आणविक रिएक्टर: सञ्चालन सिद्धान्तहरू र एकाइ सर्किट

डिजाइन र प्रारम्भ र नियन्त्रण आत्म धान्ने आणविक प्रतिक्रिया आधारित आणविक रिएक्टर को सञ्चालन। यो रेडियोधर्मी आइसोटपहेर्नुहोस् को उत्पादन को लागि एक अनुसन्धान उपकरण र आणविक शक्ति बिरुवाहरु लागि ऊर्जा स्रोतको रूपमा प्रयोग गरिएको छ।

आणविक रिएक्टर: सञ्चालनको सिद्धान्त (छोटो)

herein प्रयोग fission प्रक्रिया जसमा एक भारी नाभिक दुई साना टुकडे मा विभाजन। यी टुकडे धेरै उत्साहित अवस्थामा छन् र न्युट्रोन र अन्य subatomic कणहरु र फोटोन फेंकना। न्युट्रोन परिणाम जो तिनीहरूले पनि अधिक त्यसैले उत्सर्जित छन्, र नयाँ डिभिजनका हुन सक्छ। श्रृंखला प्रतिक्रिया भनिन्छ disintegrations यस लगातार आत्म धान्ने संख्या। एकै समयमा, ऊर्जा को एक ठूलो राशि, उत्पादन जो आणविक शक्ति को प्रयोग को उद्देश्य छ।

एक आणविक रिएक्टर र आणविक पावर प्लान्ट को सञ्चालनको सिद्धान्त कोलोनिहरु विभाजन ऊर्जा 85% धेरै छोटो समय भित्र प्रतिक्रिया को सुरू भएपछि जारी छ कि यस्तो छ। तिनीहरूले न्युट्रोन अस्वीकार गरेपछि बाँकी भाग, fission उत्पादनहरु को रेडियोधर्मी क्षय उत्पादित छ। रेडियोधर्मी क्षय अणु एक स्थिर राज्य पुग्छ जसमा प्रक्रिया छ। उहाँले जारी र विभाजन पछि।

सम्म सामाग्री को सबै भन्दा विभाजित गरिनेछ परमाणु बम श्रृंखला प्रतिक्रिया, तीव्रता मा बढ्छ। यो यस्तो बम को विशेषता एक अति शक्तिशाली विस्फोट उत्पादन, धेरै चाँडै हुन्छ। संयन्त्र र नियमन लगभग स्थिर स्तर मा श्रृंखला प्रतिक्रिया कायम राख्ने सिद्धान्त आधारित आणविक रिएक्टर को सञ्चालन। कि रूपमा परमाणु बम सक्दैन विस्फोट त यो डिजाइन गरिएको छ।

दल प्रतिक्रिया र आलोचना

भौतिक fission रिएक्टर निर्धारित छ आणविक fission न्यूट्रोन उत्सर्जन पछि श्रृंखला प्रतिक्रिया सम्भावना। यदि हाल जनसंख्या घट्ने, अन्त मा विभाजन को दर शून्य पतन हुनेछ। यस मामला मा रिएक्टर एक subcritical राज्य हुनेछ। को न्यूट्रोन जनसंख्या स्थिर स्तरमा कायम गरिएको छ भने, fission दर स्थिर रहनेछ। यस रिएक्टर एक महत्वपूर्ण अवस्था हुनेछ। र अन्तमा, समय को न्यूट्रोन जनसंख्या बढ्छ भने, गति र शक्ति विभाजन वृद्धि हुनेछ। कोर राज्य supercritical बन्नेछ।

अर्को एक आणविक रिएक्टर को सञ्चालनको सिद्धान्त। को न्यूट्रोन जनसंख्या सुरु गर्नु अघि शून्य नजिक छ। त्यसपछि, संचालक नियन्त्रण छड कोर देखि, को विभाजन कोर अस्थायी रूपमा एक supercritical राज्य मा रिएक्टर कि धर्मान्तरित वृद्धि हटाउनुहोस्। पुगन पछि मूल्याङ्कन शक्ति संचालक आंशिक न्युट्रोन को राशि समायोजन, नियन्त्रण छड फर्के। एक महत्वपूर्ण अवस्थामा पछि को रिएक्टर कायम छ। यसलाई रोक्न आवश्यक छ जब, अपरेटर पूर्ण छड सम्मिलित। यो विभाजन दबा र subcritical राज्य मा कोर राख्छ।

रिएक्ट्र्स को प्रकार

विद्यमान ऊर्जा सबैभन्दा संसारमा आणविक प्रतिष्ठानहरु को बिजुली को जेनेरेटर चलाउनु जो टर्बाइन, drive आवश्यक गर्मी उत्पन्न भएको छ। साथै, थुप्रै अनुसन्धान रिएक्ट्र्स छन्, र केही देशहरूमा पनडुब्बी जहाजहरू वा सतह जहाज, अणु ऊर्जा द्वारा संचालित छ।

शक्ति बिरुवाहरु

त्यहाँ रिएक्टर को यस प्रकारका धेरै प्रजाति छन्, तर व्यापक प्रकाश पानी डिजाइन अपनाए। बारी मा, यो उम्लिरहेको पानी दबाव पानी वा प्रयोग गर्न सकिन्छ। पहिलो मामला मा उच्च दबाव तरल कोर को गर्मी द्वारा गरम र बाफ बिजुली प्रवेश गर्छ। त्यहाँ प्राथमिक देखि माध्यमिक सर्किट गर्न गर्मी थप पानी शामिल, पारित गरिएको छ। उत्पन्न बाफ अन्ततः बाफ कल चक्र मा काम तरल पदार्थ रूपमा सेवा गर्दैछन्।

यस रिएक्टर एक Boiling प्रकार प्रत्यक्ष ऊर्जा चक्रको सिद्धान्त काम गर्दछ छ। कोर मार्फत पारित पानी, मध्यम दबाब स्तर माथि फोडा गर्न ल्याए। संतृप्त बाफ विभाजकों एक श्रृंखला मार्फत बित्दै र dryers यसको sverhperegretoe राज्य परिणामस्वरूप, को रिएक्टर पोत मा disposed छन्। Superheated बाफ त्यसपछि काम तरल पदार्थ, को घुमाउँदा कल रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

उच्च-तापमान ग्याँस-cooled

उच्च-तापमान ग्याँस-cooled रिएक्टर (HTGR) - एक आणविक रिएक्टर, सञ्चालनको सिद्धान्त इन्धन र microspheres एक इन्धन मिश्रण रूपमा ग्रेफाइट प्रयोग आधारित छ। त्यहाँ दुई प्रतिस्पर्धा डिजाइन हो:

• जो एक गोलाकार इन्धन तत्व एक ग्रेफाइट खोल मा इन्धन र ग्रेफाइट को एक मिश्रण को निर्वाचकगण, व्यास 60 मिमी प्रयोग जर्मन "अनिश्चित-भरण" प्रणाली,;
• कोर सिर्जना गर्न interlock एक ग्रेफाइट हेक्सागोनल prisms को अमेरिकी संस्करण।

दुवै अवस्थामा मा, ठंडा तरल पदार्थ 100 वायुमंडल को एक दबाबमा हेलियम हुन्छन्। जर्मन सिस्टम हेलियम गोलाकार को तह मा अंतराल मार्फत बित्दै इन्धन तत्व, र अमेरिकामा - को रिएक्टर कोर को केन्द्रीय अक्ष प्रबन्ध गर्ने ग्रेफाइट prisms मा खुलने मार्फत। को ग्रेफाइट पूर्ण एउटा अत्यन्तै उच्च sublimation तापमान, र रासायनिक अक्रिय हेलियम छ देखि दुवै विकल्प, धेरै उच्च तापमान मा सञ्चालन गर्न सक्नुहुन्छ। तातो हेलियम एक उच्च तापमान मा एक ग्याँस टरबाइन एक काम तरल पदार्थ रूपमा सीधा प्रयोग गर्न सकिन्छ वा गर्मी बाफ चक्र पानी उत्पन्न लागि उपयोग गर्न सकिन्छ।

तरल-धातु आणविक रिएक्टर: सर्किट र काम सिद्धान्त

सोडियम कूलेंट छिटो रिएक्ट्र्स को 1960-1970 गरेको मा धेरै ध्यान प्राप्त गरेको छ। त्यसपछि यो उर्तानु आफ्नो क्षमता कि देखिन्थ्यो आणविक इन्धन एक तेजी विकसित आणविक उद्योग लागि इन्धन उत्पादन गर्न निकट भविष्यमा आवश्यक छ। यो आशाले अव्यावहारिक छ भन्ने स्पष्ट भयो जब, उत्साह 1980 को दशक मा waned। तर, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस, फ्रान्स, ब्रिटेन, जापान र जर्मनी यस प्रकार को रिएक्ट्र्स एक श्रृंखला बनाए। तिनीहरूलाई को भन्दा युरेनियम डाइअक्साइड वा प्लुटोनियम डाइअक्साइड को एक मिश्रण मा काम। संयुक्त राज्य अमेरिका मा, तथापि, सबैभन्दा ठूलो सफलता धातु इन्धन संग हासिल गरेको थियो।

CANDU

क्यानाडा जो प्राकृतिक युरेनियम प्रयोग रिएक्ट्र्स यसको प्रयासमा, केन्द्रित छ। यो अन्य देशहरूको सेवाहरू प्रयोग गर्न यसको संवर्धन लागि आवश्यकता eliminates। यो नीति को परिणाम ड्यूटीरियम-युरेनियम रिएक्टर (CANDU) थियो। नियन्त्रण र यसलाई ठंडा भारी पानी उत्पादन। एक आणविक रिएक्टर को डिजाइन र संचालन वायुमण्डलीय दबाव मा चिसो डी ₂ हे संग एक ट्यांक प्रयोग छ। सक्रिय क्षेत्र Zirconium मिश्र धातु, प्राकृतिक युरेनियम को इन्धन यसको भारी पानी ठंडा circulates जो मार्फत को ट्यूब permeated। विद्युत भारी पानी कूलेंट, को भाप बिजुली मार्फत फैलाइएको छ जसमा गर्मी स्थानान्तरण विभाजन द्वारा उत्पादित छ। माध्यमिक पाश मा बाफ त्यसपछि एक पारंपरिक कल चक्र मार्फत बित्दै।

अनुसन्धान सुविधाहरु

अनुसन्धान आणविक रिएक्टर अक्सर प्रयोग गरिन्छ लागि, सिद्धान्त जो को रूप सम्मेलन पानी ठंडा प्लेट र युरेनियम इन्धन तत्व को प्रयोगमा हुन्छन्। मेगावाट गर्न केहि सय किलोवाट देखि शक्ति स्तर को एक विस्तृत दायरामा सञ्चालन सक्षम। शक्ति पुस्ता अनुसन्धान रिएक्ट्र्स को प्राथमिक उद्देश्य छैन भएकोले तिनीहरूले तापीय ऊर्जा उत्पन्न, र कोर नाममात्र ऊर्जा न्युट्रोन को घनत्व द्वारा विशेषता छन्। यी मापदण्डहरू विशिष्ट अध्ययन पूरा गर्न एक अनुसन्धान रिएक्टर को क्षमता quantify मदत गर्नेछ छ। कम-शक्ति प्रणाली विश्वविद्यालयहरु मा सञ्चालन गर्छन र प्रशिक्षण लागि प्रयोग गरिन्छ, र उच्च शक्ति साथै सामान्य अनुसन्धान को लागि सामाग्री र विशेषताहरु परीक्षण, को लागि अनुसन्धान प्रयोगशालाहरुमा आवश्यक छ।

निम्नानुसार भन्दा साधारण अनुसन्धान आणविक सञ्चालनको रिएक्टर, संरचना र सिद्धान्त हो। यसको सक्रिय क्षेत्र पानी ठूलो गहिरो पूल को तल मा स्थित छ। यो जो द्वारा न्यूट्रोन बीम निर्देशित गर्न सकिन्छ अवलोकन र च्यानल निर्धारण सुविधा। कम बिजुली स्तर मा त्यहाँ कूलेंट प्राकृतिक संवहन को सुरक्षित सञ्चालन राज्य कायम गर्न रूपमा सुनिश्चित पर्याप्त गर्मी अपव्यय, को कूलेंट पंप कुनै आवश्यकता छैन छ। गर्मी एक्सचेंजर सामान्यतया सतह वा जहाँ तातो पानी संचित छ पूल को माथिल्लो भाग मा स्थित छ।

जहाज स्थापना

आणविक रिएक्ट्र्स को मूल र प्राथमिक प्रयोग पनडुब्बी जहाजहरू आफ्नो प्रयोग हो। आफ्नो मुख्य फाइदा जीवाश्म इन्धन दहन प्रणाली गर्न विपरीत मा बिजुली उत्पन्न लागि तिनीहरूले हावा आवश्यक छैन, छ। फलस्वरूप, आणविक पनडुब्बी एक लामो समय को लागि डूब रहनेछ गर्न सक्नुहुन्छ, र पारंपरिक डिजेल-बिजुली पनडुब्बी समय समयमा आफ्नो हावा मोटर्स चलाउन, सतह गर्न उठ्नेछ पर्छ। आणविक ऊर्जा एक रणनीतिक फाइदा नौसेना जहाज प्रदान गर्दछ। उनको धन्यवाद, विदेशी बन्दरगाह वा सजिलै कमजोर टैंकरों देखि अभ्क तेल हाल्नु कुनै आवश्यकता छैन त्यहाँ छ।

एक पनडुब्बी मा एक आणविक रिएक्टर को सञ्चालनको सिद्धान्त वर्गीकृत। तर, यो संयुक्त राज्य अमेरिका मा अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम प्रयोग गर्दछ, र deceleration र ठंडा प्रकाश पानी हो भनेर चिनिन्छ। पहिलो रिएक्टर आणविक पनडुब्बी यूएसएस Nautilus को डिजाइन कडा शक्तिशाली अनुसन्धान प्रतिष्ठानहरु प्रभावित भएको थियो। यसको अद्वितीय सुविधा इन्धन भर्ने र रोक पछि पुनः सुरु गर्ने क्षमता बिना सञ्चालनको एक विस्तारित अवधि प्रदान, धेरै उच्च जवाब मार्जिन छ। पनडुब्बी जहाजहरू पावर स्टेशन पत्ता लगाउने जोगिन, धेरै शान्त हुनुपर्छ। शक्ति बिरुवाहरु को विभिन्न मोडेल स्थापित गरिएको छ पनडुब्बी जहाजहरू विभिन्न वर्गहरू को विशेष आवश्यकता पूरा गर्न।

अमेरिकी नौसेना विमान वाहक मा आणविक रिएक्टर, सबै भन्दा ठूलो पनडुब्बी जहाजहरू देखि उधारो भएको विश्वास गरिन्छ सिद्धान्त जो प्रयोग। आफ्नो निर्माण र विवरण प्रकाशित गरिएको छैन।

संयुक्त राज्य अमेरिका बाहेक, आणविक पनडुब्बी जहाजहरू बेलायत, फ्रान्स, रूस, चीन र भारत हो। प्रत्येक मामला मा, डिजाइन disclosed थिएन, तर यो सबै धेरै समान छन् भन्ने विश्वास छ - यो आफ्नो प्राविधिक विशेषताहरु त्यहि आवश्यकताहरु को एक परिणाम हो। रूस पनि एउटा सानो छिटो छ , आणविक icebreakers को सोभियत पनडुब्बी जहाजहरू मा जस्तै रिएक्टर स्थापित छ।

औद्योगिक प्रतिष्ठानहरु

उत्पादन उद्देश्यको लागि को हतियार ग्रेड प्लुटोनियम-239 कम स्तर ऊर्जा संग उच्च उत्पादकत्व मा हुन्छन् सिद्धान्त जो एक आणविक रिएक्टर, प्रयोग गर्दछ। यो कोर मा Plutonium को दीर्घकालीन रहन अनावश्यक ²⁴⁰ पु को संग्रह गर्न जान्छ भन्ने तथ्यलाई कारण छ।

ट्रिटियम को उत्पादन

लागि शुल्क - हाल यस्तो प्रणाली द्वारा प्राप्य मुख्य सामाग्री ट्रिटियम ⁽³ एच वा टी) छ हाइड्रोजन बम। प्लुटोनियम-239, 24.100 वर्ष लामो आधा जीवन, त्यसैले नियम, यो तत्व प्रयोग आणविक हतियार एउटा देश छ यसलाई आवश्यक भन्दा बढी छ। को ²³⁹ पु गर्न यसको विपरीत, ट्रिटियम को आधा जीवन लगभग 12 वर्ष छ। यसरी, आवश्यक सूची कायम गर्न, हाइड्रोजन को यो रेडियोधर्मी आइसोटप बाहिर लगातार लगे हुनुपर्छ। अमेरिकी, को साभान्नाह नदी (दक्षिण कैरोलिना) मा, उदाहरणका लागि, धेरै भारी पानी रिएक्ट्र्स, जो ट्रिटियम उत्पादन भएको छ।

अस्थायी शक्ति

आणविक रिएक्ट्र्स द्वारा सिर्जना, बिजुली र भाप ताप प्रदान सक्षम पृथक क्षेत्रमा हटाइयो। रूस मा, उदाहरणका लागि, हामी विशेष आर्कटिक बस्तियों गर्न खानपानको प्रबन्ध गर्नु डिजाइन सानो शक्ति प्रणाली को प्रयोग, भेटिएन। चीन मा, 10-megawatt बोट HTR-10 आपूर्ति गर्मी र बिजुली अनुसन्धान संस्थान, यो स्थित छ जसमा। सानो रिएक्ट्र्स स्वतः समान क्षमताहरु संग नियन्त्रण विकास स्वीडेन र क्यानाडा मा बाहिर छन्। 1960 र 1972 को बीच, अमेरिकी सेना ग्रीनल्याण्ड र अन्टार्कटिका रिमोट आधारमा प्रदान गर्न संकुचित पानी रिएक्ट्र्स प्रयोग। तिनीहरूले इन्धन-तेल शक्ति बिरुवाहरु द्वारा प्रतिस्थापित थिए।

अन्तरिक्ष अन्वेषण

साथै, रिएक्ट्र्स ठाउँ मा शक्ति र आन्दोलन लागि बनाइएका थिए। 1967 देखि 1988 को अवधि मा, सोभियत संघ उपकरण र telemetry आपूर्ति गर्न "Kosmos" उपग्रहहरु सानो आणविक प्रतिष्ठानहरु स्थापित, तर यो नीति आलोचना लागि लक्षित भएको छ। कम से कम यी उपग्रहहरु को एक क्यानाडा को रेडियोधर्मी दूषण रिमोट क्षेत्रमा कारण पृथ्वी वातावरण प्रविष्ट गर्नुभयो। संयुक्त राज्य अमेरिका 1965 मा एक आणविक रिएक्टर संग केवल एक उपग्रह शुरू। तथापि, गहिरो अन्तरिक्ष मिशन, manned अनुसन्धान अन्य ग्रह वा स्थायी चंद्र आधार मा आफ्नो प्रयोगमा परियोजनाहरू विकास गर्न जारी। यो शारीरिक सिद्धान्तहरू जो को रेडियेटर को आकार कम गर्न उच्चतम सम्भव तापमान आवश्यक प्रदान ग्यास-cooled वा तरल-धातु आणविक रिएक्टर, हुन निश्चित छ। साथै, सकेसम्म परिरक्षण लागि प्रयोग सामाग्री को राशि कम गर्न, र लन्च र अन्तरिक्ष उडान समयमा वजन कम गर्न उपकरण लागि रिएक्टर ठाउँ रूपमा संकुचित हुन। इन्धन क्षमता स्पेस उडान अवधिको लागि रिएक्टर को संचालन सुनिश्चित हुनेछ।