Para una persona común, los dispositivos modernos de alta tecnología son tan misteriosos y misteriosos que es correcto adorarlos, como los antiguos adoraban a los rayos. Las lecciones escolares de física, repletas de cálculos matemáticos, no resuelven el problema. Pero es interesante contar incluso sobre reactor atómico, cuyo principio es claro incluso para un adolescente.
¿Cómo funciona un reactor nuclear?
El principio de funcionamiento de este dispositivo de alta tecnología es el siguiente:
- Cuando se absorbe un neutrón, el combustible nuclear (la mayoría de las veces este uranio-235 o plutonio-239) se produce la fisión del núcleo atómico;
- Se libera energía cinética, radiación gamma y neutrones libres;
- La energía cinética se convierte en energía térmica (cuando los núcleos chocan con los átomos circundantes), la radiación gamma es absorbida por el propio reactor y también se convierte en calor;
- Algunos de los neutrones generados son absorbidos por los átomos de combustible, lo que provoca una reacción en cadena. Para controlarlo se utilizan absorbentes y moderadores de neutrones;
- Con la ayuda de un refrigerante (agua, gas o sodio líquido), se elimina el calor del sitio de reacción;
- El vapor presurizado del agua caliente se utiliza para impulsar turbinas de vapor;
- Con la ayuda de un generador, la energía mecánica del giro de las turbinas se convierte en corriente eléctrica alterna.
Enfoques de la clasificación
Puede haber muchas razones para la tipología de los reactores:
- Por tipo de reacción nuclear. Fisión (todas las instalaciones comerciales) o fusión (energía termonuclear, está muy extendida solo en algunos institutos de investigación);
- por refrigerante. En la gran mayoría de los casos se utiliza agua (hirviendo o pesada) para este fin. A veces se utilizan soluciones alternativas: metal líquido (sodio, aleación de plomo-bismuto, mercurio), gas (helio, dióxido de carbono o nitrógeno), sal fundida (sales de fluoruro);
- Por generación. El primero son los primeros prototipos, que no tenían ningún sentido comercial. El segundo es la mayoría de las centrales nucleares actualmente en uso que se construyeron antes de 1996. La tercera generación difiere de la anterior solo en mejoras menores. El trabajo en la cuarta generación aún está en marcha;
- Según el estado agregado combustible (el gas todavía existe solo en papel);
- Por propósito de uso(para la producción de electricidad, arranque de motores, producción de hidrógeno, desalinización, transmutación de elementos, obtención de radiación neuronal, fines teóricos e investigativos).
Dispositivo de reactor nuclear
Los componentes principales de los reactores en la mayoría de las centrales eléctricas son:
- Combustible nuclear: una sustancia que es necesaria para la producción de calor para las turbinas eléctricas (generalmente uranio poco enriquecido);
- La zona activa del reactor nuclear: aquí es donde tiene lugar la reacción nuclear;
- Moderador de neutrones: reduce la velocidad de los neutrones rápidos, convirtiéndolos en neutrones térmicos;
- Fuente de neutrones de arranque: utilizada para el lanzamiento fiable y estable de una reacción nuclear;
- Absorbedor de neutrones: disponible en algunas centrales eléctricas para reducir la alta reactividad del combustible fresco;
- Obús de neutrones: se utiliza para reiniciar una reacción después de apagarse;
- Refrigerante (agua purificada);
- Barras de control: para controlar la tasa de fisión de los núcleos de uranio o plutonio;
- Bomba de agua: bombea agua a la caldera de vapor;
- Turbina de vapor: convierte la energía térmica del vapor en energía mecánica rotacional;
- Torre de enfriamiento: un dispositivo para eliminar el exceso de calor en la atmósfera;
- Sistema de recepción y almacenamiento de residuos radiactivos;
- Sistemas de seguridad (generadores diésel de emergencia, dispositivos de refrigeración de emergencia del núcleo).
Cómo funcionan los últimos modelos
La última cuarta generación de reactores estará disponible para operación comercial no antes de 2030. Actualmente, el principio y la disposición de su trabajo se encuentran en la etapa de desarrollo. Según los datos actuales, estas modificaciones diferirán de los modelos existentes en tales beneficios:
- Sistema de enfriamiento rápido de gas. Se supone que se utilizará helio como refrigerante. De acuerdo a documentación del proyecto, por lo que es posible enfriar reactores con una temperatura de 850 °C. Para trabajar a tan altas temperaturas también se requieren materias primas específicas: materiales cerámicos compuestos y compuestos actínidos;
- Es posible utilizar plomo o una aleación de plomo y bismuto como refrigerante principal. Estos materiales tienen un bajo índice de absorción de neutrones y un punto de fusión relativamente bajo;
- Además, se puede utilizar una mezcla de sales fundidas como refrigerante principal. Por lo tanto, será posible trabajar a temperaturas más altas que las modernas contrapartes enfriadas por agua.
Análogos naturales en la naturaleza.
El reactor nuclear se percibe en la mente del público únicamente como un producto alta tecnología. Sin embargo, de hecho la primera el dispositivo es de origen natural. Fue descubierto en la región de Oklo, en el estado centroafricano de Gabón:
- El reactor se formó debido a la inundación de rocas de uranio por aguas subterráneas. Actuaron como moderadores de neutrones;
- La energía térmica liberada durante la descomposición del uranio convierte el agua en vapor y la reacción en cadena se detiene;
- Después de que baja la temperatura del refrigerante, todo se repite nuevamente;
- Si el líquido no se hubiera evaporado y detenido el curso de la reacción, la humanidad se habría enfrentado a un nuevo desastre natural;
- La fisión nuclear autosostenida comenzó en este reactor hace aproximadamente mil quinientos millones de años. Durante este tiempo, se asignaron alrededor de 0,1 millones de vatios de potencia de salida;
- Tal maravilla del mundo en la Tierra es la única conocida. La aparición de nuevos es imposible: la proporción de uranio-235 en las materias primas naturales es muy inferior al nivel necesario para mantener una reacción en cadena.
¿Cuántos reactores nucleares hay en Corea del Sur?
Pobre en recursos naturales, pero industrializada y superpoblada, la República de Corea tiene una gran necesidad de energía. En el contexto del rechazo de Alemania al átomo pacífico, este país tiene grandes esperanzas de frenar la tecnología nuclear:
- Está previsto que para 2035 la cuota de electricidad generada por las centrales nucleares alcance el 60 % y la producción total, más de 40 gigavatios;
- El país no tiene armas atómicas, pero la investigación en física nuclear está en curso. Científicos coreanos han desarrollado diseños de reactores modernos: modulares, de hidrógeno, con metal líquido, etc.;
- El éxito de los investigadores locales le permite vender tecnología en el extranjero. Se espera que en los próximos 15 a 20 años el país exporte 80 unidades de este tipo;
- Pero a día de hoy, la mayoría de las centrales nucleares se han construido con la ayuda de científicos estadounidenses o franceses;
- La cantidad de estaciones operativas es relativamente pequeña (solo cuatro), pero cada una de ellas tiene una cantidad significativa de reactores: 40 en total, y esta cifra aumentará.
Cuando se bombardea con neutrones, el combustible nuclear entra en una reacción en cadena, como resultado de lo cual se genera una gran cantidad de calor. El agua en el sistema toma este calor y lo convierte en vapor, que hace girar las turbinas que producen electricidad. Aquí hay un diagrama simple del funcionamiento de un reactor atómico, la fuente de energía más poderosa de la Tierra.
Vídeo: cómo funcionan los reactores nucleares
En este video, el físico nuclear Vladimir Chaikin te contará cómo se genera la electricidad en los reactores nucleares, su estructura detallada:
Reactor nuclear
Un reactor nuclear es un dispositivo en el que se lleva a cabo una reacción nuclear en cadena controlada, acompañada de la liberación de energía. El primer reactor nuclear se construyó y puso en marcha en diciembre de 1942 en los EE. UU. bajo la dirección de E. Fermi. El primer reactor construido fuera de los Estados Unidos fue ZEEP, lanzado en Canadá en septiembre de 1945. En Europa, el primer reactor nuclear fue la instalación F-1, que se inauguró el 25 de diciembre de 1946 en Moscú bajo la dirección de I. V. Kurchatov.
Para 1978, ya funcionaban en el mundo un centenar de reactores nucleares de diversos tipos. Los componentes de cualquier reactor nuclear son: un núcleo con combustible nuclear, generalmente rodeado por un reflector de neutrones, un refrigerante, un sistema de control de reacción en cadena, protección radiológica, un sistema de control remoto. La vasija del reactor está sujeta a desgaste (especialmente bajo la influencia de la radiación ionizante). La principal característica de un reactor nuclear es su potencia. Una potencia de 1 MW corresponde a una reacción en cadena en la que se producen 3·10 16 eventos de fisión en 1 segundo.
Historia
El grupo teórico del "Proyecto Uranio" de la Alemania nazi, que trabajaba en la Sociedad Kaiser Wilhelm, estaba encabezado por Weizsäcker, pero solo formalmente. Heisenberg, quien desarrolló los fundamentos teóricos de la reacción en cadena, se convirtió en el líder real, mientras que Weizsácker, con un grupo de participantes, se centró en crear la "máquina de uranio", el primer reactor. A fines de la primavera de 1940, uno de los científicos del grupo, Harteck, realizó el primer experimento con el intento de crear una reacción en cadena utilizando óxido de uranio y un moderador de grafito sólido. Sin embargo, el material fisionable disponible no fue suficiente para lograr este objetivo. En 1941, en la Universidad de Leipzig, Döpel, miembro del grupo Heisenberg, construyó un stand con un moderador de agua pesada, en experimentos en los que, en mayo de 1942, fue posible lograr la producción de neutrones en una cantidad superior a su absorción. Los científicos alemanes lograron una reacción en cadena completa en febrero de 1945 en un experimento realizado en una mina cerca de Haigerloch. Sin embargo, unas semanas después, el programa nuclear de Alemania dejó de existir.
La reacción en cadena de la fisión nuclear (reacción en cadena corta) se llevó a cabo por primera vez en diciembre de 1942. Un grupo de físicos de la Universidad de Chicago, encabezado por E. Fermi, creó el primer reactor nuclear del mundo, llamado Chicago Pile-1, CP-1. Consistía en bloques de grafito, entre los cuales se ubicaban bolas de uranio natural y su dióxido. Los neutrones rápidos que aparecen después de la fisión de los núcleos de 235U fueron ralentizados por el grafito a energías térmicas y luego causaron nuevas fisiones nucleares. Los reactores como el SR-1, en los que la mayor parte de las fisiones se produce bajo la acción de los neutrones térmicos, se denominan reactores de neutrones térmicos. Contienen mucho moderador en comparación con el combustible nuclear.
En la URSS, teórica y Estudios experimentales Las funciones de puesta en marcha, operación y control de los reactores fueron realizadas por un grupo de físicos e ingenieros bajo la dirección del académico I. V. Kurchatov. El primer reactor soviético F-1 se construyó en el Laboratorio No. 2 de la Academia de Ciencias de la URSS (Moscú). Este reactor fue puesto en estado crítico el 25 de diciembre de 1946. El reactor F-1 se ensambló a partir de bloques de grafito y tenía la forma de una bola con un diámetro de aproximadamente 7,5 m. En la parte central de la bola con un diámetro de 6 m, se colocaron barras de uranio a través de orificios en los bloques de grafito. El reactor F-1, al igual que el reactor CP-1, no contaba con un sistema de refrigeración, por lo que operaba a niveles de potencia muy bajos (fracciones de vatio, rara vez unos pocos vatios). Los resultados de la investigación en el reactor F-1 se convirtieron en la base para proyectos de reactores industriales más complejos. En 1948 se puso en funcionamiento el reactor I-1 (según otras fuentes se denominaba A-1) para la producción de plutonio, y el 27 de junio de 1954, la primera central nuclear del mundo con una potencia eléctrica de 5 MW. se puso en funcionamiento en la ciudad de Obninsk.
Dispositivo y principio de funcionamiento.
Mecanismo de liberación de energía La transformación de una sustancia va acompañada de la liberación de energía libre solo si la sustancia tiene una reserva de energías. Esto último significa que las micropartículas de la sustancia están en un estado con una energía de reposo mayor que en otro estado posible, la transición a la que existe. La transición espontánea siempre se ve obstaculizada por una barrera de energía, para superar la cual la micropartícula debe recibir cierta cantidad de energía del exterior: la energía de excitación. La reacción exoenergética consiste en que en la transformación que sigue a la excitación se libera más energía de la necesaria para excitar el proceso. Hay dos formas de superar la barrera de la energía: ya sea debido a la energía cinética de las partículas que chocan, o debido a la energía de enlace de la partícula que se adhiere.
Si tenemos en cuenta las escalas macroscópicas de la liberación de energía, entonces la energía cinética necesaria para la excitación de las reacciones debe tener todas, o al menos algunas de las partículas de la sustancia. Esto solo se puede lograr aumentando la temperatura del medio a un valor en el que la energía del movimiento térmico se acerque al valor del umbral de energía que limita el curso del proceso. En el caso de las transformaciones moleculares, es decir, las reacciones químicas, tal aumento suele ser de cientos de kelvins, mientras que en el caso de las reacciones nucleares es de al menos 107 K debido a la altísima altura de las barreras de Coulomb de los núcleos en colisión. La excitación térmica de las reacciones nucleares se ha llevado a cabo en la práctica sólo en la síntesis de los núcleos más ligeros, en los que las barreras de Coulomb son mínimas (fusión termonuclear).
La excitación por parte de las partículas que se unen no requiere una gran energía cinética y, por lo tanto, no depende de la temperatura del medio, ya que se produce debido a los enlaces no utilizados inherentes a las partículas de las fuerzas de atracción. Pero por otro lado, las partículas mismas son necesarias para excitar las reacciones. Y si, de nuevo, no tenemos en cuenta un acto de reacción separado, sino la producción de energía a escala macroscópica, entonces esto solo es posible cuando se produce una reacción en cadena. Este último surge cuando las partículas que excitan la reacción reaparecen como productos de una reacción exoenergética.
Diseño
Todo reactor nuclear consta de las siguientes partes:
- Núcleo con combustible nuclear y moderador;
- Reflector de neutrones que rodea el núcleo;
- refrigerante;
- Sistema de control de reacción en cadena, incluida la protección de emergencia;
- Protección de radiación;
- Sistema de control remoto.
pozo de yodo
Pozo de yodo: el estado de un reactor nuclear después de que se apaga, caracterizado por la acumulación del isótopo de xenón de vida corta 135Xe. Este proceso conduce a la aparición temporal de una importante reactividad negativa que, a su vez, imposibilita llevar el reactor a su capacidad de diseño durante un período determinado (alrededor de 1-2 días).
Clasificación
Con cita
Según la naturaleza del uso de los reactores nucleares se dividen en:
- Reactores de potencia diseñados para producir energía eléctrica y térmica utilizada en el sector energético, así como para la desalación de agua de mar (los reactores de desalación también se clasifican como industriales). Dichos reactores se utilizan principalmente en centrales nucleares. La potencia térmica de los reactores de potencia modernos alcanza los 5 GW. En un grupo separado, asigne:
- Reactores de transporte diseñados para suministrar energía a los motores Vehículo. Los grupos de aplicación más amplios son los reactores de transporte marino utilizados en submarinos y varios buques de superficie, así como los reactores utilizados en tecnología espacial.
- Reactores experimentales diseñados para estudiar diversas cantidades físicas, cuyo valor es necesario para el diseño y operación de reactores nucleares; la potencia de dichos reactores no supera unos pocos kW.
- Reactores de investigación en los que los flujos de rayos gamma y de neutrones generados en el núcleo se utilizan para la investigación en el campo de la física nuclear, la física del estado sólido, la química de las radiaciones, la biología, para probar materiales destinados a operar en flujos de neutrones intensos (incluidas partes de reactores), para la producción de isótopos. La potencia de los reactores de investigación no supera los 100 MW. La energía liberada no suele utilizarse.
- Reactores industriales (armas, isótopos) utilizados para producir isótopos utilizados en varios campos. El más utilizado para la producción de materiales para armas nucleares, como 239Pu. Además, los reactores industriales incluyen reactores utilizados para la desalinización de agua de mar.
A menudo, los reactores se utilizan para resolver dos o más tareas diferentes, en cuyo caso se denominan multipropósito. Por ejemplo, algunos reactores de potencia, especialmente en los albores de la energía nuclear, estaban destinados principalmente a experimentos. Los reactores de neutrones rápidos pueden generar energía y producir isótopos al mismo tiempo. Los reactores industriales, además de su función principal, suelen generar energía eléctrica y térmica.
Según el espectro de neutrones
- Reactor de neutrones térmicos (lentos) ("reactor térmico")
- Reactor de neutrones rápidos ("reactor rápido")
- Reactor de neutrones intermedios
- Reactor de espectro mixto
Por colocación de combustible
- Reactores heterogéneos, donde el combustible se coloca en el núcleo de forma discreta en forma de bloques, entre los cuales hay un moderador;
- Reactores homogéneos, donde el combustible y el moderador son una mezcla homogénea (sistema homogéneo).
En un reactor heterogéneo, el combustible y el moderador pueden estar separados, en particular, en un reactor de cavidad, el moderador-reflector rodea la cavidad con combustible que no contiene moderador. Desde un punto de vista físico-nuclear, el criterio de homogeneidad/heterogeneidad no es el diseño, sino la colocación de bloques de combustible a una distancia superior a la longitud de moderación de neutrones en un moderador dado. Por ejemplo, los denominados reactores de “red cerrada” están diseñados para ser homogéneos, aunque en ellos el combustible suele estar separado del moderador.
Los bloques de combustible nuclear en un reactor heterogéneo se denominan conjuntos combustibles (FA), que se colocan en el núcleo en los nodos de una red regular, formando celdas.
Por tipo de combustible
- isótopos de uranio 235, 238, 233 (235U, 238U, 233U)
- isótopo de plutonio 239 (239Pu), también isótopos 239-242Pu como una mezcla con 238U (combustible MOX)
- isótopo de torio 232 (232Th) (mediante conversión a 233U)
Según el grado de enriquecimiento:
- uranio natural
- uranio poco enriquecido
- uranio altamente enriquecido
Por composición química:
- metal u
- UO2 (dióxido de uranio)
- UC (carburo de uranio), etc.
Por tipo de refrigerante
- H2O (reactor de agua a presión)
- Gas, (reactor de grafito-gas)
- Reactor con refrigerante orgánico
- Reactor con refrigerante de metal líquido
- Reactor de sales fundidas
- Reactor refrigerado por sólidos
Por tipo de moderador
- C (reactor de grafito-gas, reactor de grafito-agua)
- H2O (Reactor de agua ligera, Reactor de agua a presión, VVER)
- D2O (Reactor Nuclear de Agua Pesada, CANDU)
- ser, ser
- Hidruros metálicos
- Sin moderador (reactor de neutrones rápidos)
Por diseño
- Reactores de tanque
- reactores de canal
método de generación de vapor
- Reactor con generador de vapor externo (PWR, VVER)
- reactor de ebullición
clasificación del OIEA
- PWR (reactores de agua a presión) - reactor de agua a presión (reactor de agua a presión);
- BWR (reactor de agua en ebullición) - reactor de agua en ebullición;
- FBR (reactor reproductor rápido) - reactor reproductor rápido;
- GCR (reactor refrigerado por gas) - reactor refrigerado por gas;
- LWGR (reactor de grafito de agua ligera) - reactor de grafito-agua
- PHWR (reactor de agua pesada presurizada) - reactor de agua pesada
Los más comunes en el mundo son los reactores de agua a presión (alrededor del 62%) y agua hirviendo (20%).
Control de reactores nucleares
El control de un reactor nuclear solo es posible debido al hecho de que durante la fisión algunos de los neutrones salen volando de los fragmentos con un retraso que puede ir desde varios milisegundos hasta varios minutos.
Para el control del reactor se utilizan varillas absorbentes, introducidas en el núcleo, fabricadas con materiales que absorben fuertemente los neutrones (principalmente B, Cd, y algunos otros) y/o una solución de ácido bórico añadida al refrigerante en una determinada concentración (boro control). El movimiento de las varillas está controlado por mecanismos especiales, accionamientos, que funcionan con señales del operador o equipo para el control automático del flujo de neutrones.
En caso de varias emergencias, se proporciona una terminación de emergencia de la reacción en cadena en cada reactor, que se lleva a cabo dejando caer todas las varillas absorbentes en el núcleo, un sistema de protección de emergencia.
calor residual
Una cuestión importante directamente relacionada con la seguridad nuclear es el calor de desintegración. Esta es una característica específica del combustible nuclear, que consiste en que, después de la terminación de la reacción en cadena de fisión y la inercia térmica, que es común para cualquier fuente de energía, la liberación de calor en el reactor continúa durante mucho tiempo, lo que crea una número de problemas técnicamente complejos.
El calor de desintegración es una consecuencia de la desintegración β y γ de los productos de fisión que se han acumulado en el combustible durante el funcionamiento del reactor. Los núcleos de los productos de fisión, como resultado de la descomposición, pasan a un estado más estable o completamente estable con la liberación de energía significativa.
Aunque la tasa de liberación de calor residual cae rápidamente a valores que son pequeños en comparación con los valores estacionarios, en los reactores de potencia de alta potencia es significativo en términos absolutos. Por esta razón, la liberación de calor de decaimiento requiere mucho tiempo para proporcionar la eliminación de calor del núcleo del reactor después de que se haya apagado. Esta tarea requiere la presencia de sistemas de enfriamiento con suministro de energía confiable en el diseño de la instalación del reactor, y también requiere el almacenamiento a largo plazo (dentro de 3 a 4 años) del combustible nuclear gastado en instalaciones de almacenamiento con una especial régimen de temperatura- piscinas de combustible gastado, que suelen estar situadas en las inmediaciones del reactor.
Para comprender el principio de operación y diseño de un reactor nuclear, debe hacer pequeña digresión en el pasado. Un reactor nuclear es un sueño encarnado, aunque no completamente, de siglos de antigüedad de la humanidad sobre una fuente inagotable de energía. Su antiguo "progenitor" es un fuego hecho de ramas secas, que una vez iluminó y calentó las bóvedas de la cueva, donde nuestros antepasados lejanos encontraron la salvación del frío. Más tarde, la gente dominó los hidrocarburos: carbón, esquisto, petróleo y gas natural.
Comenzó una era de vapor turbulenta pero de corta duración, que fue reemplazada por una era de electricidad aún más fantástica. Las ciudades se llenaron de luz, y los talleres se llenaron del zumbido de máquinas nunca antes vistas impulsadas por motores eléctricos. Entonces pareció que el progreso había llegado a su clímax.
Todo cambió a finales del siglo XIX, cuando el químico francés Antoine Henri Becquerel descubrió accidentalmente que las sales de uranio son radiactivas. Después de 2 años, sus compatriotas Pierre Curie y su esposa Maria Sklodowska-Curie obtuvieron de ellos radio y polonio, y su nivel de radiactividad era millones de veces superior al del torio y el uranio.
El relevo lo recogió Ernest Rutherford, quien estudió en detalle la naturaleza de los rayos radiactivos. Así comenzó la era del átomo, que dio a luz a su amado hijo: el reactor nuclear.
primer reactor nuclear
El "primogénito" es de los EE.UU. En diciembre de 1942, el reactor dio la primera corriente, que recibió el nombre de su creador, uno de los más grandes físicos del siglo, E. Fermi. Tres años después en Canadá encontró la vida planta nuclear ZEEP. "Bronce" fue para el primer reactor soviético F-1, lanzado a fines de 1946. I. V. Kurchatov se convirtió en el jefe del proyecto nuclear doméstico. Hoy en día, más de 400 unidades de energía nuclear están funcionando con éxito en el mundo.
Tipos de reactores nucleares
Su propósito principal es apoyar una reacción nuclear controlada que produzca electricidad. Algunos reactores producen isótopos. En definitiva, son dispositivos en cuyas profundidades unas sustancias se convierten en otras con la liberación de una gran cantidad de energía térmica. Este es un tipo de "horno", donde en lugar de los combustibles tradicionales, se "queman" isótopos de uranio: U-235, U-238 y plutonio (Pu).
A diferencia, por ejemplo, de un coche diseñado para varios tipos de gasolina, cada tipo de combustible radiactivo tiene su propio tipo de reactor. Hay dos de ellos: en neutrones lentos (con U-235) y rápidos (con U-238 y Pu). La mayoría de las centrales nucleares están equipadas con reactores de neutrones lentos. Además de las centrales nucleares, las instalaciones "funcionan" en centros de investigación, en submarinos nucleares y.
como es el reactor
Todos los reactores tienen aproximadamente el mismo esquema. Su "corazón" es la zona activa. Se puede comparar aproximadamente con el horno de una estufa convencional. Solo que en lugar de leña hay combustible nuclear en forma de elementos combustibles con un moderador: TVEL. La zona activa se encuentra dentro de una especie de cápsula, un reflector de neutrones. Las barras de combustible son "lavadas" por el refrigerante: agua. Porque en el "corazón" es muy nivel alto radiactividad, está rodeado de una protección radiológica fiable.
Los operadores controlan la operación de la planta con la ayuda de dos sistemas críticos, el control de reacción en cadena y el sistema de control remoto. Si surge una situación de emergencia, la protección de emergencia se activa instantáneamente.
Cómo funciona el reactor
La "llama" atómica es invisible, ya que los procesos ocurren al nivel de la fisión nuclear. En el curso de una reacción en cadena, los núcleos pesados se rompen en fragmentos más pequeños que, estando en estado excitado, se convierten en fuentes de neutrones y otras partículas subatómicas. Pero el proceso no termina ahí. Los neutrones continúan "aplastándose", como resultado de lo cual se libera mucha energía, es decir, lo que sucede por lo que se construyen las centrales nucleares.
La tarea principal del personal es mantener una reacción en cadena con la ayuda de barras de control a un nivel constante y ajustable. Esta es su principal diferencia con la bomba atómica, donde el proceso de descomposición nuclear es incontrolable y avanza rápidamente, en forma de una poderosa explosión.
Lo que pasó en la central nuclear de Chernobyl
Una de las principales causas de la catástrofe en la planta de energía nuclear de Chernobyl en abril de 1986 fue una grave violación de las reglas de seguridad operativa en el proceso de mantenimiento de rutina en la cuarta unidad de energía. Luego se extrajeron 203 barras de grafito del núcleo al mismo tiempo en lugar de las 15 permitidas por la normativa. Como resultado, la reacción en cadena descontrolada que comenzó terminó en una explosión térmica y la destrucción completa de la unidad de potencia.
Reactores de nueva generación
Durante la última década, Rusia se ha convertido en uno de los líderes mundiales en energía nuclear. Sobre el este momento La Corporación Estatal Rosatom está construyendo plantas de energía nuclear en 12 países, donde se están construyendo 34 unidades de energía. Una demanda tan alta es evidencia del alto nivel de la tecnología nuclear rusa moderna. Los siguientes en la línea son los nuevos reactores de cuarta generación.
"Brest"
Uno de ellos es Brest, que se está desarrollando como parte del proyecto Breakthrough. Los sistemas actuales de ciclo abierto funcionan con uranio poco enriquecido, lo que deja una gran cantidad de combustible gastado que se desecha a un costo enorme. "Brest": un reactor de neutrones rápidos es único en un ciclo cerrado.
En él, el combustible gastado, después de un procesamiento adecuado en un reactor de neutrones rápidos, vuelve a convertirse en un combustible completo que puede volver a cargarse en la misma instalación.
Brest se distingue por un alto nivel de seguridad. Nunca "explotará" ni siquiera en el accidente más grave, es muy económico y respetuoso con el medio ambiente, ya que reutiliza su uranio "renovado". Tampoco se puede utilizar para producir plutonio apto para armas, lo que abre las perspectivas más amplias para su exportación.
VVER-1200
VVER-1200 es un innovador reactor de generación 3+ con una capacidad de 1150 MW. Gracias a sus capacidades técnicas únicas, tiene una seguridad operativa casi absoluta. El reactor está equipado con abundantes sistemas de seguridad pasiva, que funcionarán incluso en ausencia de suministro eléctrico en modo automático.
Uno de ellos es un sistema pasivo de eliminación de calor, que se activa automáticamente cuando el reactor está completamente desenergizado. En este caso, se proporcionan tanques hidráulicos de emergencia. Con una caída de presión anormal en el circuito primario, se suministra al reactor una gran cantidad de agua que contiene boro, que extingue la reacción nuclear y absorbe los neutrones.
Otro know-how se encuentra en la parte inferior de la contención: la "trampa" de la masa fundida. Si, no obstante, como consecuencia de un accidente, el núcleo "pierde", la "trampa" no permitirá el colapso de la contención y evitará la entrada de productos radiactivos en el suelo.
La energía nuclear es una forma moderna y en rápido desarrollo de generar electricidad. ¿Sabes cómo se organizan las centrales nucleares? ¿Cuál es el principio de funcionamiento de una central nuclear? ¿Qué tipos de reactores nucleares existen hoy en día? Intentaremos considerar en detalle el esquema de operación de una planta de energía nuclear, profundizar en el diseño de un reactor nuclear y descubrir qué tan seguro es el método atómico para generar electricidad.
¿Cómo se organiza una central nuclear?
Cualquier estación es un recinto cerrado alejado de la zona residencial. Hay varios edificios en su territorio. El edificio más importante es el edificio del reactor, junto a él se encuentra la sala de turbinas desde donde se controla el reactor, y el edificio de seguridad.
El esquema es imposible sin un reactor nuclear. Un reactor atómico (nuclear) es un dispositivo de una planta de energía nuclear, que está diseñado para organizar una reacción en cadena de fisión de neutrones con la liberación obligatoria de energía en este proceso. Pero, ¿cuál es el principio de funcionamiento de una central nuclear?
Toda la planta del reactor está situada en el edificio del reactor, una gran torre de hormigón que oculta el reactor y que, en caso de accidente, contendrá todos los productos de una reacción nuclear. Esta gran torre recibe el nombre de contención, cascarón hermético o contención.
La zona de contención en los nuevos reactores tiene 2 paredes gruesas de hormigón - cáscaras.
Una capa exterior de 80 cm de espesor protege el área de contención de las influencias externas.
La capa interior con un espesor de 1 metro 20 cm tiene cables de acero especiales en su dispositivo, que aumentan la resistencia del hormigón casi tres veces y no permitirán que la estructura se desmorone. DE en el interior está revestido con una fina lámina de acero especial, que está diseñada para servir como protección adicional a la contención y, en caso de accidente, evitar que el contenido del reactor se derrame fuera del área de contención.
Tal dispositivo de una planta de energía nuclear puede resistir la caída de un avión que pesa hasta 200 toneladas, un terremoto de magnitud 8, un tornado y un tsunami.
El primer recinto presurizado se construyó en la planta de energía nuclear estadounidense Connecticut Yankee en 1968.
La altura total del área de contención es de 50-60 metros.
¿De qué está hecho un reactor nuclear?
Para comprender el principio de funcionamiento de un reactor nuclear y, por lo tanto, el principio de funcionamiento de una planta de energía nuclear, debe comprender los componentes del reactor.
- zona activa. Esta es el área donde se colocan el combustible nuclear (liberador de calor) y el moderador. Los átomos de combustible (la mayoría de las veces el uranio es el combustible) realizan una reacción en cadena de fisión. El moderador está diseñado para controlar el proceso de fisión y le permite llevar a cabo la reacción requerida en términos de velocidad y fuerza.
- Reflector de neutrones. El reflector rodea la zona activa. Consta del mismo material que el moderador. De hecho, esta es una caja, cuyo objetivo principal es evitar que los neutrones salgan del núcleo y entren ambiente.
- Refrigerante. El refrigerante debe absorber el calor que se liberó durante la fisión de los átomos de combustible y transferirlo a otras sustancias. El refrigerante determina en gran medida cómo se diseña una planta de energía nuclear. El refrigerante más popular hoy en día es el agua.
Sistema de control de reactores. Sensores y mecanismos que ponen en marcha el reactor de la central nuclear.
Combustible para centrales nucleares
¿Qué hace una central nuclear? El combustible para las centrales nucleares son elementos químicos con propiedades radiactivas. En todas las plantas de energía nuclear, el uranio es uno de esos elementos.
El diseño de las centrales implica que las centrales nucleares funcionan con un combustible compuesto complejo y no con un elemento químico puro. Y para extraer combustible de uranio del uranio natural, que se carga en un reactor nuclear, es necesario realizar muchas manipulaciones.
Uranio enriquecido
El uranio consta de dos isótopos, es decir, contiene núcleos con masas diferentes. Fueron nombrados por el número de protones y neutrones isótopo -235 e isótopo-238. Los investigadores del siglo XX comenzaron a extraer uranio 235 del mineral, porque. era más fácil de descomponer y transformar. Resultó que solo hay un 0,7% de dicho uranio en la naturaleza (los porcentajes restantes fueron al isótopo 238).
¿Qué hacer en este caso? Decidieron enriquecer uranio. El enriquecimiento de uranio es un proceso en el que quedan muchos isótopos 235x necesarios y pocos isótopos 238x innecesarios. La tarea de los enriquecedores de uranio es producir casi el 100 % de uranio-235 a partir del 0,7 %.
El uranio se puede enriquecer utilizando dos tecnologías: difusión de gas o centrifugación de gas. Para su uso, el uranio extraído del mineral se convierte en estado gaseoso. En forma de gas, se enriquece.
polvo de uranio
El gas de uranio enriquecido se convierte en un estado sólido: dióxido de uranio. Este uranio sólido puro 235 parece grandes cristales blancos que luego se trituran en polvo de uranio.
tabletas de uranio
Los gránulos de uranio son arandelas de metal sólido, de un par de centímetros de largo. Para moldear tales tabletas a partir de polvo de uranio, se mezcla con una sustancia, un plastificante, mejora la calidad del prensado de tabletas.
Las arandelas prensadas se hornean a una temperatura de 1200 grados centígrados durante más de un día para dar a las tabletas una fuerza especial y resistencia a las altas temperaturas. La forma en que funciona directamente una planta de energía nuclear depende de qué tan bien se comprima y hornee el combustible de uranio.
Las tabletas se hornean en cajas de molibdeno, porque. solo este metal puede no derretirse a temperaturas "infernales" de más de mil quinientos grados. Después de eso, el combustible de uranio para las centrales nucleares se considera listo.
¿Qué es TVEL y TVS?
El núcleo del reactor parece un enorme disco o tubería con agujeros en las paredes (según el tipo de reactor), 5 veces más grande que un cuerpo humano. Estos agujeros contienen combustible de uranio, cuyos átomos llevan a cabo la reacción deseada.
Es imposible simplemente arrojar combustible a un reactor, bueno, si no quieres que explote toda la estación y un accidente con consecuencias para un par de estados cercanos. Por lo tanto, el combustible de uranio se coloca en barras de combustible y luego se recolecta en conjuntos de combustible. ¿Qué significan estas abreviaturas?
- TVEL - elemento combustible (no confundir con el mismo nombre empresa rusa que los produce). De hecho, se trata de un tubo de zirconio delgado y largo hecho de aleaciones de zirconio, en el que se colocan gránulos de uranio. Es en las barras de combustible donde los átomos de uranio comienzan a interactuar entre sí, liberando calor durante la reacción.
El circonio fue elegido como material para la producción de barras de combustible debido a sus propiedades refractarias y anticorrosivas.
El tipo de elementos combustibles depende del tipo y estructura del reactor. Como regla general, la estructura y el propósito de las barras de combustible no cambian; la longitud y el ancho del tubo pueden ser diferentes.
La máquina carga más de 200 gránulos de uranio en un tubo de circonio. En total, alrededor de 10 millones de gránulos de uranio trabajan simultáneamente en el reactor.
FA - conjunto de combustible. Los trabajadores de la central nuclear llaman haces de elementos combustibles.
De hecho, se trata de varios TVEL unidos entre sí. Los conjuntos de combustible son combustible nuclear listo para usar, con lo que funciona una planta de energía nuclear. Se trata de elementos combustibles que se cargan en un reactor nuclear. Se colocan entre 150 y 400 elementos combustibles en un reactor.
Dependiendo del reactor en el que operará el conjunto de combustible, vienen en diferentes formas. A veces, los paquetes se doblan en forma cúbica, a veces en forma cilíndrica, a veces en forma hexagonal.
Un elemento combustible durante 4 años de funcionamiento genera la misma cantidad de energía que cuando se queman 670 vagones de carbón, 730 tanques con gas natural o 900 tanques cargados con petróleo.
Hoy en día, los elementos combustibles se fabrican principalmente en fábricas de Rusia, Francia, EE. UU. y Japón.
Para entregar combustible para plantas de energía nuclear a otros países, los conjuntos de combustible se sellan en tuberías de metal largas y anchas, el aire se bombea fuera de las tuberías y se entrega a bordo de aviones de carga mediante máquinas especiales.
El combustible nuclear para las plantas de energía nuclear pesa prohibitivamente mucho, tk. El uranio es uno de los más metales pesados en el planeta. Su gravedad específica es 2,5 veces mayor que la del acero.
Central nuclear: principio de funcionamiento
¿Cuál es el principio de funcionamiento de una central nuclear? El principio de funcionamiento de las centrales nucleares se basa en una reacción en cadena de fisión de átomos de una sustancia radiactiva: el uranio. Esta reacción tiene lugar en el núcleo de un reactor nuclear.
Si no entra en las complejidades de la física nuclear, el principio de funcionamiento de una planta de energía nuclear se ve así:
Una vez que se pone en marcha el reactor nuclear, se retiran las barras absorbentes de las barras de combustible, lo que evita que el uranio reaccione.
Tan pronto como se retiran las varillas, los neutrones de uranio comienzan a interactuar entre sí.
Cuando los neutrones chocan se produce una mini-explosión a nivel atómico, se libera energía y nacen nuevos neutrones, comienza a producirse una reacción en cadena. Este proceso libera calor.
El calor se transfiere al refrigerante. Según el tipo de refrigerante, se convierte en vapor o gas, que hace girar la turbina.
La turbina impulsa un generador eléctrico. Es él quien, de hecho, genera electricidad.
Si no sigue el proceso, los neutrones de uranio pueden chocar entre sí hasta que el reactor explote y toda la planta de energía nuclear explote en pedazos. Los sensores informáticos controlan el proceso. Detectan un aumento de temperatura o un cambio de presión en el reactor y pueden detener automáticamente las reacciones.
¿Cuál es la diferencia entre el principio de funcionamiento de las centrales nucleares y las centrales térmicas (centrales térmicas)?
Las diferencias en el trabajo son solo en las primeras etapas. En las centrales nucleares, el refrigerante recibe calor de la fisión de átomos de combustible de uranio, en las centrales térmicas, el refrigerante recibe calor de la combustión de combustible orgánico (carbón, gas o petróleo). Después de que los átomos de uranio o el gas con carbón hayan liberado calor, los esquemas de operación de las centrales nucleares y las centrales térmicas son los mismos.
Tipos de reactores nucleares
El funcionamiento de una central nuclear depende del funcionamiento de su reactor nuclear. Hoy en día existen dos tipos principales de reactores, que se clasifican según el espectro de neuronas:
Un reactor de neutrones lentos, también llamado reactor térmico.
Para su funcionamiento se utiliza uranio 235, que pasa por las etapas de enriquecimiento, creación de tabletas de uranio, etc. Hoy en día, los reactores de neutrones lentos son la gran mayoría.
Reactor de neutrones rápidos.
Estos reactores son el futuro, porque trabajan con uranio-238, que es de diez centavos por docena en la naturaleza y no es necesario enriquecer este elemento. La desventaja de tales reactores es solo en costos muy altos para el diseño, construcción y lanzamiento. Hoy en día, los reactores de neutrones rápidos funcionan solo en Rusia.
El refrigerante en los reactores de neutrones rápidos es mercurio, gas, sodio o plomo.
Los reactores de neutrones lentos, que se utilizan hoy en día en todas las plantas de energía nuclear del mundo, también vienen en varios tipos.
La organización OIEA (Agencia Internacional de Energía Atómica) ha creado su propia clasificación, que se utiliza con mayor frecuencia en la industria nuclear mundial. Dado que el principio de funcionamiento de una central nuclear depende en gran medida de la elección del refrigerante y moderador, el OIEA ha basado su clasificación en estas diferencias.
Desde un punto de vista químico, el óxido de deuterio es un moderador y refrigerante ideal, porque sus átomos interactúan más efectivamente con los neutrones de uranio en comparación con otras sustancias. En pocas palabras, el agua pesada realiza su tarea con pérdidas mínimas y resultados máximos. Sin embargo, su producción cuesta dinero, mientras que es mucho más fácil usar el agua "ligera" y familiar habitual para nosotros.
Algunos datos sobre los reactores nucleares...
¡Es interesante que un reactor de una planta de energía nuclear se construya durante al menos 3 años!
Para construir un reactor, se necesita un equipo que funcione con una corriente eléctrica de 210 kiloamperios, que es un millón de veces la corriente que puede matar a una persona.
Una coraza (elemento estructural) de un reactor nuclear pesa 150 toneladas. Hay 6 de estos elementos en un reactor.
Reactor de agua a presión
Ya hemos averiguado cómo funciona la central nuclear en general, para que podamos poner todo en orden, veamos cómo funciona el reactor nuclear de agua a presión más popular.
Actualmente, en todo el mundo se utilizan reactores de agua a presión de generación 3+. Se consideran los más confiables y seguros.
Todos los reactores de agua a presión del mundo durante todos los años de su funcionamiento en total ya han logrado ganar más de 1000 años de funcionamiento sin problemas y nunca han dado desviaciones graves.
La estructura de las centrales nucleares basadas en reactores de agua a presión implica que entre las barras de combustible circula agua destilada, calentada a 320 grados. Para evitar que entre en estado de vapor, se mantiene bajo una presión de 160 atmósferas. El esquema NPP lo llama agua primaria.
El agua calentada ingresa al generador de vapor y cede su calor al agua del circuito secundario, luego de lo cual “regresa” nuevamente al reactor. Exteriormente, parece que las tuberías del circuito de agua primario están en contacto con otras tuberías: el agua del segundo circuito se transfiere calor entre sí, pero las aguas no se ponen en contacto. Los tubos están en contacto.
Por lo tanto, se excluye la posibilidad de que la radiación ingrese al agua del circuito secundario, que participará más en el proceso de generación de electricidad.
Seguridad de las centrales nucleares
Habiendo aprendido el principio de funcionamiento de las centrales nucleares, debemos comprender cómo se organiza la seguridad. Actualmente, el diseño de las centrales nucleares requiere una mayor atención a las normas de seguridad.
El coste de la seguridad de las centrales nucleares es aproximadamente el 40% del coste total de la propia central.
El esquema de la central nuclear incluye 4 barreras físicas que evitan la liberación de sustancias radiactivas. ¿Qué se supone que deben hacer estas barreras? En el momento adecuado, ser capaz de detener la reacción nuclear, garantizar la eliminación constante de calor del núcleo y del propio reactor, y evitar la liberación de radionúclidos de la contención (zona de contención).
- La primera barrera es la fuerza de los gránulos de uranio. Es importante que no colapsen bajo la influencia de altas temperaturas en un reactor nuclear. En muchos sentidos, el funcionamiento de una planta de energía nuclear depende de cómo se "hornearon" los gránulos de uranio en la etapa inicial de producción. Si las pastillas de combustible de uranio se hornean incorrectamente, las reacciones de los átomos de uranio en el reactor serán impredecibles.
- La segunda barrera es la estanqueidad de las barras de combustible. Los tubos de circonio deben estar herméticamente sellados, si se rompe la estanqueidad, en el mejor de los casos, el reactor se dañará y se detendrá el trabajo, en el peor de los casos, todo volará por los aires.
- La tercera barrera es una vasija de reactor de acero fuerte. a, (esa misma torre grande - un área de contención) que "sostiene" todos los procesos radiactivos en sí misma. El casco está dañado: la radiación se liberará a la atmósfera.
- La cuarta barrera son las barras de protección de emergencia. Por encima de la zona activa, las varillas con moderadores están suspendidas en imanes, que pueden absorber todos los neutrones en 2 segundos y detener la reacción en cadena.
Si, a pesar de la construcción de una central nuclear con muchos grados de protección, no es posible enfriar el núcleo del reactor en el momento adecuado y la temperatura del combustible sube a 2600 grados, entonces entra en juego la última esperanza del sistema de seguridad. - la llamada trampa de fusión.
El hecho es que a tal temperatura, el fondo de la vasija del reactor se derretirá y todos los restos de combustible nuclear y estructuras fundidas fluirán hacia un "vidrio" especial suspendido sobre el núcleo del reactor.
La trampa de fusión es refrigerada y refractaria. Está lleno del llamado "material de sacrificio", que detiene gradualmente la reacción en cadena de la fisión.
Así, el esquema de la central nuclear implica varios grados de protección, que excluyen casi por completo cualquier posibilidad de accidente.
El reactor nuclear funciona sin problemas y con precisión. De lo contrario, como saben, habrá problemas. Pero, ¿qué está pasando dentro? Intentemos formular el principio de funcionamiento de un reactor nuclear (atómico) de forma breve, clara, con paradas.
De hecho, allí está ocurriendo el mismo proceso que en una explosión nuclear. Solo que ahora la explosión ocurre muy rápidamente, y en el reactor todo esto se prolonga durante mucho tiempo. Al final, todo permanece sano y salvo, y obtenemos energía. No tanto como para que todo a su alrededor se rompiera de inmediato, sino lo suficiente como para proporcionar electricidad a la ciudad.
cómo funciona un reactortorres de enfriamiento NPP
Antes de comprender cómo funciona una reacción nuclear controlada, debe saber qué es una reacción nuclear en general.
Una reacción nuclear es un proceso de transformación (fisión) de núcleos atómicos durante su interacción con partículas elementales y cuantos gamma.
Las reacciones nucleares pueden tener lugar tanto con absorción como con liberación de energía. Las segundas reacciones se utilizan en el reactor.
Un reactor nuclear es un dispositivo cuya finalidad es mantener una reacción nuclear controlada con liberación de energía.
A menudo, un reactor nuclear también se llama reactor nuclear. Tenga en cuenta que no hay una diferencia fundamental aquí, pero desde el punto de vista de la ciencia, es más correcto usar la palabra "nuclear". Ahora hay muchos tipos de reactores nucleares. Estos son enormes reactores industriales diseñados para generar energía en centrales eléctricas, reactores submarinos nucleares, pequeños reactores experimentales utilizados en experimentos científicos. Incluso hay reactores que se utilizan para desalinizar agua de mar.
La historia de la creación de un reactor nuclear.
El primer reactor nuclear se puso en marcha en el no tan lejano 1942. Ocurrió en los Estados Unidos bajo el liderazgo de Fermi. Este reactor se llamó la "pila de leña de Chicago".
En 1946, el primer reactor soviético se puso en marcha bajo la dirección de Kurchatov. El cuerpo de este reactor era una bola de siete metros de diámetro. Los primeros reactores no tenían sistema de refrigeración y su potencia era mínima. Por cierto, el reactor soviético tenía una potencia promedio de 20 watts, mientras que el estadounidense tenía solo 1 watt. A modo de comparación: la potencia media de los reactores de potencia modernos es de 5 gigavatios. Menos de diez años después del lanzamiento del primer reactor, se inauguró en la ciudad de Obninsk la primera central nuclear industrial del mundo.
El principio de funcionamiento de un reactor nuclear (atómico)
Cualquier reactor nuclear consta de varias partes: núcleo con combustible y moderador, reflector de neutrones, refrigerante, sistema de control y protección. Los isótopos de uranio (235, 238, 233), plutonio (239) y torio (232) se utilizan con mayor frecuencia como combustible en reactores. La zona activa es una caldera a través de la cual fluye agua ordinaria (refrigerante). Entre otros refrigerantes, el "agua pesada" y el grafito líquido se usan con menos frecuencia. Si hablamos del funcionamiento de una central nuclear, entonces se utiliza un reactor nuclear para generar calor. La electricidad en sí se genera por el mismo método que en otros tipos de centrales eléctricas: el vapor hace girar una turbina y la energía del movimiento se convierte en energía eléctrica.
A continuación se muestra un diagrama del funcionamiento de un reactor nuclear.
esquema de operación de un reactor nuclearEsquema de un reactor nuclear en una central nuclear
Como ya hemos dicho, la desintegración de un núcleo de uranio pesado produce elementos más ligeros y unos pocos neutrones. Los neutrones resultantes chocan con otros núcleos, provocando también su fisión. En este caso, el número de neutrones crece como una avalancha.
Aquí es necesario mencionar el factor de multiplicación de neutrones. Entonces, si este coeficiente supera un valor igual a uno, se produce una explosión nuclear. Si el valor es menor que uno, hay muy pocos neutrones y la reacción se extingue. Pero si mantiene el valor del coeficiente igual a uno, la reacción continuará durante mucho tiempo y de manera estable.
¿La pregunta es como hacerlo? En el reactor, el combustible se encuentra en los llamados elementos combustibles (TVELs). Estas son varillas que contienen combustible nuclear en forma de pequeños gránulos. Las barras de combustible están conectadas en cassettes hexagonales, de los cuales puede haber cientos en el reactor. Los casetes con barras de combustible están ubicados verticalmente, mientras que cada barra de combustible tiene un sistema que le permite ajustar la profundidad de su inmersión en el núcleo. Además de los casetes en sí, hay barras de control y barras de protección de emergencia entre ellos. Las varillas están hechas de un material que absorbe bien los neutrones. Por lo tanto, las barras de control se pueden bajar a diferentes profundidades en el núcleo, ajustando así el factor de multiplicación de neutrones. Las barras de emergencia están diseñadas para apagar el reactor en caso de emergencia.
¿Cómo se pone en marcha un reactor nuclear?
Descubrimos el principio mismo de funcionamiento, pero ¿cómo iniciar y hacer que el reactor funcione? En términos generales, aquí está: una pieza de uranio, pero después de todo, una reacción en cadena no comienza por sí sola. El caso es que en física nuclear existe el concepto de masa crítica.
Combustible nuclearCombustible nuclear
La masa crítica es la masa de material fisible necesaria para iniciar una reacción nuclear en cadena.
Con la ayuda de elementos combustibles y barras de control, primero se crea una masa crítica de combustible nuclear en el reactor y luego se lleva el reactor al nivel de potencia óptimo en varias etapas.
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En este artículo, hemos tratado de darle una idea general de la estructura y el principio de funcionamiento de un reactor nuclear (atómico). Si tiene alguna pregunta sobre el tema o le han pedido una tarea en física nuclear en la universidad, comuníquese con los especialistas de nuestra empresa. Nosotros, como de costumbre, estamos listos para ayudarlo a resolver cualquier problema urgente de sus estudios. Mientras tanto, estamos haciendo esto, ¡su atención es otro video educativo!
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