Przedmiot:

Fizyka i Astronomia

Temat:

Budowa i zasada działania reaktorów jądrowych

Reaktor jądrowy - urządzenie, w którym przeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcję rozszczepienia jąder atomowych.

Reakcja rozszczepienia jąder atomowych ma przebieg lawinowy - jedna reakcja łańcuchowa może zainicjować kilka następnych. W celu kontrolowania szybkości reakcji tak by przebiegała z jednakową prędkością (mówimy, że reakcja ma przebieg łańcuchowy tzn. jedno rozszczepienie inicjuje następne rozszczepienie jądra atomowego) wprowadza się do reaktora substancje pochłaniające neutrony. Są to na przykład bor lub kadm. Substancje te umieszczone są w prętach zwanych regulacyjnymi. Moderator służy do spowalniania neutronów poprzez zderzenia neutronów z jądrami moderatora.

BUDOWA:

W zdecydowanej większości elektrowni jądrowych energia rozszczepienia wzbogaconego uranu jest odbierana przez wodę, która w zależności od reaktora: odparowuje (reaktory wrzące BWR) lub nie (jeśli jest pod wysokim ciśnieniem - reaktory ciśnieniowe PWR i WWER).

Najczęściej czynnik podgrzany w reaktorze, przekazuje ciepło wodzie w wytwornicy pary, która dzieli cały układ na obieg pierwotny i wtórny. Wytworzona w wytwornicy para napędza turbozespół.

Typowy reaktor jądrowy zbudowany jest z rdzenia, reflektora neutronów oraz osłon biologicznych. Sam rdzeń zawiera pręty paliwowe, pręty regulacyjne (pochłaniają nadmiar neutronów), pręty bezpieczeństwa, moderator (zmniejsza energię neutronów), kanały chłodzenia i kanały badawcze.

RODZAJE REAKTORÓW JĄDROWYCH:

• reaktory wodne, ciśnieniowe (tzw. PWR i WWER), w których chłodziwem i moderatorem jest zwykła woda pod ciśnieniem (na tyle wysokim by woda nie zaczęła odparowywać podczas normalnej pracy reaktora).

• reaktory wodne, wrzące (BWR), w których chłodziwem i moderatorem jest również zwykła woda, ale wrząca. Wyjątkowymi reaktorami wodnymi, wrzącymi są reaktory RBMK (tego typu reaktory były między innymi w Czarnobylu oraz w innych elektrowniach na terenie byłego ZSRR), chłodzone są wodą wrzącą w kanałach paliwowych, a moderowane grafitem. Ten rodzaj reaktorów jest uznawany za jeden z najniebezpieczniejszych (elektrownia w Czarnobylu posiadała cztery reaktory typu RBMK).

• reaktory wodne, basenowe, gdzie pręty paliwowe zanurzone są w basenie ze zwykłą wodą, która jest chłodziwem i moderatorem. Warstwa wody nad rdzeniem posiada wystarczającą grubość, aby całkowicie ekranować promieniowanie i personel reaktora mógł bezpiecznie pracować ponad basenem.

• reaktory ciężkowodne (PHWR np. CANDU ), chłodziwem i moderatorem jest ciężka woda.

• reaktory gazowe (GCR, AGR, HTGR), w których chłodziwem jest gaz (dwutlenek węgla lub hel), a moderatorem grafit.

• reaktory prędkie (LMFR na szybkich neutronach), pozbawione moderatora, chłodziwem są najczęściej stopione metale: sód, rzadziej ołów.
  

• reaktory solne (MSR), gdzie chłodziwem są stopione sole, najczęściej fluoru.

SCHEMAT REAKTORA JĄDROWEGO:

---