Ядерный реактор. Преобразование внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию Выполнили: Кондратьева Любовь, Пименова Анастасия

Основной частью атомной электростанции является ядерный реактор. Ядерный реактор – это устройство, назначением которого является поддержание контролируемой ядерной реакции с выделением энергии.

История ядерного реактора ведёт свой отсчет с декабря 1942 г. Он был запущен в США. Руководителем проекта был итальянский физик Энрико Ферми. В СССР руководителем 1-го атомного реактора был И.В.Курчатов

В качестве делящегося вещества в реакторе используется в основном уран-235. В природном уране этого изотопа недостаточно для протекания цепной реакции (всего 0,7%), поэтому природный уран обогащают, т. е. увеличивают процентное содержание в нём урана- 235 (до 5%). Реактор, работающий на этом изотопе урана, называется реактором на медленных нейтронах. Он назван так потому, что уран-235 наиболее эффективно делится под действием медленных нейтронов. Поскольку при делении ядер образуются в основном быстрые нейтроны, их необходимо замедлять. Для этого в реакторе с таким ядерным топливом используется замедлитель нейтронов.

У любого ядерного реактора есть несколько частей: активная зона с топливом и замедлителем, отражатель нейтронов, теплоноситель, система управления и защиты. В качестве топлива в реакторах чаще всего используются изотопы урана,плутония и тория. Активная зона представляет собой котел, через который протекает обычная вода (теплоноситель). Среди других теплоносителей реже используется «тяжелая вода» и жидкий графит. Если говорить про работу АЭС, то ядерный реактор используется для получения тепла. Само электричество вырабатывается тем же методом, что и на других типах электростанций - пар вращает турбину, а энергия движения преобразуется в электрическую энергию.

В рабочую зону вводят специальные замедляющие стержни, эффективно поглощающие нейтроны. Глубиной погружения стержней регулируют интенсивность реакции. Когда замедляющие стержни погружены полностью, реакция идти не может. Это делается с целью безопасности, чтобы держать реакцию под контролем. Для запуска реактора регулирующие стержни постепенно выводят из активной зоны до тех пор, пока не начнётся цепная реакция деления ядер урана.

В результате деления ядер урана образуются осколки ядер и нейтроны, разлетающиеся с огромной скоростью. Они взаимодействуют с молекулами воды и замедляются, вода нагревается. 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.

Внутренняя энергия деления ядер урана переходит в кинетическую энергию осколков и протонов, затем они попадают в воду и увеличивают её внутреннюю энергию, она нагревается и превращается в пар, который вращает турбину генератора электрического тока сообщая ей кинетическую энергию и наконец генератор вырабатывает электрическую энергию.