Внеаудиторная самостоятельная работа
Сообщение
По дисциплине: Физика
На тему: «Применение ядерных реакторов»
Выполнила: студентка
1 курса 12 мс/о группы
Кислюк А. Е.
Проверил: преподаватель Маханькова Н. И.
Москва 2019
Применение ядерных реакторов
В течение следующих 50 лет человечество будет потреблять энергии больше, чем было израсходовано за всю предыдущую историю. Сделанные ранее прогнозы о темпах роста энергопотребления не оправдались: оно растет намного быстрее. Ожидается, что к 2030 году оно увеличится на 33% по сравнению с нынешним временем.
Не стоит забывать и о борьбе с «парниковым эффектом», накладывающей ограничения на сжигание нефти, газа и угля на тепловых электростанциях (ТЭС). Мировой уровень выделяемого углекислого газа составляет около 32 млрд тонн в год и продолжает расти. Прогнозируется, что к 2030 году объем выделяемого углекислого газа превысит 34 млрд тонн в год.
Решением проблемы может стать активное развитие ядерной энергетики, одной из самых молодых и динамично развивающихся отраслей глобальной экономики. Все большее количество стран сегодня приходят к необходимости начала освоения мирного атома.
Ядерный реактор — устройство, предназначенное для организации управляемой самоподдерживающейся цепной реакции деления, которая всегда сопровождается выделением энергии.
В зависимости от назначения ядерные реакторы бывают:
1. энергетические;
2. конверторы и размножители;
3. исследовательские и многоцелевые;
4. транспортные и промышленные
Ядерные энергетические реакторы используются для выработки электроэнергии на атомных электростанциях, в судовых энергетических установках, на атомных теплоэлектроцентралях (АТЭЦ), а также на атомных станциях теплоснабжения (АСТ).
Реакторы, предназначенные для производства вторичного ядерного топлива из природного урана и тория, называются конверторами или размножителями.
В реакторе - конверторе вторичного ядерного топлива образуется меньше первоначально израсходованного. В реакторе-размножителе осуществляется расширенное воспроизводство ядерного топлива, т.е. его получается больше, чем было затрачено.
Исследовательские реакторы служат для исследований процессов взаимодействия нейтронов с веществом, изучения поведения реакторных материалов в интенсивных полях нейтронного и гамма-излучений, радиохимических и биологических исследований, производства изотопов, экспериментального исследования физики ядерных реакторов. Реакторы имеют различную мощность, стационарный или импульсный режим работы. Наибольшее распространение получили водо-водяные исследовательские реакторы на обогащенном уране. Тепловая мощность исследовательских реакторов колеблется в широком диапазоне и достигает нескольких тысяч киловатт.
Многоцелевыми называются реакторы, служащие для нескольких целей, например, для выработки энергии и получения ядерного топлива.
В настоящее время атомная энергетика используется практически для производства электроэнергии, хотя и существуют станции, отпускающие потребителям теплоту (например, Билибинская АТЭЦ на Чукотке) или опресняющие воду (г. Шевченко, Казахстан). Наиболее распространенными и освоенными в промышленном производстве энергетическими ядерными реакторами, получившими широкое применение на АЭС, являются реакторы с водой под давлением без ее кипения ВВЭР.
Ядерно-энергетические установки (ЯЭУ) позволяют придать морским судам качества, недостижимые при использовании судовых энергетических установок, работающих на ископаемом топливе. Прежде всего это неограниченный район плавания при работе на большой мощности, более высокая скорость и длительная автономность. Применение ЯЭУ повышает общую производительность грузовых судов всех типов за счет снижения полной массы энергетической установки, которая включает в себя массу самой энергетической установки и массу топлива для нее.
В настоящее время в России создали и провели межведомственные испытания «вечного» ядерного реактора для атомных подлодок четвертого поколения.
Так называемая активная зона реактора — его главная составляющая, в которой содержится ядерное топливо и в которой происходит управляемая цепная реакция. Разработанная «ОКБМ Африкантов» система имеет ресурс на весь жизненный цикл АПЛ, то есть не требует перезарядки ядерного топлива. Перезарядка атомных подлодок раньше занимала больше месяца, из-за чего флот на продолжительное время лишался боевой единицы.
Ядерные реакторы на космических аппаратах применяются в случае, если необходимое количество энергии невозможно получить другими способами, например с помощью солнечных батарей или изотопных источников энергии.
Энергетическая установка является одной из важнейших систем космических аппаратов. 1990-х годов возникла потребность в энергетических установках, имеющих длительный ресурс непрерывной работы (5–10 лет) и уровень электрической мощности, повышенный до 100 кВт (таблица 3.2). Эту потребность могут удовлетворить только энергетические установки с ядерным реактором, которые обладают существенно меньшей массой в расчете на единицу вырабатываемой энергии (кг/кВт).
Энергия, вырабатываемая энергетической установкой, идет на питание системы управления движением космического аппарата, автоматикой маршевой двигательной установки, двигателей ориентации и стабилизации космического аппарата, систем радиосвязи и телеметрической системы, термостатирования жилых и приборных отсеков, систем жизнедеятельности.