Гомогенный ядерный реактор
(Новая страница: «'''Гомогенный ядерный реактор''' — ядерный реактор, активная зона которого представляет с…») |
|||
Строка 1: | Строка 1: | ||
+ | [[Файл:B 6066.jpg|200px|thumb]] | ||
'''Гомогенный ядерный реактор''' — ядерный реактор, активная зона которого представляет собой гомогенную смесь ядерного горючего с замедлителем. | '''Гомогенный ядерный реактор''' — ядерный реактор, активная зона которого представляет собой гомогенную смесь ядерного горючего с замедлителем. | ||
Строка 5: | Строка 6: | ||
Тепло, выделяемое в активной зоне, отводится теплоносителем (водой, газом и т. д.), движущимся по трубам через активную зону, либо смесь горючего с замедлителем сама служит теплоносителем, циркулирующим через теплообменники. | Тепло, выделяемое в активной зоне, отводится теплоносителем (водой, газом и т. д.), движущимся по трубам через активную зону, либо смесь горючего с замедлителем сама служит теплоносителем, циркулирующим через теплообменники. | ||
− | Гомогенные реакторы | + | === Принцип действия === |
+ | [[Файл:Clip image0103.jpg|350px|thumb|Схема гомогенного ядерного реактора с жидким ядерным горючим]] | ||
+ | В гомогенном реакторе ядерное топливо, теплоноситель и замедлитель (если они есть) | ||
+ | тщательно перемешаны и находятся в одном физическом состоянии, т.е. активная зона полностью | ||
+ | гомогенного реактора представляет жидкую, твердую или газообразную однородную смесь | ||
+ | ядерного топлива, теплоносителя или замедлителя. Гомогенные реакторы могут быть как на | ||
+ | тепловых, так и на быстрых нейтронах. В таком реакторе вся активная зона находится внутри | ||
+ | стального сферического корпуса и представляет жидкую однородную смесь горючего и | ||
+ | замедлителя в виде раствора или жидкого сплава (например, раствор уранилсульфата в воде, | ||
+ | раствор урана в жидком висмуте), который одновременно выполняет и функцию теплоносителя. | ||
+ | |||
+ | Гомогенное ядерное горючее может представлять собой водные растворы солей урана и | ||
+ | плутония, расплавы солей или металлов (например, сплавы U, Pu, Th с Pb, Bi, Sn и пр.). | ||
+ | Гомогенное ядерное горючее одновременно является теплоносителем реактора и непрерывно | ||
+ | циркулирует через теплообменник. Продукты деления распределены равномерно по всему объему | ||
+ | жидкой фазы. Особым случаем гомогенного ядерного горючего является дисперсное топливо, | ||
+ | представляющее собой, например, взвесь частиц окиси урана в водном растворе. Ввиду малого | ||
+ | размера частиц в таком топливе происходит обеднение дисперсной фазы продуктами деления. | ||
+ | |||
+ | Ядерная реакция деления происходит в топливном растворе, находящемся внутри | ||
+ | сферического корпуса реактора, в результате температура раствора повышается. Горючий раствор | ||
+ | из реактора поступает в теплообменник, где отдает теплоту воде второго контура, охлаждается и | ||
+ | циркулярным насосом направляется опять в реактор. Для того чтобы ядерная реакция не | ||
+ | произошла вне реактора, объемы трубопроводов контура, теплообменника и насоса подобраны | ||
+ | так, чтобы объем горючего, находящегося на каждом участке контура, были намного ниже | ||
+ | критического. | ||
+ | |||
+ | === Преимущества === | ||
+ | Гомогенные реакторы имеют ряд преимуществ по сравнению с гетерогенными. Это | ||
+ | несложная конструкция активной зоны и минимальные ее размеры, возможность в процессе | ||
+ | работы без остановки реактора непрерывно удалять продукты деления и добавлять свежее ядерное | ||
+ | топливо, простота приготовления горючего, а также то, что управлять реактором можно, изменяя | ||
+ | концентрацию ядерного топлива. | ||
+ | |||
+ | === Недостатки === | ||
+ | Однако гомогенные реакторы имеют и серьезные недостатки. Гомогенная смесь, | ||
+ | циркулирующая по контуру, испускает сильное радиоактивное излучение, что требует | ||
+ | дополнительной защиты и усложняет управление реактором. Только часть топлива находится в | ||
+ | реакторе и служит для выработки энергии, а другая часть - во внешних трубопроводах, | ||
+ | теплообменниках и насосах. Циркулирующая смесь вызывает сильную коррозию и эрозию систем | ||
+ | и устройств реактора и контура. Образование в гомогенном реакторе в результате радиолиза воды | ||
+ | взрывоопасной гремучей смеси требует устройств для ее дожигания. Все это привело к тому, что | ||
+ | гомогенные реакторы не получили широкого распространения. | ||
+ | |||
[[Category:Ядерная_энергетика]] | [[Category:Ядерная_энергетика]] |
Текущая версия на 12:56, 22 апреля 2013
Гомогенный ядерный реактор — ядерный реактор, активная зона которого представляет собой гомогенную смесь ядерного горючего с замедлителем.
Основное отличие гомогенного реактора от гетерогенного — отсутствие тепловыделяющих элементов; ядерное горючее находится в активной зоне реактора в виде гомогенной смеси, к которым относятся растворы солей урана, суспензии окислов урана в лёгкой и тяжёлой воде, твёрдый замедлитель, пропитанный ураном, расплавленные соли. Известны варианты гомогенных реакторов с газообразным горючим (газообразные соединения урана) или взвесью урановой пыли в газе.
Тепло, выделяемое в активной зоне, отводится теплоносителем (водой, газом и т. д.), движущимся по трубам через активную зону, либо смесь горючего с замедлителем сама служит теплоносителем, циркулирующим через теплообменники.
[править] Принцип действия
В гомогенном реакторе ядерное топливо, теплоноситель и замедлитель (если они есть) тщательно перемешаны и находятся в одном физическом состоянии, т.е. активная зона полностью гомогенного реактора представляет жидкую, твердую или газообразную однородную смесь ядерного топлива, теплоносителя или замедлителя. Гомогенные реакторы могут быть как на тепловых, так и на быстрых нейтронах. В таком реакторе вся активная зона находится внутри стального сферического корпуса и представляет жидкую однородную смесь горючего и замедлителя в виде раствора или жидкого сплава (например, раствор уранилсульфата в воде, раствор урана в жидком висмуте), который одновременно выполняет и функцию теплоносителя.
Гомогенное ядерное горючее может представлять собой водные растворы солей урана и плутония, расплавы солей или металлов (например, сплавы U, Pu, Th с Pb, Bi, Sn и пр.). Гомогенное ядерное горючее одновременно является теплоносителем реактора и непрерывно циркулирует через теплообменник. Продукты деления распределены равномерно по всему объему жидкой фазы. Особым случаем гомогенного ядерного горючего является дисперсное топливо, представляющее собой, например, взвесь частиц окиси урана в водном растворе. Ввиду малого размера частиц в таком топливе происходит обеднение дисперсной фазы продуктами деления.
Ядерная реакция деления происходит в топливном растворе, находящемся внутри сферического корпуса реактора, в результате температура раствора повышается. Горючий раствор из реактора поступает в теплообменник, где отдает теплоту воде второго контура, охлаждается и циркулярным насосом направляется опять в реактор. Для того чтобы ядерная реакция не произошла вне реактора, объемы трубопроводов контура, теплообменника и насоса подобраны так, чтобы объем горючего, находящегося на каждом участке контура, были намного ниже критического.
[править] Преимущества
Гомогенные реакторы имеют ряд преимуществ по сравнению с гетерогенными. Это несложная конструкция активной зоны и минимальные ее размеры, возможность в процессе работы без остановки реактора непрерывно удалять продукты деления и добавлять свежее ядерное топливо, простота приготовления горючего, а также то, что управлять реактором можно, изменяя концентрацию ядерного топлива.
[править] Недостатки
Однако гомогенные реакторы имеют и серьезные недостатки. Гомогенная смесь, циркулирующая по контуру, испускает сильное радиоактивное излучение, что требует дополнительной защиты и усложняет управление реактором. Только часть топлива находится в реакторе и служит для выработки энергии, а другая часть - во внешних трубопроводах, теплообменниках и насосах. Циркулирующая смесь вызывает сильную коррозию и эрозию систем и устройств реактора и контура. Образование в гомогенном реакторе в результате радиолиза воды взрывоопасной гремучей смеси требует устройств для ее дожигания. Все это привело к тому, что гомогенные реакторы не получили широкого распространения.