АЭ технологиясы Тақырып: ЯР қондырғысы және оның жұмыс істеу принципі

2 Негізгі сұрақтар ЯР қондырғысы ЯР-дың жұмыс істеу принципі

3 ЯДРОЛЫҚ РЕАКТОР Атом ядросы бөлінуінің басқарылатын тізбекті реакция сын жүзеге асыратын құрылғы.

4 ЯР құрылысы және оның бөліктері Корпус ішіндегі бөлшектері (жилутасығыш канал дар, баяулатқыш және шағылдырғыш, реттеу жүйелері және т.б). Басқару және қауіпсізді жүйесі. Шамадан тыс отын жүйесі. Корпус. Биологиялық қауіпсіздік.

5 ЯР құрылысы және оның бөліктері

6 1 – Активті аймақ (технологиялық канал дар жиынтығы) 2 - Баяулат 3 – Нейтронды шағылыстырғыштар 5, 12 –Бүйір және аллодыңғы жилулық экран дар 6, 7, 8 – Басқару және қауіпсіздік жүйесінің жұмыс органдары 9 – Басқару және қауіпсіздік жүйесінің канал дары 10 – Басқару және қауіпсізді жүйесінің механизмі 12 –Нейтрон ағынының тығыздық детекторы 13 – Биологиялық қорғағыш (бетонды қондырғы)

7 ЯР классификациясы 1. Отынның изотропты құрамына. 2. Ядролық отынның химиялық құрамына. 3. Активті аймақ түріне. 4. Нейтрон энергия сына. 5. Баяулатқыш материалы на. 6. Жылутасығыш түріне және оның күйіне.

8 Отынның изотропты құрамына Табиғи уран (0,72 % 235 U). Қаныққан уран (от 1 до 90 % 235 U).

9 Отынның химиялық құрамына Металлды отын (Ni, Mo, Fe и др.). Керамикалық отын (UO 2, UC, USi 2 ).

10 Активті аймақ түріне Жылутасығыш қозғалысын ұйымдастыру әдісіне байланысты (корпустық, каналлодық).

11 РБМК-1000 каналлоды реакторы

12 Каналлоды реактордың жилулық сүлбесі 1. Реактор 2. Технологический канал 3.Барабан-сепаратор 4. Всасывающий коллектор 5. Напорный коллектор 6. РГК (раздаточный групповой коллектор) 7. ГЦН 8. Трубопроводы питательной воды 9.Паропроводы

13 ВВЭР-1000 корпустық реакторы

14 ВВЭР-1200 реакторының корпусы

15 ВК-300 корпустық реакторы

16 Нейтрондар энергия сына байланысты Жылулық нейтрон дар қолданатын реакторлар (<0,5 эВ). Жылдам нейтрон дар қолданатын реакторлар (>0,1МэВ). ЕСКЕРТУ Электронвольт – энергияның жүйеден тыс бірлігі. 1 Э. – екі нүктесінің арасындағы потенциалдар айырмасы 1 В-қа тең өрісте үдей қозғалған электрон энергия сына тең. 1 эВ = 1,602×10 19 Дж

17 Баяулатқыш материалы на. Графитті баяулатқыш. Табиғи (жеңіл) су. Ауыр суллы реакторлар (DO 2 - баяулатқышы).

18 Жылулық нейтронды реакторлар Жеңіл суллы баяулатқыш - (LWR, BWR, PWR); Табиғи (жеңіл) суллы баяулатқыш - (HWR, CANDU); Графитті баяулатқыш - (Magnox, AGR, HTGR, LWGR ); ЕСКЕРТУ LWR - light water rector ; BWR - boiling water rector (ВК); PWR - pressuzired water rector (ВВЭР) ; HWR - heavy water rector ; AGR - advanced gas-cooled reactor; HTGR - high-temperature gas-cooled reactor; LWGR – light water graphite reactor (РБМК, ЭГП)

19

20 Жылулық нейтронды реактордың құрылымдық сүлбесі ВВЭР-1000 Корпустық. Отын – қаныққан уран диоксиді ( 235 U ураны бойынша 5% дейін ). Жылутасығыш – жоғары қысымды қайнамаған су. Баяулатқыш – жоғары қысымды қайнамаған су. Твэл түрі – стерженді.

21 РБМК-1000 жилулық нейтронды реакторы Каналлоды. Отын – қаныққан уран диоксиді ( 235 U ураны бойынша 4% дейін ). Жылутасғыш – қайнап жатқан су. Баяулатқыш – графит. Твэлдер түрі – стерженді.

22 РБМК-1000 типті реактордың бірнеше айналымды, мәжбүрлі циркуляциялы контурының сүлбесі

23 CANDU типті жилулық нейтронды реакторы Каналлоды. Отын – табиғи уран (уран диоксиді). Жылутасығыш – жеңіл су. Баяулатқыш – ауры су. Твэл түрі – стерженді.

24 Жылдам нейтронды реактор Сұйық-металлды баяулатқышпен - (LMFBR) ЕСКЕРТУ. LMFBR - liguit metal fast breder rector ;

25 БН-600 типті жил дам нейтронды реактордың құрылымдық сүлбесі Корпусты; интеграллоды компоновка. Отын – жоғары қаныққан уран диоксиді ( 235 U-ны бойынша 21% дейін ). Жылутасығыш – сұйық Na. Твэл типі – стерженді.

26 Табиғаттағы кейбір химиялық элемент тер тұрақсыз және, - немсе сәулелері әсерінен ыдырайды Бұл процестер жилу бөле жүреді, бірақ олар тәжірибелік мақсатта пайдалану үшін өте баяу. Ал бөліну процесінде энергия әлде қайда жил дам бөлінеді. ЯР-дың жұмыс принципі

27 Ядролық энергетика да жилуды алу негізі 235 U ядро сын нейтрон дар әсерімен бөлу реакциясы болып табылады. Бөлінудің әр кезеңінде 2-3 жаңа нейтрон пайда болады және бөліну процесс өздігінен жүре аллоды. 235 U +n = A + B + 2,6 n + β Мэв Ядроның бөлінуі

28 Сол жақта ядро және бөліне процесіне қатысатын бөлшек, ал оң жақта 2,46 жаңа нейтрон, β-бөлшектері, - кванты және шамамен 195±5 Мэв-ға тең бөліну реакция сының энергиясы 1 кг 235 U толық бөлінгенде шығатын энергия 1, ккал-ға тең Бұл энергия 2700 тонна көмір энергиясымен тең (запалы көмірдің жилу шығару қабілеті – 7000 ккал/кг). Ядроның бөлінуі

29 1 кг 235 U ыдыраған кезде бөлініп шыгатын энергия. Ыдырау өнімдері …64*10 12 Дж (80%) Ыдырау нейтрон дары…2*10 12 Дж (2,5%) Жылдам Ɣ -сәуленлену…3*10 12 Дж (3,75%) Ыдырау өнімдерінің бөлінуі : β- сәуленлену….. 3*10 12 Дж (3,75%) Ɣ -сәуленлену……3*10 12 Дж (3,75%) Нейтрино…….…5*10 12 Дж (6,25%) Барлығы…80*10 12 Дж

U ыдырағандағы энергия 1 кг 235 U 2700 т көмір =

31 Ядролардың ыдырауы 235 U изотопы реакцияға бөліне алтын изотоп ретінде каты сады, бірақ табиғи уранда оның үлесі тек 0,7 %. Калған 99,3 % ыдырау процесін айтарлықтай қиындататын 238 U изотыбына тиесілі. Сондықтан да ядролы энергетикады көбінэссе табиғи емс, құрамында 235 U изотопы 2-15% дейінгі байытылған уран қолданылады.

32 Табиғи U ыдыратылғанда пайда болатын энергия 1 кг табиғи U 20 т көмір =

33 Ядролардың ыдырауы 2-3 нейтронды ыдырату реакциясы кезіндегі жил дамдық шамамен км/с (жил дам), негізінде бұл басқа 235 U атомдарының ыдырау реакция сын тудыруы мүмкін Бірақ егерьььь нейтрон дардың жалдамдығын 2 км/с(баяу немсе жилулық) дейін төмендетсе бұл қатынастың ықтималлодығын 1000 эссе арттыруга болады Жылдам нейтрон дарды қолданатын ядролы реакторлырды- жил дам, ал баяу нейтрон дарды қолданатын-жилулық деп аталлоды.

34 Нейтрондардың тежелуі Басқа атомдармен соғылу нәтижесінде жил дам нейтрон дар жилулық нейтрон дарға айналлоды. Бұл процесс тежелу процесі деп аталыды. Тежелу процесі жүретін материал- тежелтуші деп аталлоды. Ең жақсы тежелтушілер: ауры су, графит,кәдімгі су

35 Реактор түрлері Әр түрлі отынның комбинациясы әсерінен пайда болған реактор түрлері: 1. Тежеткіш – ауры су, табиғи-отынды уран…….CANDU. 2. Тежеткіш – графит, табиғи-отынды уран…….Magnox реактор лары. 3. Тежеткіш – су, байытылған-отынды уран………ВВЭР, PWR, BWR реактор лары. 4. Тежеткіш – графит, байытылған-отынды уран……. РБМК реактор лары.

36 Ыдырау реакция сындағы нейтрон дар балансы

37 «Жылулық» ЯР нейтрон дар балансы

бөлінуге 259 нейтрон. Пайда болғаннан 59 нейтрон «сөнеді»

нейтрон каллоды: U нейтронды жұтыды және 63 ыдырау береді Қалған 15 нейтрон бөлінбейтін U-236 изотопы пайда болу әсерінен жұтылады U бастапқы нейтронды жұтады да 5 ыдырау береді. Қалган 58 нейтронның жұтылуы Pu-239 пайда болуына алып келеді Pu-239 бастапқы 59 нейтронды жұтады да 32 ыдырау береді. Қалган 27 нейтронның ыдырауы жоғарғы Pu изотопын тудырады

40 Отын шығынына байланысты АЭС және ЖЭО салыстыру 1 кг U-235 толық ыдыратылғанда реаакторда 8*10 13 Дж жилу энергиясы түзіледі Электр қуаты 1000МВт АЭС-те күніне 3,5 кг U-235 қолданылады Дәл сендай қуаттағы ЖЭО-да… 9450 т көмір.

41 Ядролы реактордың басқару ерекшеліктері

42 «k көбею коффиценті» түсінігі Бір жұтылған немсе жоғалған нейтронға өндірілген нейтрон дар саны k>1, егерьььь реакторда нейтрон саны дартса; k=1, егерьььь нейтрон саны өзгермэссе; k<1, егерьььь нейтрон саны азайса

43 «Реактивность» түсінігі

44 Реактор кинетикасының теңдеуі Мұнда, n – уақыт бірлігіндегі нейтрон тығыздығы, 1/м³; n 0 – бастапқы уақыттағы нейтрон тығыздығы, 1/м³; l – бір буындағы нейтрон дардың орташа өмір ұзақтығы

45 Жылдам нейтрон дар Нейтрон санының өсу жил дамдығы олардың өмір ұзақтығына байланысты. Нейтрондардың көп бөлігі – жил дам Олардың жилу реакторындағы өмір ұзақтығы 0, ,001 с Егер реакторда тек жил дам нейтондар бокса, реакторды басқару мүмкін болмас еді.

46 Кешіккен нейтрон дар Бөлінетін нейтрон дардың аздаған бөлігі (шамамен 0,7%) кешіккен нейтрон дар болып табылады. Олар бөліне жарықшақтарынан пайда болады. Кешіккен нейтрон дардың өмір ұзақтығы 0,6- 80 с аралығында жатады.

47 Ядролық реакторды басқару Ядролық реакторды басқару жүйесі тек кешіккен нейтрон дарды ғана басқара аллоды. Басқару жүйесі k шаманы 1,007 критикалық мәнінен асып кетпейтіндей етіп жобаланады.

48 НАЗАРЛАРЫҢЫЗҒА РАХМЕТ!