АЭ технологиясы Тақырып: ЯР қондырғысы және оның жұмыс істеу принципі. - презентация

1 АЭ технологиясы Тақырып: ЯР қондырғысы және оның жұмыс істеу принципі

2 2 Негізгі сұрақтар ЯР қондырғысы ЯР-дың жұмыс істеу принципі

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

4 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 5 ЯР құрылысы және оның бөліктері

6 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 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 8 Отынның изотропты құрамына Табиғи уран (0,72 % 235 U). Қаныққан уран (от 1 до 90 % 235 U).

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

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

11 11 РБМК-1000 каналлоды реакторы

12 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 13 ВВЭР-1000 корпустық реакторы

14 14 ВВЭР-1200 реакторының корпусы

15 15 ВК-300 корпустық реакторы

16 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 17 Баяулатқыш материалы на. Графитті баяулатқыш. Табиғи (жеңіл) су. Ауыр суллы реакторлар (DO 2 - баяулатқышы).

18 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 19

20 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 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 22 РБМК-1000 типті реактордың бірнеше айналымды, мәжбүрлі циркуляциялы контурының сүлбесі

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

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

25 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 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 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 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 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

30 U ыдырағандағы энергия 1 кг 235 U 2700 т көмір =

31 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 32 Табиғи U ыдыратылғанда пайда болатын энергия 1 кг табиғи U 20 т көмір =

33 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 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 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 36 Ыдырау реакция сындағы нейтрон дар балансы

37 37 «Жылулық» ЯР нейтрон дар балансы

38 бөлінуге 259 нейтрон. Пайда болғаннан 59 нейтрон «сөнеді»

39 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 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 41 Ядролы реактордың басқару ерекшеліктері

42 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 43 «Реактивность» түсінігі

44 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 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 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 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 48 НАЗАРЛАРЫҢЫЗҒА РАХМЕТ!