Ядерный реактор: Принцип работы

Основные компоненты и принцип работы

Топливо – чаще всего это уран-235, уран-233 или плутоний-239. При делении ядер выделяются нейтроны, которые запускают цепную реакцию.

Замедлитель – вещество (графит, тяжёлая вода, обычная вода), которое снижает скорость нейтронов, чтобы увеличить вероятность их взаимодействия с ядрами топлива.

Регулирующие стержни – изготавливаются из материалов, поглощающих нейтроны (бор, кадмий, гафний). Они позволяют управлять реакцией: их погружение замедляет или останавливает процесс.

Теплоноситель – передаёт тепловую энергию от активной зоны к парогенератору или турбине. В водо-водяных реакторах (ВВЭР) в качестве теплоносителя используется вода, в других типах — жидкий натрий, газ или тяжёлая вода.

Парогенератор (если есть) – нагретый теплоноситель передаёт энергию воде, превращая её в пар.

Турбина и генератор – пар вращает турбину, соединённую с генератором, который вырабатывает электричество.

Система охлаждения – отводит избыточное тепло, чтобы предотвратить перегрев.

Каждое деление ядра урана-235 или плутония-239 высвобождает 2-3 нейтрона. Если их число не контролировать, реакция становится неконтролируемой (как в атомной бомбе). В реакторе этот процесс сдерживается за счёт поглощающих стержней и замедлителя.

Безопасность

Современные реакторы оснащены множеством систем защиты:

Автоматическое заглушение при превышении допустимых параметров.

Системы охлаждения аварийного расхолаживания.

Защитная оболочка (контайнмент) для предотвращения утечки радиоактивных материалов.

Типы реакторов

Тепловые (водо-водяные, графитовые, тяжёловодные) – используют замедлитель для работы на тепловых нейтронах.

Быстрые реакторы – без замедлителя, работают на быстрых нейтронах, эффективны для переработки ядерного топлива.

Таким образом, ядерный реактор превращает ядерную энергию в тепло, затем в механическую и, наконец, в электрическую.