsulotlarining kinetik energiyasi issiqlikka aylanadi. Issiqlik yadro reaktorida aylanib yuruvchi sovutish suvi tomonidan so'riladi va issiqlik almashtirgichga (1-yopiq sxema) o'tkaziladi, bu erda bug 'ishlab chiqariladi (2-sxema), bu turbin generatori turbinasini aylantiradi. Reaktordagi sovutish suyuqligi suyuq natriy (1-chi davr) va suv (2-kontur).

Uran-235 qayta tiklanmaydigan resurs bo'lib, agar u butunlay yadroviy reaktorlarda ishlatilsa, u abadiy yo'qoladi. Shuning uchun dastlabki yoqilg'i sifatida ancha katta miqdorda topilgan uran-238 izotopidan foydalanish jozibador. Bu izotop neytronlar ta'sirida zanjir reaktsiyasini qo'llab-quvvatlamaydi. Ammo u tez neytronlarni o'zlashtira oladi va shu bilan uran-239 hosil qiladi. Uran-239 yadrolarida beta-parchalanish boshlanadi va neptuniy-239 (tabiatda uchramaydi) hosil bo'ladi. Bu izotop ham parchalanadi va plutoniy-239 ga aylanadi (tabiatda uchramaydi). Plutoniy-239 termal neytron bo'linish reaktsiyalariga yanada sezgir. Yadro yoqilg'isi plutoniy-239da bo'linish reaktsiyasi natijasida tez neytronlar hosil bo'ladi, ular uran bilan birgalikda yoqilg'i elementlarida (yonilg'i elementlarida) issiqlikni chiqaradigan yangi yoqilg'i va parchalanish mahsulotlarini hosil qiladi. Natijada bir kilogramm tabiiy urandan uran-235 ishlatadigan oddiy yadro reaktorlariga qaraganda 20-30 barobar ko‘proq energiya olish mumkin.

Zamonaviy dizaynlar sovutish suyuqligi sifatida suyuq natriydan foydalanadi. Bunday holda, reaktor yuqori haroratlarda ishlashi mumkin va shu bilan elektr stantsiyasining issiqlik samaradorligini oshiradi 40% gacha .

Biroq, plutoniyning fizik xususiyatlari: zaharliligi, o'z-o'zidan bo'linish reaktsiyalari uchun past tanqidiy massa, kislorodda yonish, mo'rtlik va metall holatida o'z-o'zidan qizib ketish uni ishlab chiqarish, qayta ishlash va ishlov berishni qiyinlashtiradi. Shuning uchun selektsioner reaktorlar termal neytron reaktorlariga qaraganda kamroq tarqalgan.

4. Atom elektr stansiyalari

Tinch maqsadlarda atom energiyasidan atom elektr stansiyalarida foydalaniladi. Atom elektr stansiyalarining jahon elektr energiyasi ishlab chiqarishdagi ulushi qariyb 14% ni tashkil qiladi. .

Misol sifatida, Voronej AESda elektr energiyasini ishlab chiqarish printsipini ko'rib chiqing. Kirish harorati 571 K bo'lgan suyuq metall sovutish suvi kanallar orqali reaktor yadrosiga 157 ATM (15,7 MPa) bosim ostida kanallar orqali yuboriladi, u reaktorda 595 K gacha isitiladi. Metall sovutish suvi bug'ga yuboriladi. 65,3 ATM (6,53 MPa) bosim bilan bug'ga aylanadigan sovuq suvni qabul qiluvchi generator. Turbogeneratorni aylantiruvchi bug 'turbinasi pichoqlariga bug' beriladi.

Yadro reaktorlarida ishlab chiqarilgan bug'ning harorati organik yoqilg'idan foydalanadigan issiqlik elektr stantsiyalarining bug' generatoriga qaraganda sezilarli darajada past bo'ladi. Natijada, sovutish suvi sifatida suv bilan ishlaydigan atom elektr stantsiyalarining issiqlik samaradorligi atigi 30% ni tashkil qiladi. Taqqoslash uchun, ko'mir, neft yoki gazda ishlaydigan elektr stantsiyalari uchun u 40% ga etadi.

Atom elektr stantsiyalari aholini energiya va issiqlik bilan ta'minlash tizimlarida va dengiz kemalarida (atomda ishlaydigan kemalar, atom suv osti kemalari) pervanellarni elektr haydash uchun mini-atom elektr stantsiyalarida qo'llaniladi.

Harbiy maqsadlarda yadro energiyasi atom bombalarida ishlatiladi. Atom bombasi tezkor neytronli maxsus reaktordir , bunda katta neytronni ko'paytirish omili bilan tez nazoratsiz zanjir reaktsiyasi sodir bo'ladi. Atom bombasining yadro reaktorida moderatorlar mavjud emas. Natijada, qurilmaning o'lchamlari va og'irligi kichik bo'ladi.

Uran-235 bombasining yadro zaryadi ikki qismga bo'lingan, ularning har birida zanjir reaktsiyasi mumkin emas. Portlash yaratish uchun zaryadning yarmi ikkinchisiga otiladi va ular ulanganda deyarli bir zumda portlovchi zanjir reaktsiyasi sodir bo'ladi. Portlovchi yadro reaktsiyasi natijasida juda katta energiya ajralib chiqadi. Bunday holda, taxminan yuz million daraja haroratga erishiladi. Bosimning ulkan ortishi sodir bo'ladi va kuchli portlash to'lqini hosil bo'ladi.

Birinchi yadro reaktori 1942 yil 2 dekabrda Chikago universitetida (AQSh) ishga tushirilgan. Birinchi atom bombasi 1945 yil 16 iyulda Nyu-Meksikoda (Alamogordo) portlatilgan. Bu plutoniyning parchalanishi printsipi asosida yaratilgan qurilma edi. Bomba ikki qatlamli kimyoviy portlovchi moddalar bilan o'ralgan plutoniydan iborat edi.

1951 yilda tok ishlab chiqaradigan birinchi atom elektr stantsiyasi EBR-1 atom elektr stantsiyasi (AQSh) edi. Sobiq SSSRda - Obninsk atom elektr stantsiyasi (Kaluga viloyati, 1954 yil 27 iyunda elektr energiyasini bergan). SSSRda 12 MVt quvvatga ega tez neytron reaktoriga ega birinchi atom elektr stantsiyasi 1969 yilda Dimitrovgrad shahrida ishga tushirilgan. 1984 yilda dunyoda umumiy quvvati 191 ming MVt bo'lgan 317 ta atom elektr stansiyasi ishlagan bo'lib, ular o'sha paytdagi jahon elektr energiyasi ishlab chiqarishning 12 foizini (1012 kVt/soat) tashkil etgan. 1981 yil holatiga ko'ra dunyodagi eng yirik atom elektr stantsiyasi Biblis AES (Germaniya) bo'lib, uning reaktorlarining issiqlik quvvati 7800 MVt edi.

Termoyadroviy reaksiyalar engil yadrolarning og'irroq yadrolarga qo'shilish yadro reaksiyalari deyiladi. Yadro sintezida ishlatiladigan element vodoroddir. Termoyadroviy sinetsning asosiy afzalligi dengiz suvidan olinishi mumkin bo'lgan deyarli cheksiz xom ashyo resurslaridir. Vodorod u yoki bu shaklda barcha moddalarning 90% ni tashkil qiladi. Dunyo okeanlarida mavjud bo'lgan termoyadroviy sintez uchun yoqilg'i 1 milliard yildan ortiq davom etadi (quyosh radiatsiyasi va quyosh tizimidagi insoniyat uzoq davom etmaydi). 33 km okean suvida joylashgan termoyadroviy sintez uchun xom ashyo energiya tarkibi bo'yicha barcha qattiq yoqilg'i resurslariga teng (Yerda 40 million marta ko'proq suv mavjud). Bir stakan suvdagi deyteriyning energiyasi 300 litr benzinni yoqishga teng.

Vodorodning 3 ta izotopi mavjud : ularning atom massalari -1,2 (deyteriy), 3 (tritiy). Ushbu izotoplar yakuniy reaktsiya mahsulotlarining umumiy massasi reaksiyaga kirgan moddalarning umumiy massasidan kamroq bo'lgan yadro reaktsiyalarini takrorlashi mumkin. Massadagi farq, bo'linish reaktsiyasidagi kabi, reaktsiya mahsulotlarining kinetik energiyasini tashkil qiladi. Termoyadroviy sintez reaksiyasida ishtirok etuvchi moddaning massasining kamayishi o'rtacha 1 amu ni tashkil qiladi. 931 MeV energiya chiqishiga to'g'ri keladi:

H 2 + H 2 = H 3 + neytron +3,2 MeV,

H 2 + H 2 = H 3 + proton +4,0 MeV,

H 2 + H 3 = He 4 + neytron +17,6 MeV.

Tabiatda tritiy deyarli yo'q. Buni neytronlarning litiy izotoplari bilan o'zaro ta'sirida olish mumkin:

Li 6 + neytron = He 4 + H 3 + 4,8 MeV.

Yengil elementlar yadrolarining birlashishi tabiiy ravishda sodir bo'lmaydi (kosmosdagi jarayonlar bundan mustasno). Yadrolarni termoyadroviy reaksiyaga kirishga majbur qilish uchun yuqori harorat talab qilinadi (taxminan 107 -109 K). Bunday holda, gaz ionlangan plazma hisoblanadi. Ushbu plazmani cheklash muammosi energiya ishlab chiqarishning ushbu usulidan foydalanishdagi asosiy to'siqdir. Quyoshning markaziy qismi uchun taxminan 10 million daraja harorat xosdir. Quyosh va yulduzlardan nurlanishni ta'minlaydigan energiya manbai bo'lgan termoyadro reaktsiyalari.

Hozirgi vaqtda magnit va inertial plazmani ushlab turish usullarini o'rganish bo'yicha nazariy va eksperimental ishlar olib borilmoqda.

Magnit maydonlardan foydalanish usuli. Harakatlanuvchi plazma kanaliga kiradigan magnit maydon hosil bo'ladi. Plazmani tashkil etuvchi zaryadlangan zarralar magnit maydonda harakatlanayotganda, zarrachalar harakati va magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar yo'naltirilgan kuchlarga ta'sir qiladi. Ushbu kuchlarning ta'siri tufayli zarralar maydon chiziqlari bo'ylab spiral shaklida harakatlanadi. Magnit maydon qanchalik kuchli bo'lsa, plazma oqimi zichroq bo'ladi va shu bilan o'zini qobiq devorlaridan ajratib turadi.

Inertial plazma tutilishi. Reaktor sekundiga 20 portlash chastotasi bilan termoyadro portlashlarini amalga oshiradi. Ushbu g'oyani amalga oshirish uchun termoyadro yoqilg'isining zarrasi atomlarning issiqlik harakati (10-9) tufayli sezilarli masofaga tarqalib ketishidan oldin 10 lazerdan fokuslangan nurlanish yordamida termoyadroviy reaktsiyaning yonish haroratiga qadar isitiladi. s).

Vodorod (termoyadro) bombasining asosini termoyadroviy sintez tashkil etadi. Bunday bombada portlovchi tabiatning o'z-o'zidan ta'minlangan termoyadroviy reaktsiyasi sodir bo'ladi. Portlovchi modda deyteriy va tritiy aralashmasidir. Yadro bo'linish bombasining energiyasi faollashuv energiyasi manbai (yuqori haroratlar manbai) sifatida ishlatiladi. Dunyodagi birinchi termoyadroviy bomba 1953 yilda SSSRda yaratilgan.

50-yillarning oxirida SSSR TOKAMAK tipidagi reaktorlarda termoyadro termoyadroviy sintezi g'oyasi ustida ishlay boshladi (lasanning magnit maydonidagi toroidal kamera). Ishlash printsipi quyidagicha: toroidal kamera evakuatsiya qilinadi va deyteriy va tritiy gaz aralashmasi bilan to'ldiriladi. Aralashma orqali bir necha million amperlik oqim o'tadi. 1-2 soniya ichida aralashmaning harorati yuz minglab darajaga ko'tariladi. Kamerada plazma hosil bo'ladi. Keyingi isitish 100 - 200 keV energiyaga ega neytral deyteriy va tritiy atomlarini in'ektsiya qilish orqali amalga oshiriladi. Plazma harorati o'n millionlab darajaga ko'tariladi va o'z-o'zidan barqaror termoyadroviy reaktsiya boshlanadi. 10-20 daqiqadan so'ng, plazmada kamera devorlarining qisman bug'lanadigan materialidan og'ir elementlar to'planadi. Plazma soviydi va termoyadro yonishi to'xtaydi. Kamera yana o'chirilishi va to'plangan aralashmalardan tozalanishi kerak. 5000 MVt bo'lgan reaktorning issiqlik quvvati uchun torusning o'lchamlari quyidagicha: Tashqi radius -10 m; ichki radius - 2,5 m.

Termoyadroviy reaktsiyalarni boshqarish yo'lini topish uchun tadqiqotlar, ya'ni. Termoyadro energiyasidan tinch maqsadlarda foydalanish jadallik bilan rivojlanmoqda.

1991 yilda Buyuk Britaniyadagi qo'shma Evropa ob'ektida birinchi marta boshqariladigan termoyadro termoyadroviy sintezi paytida sezilarli energiya chiqarilishiga erishildi. Optimal rejim 2 soniya davomida saqlanib qoldi va taxminan 1,7 MVt energiya chiqishi bilan birga keldi. Maksimal harorat 400 million daraja edi.

Termoyadroviy elektr generatori. Deyteriy termoyadroviy yoqilg'i sifatida ishlatilsa, energiyaning uchdan ikki qismi zaryadlangan zarrachalarning kinetik energiyasi shaklida ajralib chiqishi kerak. Elektromagnit usullar yordamida bu energiyani elektr energiyasiga aylantirish mumkin.

O'rnatishning statsionar va impulsli ish rejimlarida elektr energiyasini olish mumkin. Birinchi holda, o'z-o'zidan ta'minlangan termoyadroviy reaktsiya natijasida hosil bo'lgan ionlar va elektronlar magnit maydon tomonidan inhibe qilinadi. Ion oqimi elektron oqimidan transvers magnit maydon yordamida ajratiladi. To'g'ridan-to'g'ri tormozlash paytida bunday tizimning samaradorligi taxminan 50% ni tashkil qiladi, qolgan energiya esa issiqlikka aylanadi.

Fusion dvigatellari (amalga oshirilmagan). Qo'llash doirasi: kosmik kema. 1 milliard daraja haroratda to'liq ionlangan deyteriy plazmasi o'ta o'tkazgichlar bobinlarining chiziqli magnit maydoni tomonidan shnur shaklida saqlanadi. Ishchi suyuqlik devorlar orqali kameraga oziqlanadi, ularni sovutadi va plazma shnuri atrofida oqishi bilan isitiladi. Magnit nozuldan chiqishda ion chiqishining eksenel tezligi 10000 km/s ni tashkil qiladi.

1972 yilda Rim klubining - sayyoraviy miqyosdagi muammolarning sabablarini o'rganuvchi va echimlarini izlaydigan tashkilotning yig'ilishida olimlar E. von Vayntsakker, A. X. Lovins tomonidan ma'ruza qilindi va portlovchi bomba effekti paydo bo'ldi. Hisobotda keltirilgan ma'lumotlarga ko'ra, sayyoramizning energiya manbalari - ko'mir, gaz, neft va uran 2030 yilgacha etarli bo'ladi. 1 dollarlik energiya olishingiz mumkin bo'lgan ko'mir qazib olish uchun siz 99 sentga teng energiya sarflashingiz kerak bo'ladi.

Atom elektr stantsiyalari uchun yoqilg'i sifatida xizmat qiluvchi Uran-235 tabiatda unchalik ko'p emas: dunyodagi uranning atigi 5%, uning 2% Rossiyada. Shuning uchun atom elektr stansiyalaridan faqat yordamchi maqsadlarda foydalanish mumkin. TOKAMAKlarda plazmadan energiya olishga harakat qilgan olimlarning tadqiqotlari bugungi kungacha qimmat mashq bo'lib qolmoqda. 2000 yilda Yevropa Atom Hamjamiyati (CERN) va Yaponiya TOKAMAKning birinchi segmentini qurayotgani haqida xabarlar paydo bo'ldi.

Najot atom elektr stantsiyasining "tinch atomi" emas, balki "harbiy" - termoyadro bombasining energiyasi bo'lishi mumkin.

Rossiyalik olimlar o'zlarining ixtirolarini portlovchi yonish qozoni (ECC) deb atashgan. PIC ning ishlash printsipi o'ta kichik termoyadro bombasini maxsus sarkofagda - qozonda portlatishga asoslangan. Portlashlar muntazam ravishda sodir bo'ladi. Qizig'i shundaki, VBCda portlash paytida qozon devorlariga bosim oddiy avtomobilning tsilindrlariga qaraganda kamroq.

Qozonning xavfsiz ishlashi uchun qozonning ichki diametri kamida 100 metr bo'lishi kerak. Ikki po'latdan yasalgan devorlar va 30 metr qalinlikdagi temir-beton qobiq tebranishlarni susaytiradi. Uni qurish uchun ikkita zamonaviy harbiy kema kabi faqat yuqori sifatli po'latdan foydalaniladi. KVSni 5 yilga qurish rejalashtirilgan. 2000 yilda Rossiyaning yopiq shaharlaridan birida yadro ekvivalenti 2-4 kiloton bo'lgan "bomba" uchun eksperimental qurilma qurish loyihasi tayyorlandi. Ushbu FACning narxi 500 million dollarni tashkil qiladi. Olimlarning hisob-kitoblariga ko‘ra, u bir yil ichida o‘zini oqlaydi va yana 50 yil davomida elektr va issiqlikni amalda bepul beradi. Loyiha rahbarining so‘zlariga ko‘ra, bir tonna neftni yoqishga teng energiya narxi 10 dollardan kam bo‘ladi.

40 KVG butun milliy energetika sektorining ehtiyojlarini qondirishga qodir. Yuz - Evroosiyo qit'asining barcha mamlakatlari.

1932 yilda eksperimental ravishda pozitron - elektron massasiga ega, ammo musbat zaryadli zarracha kashf qilindi. Tez orada tabiatda zaryad simmetriyasi bor degan fikr paydo bo'ldi: a) har bir zarrada antizarra bo'lishi kerak; b) barcha zarralar mos keladigan antizarralar bilan almashtirilganda tabiat qonunlari o'zgarmaydi va aksincha. Antiproton va antineytron 50-yillarning o'rtalarida kashf etilgan. Asosan, atomlardan tashkil topgan antimateriya bo'lishi mumkin, ularning yadrolari antiprotonlar va antineytronlarni o'z ichiga oladi va ularning qobig'i pozitronlardan hosil bo'ladi.

Kosmologik o'lchamdagi antimateriya pıhtıları antidunyolarni tashkil qiladi, ammo ular tabiatda uchramaydi. Antimodda faqat laboratoriya miqyosida sintezlanadi. Shunday qilib, 1969 yilda Serpuxov tezlatgichida sovet fiziklari ikkita antiproton va bitta antineytrondan iborat antigeliy yadrolarini aniqladilar.

Energiyani aylantirish imkoniyatlariga kelsak, antimateriya materiya bilan aloqa qilganda ulkan energiya chiqishi bilan yo'q qilish (yo'q qilish) sodir bo'lishi bilan ajralib turadi (har ikkala turdagi moddalar ham yo'qoladi, nurlanishga aylanadi). Shunday qilib, elektron va pozitron yo'q bo'lib, ikkita foton hosil qiladi. Bir turdagi materiya - zaryadlangan massiv zarralar boshqa turdagi materiyaga - neytral massasiz zarralarga aylanadi. Energiya va massaning ekvivalentligi haqidagi Eynshteyn munosabatidan foydalanish (E=mc 2), bir gramm materiyaning yo‘q bo‘lib ketishi 10000 tonna ko‘mir yoqish natijasida olinadigan energiyani hosil qilishini hisoblash qiyin emas va bir tonna antimater butun sayyorani bir yil davomida energiya bilan ta’minlash uchun yetarli bo‘lardi.

Astrofiziklarning fikricha, aynan annigilyatsiya kvazi yulduzli jismlar - kvazarlarning ulkan energiyasini ta'minlaydi.

1979 yilda bir guruh amerikalik fiziklar tabiiy antiprotonlarning mavjudligini qayd etishga muvaffaq bo'lishdi. Ular kosmik nurlar tomonidan olib kelingan.

ATOM ENERGIYASI
Yadro energiyasi

Atom energiyasi- bu atom yadrolarining ichki qayta tuzilishi natijasida ajralib chiqadigan energiya. Yadro energiyasini yadro reaksiyalari yoki yadrolarning radioaktiv parchalanishi natijasida olish mumkin. Yadro energiyasining asosiy manbalari ogʻir yadrolarning boʻlinish reaksiyalari va yengil yadrolarning sintezi (birikmasi) hisoblanadi. Oxirgi jarayon termoyadro reaksiyalari deb ham ataladi.
Yadro energiyasining bu ikki asosiy manbalarining paydo bo'lishini yadroning xususiy bog'lanish energiyasining A massa soniga (yadrodagi nuklonlar soni) bog'liqligini hisobga olgan holda tushuntirish mumkin. Maxsus bog'lanish energiyasi e ma'lum yadrodan barcha nuklonlar ajralib chiqishi uchun alohida nuklonga qanday o'rtacha energiya berilishi kerakligini ko'rsatadi. Temir mintaqasidagi (A = 50 – 60) yadrolar uchun o'ziga xos bog'lanish energiyasi maksimal (≈8,7 MeV) bo'lib, oz sonli nuklonlardan iborat engil yadrolarga o'tganda keskin kamayadi va og'ir yadrolarga o'tganda silliq kamayadi.
A > 200. e ning A ga bunday bog'liqligi tufayli yadro energiyasini olishning yuqorida ko'rsatilgan ikkita usuli paydo bo'ladi: 1) og'ir yadroni ikkita engilroqga bo'lish va
2) ikkita engil yadroning birikmasi (sintezi) va ularning bitta og'irroq yadroga aylanishi tufayli. Ikkala jarayonda ham nuklonlar kuchliroq bog'langan yadrolarga o'tish sodir bo'ladi va yadroviy bog'lanish energiyasining bir qismi ajralib chiqadi.
Energiya ishlab chiqarishning birinchi usuli yadro reaktorida va atom bombasida, ikkinchisi - termoyadro reaktorida va ishlab chiqilayotgan termoyadro (vodorod) bombasida qo'llaniladi. Termoyadro reaksiyalari ham yulduzlar uchun energiya manbai hisoblanadi.
Muhokama qilingan energiya ishlab chiqarishning ikkita usuli yoqilg'i massasi birligi uchun energiya bo'yicha rekorddir. Shunday qilib, 1 gramm uranning to'liq bo'linishi bilan taxminan 10 11 J energiya chiqariladi, ya'ni. taxminan 20 kg trinitrotoluol (TNT) portlashi paytida bo'lgani kabi. Shunday qilib, yadro yoqilg'isi kimyoviy yoqilg'idan 10 7 marta samaraliroqdir.

Atom energiyasidan keng foydalanish ilmiy-texnikaviy taraqqiyot tufayli nafaqat harbiy sohada, balki tinch maqsadlarda ham boshlandi. Bugungi kunda sanoatda, energetikada va tibbiyotda usiz qilish mumkin emas.

Biroq, atom energiyasidan foydalanish nafaqat afzalliklarga, balki kamchiliklarga ham ega. Avvalo, bu odamlar uchun ham, atrof-muhit uchun ham radiatsiya xavfi.

Yadro energiyasidan foydalanish ikki yo‘nalishda rivojlanmoqda: energetikada foydalanish va radioaktiv izotoplardan foydalanish.

Dastlab, atom energiyasidan faqat harbiy maqsadlarda foydalanish ko'zda tutilgan va barcha o'zgarishlar shu yo'nalishda bo'lgan.

Harbiy sohada atom energiyasidan foydalanish

Yadro qurollarini ishlab chiqarish uchun juda ko'p miqdordagi yuqori faol materiallar ishlatiladi. Mutaxassislarning hisob-kitoblariga ko‘ra, yadro kallaklarida bir necha tonna plutoniy mavjud.

Yadro qurollari katta hududlarda vayronagarchilikka olib kelgani uchun ko'rib chiqiladi.

Yadro qurollari masofasi va zaryadlash kuchiga ko'ra quyidagilarga bo'linadi:

• Taktik.
• Operatsion-taktik.
• Strategik.

Yadro qurollari atom va vodorodga bo'linadi. Yadro qurollari og'ir yadrolarning bo'linishining nazoratsiz zanjirli reaktsiyalariga asoslanadi va zanjir reaktsiyasi uchun uran yoki plutoniy ishlatiladi.

Bunday katta hajmdagi xavfli materiallarni saqlash insoniyat uchun katta tahdiddir. Atom energiyasidan harbiy maqsadlarda foydalanish esa dahshatli oqibatlarga olib kelishi mumkin.

Yadro quroli birinchi marta 1945 yilda Yaponiyaning Xirosima va Nagasaki shaharlariga hujum qilish uchun ishlatilgan. Ushbu hujumning oqibatlari halokatli edi. Ma'lumki, bu urushda atom energiyasidan birinchi va oxirgi foydalanish edi.

Xalqaro atom energiyasi agentligi (MAGATE)

MAGATE 1957 yilda atom energiyasidan tinch maqsadlarda foydalanish sohasida mamlakatlar o'rtasidagi hamkorlikni rivojlantirish maqsadida tashkil etilgan. Agentlik boshidanoq Yadro xavfsizligi va atrof-muhitni muhofaza qilish dasturini amalga oshirib kelmoqda.

Ammo eng muhim funktsiya - bu mamlakatlarning yadro sohasidagi faoliyatini nazorat qilish. Tashkilot yadro energetikasini rivojlantirish va ishlatish faqat tinch maqsadlarda amalga oshirilishini ta'minlaydi.

Ushbu dasturning maqsadi atom energiyasidan xavfsiz foydalanishni ta'minlash, odamlarni va atrof-muhitni radiatsiya ta'siridan himoya qilishdir. Agentlik Chernobil AESdagi avariya oqibatlarini ham o‘rgandi.

Agentlik, shuningdek, atom energiyasini tinch maqsadlarda o'rganish, rivojlantirish va qo'llashni qo'llab-quvvatlaydi va agentlik a'zolari o'rtasida xizmatlar va materiallar almashinuvida vositachi sifatida ishlaydi.

Birlashgan Millatlar Tashkiloti bilan birgalikda MAGATE xavfsizlik va sog'liqni saqlash sohasidagi standartlarni belgilaydi va belgilaydi.

Atom energiyasi

Yigirmanchi asrning 40-yillarining ikkinchi yarmida sovet olimlari atomdan tinch maqsadlarda foydalanish bo'yicha birinchi loyihalarni ishlab chiqishga kirishdilar. Ushbu rivojlanishlarning asosiy yo'nalishi elektr energetikasi edi.

Va 1954 yilda SSSRda stantsiya qurildi. Shundan so'ng AQSH, Buyuk Britaniya, Germaniya va Frantsiyada atom energetikasini jadal rivojlantirish dasturlari ishlab chiqila boshlandi. Ammo ularning aksariyati amalga oshirilmadi. Ma’lum bo‘lishicha, atom elektr stansiyasi ko‘mir, gaz va mazut bilan ishlaydigan stansiyalar bilan raqobatlasha olmas edi.

Ammo global energetika inqirozi va neft narxining ko'tarilishidan so'ng, atom energiyasiga talab ortdi. O'tgan asrning 70-yillarida mutaxassislar barcha atom elektr stansiyalarining quvvati elektr stansiyalarining yarmini almashtirishi mumkinligiga ishonishgan.

1980-yillarning oʻrtalarida atom energetikasining oʻsishi yana sekinlashdi va mamlakatlar yangi atom elektr stansiyalarini qurish rejalarini qayta koʻrib chiqa boshladi. Bunga energiya tejash siyosati va neft narxining pasayishi, shuningdek, Chernobil stansiyasidagi falokat nafaqat Ukraina uchun salbiy oqibatlarga olib keldi.

Shundan soʻng baʼzi davlatlar atom elektr stansiyalarini qurish va ishlatishni butunlay toʻxtatdilar.

Kosmik parvozlar uchun yadro energiyasi

O'ndan ortiq yadro reaktorlari kosmosga uchib, energiya ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.

Amerikaliklar yadroviy reaktordan birinchi marta koinotda 1965 yilda foydalanishgan. Uran-235 yoqilg'i sifatida ishlatilgan. U 43 kun ishladi.

Sovet Ittifoqida Atom energiyasi institutida Romashka reaktori ishga tushirildi. U bilan birga kosmik kemalarda ishlatilishi kerak edi, ammo barcha sinovlardan so'ng u hech qachon kosmosga uchilmadi.

Keyingi Buk yadroviy qurilmasi radar razvedka sun'iy yo'ldoshida ishlatilgan. Birinchi qurilma 1970 yilda Boyqo‘ng‘ir kosmodromidan uchirilgan.

Bugun Roskosmos va Rosatom yadroviy raketa dvigateli bilan jihozlangan hamda Oy va Marsga yetib borishi mumkin bo‘lgan kosmik kema qurishni taklif qilmoqda. Ammo hozircha bularning barchasi taklif bosqichida.

Sanoatda atom energiyasidan foydalanish

Atom energiyasi kimyoviy tahlilning sezgirligini oshirish va o'g'itlar tayyorlash uchun ishlatiladigan ammiak, vodorod va boshqa kimyoviy moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Kimyo sanoatida foydalanish yangi kimyoviy elementlarni olish imkonini beradigan yadro energiyasi er qobig'ida sodir bo'ladigan jarayonlarni qayta tiklashga yordam beradi.

Yadro energiyasi sho'r suvni tuzsizlantirish uchun ham ishlatiladi. Qora metallurgiyada qo'llanilishi temir rudasidan temirni olish imkonini beradi. Rangli - alyuminiy ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Qishloq xo'jaligida atom energiyasidan foydalanish

Qishloq xo'jaligida yadro energiyasidan foydalanish naslchilik muammolarini hal qiladi va zararkunandalarga qarshi kurashda yordam beradi.

Yadro energiyasi urug'lardagi mutatsiyalarni keltirib chiqarish uchun ishlatiladi. Bu ko'proq hosil beradigan va ekin kasalliklariga chidamli yangi navlarni olish uchun amalga oshiriladi. Shunday qilib, Italiyada makaron tayyorlash uchun yetishtirilgan bug'doyning yarmidan ko'pi mutatsiyalar orqali o'stirilgan.

O'g'itlarni qo'llashning eng yaxshi usullarini aniqlash uchun radioizotoplar ham qo'llaniladi. Masalan, ular yordamida sholi yetishtirishda azotli o‘g‘itlarni qo‘llashni kamaytirish mumkinligi aniqlandi. Bu nafaqat pulni tejash, balki atrof-muhitni muhofaza qilish imkonini berdi.

Yadro energiyasidan biroz g'alati foydalanish hasharotlar lichinkalarini nurlantirishdir. Bu ularni ekologik jihatdan qulay tarzda olib tashlash uchun amalga oshiriladi. Bunday holda, nurlangan lichinkalardan paydo bo'lgan hasharotlar avlodga ega bo'lmaydi, ammo boshqa jihatlarda juda normaldir.

Yadro tibbiyoti

To'g'ri tashxis qo'yish uchun tibbiyot radioaktiv izotoplardan foydalanadi. Tibbiy izotoplar qisqa yarim umrga ega va boshqalar uchun ham, bemor uchun ham alohida xavf tug'dirmaydi.

Yaqinda atom energiyasining tibbiyotda yana bir qo'llanilishi kashf qilindi. Bu pozitron emissiya tomografiyasi. Bu saratonni dastlabki bosqichlarida aniqlashga yordam beradi.

Atom energiyasini transportda qo'llash

O'tgan asrning 50-yillari boshlarida yadroviy tank yaratishga urinishlar bo'lgan. Rivojlanish AQShda boshlangan, ammo loyiha hech qachon amalga oshirilmagan. Asosan, bu tanklarda ular ekipajni himoya qilish muammosini hal qila olmaganligi sababli.

Mashhur Ford kompaniyasi atom energiyasida ishlaydigan mashina ustida ishlayotgan edi. Ammo bunday mashinani ishlab chiqarish maketdan nariga o'tmadi.

Gap shundaki, yadroviy qurilma juda ko'p joy egalladi va mashina juda katta bo'lib chiqdi. Yilni reaktorlar hech qachon paydo bo'lmagan, shuning uchun ulug'vor loyiha bekor qilindi.

Ehtimol, atom energiyasida ishlaydigan eng mashhur transport - bu ham harbiy, ham fuqarolik maqsadlari uchun turli xil kemalar:

• Transport kemalari.
• Samolyot tashuvchilar.
• Suv osti kemalari.
• Kreyserlar.
• Yadro suv osti kemalari.

Yadro energiyasidan foydalanishning ijobiy va salbiy tomonlari

Bugungi kunda global energiya ishlab chiqarish ulushi taxminan 17 foizni tashkil etadi. Insoniyat undan foydalansa-da, uning zahiralari cheksiz emas.

Shuning uchun u muqobil sifatida ishlatiladi, lekin uni olish va ishlatish jarayoni hayot va atrof-muhit uchun katta xavf bilan bog'liq.

Albatta, yadro reaktorlari doimiy ravishda takomillashtirilmoqda, barcha mumkin bo'lgan xavfsizlik choralari ko'rilmoqda, lekin ba'zida bu etarli emas. Masalan, Chernobil va Fukusimadagi avariyalar.

Bir tomondan, to'g'ri ishlaydigan reaktor atrof-muhitga hech qanday radiatsiya chiqarmaydi, issiqlik elektr stansiyalari esa atmosferaga juda ko'p miqdorda zararli moddalar chiqaradi.

Eng katta xavf ishlatilgan yoqilg'i, uni qayta ishlash va saqlashdan kelib chiqadi. Chunki hozirgi kunga qadar yadroviy chiqindilarni utilizatsiya qilishning mutlaqo xavfsiz usuli ixtiro qilinmagan.

Menejment universiteti"
Innovatsiyalarni boshqarish kafedrasi
“Zamonaviy tabiatshunoslik tushunchalari” fanidan
Mavzu bo'yicha taqdimot: Yadro
energiya: uning mohiyati va
texnologiyada foydalanish va
texnologiyalar

Taqdimot rejasi

Kirish
Atom energiyasi.
Yadro energiyasining kashf etilishi tarixi
Yadro reaktori: yaratilish tarixi, tuzilishi,
asosiy tamoyillari, reaktorlarning tasnifi
Yadro energiyasidan foydalanish sohalari
Xulosa
Ishlatilgan manbalar

Kirish

Energetika milliy iqtisodiyotning eng muhim tarmog'i
energiya resurslarini qamrab olish, ishlab chiqarish, transformatsiya qilish,
turli energiya turlarini uzatish va ulardan foydalanish. Bu asos
davlat iqtisodiyoti.
Dunyoda sanoatlashtirish jarayoni kechmoqda, bu esa talab qiladi
materiallarning qo'shimcha sarflanishi, bu energiya xarajatlarini oshiradi.
Aholining o'sishi bilan tuproqni qayta ishlash uchun energiya sarfi ortadi,
hosil yig'ish, o'g'it ishlab chiqarish va boshqalar.
Hozirgi vaqtda ko'plab tabiiy resurslar mavjud
sayyoralar tugaydi. Xom ashyoni qazib olish uzoq vaqt talab etadi
chuqur yoki dengiz tokchalarida. Cheklangan jahon zahiralari
neft va gaz, go'yoki, insoniyatni istiqbolga solmoqda
energiya inqirozi.
Biroq, atom energiyasidan foydalanish insoniyatga beradi
buning oldini olish imkoniyati, chunki fundamental natijalari
atom yadrosi fizikasi bo'yicha olib borilgan tadqiqotlar tahdidning oldini olishga imkon beradi
chiqarilgan energiyadan foydalangan holda energiya inqirozi
atom yadrolarining ayrim reaksiyalarida

Atom energiyasi

Yadro energiyasi (atom energiyasi) energiyadir
atom yadrolarida mavjud va ajralib chiqadi
yadroviy reaktsiyalar paytida. Atom elektr stansiyalari,
bu energiya ishlab chiqaradiganlar 13-14% ishlab chiqaradi
jahon elektr energiyasi ishlab chiqarish. .

Yadro energiyasining kashf etilishi tarixi

1895 yil V.K. Rentgen ionlashtiruvchi nurlanishni (rentgen nurlari) kashf etdi.
1896 yil A. Bekkerel radioaktivlik hodisalarini ochdi.
1898 yil M. Sklodovska va P. Kyuri radioaktiv elementlarni kashf etdilar
Po (poloniy) va Ra (radiy).
1913 yil N. Bor atomlar va molekulalar tuzilishi haqidagi nazariyani ishlab chiqdi.
1932 yil J.Chedvik neytronlarni kashf etdi.
1939 yil O.Gan va F.Strassmann taʼsirida U yadrolarining boʻlinishini oʻrganishdi.
sekin neytronlar.
1942 yil dekabr - Birinchi o'zini o'zi ta'minlash
SR-1 reaktorida yadro parchalanishining boshqariladigan zanjirli reaktsiyasi (guruh
E. Fermi boshchiligidagi Chikago universiteti fiziklari).
1946 yil 25 dekabr - Birinchi sovet reaktori F-1 ishga tushirildi
kritik holat (boshchiligidagi fiziklar va muhandislar guruhi
I.V.Kurchatova)
1949 yil - birinchi Pu ishlab chiqarish reaktori ishga tushirildi
1954-yil 27-iyun — Dunyodagi birinchi atom elektr stansiyasi ishga tushdi
Obninskdagi 5 MVt elektr quvvatiga ega elektr stantsiyasi.
90-yillarning boshlariga kelib dunyoning 27 davlatida 430 dan ortiq atom elektr stansiyalari ishlagan.
umumiy quvvati taxminan bo'lgan quvvat reaktorlari. 340 GVt.

Yadro reaktorining yaratilish tarixi

Enriko Fermi (1901-1954)
Kurchatov I.V. (1903-1960)
1942 yil AQSHda E. Fermi boshchiligida birinchi
yadro reaktori.
1946 yil rahbarligida birinchi sovet reaktori ishga tushirildi
Akademik I.V.Kurchatov.

AES reaktorining dizayni (soddalashtirilgan)

Muhim elementlar:
Yadro yoqilg'isi bilan faol zona va
sekinlashtiruvchi;
Atrofni o'rab turgan neytron reflektor
faol zona;
Sovutgich;
zanjir reaktsiyasini boshqarish tizimi,
shu jumladan favqulodda vaziyatlardan himoya qilish
Radiatsiyaviy himoya
Masofadan boshqarish tizimi
Reaktorning asosiy xususiyatlari quyidagilardir
uning quvvat chiqishi.
1 MVt quvvati - 3·1016 bo'linma
1 soniyada.
Atom elektr stansiyasining sxematik tuzilishi
Geterogen reaktorning ko‘ndalang kesimi

Yadro reaktorining tuzilishi

Neytronlarni ko'paytirish omili

Raqamning tez o'sishini tavsiflaydi
neytronlar va sonning nisbatiga teng
bir avlodda neytronlar
ularni tug'gan raqamga zanjirli reaktsiya
oldingi avlod neytronlari.
k=Si/Si-1
k<1 – Реакция затухает
k=1 – reaksiya statsionar davom etadi
k=1,006 – Boshqarish imkoniyati chegarasi
reaktsiyalar
k>1.01 - Portlash (reaktor uchun
termal neytronlarning energiya chiqishi
soniyada 20 000 marta o'sadi).
Uran uchun odatiy zanjir reaktsiyasi;

10. Reaktor kadmiy yoki bor o'z ichiga olgan rodlar yordamida boshqariladi.

Quyidagi turdagi novdalar ajralib turadi (qo'llash maqsadiga ko'ra):
Kompensatsion novdalar - dastlabki ortiqcha miqdorini qoplash
reaktivlik, yonilg'i yonishi bilan uzaytirish; 100 gacha
narsalar
Tekshirish novdalari - tanqidiylikni saqlash uchun
istalgan vaqtda, to'xtatish, boshlash uchun holatlar
reaktor; biroz
Eslatma: novdalarning quyidagi turlari ajratiladi (maqsadiga ko'ra
ilovalar):
Nazorat va kompensatsiya tayoqlari ixtiyoriy
turli strukturaviy elementlarni ifodalaydi
ro'yxatdan o'tish
Favqulodda rodlar - tortishish kuchi bilan qayta o'rnatiladi
yadroning markaziy qismiga; biroz. Balki
Bundan tashqari, ba'zi boshqaruv novdalari ham qayta o'rnatiladi.

11. Yadro reaktorlarining neytron spektri bo'yicha tasnifi

Termal neytron reaktori ("termal reaktor")
Issiqlikka erishish uchun tez neytron moderatori (suv, grafit, berilliy) talab qilinadi
energiyalar (eV fraktsiyalari).
Moderator va strukturaviy materiallarda kichik neytron yo'qotishlari =>
tabiiy va ozgina boyitilgan uran yoqilg'i sifatida ishlatilishi mumkin.
Kuchli quvvatli reaktorlar uranni yuqori quvvat bilan ishlatishi mumkin
boyitish - 10% gacha.
Katta reaktivlik zahirasi talab qilinadi.
Tez neytron reaktori ("tezkor reaktor")
Moderator va moderator sifatida uran karbid UC, PuO2 va boshqalar ishlatiladi
Neytronlar ancha kam (0,1-0,4 MeV).
Yoqilg'i sifatida faqat yuqori darajada boyitilgan urandan foydalanish mumkin. Lekin
bir vaqtning o'zida yoqilg'i samaradorligi 1,5 baravar yuqori.
Neytron reflektor (238U, 232Th) talab qilinadi. Ular faol zonaga qaytadilar
0,1 MeV dan yuqori energiyaga ega tez neytronlar. 238U, 232Th yadrolari tomonidan tutilgan neytronlar,
239Pu va 233U bo'linuvchi yadrolarni olishga sarflanadi.
Qurilish materiallarini tanlash assimilyatsiya kesimi, Zaxira bilan cheklanmaydi
ancha kam reaktivlik.
Oraliq neytron reaktori
Tez neytronlar yutilishdan oldin 1-1000 eV energiyagacha sekinlashadi.
Termal reaktorlarga nisbatan yadro yoqilg'isining yuqori yuki
neytronlar
Yadro yoqilg'isini kengaytirilgan ko'paytirishni amalga oshirish mumkin emas, xuddi shunday
tez neytron reaktori.

12. Yoqilg'i joylashtirish bo'yicha

Bir hil reaktorlar - yoqilg'i va moderator bir hil reaktorni ifodalaydi
aralashmasi
Yadro yoqilg'isi shaklida reaktor yadrosida joylashgan
bir hil aralashma: uran tuzlarining eritmalari; ichida uran oksidlarining suspenziyasi
engil va og'ir suv; uran bilan singdirilgan qattiq moderator;
erigan tuzlar. Bir hil reaktorlar uchun variantlar
gazsimon yoqilg'i (gazsimon uran birikmalari) yoki suspenziya
gazdagi uran changi.
Yadroda hosil bo'lgan issiqlik sovutish suvi (suv,
gaz va boshqalar) yadro orqali quvurlar orqali harakat qilish; yoki aralashmasi
moderatorli yoqilg'ining o'zi sovutish suvi sifatida xizmat qiladi,
issiqlik almashinuvchilari orqali aylanadi.
Keng qo'llanilmaydi (Tuzilishning yuqori korroziyasi
suyuq yoqilg'idagi materiallar, reaktor dizaynining murakkabligi
qattiq aralashmalar, kuchsiz boyitilgan uranni ko'proq yuklash
yoqilg'i va boshqalar)
Heterojen reaktorlar - yoqilg'i yadroga diskret ravishda joylashtiriladi
o'rtasida moderator joylashgan bloklar shaklida
Asosiy xususiyat - yonilg'i elementlarining mavjudligi
(TVELlar). Yoqilg'i tayoqlari turli shakllarga ega bo'lishi mumkin (tayoqlar, plitalar
va hokazo), lekin yoqilg'i o'rtasida har doim aniq chegara mavjud,
moderator, sovutish suvi va boshqalar.
Bugungi kunda ishlatiladigan reaktorlarning aksariyati
heterojen, bu ularning dizayn afzalliklari bilan bog'liq
bir hil reaktorlar bilan solishtirganda.

13. Foydalanish xususiyatiga ko'ra

Ism
Maqsad
Quvvat
Eksperimental
reaktorlar
Har xil jismoniy miqdorlarni o'rganish,
qadriyatlari kim uchun zarurdir
yadroviy qurilmani loyihalash va ishlatish
reaktorlar.
~103 Vt
Tadqiqot
reaktorlar
Neytron va g-kvantalarning hosil bo'lgan oqimlari
faol zona, uchun ishlatiladi
yadro fizikasi sohasidagi tadqiqotlar,
qattiq jismlar fizikasi, radiatsiya kimyosi,
biologiya, sinov materiallari uchun,
intensiv sharoitlarda ishlash uchun mo'ljallangan
neytron oqimlari (shu jumladan yadro qismlari).
reaktorlar) izotoplar ishlab chiqarish uchun.
<107Вт
Diqqatga sazovor joylar
Men energiyaga o'xshayman
odatda emas
ishlatilgan
Izotop reaktorlari
ishlatiladigan izotoplar ishlab chiqarish uchun
yadroviy qurollar, masalan, 239Pu va in
sanoat.
~103 Vt
Energiya
reaktorlar
Elektr va termal olish uchun
energetika sohasida ishlatiladigan energiya, bilan
suvni tuzsizlantirish, quvvatni boshqarish uchun
kema qurilmalari va boshqalar.
3-5 109 Vt gacha

14. Geterogen reaktorni yig'ish

Geterogen reaktorda yadro yoqilg'isi faol ravishda taqsimlanadi
zona diskret ravishda bloklar shaklida bo'lib, ular orasida mavjud
neytron moderatori

15. Og'ir suvli yadro reaktori

Afzalliklar
Kichikroq assimilyatsiya kesimi
Neytronlar => Yaxshilangan
neytron balansi =>
sifatida foydalaning
tabiiy uran yoqilg'isi
Yaratish imkoniyati
sanoat og'ir suv
ishlab chiqarish uchun reaktorlar
tritiy va plutoniy, shuningdek
keng doiradagi izotopik
mahsulotlar, shu jumladan
tibbiy maqsadlarda.
Kamchiliklar
Deyteriyning yuqori narxi

16. Tabiiy yadro reaktori

Tabiatda, kabi sharoitlarda
sun'iy reaktor, mumkin
tabiiy hududlarni yaratish
yadro reaktori.
Ma'lum bo'lgan yagona tabiiy
yadro reaktori 2 mlrd
yil oldin Oklo mintaqasida (Gabon).
Kelib chiqishi: uran rudalarining juda boy venasi suv oladi
neytron moderatori rolini o'ynaydigan sirt. Tasodifiy
parchalanish zanjir reaktsiyasini boshlaydi. U faol bo'lsa, suv qaynab ketadi,
reaktsiya zaiflashadi - o'z-o'zini tartibga solish.
Reaktsiya ~ 100 000 yil davom etdi. Endi bu tufayli mumkin emas
tabiiy parchalanish natijasida kamaygan uran zahiralari.
Migratsiyani o‘rganish uchun dala so‘rovlari o‘tkazilmoqda
izotoplar - er osti yo'q qilish texnikasini rivojlantirish uchun muhim
radioaktiv chiqindilar.

17. Atom energiyasidan foydalanish sohalari

Atom elektr stantsiyasi
Ikki pallali atom elektr stantsiyasining ishlash sxemasi
bosimli suv quvvati reaktori (VVER)

18.

Atom elektr stantsiyalariga qo'shimcha ravishda yadro reaktorlari ham qo'llaniladi:
yadro muzqaymoqlarida
yadroviy suv osti kemalarida;
yadroviy raketalarning ishlashi paytida
dvigatellar (xususan, AMSda).

19. Kosmosdagi yadro energiyasi

kosmik zond
Cassini tomonidan yaratilgan
NASA va ESA loyihasi,
uchun 10/15/1997 ishga tushirilgan
tadqiqotlar seriyasi
Quyosh ob'ektlari
tizimlari.
Elektr energiyasi ishlab chiqarish
uch tomonidan amalga oshirildi
radioizotop
termoelektrik
generatorlar: Cassini
bortda 30 kg 238 Pu yuk ko'taradi,
qaysi, parchalanib,
issiqlik chiqaradi
ga aylantirilishi mumkin
elektr energiyasi

20. "Prometey 1" kosmik kemasi

NASA yadroviy reaktor ishlab chiqmoqda
sharoitlarda ishlashga qodir
vaznsizlik.
Maqsad - kosmosni energiya bilan ta'minlash
loyihaga muvofiq "Prometey 1" kemasi
Yupiterning yo'ldoshlarida hayot izlash.

21. Bomba. Boshqarilmaydigan yadro reaktsiyasi printsipi.

Yagona jismoniy ehtiyoj - bu muhim ahamiyatga ega
k>1,01 uchun massalar. Boshqaruv tizimini ishlab chiqish shart emas -
atom elektr stansiyalariga qaraganda arzonroq.
"Qurol" usuli
Birlashganda subkritik massali ikkita uran quymasi oshadi
tanqidiy. 235U boyitish darajasi 80% dan kam emas.
Ushbu turdagi "chaqaloq" bomba Xirosimaga tashlangan 45.06.08 8:15
(6 oy ichida 78-240 ming o'ldirilgan, 140 ming kishi vafot etgan)

22. Portlovchi siqish usuli

Kompleksdan foydalanadigan plutoniyga asoslangan bomba
an'anaviy portlovchi moddalarni bir vaqtning o'zida portlatish tizimlari siqiladi
superkritik o'lcham.
Nagasakiga shunday turdagi "Semiz odam" bombasi tashlangan
09/08/45 11:02
(75 ming halok bo'lgan va yaralangan).

23. Xulosa

Energiya muammosi eng muhim muammolardan biridir
Bugun insoniyat qaror qilishi kerak. Bunday narsalar allaqachon odatiy holga aylangan
ilm-fan va texnika yutuqlari tezkor aloqa vositasi sifatida
transport, kosmik tadqiqotlar. Ammo bularning barchasi talab qiladi
katta energiya sarfi.
Energiya ishlab chiqarish va iste'mol qilishning keskin o'sishi yangilikni keltirib chiqardi
ifodalovchi atrof-muhitning ifloslanishining keskin muammosi
insoniyat uchun jiddiy xavf.
Kelgusi o'n yilliklarda jahon energiya ehtiyojlari
tez ortib boradi. Hech qanday energiya manbai yo'q
ularni ta'minlash imkoniyatiga ega bo'ladi, shuning uchun barcha manbalarni rivojlantirish kerak
energiya va energiya resurslaridan samarali foydalanish.
Energetika rivojlanishining eng yaqin bosqichida (XXI asrning birinchi o'n yilliklari)
Ko'mir energetikasi va atom energetikasi eng istiqbolli bo'lib qoladi
issiqlik va tez neytron reaktorlari bilan energiya. Biroq, mumkin
insoniyat taraqqiyot yo'lida to'xtab qolmasligiga umid qilaman,
tobora ortib borayotgan energiya iste'moli bilan bog'liq.