Reaktori juhtpaneel. Tuumareaktori juhtpaneel. Vedeliku reaktsioonivõime kontroll

See modifikatsioon ei olnud mõeldud olema midagi huvitavat. Mu sõber palus mul lihtsalt teha väikese ümbrise, et saaksin selle kaasa võtta. Sõber tunneb huvi muusika vastu ja vajab arvutit ainult muusika töötlemiseks. Ta palus teha midagi minimalistlikku, ilma eriliste satsidega. Ainsaks piiranguks oli vajadus mahtuda teatud mõõtmetesse. Sel põhjusel on originaalfotosid väga vähe. Kuigi akvaariumi tüüpi raami saab teha iga isetegija. Kuid töö käigus selgus see põhimõttel “Ostap kandis” ja ma lihtsalt ei suutnud leppida kõige lihtsama variandiga ning otsustasin teha mingisuguse NSVL-i aegse sõjaaparaadi. Aga võtame selle järjekorras...
Esipaneel on tehtud kolmemillimeetrisest duralumiiniumplaadist, aknad DVD jaoks ja kõik muu tehti freespinkiga.

Tagaküljele olid kinnitatud ATtiny 2313 mikrokontrolleri termomeeter ja toitenupud. Termomeeter näitab protsessori temperatuuri reaalajas. Nupud osteti suured, sisseehitatud LED-idega, üks näitab kõvaketta aktiivsust, teine ​​aga arvuti sisselülitamist.

Väikeste mõõtmete säilitamiseks kasutatakse projektis mini-ATX emaplaati koos sisseehitatud videokaardiga. Suurepäraseid graafikavõimalusi arvutilt ei nõuta. Kuid protsessor on neljatuumaline ja paigaldatud on neli gigabaiti mälu. Emaplaat võttis enda alla peaaegu kogu korpuse mahu ja leidsin end maksimaalsete mõõtmete ületamise äärel.

Suuruse piiridesse jäämiseks pidime toiteallikat oluliselt vähendama. See võeti lahti, paigaldati madalama profiiliga jahutusradiaatorid ja ventilaator vahetati väga õhukese vastu. Selle tulemusena hõivas viissada vatti võimsusega toiteallika korpuses vaid viiskümmend millimeetrit.

Paigaldasin protsessorile madala profiiliga jahutusradiaatori koos soojustorudega.

Kõvaketas on paigaldatud korpuse vastasseinale.

DVD-draiv on paigutatud täpselt keskele alumiiniumnurgast valmistatud lisaklambritele.

Eelmonteerimine näitas, et kõik osad sobivad kokku. Üldlülitina on paigaldatud võimas lülituslüliti.

Mul tekkis ka idee põhja valgustamiseks. Selleks on sellele paigaldatud kaks punase LED-riba.

Sel hetkel tundus mulle, et kõik on tehtud. Kui naiivne ma olin!

Kõik näib olevat korras, ütlete. Ja isegi termomeeter töötab...

Ja DVD avaneb... Aga kus on DVD-draivi aktiivsuse indikaator?

Ma unustasin ta täielikult. Pidin jälle kõik lahti võtma. Aga kuna ma selle lahti võtsin, otsustasin draivi salve valgustada. Ma lahendasin selle probleemi kõige rohkem lihtsal viisil: ühele seinale on kinnitatud pilliroo lüliti ja vankri külge magnet.

Lõhustumisahelreaktsiooniga kaasneb alati tohutu energia vabanemine. Selle energia praktiline kasutamine on tuumareaktori peamine ülesanne.

Tuumareaktor on seade, milles toimub kontrollitud või kontrollitud tuuma lõhustumise reaktsioon.

Tuumareaktorid jaotatakse tööpõhimõtte alusel kahte rühma: termilised neutronreaktorid ja kiirneutronreaktorid.

Kuidas termoneutronite tuumareaktor töötab?

Tüüpilisel tuumareaktoril on:

• Tuum ja moderaator;
• neutronreflektor;
• Jahutusvedelik;
• Ahelreaktsiooni juhtimissüsteem, hädakaitse;
• Juhtimis- ja kiirguskaitsesüsteem;
• Süsteem Pult.

1 - aktiivne tsoon; 2 - helkur; 3 - kaitse; 4 - juhtvardad; 5 - jahutusvedelik; 6 - pumbad; 7 - soojusvaheti; 8 - turbiin; 9 - generaator; 10 - kondensaator.

Tuum ja moderaator

Just tuumas toimub kontrollitud lõhustumise ahelreaktsioon.

Enamik tuumareaktoreid töötavad uraan-235 rasketel isotoopidel. Kuid uraanimaagi looduslikes proovides on selle sisaldus vaid 0,72%. Sellest kontsentratsioonist ei piisa ahelreaktsiooni tekkeks. Seetõttu rikastatakse maaki kunstlikult, viies selle isotoobi sisalduse 3%-ni.

Lõhustuv materjal ehk tuumkütus tablettide kujul asetatakse hermeetiliselt suletud vardadesse, mida nimetatakse kütusevarrasteks (kütuseelementideks). Nad läbistavad kogu aktiivse tsooni täis moderaator neutronid.

Miks on tuumareaktoris vaja neutronite moderaatorit?

Fakt on see, et pärast uraan-235 tuumade lagunemist sündinud neutronitel on väga suur kiirus. Nende kinnipüüdmise tõenäosus teiste uraani tuumade poolt on sadu kordi väiksem kui aeglaste neutronite kinnipüüdmise tõenäosus. Ja kui nende kiirust ei vähendata, võib tuumareaktsioon aja jooksul välja surra. Moderaator lahendab neutronite kiiruse vähendamise probleemi. Kui kiirete neutronite teele asetada vesi või grafiit, saab nende kiirust kunstlikult vähendada ja seeläbi suurendada aatomite poolt püütud osakeste arvu. Samal ajal vajab ahelreaktsioon reaktoris vähem tuumakütus.

Aeglustumise protsessi tulemusena termilised neutronid, mille kiirus on peaaegu võrdne gaasimolekulide soojusliikumise kiirusega toatemperatuuril.

Tuumareaktorites kasutatakse moderaatorina vett, rasket vett (deuteeriumoksiid D 2 O), berülliumi ja grafiiti. Kuid parim moderaator on raske vesi D2O.

Neutronide reflektor

Vältimaks neutronite lekkimist keskkond, tuumareaktori südamik on ümbritsetud neutron reflektor. Helkuriteks kasutatav materjal on sageli sama mis moderaatorites.

Jahutusvedelik

Tuumareaktsiooni käigus vabanev soojus eemaldatakse jahutusvedeliku abil. Tavalist vett kasutatakse sageli tuumareaktorites jahutusvedelikuna. looduslik vesi, eelnevalt puhastatud erinevatest lisanditest ja gaasidest. Kuid kuna vesi keeb juba temperatuuril 100 0 C ja rõhul 1 atm, suurendatakse keemistemperatuuri tõstmiseks rõhku primaarses jahutusvedelikus. Reaktori südamiku kaudu ringlev primaarringi vesi peseb kütusevardad, soojenedes temperatuurini 320 0 C. Seejärel eraldab see soojusvaheti sees soojust sekundaarringi veele. Vahetus toimub soojusvahetustorude kaudu, seega puudub kontakt sekundaarringi veega. See takistab radioaktiivsete ainete sattumist soojusvaheti teise ahelasse.

Ja siis toimub kõik nagu soojuselektrijaamas. Teises vooluringis olev vesi muutub auruks. Aur paneb pöörlema ​​turbiini, mis käitab elektrigeneraatorit, mis toodab elektrivoolu.

Raskeveereaktorites on jahutusvedelikuks raske vesi D2O, vedelate metallide jahutusvedelikega reaktorites aga sulametall.

Ahelreaktsiooni juhtimissüsteem

Reaktori hetkeseisu iseloomustab suurus nn reaktsioonivõime.

ρ = ( k -1)/ k ,

k = n i / n i -1 ,

Kus k – neutronite korrutustegur,

n i - järgmise põlvkonna neutronite arv tuuma lõhustumise reaktsioonis,

n i -1 , - eelmise põlvkonna neutronite arv samas reaktsioonis.

Kui k ˃ 1 , ahelreaktsioon kasvab, süsteemi nimetatakse ülekriitiline y. Kui k< 1 , ahelreaktsioon kustub ja süsteem kutsutakse alakriitiline. Kell k = 1 reaktor on sees stabiilne kriitiline seisund, kuna lõhustuvate tuumade arv ei muutu. Selles olekus reaktiivsus ρ = 0 .

Reaktori kriitilist seisundit (tuumareaktoris vajalikku neutronite korrutustegurit) hoitakse liikumisega kontrollvardad. Materjal, millest need on valmistatud, sisaldab neutroneid absorbeerivaid aineid. Neid vardaid südamikusse pikendades või surudes kontrollitakse tuuma lõhustumise reaktsiooni kiirust.

Juhtimissüsteem tagab reaktori juhtimise selle käivitamisel, plaanilisel seiskamisel, toitel töötamisel, samuti tuumareaktori hädakaitset. See saavutatakse juhtvarraste asendi muutmisega.

Kui mõni reaktori parameetritest (temperatuur, rõhk, võimsuse tõusu kiirus, kütusekulu jne) kaldub normist kõrvale ja see võib põhjustada õnnetuse, tuleb spetsiaalselt avariivardad ja tuumareaktsioon peatub kiiresti.

Veenduge, et reaktori parameetrid vastaksid standarditele juhtimis- ja kiirguskaitsesüsteemid.

Keskkonna kaitsmiseks radioaktiivse kiirguse eest asetatakse reaktor paksu betoonkest.

Kaugjuhtimissüsteemid

Kõik signaalid tuumareaktori oleku kohta (jahutusvedeliku temperatuur, kiirgustase reaktori erinevates osades jne) saadetakse reaktori juhtpaneelile ja töödeldakse arvutisüsteemid. Operaator saab kogu vajaliku teabe ja soovitused teatud kõrvalekallete kõrvaldamiseks.

Kiired reaktorid

Erinevus seda tüüpi reaktorite ja termiliste neutronreaktorite vahel seisneb selles, et pärast uraan-235 lagunemist tekkivaid kiireid neutroneid ei aeglusta, vaid uraan-238 neelab need koos järgneva muundamisega plutoonium-239-ks. Seetõttu kasutatakse kiirneutronreaktoreid relvade kvaliteediga plutoonium-239 ja soojusenergia tootmiseks, mille tuumaelektrijaamade generaatorid muundavad elektrienergiaks.

Tuumakütuseks sellistes reaktorites on uraan-238 ja tooraineks uraan-235.

Looduslikus uraanimaagis on 99,2745% uraan-238. Kui termiline neutron neeldub, siis see ei lõhustu, vaid muutub uraan-239 isotoobiks.

Mõni aeg pärast β-lagunemist muutub uraan-239 neptuunium-239 tuumaks:

239 92 U → 239 93 Np + 0 -1 e

Pärast teist β-lagunemist moodustub lõhustuv plutoonium-239:

239 9 3 Np → 239 94 Pu + 0 -1 e

Ja lõpuks, pärast plutoonium-239 tuuma alfalagunemist saadakse uraan-235:

239 94 Pu → 235 92 U + 4 2 He

Toorainega (rikastatud uraan-235) kütusevardad asuvad reaktori südamikus. Seda tsooni ümbritseb pesitsusala, mis koosneb kütusevarrastest koos kütusega (vaesestatud uraan-238). Pärast uraan-235 lagunemist tuumast kiirguvad kiired neutronid püüavad kinni uraan-238 tuumad. Selle tulemusena moodustub plutoonium-239. Seega toodetakse uut tuumkütust kiirneutronreaktorites.

Vedelmetalle või nende segusid kasutatakse kiirneutronite tuumareaktorites jahutusvedelikuna.

Tuumareaktorite klassifikatsioon ja rakendus

Tuumareaktoreid kasutatakse peamiselt tuumaelektrijaamad. Nende abiga elektri- ja soojusenergia tööstuslikus mastaabis. Selliseid reaktoreid nimetatakse energiat .

Tuumareaktoreid kasutatakse laialdaselt kaasaegsete tuumaelektrijaamade tõukejõusüsteemides. allveelaevad, pinnalaevad, kosmosetehnoloogias. Nad tarnivad elektrienergia kutsutakse mootoreid transpordireaktorid .

Tuumafüüsika ja kiirguskeemia valdkonna teadusuuringuteks kasutatakse neutronite ja gamma kvantide vooge, mis saadakse tuumas uurimisreaktorid. Nende toodetav energia ei ületa 100 MW ja seda ei kasutata tööstuslikul otstarbel.

Võimsus eksperimentaalsed reaktorid isegi vähem. See ulatub vaid mõne kW väärtuseni. Need reaktorid uurivad erinevaid füüsikalisi suurusi, mille tähendus on tuumareaktsioonide kavandamisel oluline.

TO tööstuslikud reaktorid hõlmab reaktoreid radioaktiivsete isotoopide tootmiseks, mida kasutatakse meditsiinilistel eesmärkidel, samuti erinevates tööstus- ja tehnoloogiavaldkondades. Merevee magestamisreaktorid liigitatakse ka tööstuslikeks reaktoriteks.

Tekst on veidi naiivne, aga fotod reaktoritest on head ja huvitavad. Pjedestaalil keskel on SM reaktori pea, silindrilisest asjast allpool vasakul ja paremal on reaktorid RBT-10/1 (mothballed) ja RBT-10/2.

================================
Originaal võetud alexio_marziano aastal Kus ja kuidas valmistatakse maailma kõige kallimat metalli

Kui arvate, et kuld ja plaatina on planeedi kõige väärtuslikumad metallid, siis eksite. Mõne tehismetalliga võrreldes võib kulla väärtust võrrelda vana katuseraua tüki rooste väärtusega. Kas kujutate ette 27 000 000 USA dollari hinda aine grammi kohta? Nii palju maksab radioaktiivne element California-252. Kallim on ainult antiaine, mis on maailma kalleim aine (umbes 60 triljonit dollarit antivesiniku grammi kohta).

Praeguseks on maailmas kogunenud vaid 8 grammi California-252 ja aastas ei toodeta rohkem kui 40 mikrogrammi. Ja planeedil on ainult 2 kohta, kus seda regulaarselt toodetakse: Oak Ridge'i riiklikus laboris USA-s ja... Dimitrovgradis Uljanovski oblastis.

Tahad teada, kuidas sünnib peaaegu maailma kalleim materjal ja milleks seda vaja on?

Dimitrovgrad

Uljanovskist 80 kilomeetri kaugusel Tšeremšani jõe ääres asub umbes 100 000 elanikuga Dimitrovgradi linn. Selle peamine ettevõte on uurimisinstituut tuumareaktorid(NIIAR), mis loodi 1956. aastal Kurtšatovi algatusel. Esialgu oli tegemist tuumareaktorite katsetamise katsejaamaga, kuid praeguseks on tegevusala oluliselt laienenud. Nüüd testivad nad RIARis erinevaid materjale teha kindlaks, kuidas nad käituvad pikaajalise kiirguse tingimustes, luua radionukliidide allikaid ja preparaate, mida kasutatakse meditsiinis ja teadustöös, lahendada keskkonnasõbralike tehnoloogiate tehnilisi küsimusi ja lihtsalt läbi viia teaduslik tegevus. RIARis töötab umbes 3500 töötajat ja 6 reaktorit.

Nad süttivad, kuid ei soojenda

Ühtegi kuuest Nijarovi reaktorist ei kasutata energiaallikana ja see ei küta linna – siin ei näe te tuhandete MW hiiglaslikke rajatisi. peamine ülesanne need "beebid" peavad looma neutronvoo maksimaalse tiheduse, millega instituudi teadlased pommitavad erinevaid sihtmärke, luues midagi, mida looduses ei eksisteeri. RIAR reaktorid töötavad skeemi "10/10" järgi - kümme päeva tööd ja 10 päeva puhkust, hooldust ja tankimist. Selles režiimis on neid lihtsalt võimatu kasutada vee soojendamiseks. Ja väljalaskeava juures saadava jahutusvedeliku maksimaalne temperatuur on vaid 98 C, vesi jahutatakse kiiresti väikestes jahutustornides ja tsirkuleeritakse.

Kõige võimsam

Kuuest reaktorist on üks, RIARi teadlaste poolt kõige armastatum. Ta on ka kõige esimene. Ta on ka Kõige võimsam, mis andis talle nime – SM. 1961. aastal oli see SM-1, võimsusega 50 MW, 1965. aastal pärast moderniseerimist SM-2, 1992. aastal - SM-3, mille töö on kavandatud 2017. aastani. See ainulaadne reaktor ja ta on ainus maailmas. Selle ainulaadsus seisneb neutronvoo väga suures tiheduses, mida see on võimeline tekitama. Just neutronid on RIARi peamised tooted. Neutronite abil saab materjalide uurimisel ja kasulike isotoopide loomisel lahendada palju probleeme. Ja isegi realiseerida keskaegsete alkeemikute unistus – muuta plii kullaks. Detailidesse laskumata on protsess väga lihtne – võetakse üks aine ja lastakse igast küljest lahti kiired neutronid, mis jagas tuumad hulgaks teisteks. Nii saab näiteks uraanist selle tuumade purustamisel neutronitega saada kergemaid elemente: joodi, strontsiumi, molübdeeni, ksenooni ja teisi.

SM-1 reaktori ja selle kasutuselevõtt edukas töö tekitas teadusmaailmas suurt vastukaja, stimuleerides eelkõige kõva neutronspektriga kõrgvooreaktorite – HFBR (1964) ja HFIR (1967) – ehitamist Ameerika Ühendriikides. Tuumafüüsika valgustid, sealhulgas tuumakeemia isa Glenn Seaborg, tulid korduvalt RIARi ja õppisid oma kogemustest. Kuid sellegipoolest pole keegi teine ​​loonud sama elegantse ja lihtsusega reaktorit.

SM reaktor on hiilgavalt lihtne. Selle aktiivne tsoon on kuubik suurusega 42 x 42 x 35 cm, kuid selle kuubiku vabanev võimsus on 100 megavatti! Südamiku ümber, spetsiaalsetesse kanalitesse, on paigaldatud torud erinevate ainetega, mida tuleb neutronitega pommitada.

Näiteks üsna hiljuti eemaldati reaktorist kolb iriidiumiga, millest saadi soovitud isotoop. Nüüd see ripub ja jahtub.

Pärast seda laaditakse väike konteiner nüüd radioaktiivse iriidiumiga spetsiaalsesse mitu tonni kaaluvasse pliimahutisse ja saadetakse autoga kliendile.

Seejärel jahutatakse ka kasutatud kütus (vaid paar grammi), säilitatakse pliitünnis ja saadetakse pikaajaliseks ladustamiseks instituudi territooriumil asuvasse radioaktiivse hoiuruumi.

Sinine bassein

Selles ruumis on rohkem kui üks reaktor. SM-i kõrval on veel üks - RBT - basseini tüüpi reaktor, mis töötab sellega paralleelselt. Fakt on see, et SM-reaktoris "põleb" kütus läbi vaid poole. Seetõttu tuleb see RBT-s "lõpetada".

Üldiselt on RBT hämmastav rektor, võite isegi sisse vaadata (nad ei lasknud meil). Sellel pole tavalist paksu terasest ja betoonist korpust ning kiirguse eest kaitsmiseks asetatakse see lihtsalt tohutusse veekogusse (sellest ka nimi). Veesammas säilitab aktiivsed osakesed, aeglustades nende liikumist. Sel juhul tekitavad keskkonnas valguse kiirust ületava faasikiirusega liikuvad osakesed paljudele filmidest tuttavat sinakat kuma. Seda efekti nimetavad seda kirjeldanud teadlased - Vavilov-Cherenkov.

(foto ei ole seotud RBT ega RIAR reaktoriga ja näitab Vavilovi-Tšerenkovi efekti)

Äikesetormi lõhn

Reaktorisaali lõhna ei saa millegi muuga segi ajada. Siin on tugev osoonilõhn, nagu pärast äikest. Õhk ioniseeritakse ülekoormuse ajal, kui kasutatud sõlmed eemaldatakse ja viiakse jahutusbasseini. Hapniku molekul O2 muutub O3-ks. Muide, osoon ei lõhna sugugi värskelt, vaid pigem kloori järgi ja sama kirbe. Kui osooni kontsentratsioon on kõrge, aevastate ja köhite ning seejärel surete. Ta on klassifitseeritud esimeseks, kõige enam Kõrgklass kahjulike ainete ohtudest.

Saalis kiirgusfoon sel hetkel suureneb, kuid siin pole inimesi - kõik on automatiseeritud ja operaator jälgib protsessi läbi spetsiaalse akna. Kuid ka pärast seda ei tohiks te ilma kinnasteta esiku piirdeid puudutada - võite korjata radioaktiivset mustust.

Peske käsi, eest ja tagant

Kuid sellega koju minna ei lubata - "määrdunud tsoonist" väljumisel kontrollitakse kõiki tingimata beetakiirguse detektoriga ja kui see tuvastatakse, lähete sina ja su riided reaktorisse kütusena. Nali.

Kuid igal juhul tuleb pärast selliste alade külastamist käsi seebiga pesta.

Muuda sugu

Reaktorihoone koridorid ja trepid on kaetud spetsiaalse paksu linoleumiga, mille servad on kumerad seintele. See on vajalik selleks, et radioaktiivse saastumise korral oleks võimalik mitte kogu hoonet utiliseerida, vaid linoleum lihtsalt kokku rullida ja uus panna. Puhtus on siin peaaegu nagu operatsioonisaalis, sest suurimaks ohuks on siin tolm ja mustus, mis võivad sattuda nii riietele, nahale kui ka keha sisemusse – alfa- ja beetaosakesed on väga rasked ega suuda kaugele lennata, kuid lühikese vahemaa pealt võivad nad sattuda. on nagu suured kahurikuulid, see ei ole kindlasti elusrakkudele hea.

Kaugjuhtimispult punase nupuga

Reaktori juhtimisruum.

Pult ise jätab sügavalt vananenud mulje, kuid milleks muuta midagi, mis on mõeldud pikki aastaid kestma? Kõige tähtsam on see, mis on kilpide taga ja seal on kõik uus. Sellegipoolest viidi paljud andurid salvestitelt elektroonilistele ekraanidele ja isegi tarkvarasüsteemid, mida muide arendatakse RIAR-is.

Igal reaktoril on palju sõltumatuid kaitseastmeid, nii et põhimõtteliselt ei saa siin Fukushimat olla. Mis puutub "Tšernobõli" - võimsus pole sama, siin töötavad "tasku" reaktorid. Suurimat ohtu kujutab mõningate kergete isotoopide atmosfääri paiskamine, kuid ka sellel ei lasta juhtuda, nagu oleme kindlad.

Tuumafüüsikud

Instituudi füüsikud on oma töö fännid ja võivad veeta tunde huvitavalt oma tööst ja reaktoritest rääkides. Küsimustele määratud tunnist ei piisanud ja jutt venis kaheks igavaks tunniks. Minu arvates pole inimest, keda tuumafüüsika ei huvitaks :) Ja “Reaktoriuuringute kompleksi” osakonna direktor Aleksei Leonidovitš Petelin koos peainseneriga on just õige, et sellel teemal populaarteaduslikke saateid läbi viia. tuumareaktorite disainist :)

Kui väljaspool RIAR-i topid püksid sokkide sisse, siis tõenäoliselt teeb keegi teist foto ja postitab selle naerma. Siin on see aga hädavajalik. Proovige ise arvata, miks.

Tere tulemast California hotelli

Nüüd California-252-st ja miks seda vaja on. Kõrgvooneutronreaktorist SM ja selle eelistest olen juba rääkinud. Kujutage nüüd ette, et kogu SM-reaktori toodetud energiat saab toota vaid üks gramm (!) Californiast.

California-252 on võimas neutronite allikas, mis võimaldab seda kasutada pahaloomuliste kasvajate raviks, kus kiiritusravi ebaefektiivne. Unikaalne metall võimaldab valgustada reaktorite osi, lennukiosi ning tuvastada kahjustusi, mis tavaliselt röntgenikiirguse eest hoolikalt peidetakse. Tema abiga on võimalik leida kulla-, hõbeda- ja naftavarusid maa soolestikus. Vajadus selle järele on maailmas väga suur ja kliendid on vahel sunnitud aastaid ihaldatud California mikrogrammi järjekorras seisma! Ja kõik sellepärast, et selle metalli tootmine võtab... aastaid. Ühe grammi California-252 tootmiseks allutatakse plutooniumile või kuuriumile tuumareaktoris pikaajaline neutronkiirgus, vastavalt 8 ja 1,5 aastat, läbides järjestikused transformatsioonid peaaegu kogu perioodilisuse tabeli transuraanielementide reas. Protsess sellega ei lõpe – Californian ise eraldatakse saadud kiiritusproduktidest keemiliste vahenditega paljude kuude jooksul. See on väga, väga vaevarikas töö, mis ei andesta kiirustamist. Mikrogramme metalli kogutakse sõna otseses mõttes aatomi haaval. See seletab nii kõrget hinda.

(suur klõpsatav panoraam)

Muide, metalli California-252 kriitiline mass on vaid 5 kg ja seda kujul vesilahused soolad - 10 grammi (!), Mis võimaldab seda kasutada miniatuursetes tuumapommides. Samas, nagu ma juba kirjutasin, on maailmas seni ainult 8 grammi ja pommina kasutamine oleks väga raiskav :) Ja siin on probleem, 2 aasta pärast on alles täpselt pool olemasolevast Californiast ja 4 aasta pärast on see muutub muudest stabiilsematest ainetest täielikult mädanikuks.

Järgmistes osades räägin kütusesõlmede (FA) tootmisest RIAR-is ning teisest olulisest ja vajalikust isotoobist Molübdeen-99 radionukliidmeditsiinis. See saab olema kohutavalt huvitav!

Lk 17/61

Reaktori juhtimise võimaluse tagamiseks on juhtimispuldis ja juhtimisruumis asuval paneelil juhtseadised (nupud, klahvid) ja signaalseadmed (kuvarid, indikaatorid, signaallambid).
Esiteks on need hädakaitsega seotud seadmed ehk nupud (klahvid), millele toimides saab operaator käivitada hädakaitse.Tavaliselt paigaldatakse igat tüüpi kaks hädakaitsenuppu (võtit), nii et ühe rikke korral klahv (nupp) ei põhjustanud häiresignaali riket. Lisaks on need klahvid ja nupud kaetud eemaldatavate katetega, et vältida kaitse vale aktiveerimist juhuslike puudutuste tõttu.
Paneelil, mis paigaldatakse reeglina otse operaatorikonsooli taha, on ekraan, mis näitab hädakaitse aktiveerimist ja hädakaitse aktiveerimise algpõhjust. Samale paneelile on paigutatud ka reaktori täitevorganite asendinäitajad. Seega on operaatoril võimalus kontrollida avariikaitse käivitumist, jälgides selle mõju reaktori juhtelementidele.
Juhtkonsooli samale sektsioonile, kus asuvad AZ nupud (klahvid), on paigaldatud ka reaktori juhtorganite juhtseadmed. Nende hulka kuuluvad juhtklahvid, valikunupud, märgutuled või LED-id, mis kinnitavad, et operaator on konkreetse täiturmehhanismi õigesti valinud.
Vaatleme, kuidas on korraldatud reaktori täitevorganite kontroll VVER-1000 V reaktori näitel NV TEJ kõrval
Nagu juba mainitud, on selle reaktori täitevorganid universaalsed ja jagatud mitmeks rühmaks. Üksikuid ajamid saab juhtida ainult kaugjuhtimisega juhtkonsoolilt (individuaalne juhtimine). Kuna ajamite arv on suur (49 kuni 109 reaktori VVER-1000 erinevates modifikatsioonides), toimub juhtimiseks eraldi ajami valimine vastavalt koordinaatidele, milleks reaktori südamik on jagatud ( joon. 6.12). Kõik x-koordinaadid (16, 18, ..., 38, 40) ja y-koordinaadid (01, 02, ..., 13, 14) vastavad oma nupule, mis on paigaldatud juhtpaneelile. Kui vajutate x ja y vastava ajami juhtseadme nupud saavad liikumisloa käsu. Sellest annab märku operaatoripuldis oleva reaktori südamiku kartogrammi LED-i süttimine. Kokkupandud ajami valikuahela saab keelata, vajutades juhtpaneelil asuvat nuppu "Lähtesta".
Täitevorgani liikumise käivitamiseks ei piisa aga liikumisloa käsu saamisest. On vaja esitada täitevkäsk "rohkem" või "vähem", mis saadakse eraldi individuaalse juhtklahviga, mis on saadaval ka operaatorikonsoolil. Operaator saab asendinäitajate näitude põhjal otsustada, et see täitevorgan on liikuma hakanud.
Valides ühe või teise täitevorgani individuaalseks juhtimiseks, arvatakse see rühmast välja. Pärast individuaalse töö lõpetamist naaseb ta oma rühma.
Valik ühe või teise grupi juhtimiseks tehakse nuppude abil, mille arv võrdub rühmade arvuga.Kaugjuhtimispuldile paigaldatud juhtnuppude abil on operaatoril võimalus ühendada mis tahes sel viisil valitud grupp juhtimine võimsusregulaatorilt. Samal ajal on tal võimalus grupi juhtklahvi abil käsitsi juhtida teist valitud rühma.
Nii võimsusregulaatorilt töötamisel kui ka käsitsi grupi juhtimisel, kui grupp on jõudnud LIP-i või ERV-ni (vt joonis 6.1), hakkab liikuva grupiga koos liikuma automaatselt ka teine ​​grupp. Üles liikudes on see grupp, mille number on liikuva grupi number ühe võrra suurem ja alla liikudes on see ühe võrra väiksem. Pärast rühma jõudmist NKV-sse või VKV-sse jätkub liikumine uue rühmaga.
Juhtudel, kui reaktoril on universaalsed ajamid, nagu näiteks VVER-tüüpi reaktorid, peab juhtsüsteem andma prioriteediks juhtsignaalid, kusjuures kõrgeima prioriteediga on AZ-signaalid, seejärel käsitsijuhtimissignaalid ja seejärel juhtimissüsteemi signaalid. .
SRM-juhtseadmed on paigutatud ka reaktori täitevorganite individuaalsete ja rühmajuhtimisseadmete kõrvale. Nende seadmete abil lülitub CRM sisse ühes või teises režiimis, lülitub reaktori juhtimiselementide kaugjuhtimiselt automaatsele, samuti jälgitakse regulaatori õiget tööd ja selle töökorrasolekut. Regulaatori juhtnupud sisaldavad kaugjuhtimispuldi klahvi ja režiimi valimise nuppe.
Vaatleme ARM5 regulaatori näitel operaatori tööd selle kasutuselevõtul. Enne regulaatori sisselülitamist on "kaugautomaatika" võti asendis "kaugjuhtimine".
Olles kontrollinud regulaatori paneelil asuvate signaallampide abil, et regulaatorile antakse toide (toide antakse regulaatori esipaneelidel asuvate lülitite abil), vajutab operaator H- või T-režiimi valikunuppu.
Režiimi C või K valimine toimub alles pärast nupu T vajutamist. Pärast kõigi kolme kanali režiimi valimise signaaltulede süttimist on regulaator töövalmis. Operaator saab liigutada võtme "kaugjuhtimispuldiga automaatselt" asendisse "automaatne". Sisselülitamine toimub ilma šokita, kuna regulaator jälgib parameetri praegust väärtust, mis muutub eelseadistatud hetkel, kui võti keeratakse asendisse "automaatne". Kolme kanali "rohkem" ja "vähem" signaallampide abil saab operaator hinnata regulaatori kõigi kolme kanali kasutatavust. Tõepoolest, kui kaks kanalit annavad samu signaale, näiteks "rohkem" ja kolmas "vähem", tähendab see seda. kolmas kanal on vigane.
Kui toiteplokis kasutataval regulaatoril ei ole löögivaba lülitit ja see on varustatud käsitsi valikukettaga, siis enne sellise regulaatori sisselülitamist peab operaator võrdsustama parameetri praeguse väärtuse seatud väärtusega ja alles pärast seda keerama. automaatrežiimile.

2011. aasta sügisel taaskäivitati Tuumauuringute Ühisinstituudis (JINR, Dubna) pärast kavandatud seiskamist juba moderniseeritud impulss-kiireneutronreaktor - IBR-2M. Lühikesed impulsid sagedusega kuni viis hertsi ja kõrge neutronite tihedus asetavad selle samale tasemele selle klassi maailma parimate installatsioonidega. Uuendatud reaktor on ainulaadne tööriist füüsikutele, bioloogidele ning uute ainete ja nanomaterjalide loojatele.

IBR-2 reaktor alustas tööd 1984. aastal. 2006. aastal ilma kommentaarideta see peatati – sellised on tegutsemiseeskirjad. Teatud projektiga määratud ressursi lõppedes tuleb reaktor olenemata seadmete seisukorrast kas demonteerida või moderniseerida. IN sel juhul kütuse põlemine ja tuumastruktuuride poolt akumuleeritud neutronite voog on jõudnud piiridesse, mis olid projekteerimisetapis põhjendatud peadisainer ja reaktori üldprojekteerija.

Reaktor projekteeriti nimelises energeetika teadus- ja projekteerimisinstituudis. N. A. Dollezhala (JSC NIKIET) ja spetsialiseeritud disainiinstituut (GSPI). Kümmekond aastat kestnud moderniseerimistöödes osales ülevenemaaline anorgaaniliste ainete uurimisinstituut. A. A. Bochvara (FSUE VNIINM), Mayak Production Association ja teised tuumatööstuse ettevõtted. Nüüd on reaktori seadmed uuele vastavaks vahetatud Vene standardid, mis vastavad täielikult IAEA standarditele. 12. oktoobril 2011 kell 14.34 käivitati IBR-2M reaktor, mis saavutas nimivõimsuse 2 MW. Uuendatud reaktor töötab kuni 2035. aastani. Eeldatakse, et uurijad alates erinevad riigid maailm suudab sellega igal aastal läbi viia vähemalt sada teaduslikku eksperimenti.

Impulss-kiireneutronreaktor on Dmitri Ivanovitš Blokhintsevi idee kehastus. Esimene selline reaktor - IBR-1 - käivitati pool sajandit tagasi ja neid oli instituudis kolm - IBR-1, IBR-30 ja IBR-2 (vt “Teadus ja elu” nr 1, 2005) . Reaktorid olid mõeldud neutronite vastastikmõju uurimiseks aatomituumadega. Neutronkiire abil on võimalik uurida tekkivaid tuumareaktsioone, tuumade ergastumist, nende ehitust ehk väga erinevate ainete omadusi, lahendades mitte ainult puhtteaduslikke, vaid ka mõningaid rakenduslikke probleeme. .

Akadeemik D.I. Blokhintsev ütles raamatus “Rahuliku aatomi sünd” (M.: Atomizdat, 1977), et Füüsika ja energeetika instituudi töötajad osalesid impulssreaktori teooria väljatöötamises. A. I. Leypunsky (SSC RF-IPPE). Nad tulid välja väikese võimsusega seadmega, milles juhitav ahelreaktsioon "süttib" lühikeste impulsside või väikeste "tuumaplahvatuste" kujul koos neutronite vabanemisega. Blokhintsev pakkus välja kahe aktiivse tsooniga reaktori konstruktsiooni - staatoril statsionaarne ja rootoril kiiresti pöörlev. Reaktor läheb ülekriitilisse olekusse, kui rootor staatorist mööda libiseb ja selles tekib hetkeks võimas ahelreaktsioon, mis rootori eemaldamisel hääbub. Just see "mini-aatomipomm" oli Dubnas "taltsutatud". Reaktorist vabanevad erineva energiaga neutronid, aeglasest (termilisest) kiireni (kõrge energiaga), mis ilmuvad lühikese impulsiga vahetult pärast lõhustumisprotsessi. Teel reaktorist sihtmärgini venitatakse impulss, nii et saate aru, milliseid tuumareaktsioone põhjustavad kiired neutronid (mis saabuvad esimesena) ja millised aeglased (tulevad hiljem).

Pärast IBR-2 sulgemist hakkasid neutronfüüsika labori ja JINRi teiste osakondade töötajad kõiki selle olulisi komponente välja töötama, projekteerima, kokku panema ja siluma. Reaktori anum, sise- ja reaktorilähedased seadmed, toitesüsteem, juhtimissüsteemi seadmed, reaktori kaitse ja tehnoloogiliste parameetrite juhtimine loodi uuesti vastavalt kaasaegsetele nõuetele. Reaktori rekonstrueerimisse investeeriti umbes 11 miljonit dollarit.

2011. aasta juuni lõpus JINRis allkirjastas riiklik vastuvõtukomisjon moderniseeritud IBR-2M reaktori valmisoleku akti võimsuse käivitamiseks (koos neutronite vabastamisega), mis järgnes füüsilisele, kui alles käidi. selle komponente ja mehhanisme kontrolliti ning väljastati selle kasutamiseks litsents.

Pärast reaktori moderniseerimist on palju muutunud. Esiteks on IBR-2M-il kompaktsem aktiivne tsoon - kuusnurkne prisma, mille maht on umbes 22 liitrit. See asub umbes seitsme meetri kõrguses silindrilises korpuses, mis on kahekordses teraskestas. Maksimaalne neutronvoo tihedus impulsi kohta südamiku keskel jõuab tohutu väärtuseni - 10 17 ruutsentimeetri kohta sekundis. Tuumikust väljuvate neutronite voog on teaduslike katsete jaoks jagatud 14 horisontaalseks kiireks.

Moderniseeritud IBR-2-s on plutooniumdioksiidi (PuO 2) graanulitest valmistatud reaktori kütuseelementide põlemissügavust suurendatud poolteist korda. Plutoonium on väga harva uurimisreaktorites tuumakütuse aluseks, tavaliselt kasutatakse neis uraani koostisi. IBR-2M kasutab plutooniumi olulist eelist võrreldes uraaniga: hilinenud neutronite osakaal, mis on oluline neutroniallika kvaliteedinäitaja, on plutooniumil kolm korda väiksem kui uraanil, seetõttu on põhiimpulsside vaheline kiirgusfoon nõrgem. Neutronite suur tihedus impulsi kohta ja südamiku pikaajaline töö (lähiajalise impulsstöörežiimi tõttu) võimaldavad klassifitseerida moderniseeritud IBR-2 maailma juhtiva neutroniallikate rühma hulka.

Reaktor genereerib neutronimpulsse sagedusega viis hertsi, mille annab nn liikuv reflektor. See on keeruline mehaaniline süsteem, mis on paigaldatud südamiku kõrvale, koosneb kahest massiivsest rootorist. Need on valmistatud kõrge niklisisaldusega terasest ja pöörlevad puhta heeliumgaasiga täidetud korpuses erineva kiirusega vastassuundades. Hetkel, mil rootorid on joondatud, toimub reaktori südamiku füüsilises keskpunktis neutronimpulss. Täiustatud liigutatava reflektori pearootori kiirust vähendati eelmisega võrreldes kaks ja pool korda - 600 pööret minutis, mille tõttu reaktori tööiga pikenes 20 tuhandelt tunnilt 55 tuhandele tunnile ja reaktori kestus. neutronimpulss ei muutunud.

Reaktori jahutussüsteem koosneb kolmest ahelast: esimeses ja teises kasutatakse vedelat naatriumi, mida pumbatakse elektromagnetpumpade abil, ja kolmandas kasutatakse õhku. See skeem tagab reaktori ohutuse: kui üks ahel ebaõnnestub, katkestavad selle avariiventiilid. Vedelat naatriumi kasutatakse seetõttu, et kui kõikides ahelates on vesi, mis neutroneid tugevalt aeglustab, siis neutronkiirguse energia väheneb. Esimeses vooluringis, mille torudel on kahekordne kaitsekesta, ringleb radioaktiivne naatrium, teises - kiiritamata naatrium. Hädaolukorras elektrikatkestuse korral tagatakse gaasiküttega usaldusväärselt naatriumi säilimine vedelal kujul (üle 97,9 °C sulamistemperatuuri) ja seega ka reaktori jahutamine.

Dubna on tegelikult saar, mille piirid on hästi kontrollitud. Lisaks tegutseb JINR ise kaitsealal ning IBR-2M-il on oma sisemine füüsiline kaitseperimeeter. Kaitstud "tuumasaare" kontseptsioon kaitseb reaktorit väliste ohtude eest. Kui reaktori töötamise ajal personali tegevuse tõttu midagi juhtub, töötab nn lollikindel kaitse ( lollikindel süsteem) – keegi ei teadlikult ega alateadlikult ei saa talle kahju tekitada. Näiteks kui ootamatult erinevad järgmise neutronimpulsi parameetrid ettenähtust, töötab kiire hädakaitse ilma operaatori sekkumiseta. Selline juhtimine toimub kogu reaktoris ning kõik kaitsesüsteemid on reserveeritud ja dubleeritud. Kui elektrikatkestuste tõttu tuli mitu valehäiret, suleti reaktor ja juhtumeid analüüsiti. Ohutuse huvides kasutab reaktor kolme toiteallikat: regulaarne toide kõrgepingeliinide kaudu 110 kV Tempy elektripunktist, 10 kV Volga Ivankovskaja hüdroelektrijaamast ja varu võimsast diiselgeneraatorist kütusega. varustus on piisav pikaajaliseks tööks. Igas reaktoris on vaja ennekõike tagada südamiku stabiilne jahutamine mis tahes õnnetuse korral, et vältida sündmuste arengut Jaapani versiooni järgi, kui südamiku jahutamise katkemise korral kütuseelemendid, mille rõhk on alandatud nende osalise sulamis- ja lõhustumisproduktide keskkonda sattumisega. Reaktoris IBR-2M olid negatiivsed stsenaariumid võimalike õnnetuste ja nende tagajärgede kohta üsna hästi läbi mõeldud ning pärast Jaapani tragöödiat polnud vaja arvutusi üle vaadata. Kurb sündmus Fukushimas, mis tõi kaasa arvukalt inimohvreid, näitas, kui aegunud on mõned selle tuumaelektrijaama projekteerimisel sisalduvad ohutuspõhimõtted. Tänapäeval kehtestatakse tuumaelektrijaamade rajamisel rangemad ohutuspõhimõtted, võttes arvesse paljusid minevikusündmusi. Näiteks täna ei paigalda keegi ookeani kaldale tugevasti seismilises vööndis tuumajaama. Mis puutub JINR-i reaktorisse, siis see peab vastu kuni seitsmemagnituudisele maavärinale, kuigi Dubna piirkonnas on kuuemagnituudise maavärina tõenäosus kord tuhande aasta jooksul ja viie magnituudiga maavärina tõenäosus kord tuhande aasta jooksul. sada aastat.

JINR reaktor töötab ühiskasutuse keskusena – seal saavad katseid teha ka teiste organisatsioonide teadlased. IBR-2M reaktoris töötamise aeg on selgelt jaotatud: sisekasutajad saavad 35% ajast, muudele organisatsioonidele eraldatakse 55% tavapäringutele, 10% kiireloomulistele päringutele. Taotlused vaatab läbi rahvusvaheline ekspertkomisjon ja vastutav eksperimenteerija, kes annavad arvamuse, kas neid uuringuid on reaktoris võimalik teha. Katsed on väga kallid, seega on nende uurimine tavaline rahvusvaheline praktika. Moderniseeritud reaktor avab rikkalikud võimalused nii fundamentaal- kui ka rakendusuuringuteks, kasutades ainulaadseid seadmeid, mida on aastaid instituudi seintes katsetatud ja täiustatud. Täna asub see reaktori kõigil neljateistkümnel kanalil, töö on selle jaoks uue krüogeense moderaatori loomisega, mis võimaldab muuta neutronite spektrit.

Neutronite hajumise meetodit kasutades on võimalik saada infot aine struktuuri kohta aatomi- ja supraatomi tasemel, määrata selle omadusi ja ehitust ning see kehtib ka bioloogiliste materjalide kohta. Fourier difraktomeetri abil saab näiteks uurida aine ehitust, üksik- ja polükristallide ehitust, uurida uut tüüpi materjale – komposiite, keraamikat, gradientsüsteeme; kristallides ja mitmefaasilistes süsteemides tekkivad mehaanilised pinged ja deformatsioonid. Neutronite kõrge läbitungimisvõime võimaldab neid kasutada mittepurustav katsetamine pinge sisse mahulised materjalid või tooted, mis on allutatud stressile, kiirgusele või kõrgele rõhule. Tavameetodid ei suuda tuvastada varjatud defekte mitme sentimeetri paksuse lati sees. Neutronograafia võimaldab uurida materjali kogu selle mahu ulatuses ja leida pingepunkte, mis töö käigus muutuvad kriitilisteks defektideks. Geofüüsikas kasutatakse uurimiseks neutroneid kivid, ning neis olevate kristalliitide orientatsiooni järgi on võimalik rekonstrueerida pilt seal toimunud protsessidest. Reaktor on juba uurinud kivisüdamikke Koola ülisügavast kaevust, mis on tõstetud kaheksalt kilomeetrilt kümnele. Saadud andmed võimaldasid kontrollida ja täiendada selles piirkonnas toimunud tektooniliste protsesside mudeleid.

IBR-2M-is uuritakse keerulisi oksiidmaterjale, mida kasutatakse teabe salvestamiseks ja salvestamiseks sidesüsteemides ja energeetikasektoris - millel on kolossaalne magnettakistus, ülijuhtivus, magnetoelektrilised efektid, selgitades välja, millised mehhanismid on nende füüsikaliste omaduste aluseks struktuuritasandil. Polariseeritud elektronidega spektromeetrid ja reflektomeetrid võimaldavad uurida mahulisi nanostruktuure, sealhulgas mitmekihilisi; kolloidsed lahused; ferromagnetilised vedelikud; määrata kuni mitme tuhande mikroni paksuste pindade ja õhukeste kilede struktuur, nende tuuma- ja magnetilised omadused. Tänu kiirguse õrnusele on väikese nurga neutronite hajumise spektromeeter võimeline uurima kuni nanomeetri suurusi bioloogilisi objekte: polümeere, lahuses olevaid valke, mitokondreid, membraane. Mõju all erinevaid tegureid membraani struktuur, paksus muutub, füüsikalised omadused, läbilaskvus, liikuvus. Kõik need muutused peegelduvad neutronite hajumise spektris ja annavad teavet bioloogiliste objektide kohta nende eluprotsessis, mida muul viisil teha ei saa.

Fluents on konstruktsiooni eripinda läbivate neutronite koguarv reaktori kogu kasutusea jooksul. Kõigil tuumareaktorites kasutatavatel materjalidel on voolu piir, mille ületamine põhjustab kiirguskahjustusi.
Fourier' difraktomeeter on optiline seade, milles pärast neutronite proovi läbimist saadakse esmalt difraktsioonimaksimumide jaotus ja seejärel arvutatakse neutronite spektraalne jaotus Fourier' teisenduse ehk sageduse laienduse abil.