Ядерный реактор и управляемая реакция

Как устроен ядерный реактор

В ядерном реакторе происходит управляемая ядерная реакция. Как топливо используют в основном уран-235. Так как в природном уране изотопа уран-235 недостаточно, то его обогащают до 5%. Из обогащенного урана изготавливают топливные урановые стержни.

Уран-235 делится эффективно под действием медленных нейтронов. При ядерной реакции образуются в основном быстрые нейтроны, поэтому их необходимо замедлять. Для этого используют чаще всего воду.

Итак, в рабочей зоне реактора находятся стержни обогащенного урана и вода. Рабочая зона окружена отражателем, который отражает разлетающиеся нейтроны и защитной бетонной оболочкой, которая задерживает все частицы, образующиеся в результате деления.

Как держат ядерную реакцию под контролем

Также в рабочую зону вводят специальные замедляющие стержни, которые могут очень эффективно поглощать нейтроны. Глубиной погружения этих стержней регулируют интенсивность реакции. Когда замедляющие стержни погружены полностью, реакция идти не может. Это делается с целью безопасности, чтобы держать реакцию под контролем.

С той же целью урановые топливные стержни делаются небольшими. Один такой стержень не в состоянии поддерживать цепную реакцию. Реакция возможна только при введении всех урановых стержней в рабочую зону.

Когда введена вся масса топлива, постепенно выводят замедляющие стержни. Начинается цепная реакция. В результате деления ядер урана образуются осколки ядер и нейтроны, разлетающиеся с огромной скоростью. Они взаимодействуют с молекулами воды и замедляются. При этом вода нагревается.

Замедлившись, нейтроны попадают в новые ядра урана и продолжают реакцию деления. Горячая вода из рабочей зоны поднимается по контуру и проходит через теплообменник, в котором находится змеевик второго контура. Во втором контуре также циркулирует вода.

Вода в змеевике нагревается от горячей воды из первого контура. Превращаясь в пар, вода из второго контура вращает турбину, которая соединена с ротором генератора электрического тока. В результате вращения ротора появляется электрический ток в объединенном с ним статоре.

Преобразование внутренней энергии ядер в электричество

Таким образом, цепочка получения электричества из атомной энергии такова

Осуществляют управляемую ядерную реакцию в рабочей зоне →

→ вода вокруг урановых стержней замедляет получающиеся нейтроны и отводит образующееся тепло →

→ вода из рабочей зоны нагревает воду во втором контуре до состояния пара →

→ пар вращает турбину →

→ турбина вращает ротор электрогенератора →

→ в статоре электрогенератора образуется электричество →

→ полученное электричество подается потребителям по проводам.

Нужна помощь в учебе?