1 परमाणु रिएक्टर. परमाणु रिएक्टर: संचालन का सिद्धांत, विशेषताएँ, विवरण। परमाणु रिएक्टर कैसे काम करते हैं, वे बिजली कैसे पैदा करते हैं? वीडियो: परमाणु रिएक्टर कैसे काम करते हैं

परमाणु रिएक्टर सुचारू रूप से और कुशलता से काम करता है। अन्यथा, जैसा कि आप जानते हैं, परेशानी होगी। लेकिन अंदर क्या चल रहा है? आइए परमाणु (परमाणु) रिएक्टर के संचालन के सिद्धांत को संक्षेप में, स्पष्ट रूप से, स्टॉप के साथ तैयार करने का प्रयास करें।

संक्षेप में, वहां वही प्रक्रिया हो रही है जो परमाणु विस्फोट के दौरान होती है। केवल विस्फोट बहुत तेजी से होता है, लेकिन रिएक्टर में यह सब लंबे समय तक चलता है। परिणामस्वरूप, सब कुछ सुरक्षित एवं सुदृढ़ रहता है और हमें ऊर्जा प्राप्त होती है। इतना नहीं कि चारों ओर सब कुछ एक ही बार में नष्ट हो जाएगा, लेकिन शहर को बिजली प्रदान करने के लिए काफी पर्याप्त है।

रिएक्टर कैसे काम करता है? परमाणु ऊर्जा संयंत्र कूलिंग टावर
इससे पहले कि आप समझें कि नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया कैसे होती है, आपको यह जानना होगा कि सामान्य तौर पर परमाणु प्रतिक्रिया क्या होती है।

परमाणु प्रतिक्रिया परमाणु नाभिक के परिवर्तन (विखंडन) की प्रक्रिया है जब वे प्राथमिक कणों और गामा किरणों के साथ बातचीत करते हैं।

परमाणु प्रतिक्रियाएँ ऊर्जा के अवशोषण और विमोचन दोनों के साथ हो सकती हैं। रिएक्टर दूसरी प्रतिक्रियाओं का उपयोग करता है।

परमाणु रिएक्टर एक उपकरण है जिसका उद्देश्य ऊर्जा की रिहाई के साथ नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया को बनाए रखना है।

प्रायः परमाणु रिएक्टर को परमाणु रिएक्टर भी कहा जाता है। आइए ध्यान दें कि यहां कोई बुनियादी अंतर नहीं है, लेकिन विज्ञान के दृष्टिकोण से "परमाणु" शब्द का उपयोग करना अधिक सही है। अब कई प्रकार के परमाणु रिएक्टर हैं। ये बिजली संयंत्रों में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किए गए विशाल औद्योगिक रिएक्टर, पनडुब्बियों के परमाणु रिएक्टर, वैज्ञानिक प्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले छोटे प्रयोगात्मक रिएक्टर हैं। यहां तक ​​कि समुद्री जल को अलवणीकृत करने के लिए भी रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है।

परमाणु रिएक्टर के निर्माण का इतिहास

पहला परमाणु रिएक्टर 1942 में लॉन्च किया गया था। यह अमेरिका में फर्मी के नेतृत्व में हुआ। इस रिएक्टर को शिकागो वुडपाइल कहा जाता था।

1946 में, कुरचटोव के नेतृत्व में लॉन्च किए गए पहले सोवियत रिएक्टर ने काम करना शुरू किया। इस रिएक्टर का शरीर सात मीटर व्यास की एक गेंद थी। पहले रिएक्टरों में शीतलन प्रणाली नहीं थी और उनकी शक्ति न्यूनतम थी। वैसे, सोवियत रिएक्टर की औसत शक्ति 20 वाट थी, और अमेरिकी की - केवल 1 वाट। तुलना के लिए, आधुनिक बिजली रिएक्टरों की औसत शक्ति 5 गीगावाट है। पहले रिएक्टर के लॉन्च के दस साल से भी कम समय के बाद, दुनिया का पहला औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र ओबनिंस्क शहर में खोला गया।

परमाणु (परमाणु) रिएक्टर के संचालन का सिद्धांत

किसी भी परमाणु रिएक्टर में कई भाग होते हैं: ईंधन और मॉडरेटर वाला एक कोर, एक न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर, एक शीतलक, एक नियंत्रण और सुरक्षा प्रणाली। रिएक्टरों में ईंधन के रूप में यूरेनियम (235, 238, 233), प्लूटोनियम (239) और थोरियम (232) के समस्थानिकों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। कोर एक बॉयलर है जिसके माध्यम से साधारण पानी (शीतलक) बहता है। अन्य शीतलकों में, "भारी पानी" और तरल ग्रेफाइट का आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है। अगर हम परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के संचालन के बारे में बात करें तो परमाणु रिएक्टर का उपयोग गर्मी पैदा करने के लिए किया जाता है। बिजली स्वयं उसी विधि का उपयोग करके उत्पन्न की जाती है जैसे अन्य प्रकार के बिजली संयंत्रों में - भाप टरबाइन को घुमाती है, और गति की ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

नीचे परमाणु रिएक्टर के संचालन का एक चित्र दिया गया है।

परमाणु रिएक्टर के संचालन का आरेख परमाणु ऊर्जा संयंत्र में परमाणु रिएक्टर का आरेख

जैसा कि हम पहले ही कह चुके हैं, भारी यूरेनियम नाभिक के क्षय से हल्के तत्व और कई न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। परिणामस्वरूप न्यूट्रॉन अन्य नाभिकों से टकराते हैं, जिससे उनका विखंडन भी होता है। इसी समय, न्यूट्रॉन की संख्या हिमस्खलन की तरह बढ़ती है।

यहां हमें न्यूट्रॉन गुणन कारक का उल्लेख करने की आवश्यकता है। इसलिए, यदि यह गुणांक एक के बराबर मान से अधिक हो जाता है, तो परमाणु विस्फोट होता है। यदि मान एक से कम है, तो बहुत कम न्यूट्रॉन हैं और प्रतिक्रिया समाप्त हो जाती है। लेकिन यदि आप गुणांक का मान एक के बराबर बनाए रखते हैं, तो प्रतिक्रिया लंबी और स्थिर रूप से आगे बढ़ेगी।

प्रश्न यह है कि यह कैसे करें? रिएक्टर में, ईंधन तथाकथित ईंधन तत्वों (ईंधन तत्वों) में निहित होता है। ये ऐसी छड़ें हैं जिनमें छोटी गोलियों के रूप में परमाणु ईंधन होता है। ईंधन की छड़ें हेक्सागोनल आकार के कैसेट में जुड़ी होती हैं, जिनमें से एक रिएक्टर में सैकड़ों हो सकते हैं। ईंधन छड़ों वाले कैसेट लंबवत रूप से व्यवस्थित होते हैं, और प्रत्येक ईंधन छड़ में एक प्रणाली होती है जो आपको कोर में इसके विसर्जन की गहराई को विनियमित करने की अनुमति देती है। कैसेटों के अलावा, उनमें नियंत्रण छड़ें और आपातकालीन सुरक्षा छड़ें भी होती हैं। छड़ें ऐसे पदार्थ से बनी होती हैं जो न्यूट्रॉन को अच्छी तरह से अवशोषित करती है। इस प्रकार, नियंत्रण छड़ों को कोर में अलग-अलग गहराई तक उतारा जा सकता है, जिससे न्यूट्रॉन गुणन कारक को समायोजित किया जा सकता है। आपातकालीन छड़ें किसी आपात स्थिति में रिएक्टर को बंद करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं।

परमाणु रिएक्टर कैसे शुरू किया जाता है?

हमने ऑपरेटिंग सिद्धांत का स्वयं पता लगा लिया है, लेकिन रिएक्टर को कैसे शुरू करें और कैसे कार्य करें? मोटे तौर पर कहें तो, यह यहाँ है - यूरेनियम का एक टुकड़ा, लेकिन इसमें श्रृंखला प्रतिक्रिया अपने आप शुरू नहीं होती है। तथ्य यह है कि परमाणु भौतिकी में क्रांतिक द्रव्यमान की एक अवधारणा है।

परमाणु ईंधन परमाणु ईंधन

क्रिटिकल द्रव्यमान परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक विखंडनीय सामग्री का द्रव्यमान है।

ईंधन छड़ों और नियंत्रण छड़ों की सहायता से, पहले रिएक्टर में परमाणु ईंधन का एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान बनाया जाता है, और फिर रिएक्टर को कई चरणों में इष्टतम शक्ति स्तर पर लाया जाता है।

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इस लेख में, हमने आपको परमाणु (परमाणु) रिएक्टर की संरचना और संचालन सिद्धांत का एक सामान्य विचार देने का प्रयास किया है। यदि इस विषय पर आपके कोई प्रश्न हैं या विश्वविद्यालय में परमाणु भौतिकी में कोई समस्या पूछी गई है, तो कृपया हमारी कंपनी के विशेषज्ञों से संपर्क करें। हमेशा की तरह, हम आपकी पढ़ाई से संबंधित किसी भी जरूरी मुद्दे को सुलझाने में आपकी मदद करने के लिए तैयार हैं। और जब हम इस पर हैं, तो आपके ध्यान के लिए यहां एक और शैक्षिक वीडियो है!

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यह नॉनडिस्क्रिप्ट ग्रे सिलेंडर रूसी परमाणु उद्योग की प्रमुख कड़ी है। बेशक, यह बहुत प्रस्तुत करने योग्य नहीं दिखता है, लेकिन एक बार जब आप इसका उद्देश्य समझ जाते हैं और तकनीकी विशेषताओं को देखते हैं, तो आप यह समझना शुरू कर देते हैं कि इसके निर्माण और डिजाइन का रहस्य राज्य द्वारा अपनी आंख के तारे की तरह क्यों संरक्षित है।

हाँ, मैं परिचय देना भूल गया: यहाँ यूरेनियम आइसोटोप VT-3F (nth पीढ़ी) को अलग करने के लिए एक गैस सेंट्रीफ्यूज है। ऑपरेशन का सिद्धांत दूध विभाजक की तरह प्राथमिक है; केन्द्रापसारक बल के प्रभाव से भारी को प्रकाश से अलग किया जाता है। तो महत्व और विशिष्टता क्या है?

सबसे पहले, आइए एक और प्रश्न का उत्तर दें - सामान्य तौर पर, यूरेनियम को अलग क्यों करें?

प्राकृतिक यूरेनियम, जो सीधे जमीन में होता है, दो समस्थानिकों का मिश्रण है: यूरेनियम-238और यूरेनियम-235(और 0.0054% यू-234)।
उरण-238, यह सिर्फ भारी, भूरे रंग की धातु है। आप इसका उपयोग तोपखाने का गोला, या... चाबी का गुच्छा बनाने के लिए कर सकते हैं। यहां बताया गया है कि आप क्या कर सकते हैं यूरेनियम-235? खैर, सबसे पहले, एक परमाणु बम, और दूसरा, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए ईंधन। और यहां हम मुख्य प्रश्न पर आते हैं - इन दोनों, लगभग समान परमाणुओं को एक दूसरे से कैसे अलग किया जाए? सच में नहीं कैसे?!

वैसे:यूरेनियम परमाणु के नाभिक की त्रिज्या 1.5 · 10 -8 सेमी है।

यूरेनियम परमाणुओं को तकनीकी श्रृंखला में संचालित करने के लिए, इसे (यूरेनियम) को गैसीय अवस्था में परिवर्तित किया जाना चाहिए। उबालने का कोई मतलब नहीं है, यह यूरेनियम को फ्लोरीन के साथ मिलाने और यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है। एचएफसी. इसके उत्पादन की तकनीक बहुत जटिल और महंगी नहीं है, और इसलिए एचएफसीवे इसे वहीं से प्राप्त करते हैं जहां इस यूरेनियम का खनन किया जाता है। यूएफ6 एकमात्र अत्यधिक अस्थिर यूरेनियम यौगिक है (जब 53 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो हेक्साफ्लोराइड (चित्रित) सीधे ठोस से गैसीय अवस्था में बदल जाता है)। फिर इसे विशेष कंटेनरों में डाला जाता है और संवर्धन के लिए भेजा जाता है।

थोड़ा इतिहास

परमाणु दौड़ की शुरुआत में, यूएसएसआर और यूएसए दोनों के महानतम वैज्ञानिक दिमागों ने प्रसार पृथक्करण - एक छलनी के माध्यम से यूरेनियम को पारित करने के विचार में महारत हासिल की। छोटा 235आइसोटोप फिसल जाएगा, और "वसा" 238फंस जाओगे. इसके अलावा, 1946 में सोवियत उद्योग के लिए नैनो-छेद वाली छलनी बनाना सबसे कठिन काम नहीं था।

पीपुल्स कमिसर्स काउंसिल के तहत वैज्ञानिक और तकनीकी परिषद में इसहाक कोन्स्टेंटिनोविच किकोइन की रिपोर्ट से (यूएसएसआर परमाणु परियोजना (एड। रयाबेव) पर अवर्गीकृत सामग्रियों के संग्रह में प्रस्तुत): वर्तमान में, हमने लगभग 5/1,000 मिमी के छेद वाली जाली बनाना सीख लिया है, यानी। वायुमंडलीय दबाव पर अणुओं के मुक्त पथ से 50 गुना अधिक। नतीजतन, गैस का दबाव जिस पर ऐसे ग्रिड पर आइसोटोप का पृथक्करण होगा, वायुमंडलीय दबाव के 1/50 से कम होना चाहिए। व्यवहार में, हम लगभग 0.01 वायुमंडल के दबाव पर काम करना मानते हैं, अर्थात। अच्छी निर्वात परिस्थितियों में। गणना से पता चलता है कि एक हल्के आइसोटोप (यह एकाग्रता एक विस्फोटक का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त है) के साथ 90% की एकाग्रता से समृद्ध उत्पाद प्राप्त करने के लिए, एक कैस्केड में लगभग 2,000 ऐसे चरणों को संयोजित करना आवश्यक है। जिस मशीन को हम डिज़ाइन कर रहे हैं और आंशिक रूप से विनिर्माण कर रहे हैं, उससे प्रति दिन 75-100 ग्राम यूरेनियम-235 का उत्पादन होने की उम्मीद है। स्थापना में लगभग 80-100 "कॉलम" शामिल होंगे, जिनमें से प्रत्येक में 20-25 चरण स्थापित होंगे।

नीचे एक दस्तावेज़ है - पहले परमाणु बम विस्फोट की तैयारी पर बेरिया की स्टालिन को रिपोर्ट। नीचे 1949 की गर्मियों की शुरुआत तक उत्पादित परमाणु सामग्रियों के बारे में एक संक्षिप्त जानकारी दी गई है।

और अब आप स्वयं कल्पना करें - केवल 100 ग्राम के लिए 2000 भारी-भरकम इंस्टालेशन! खैर, इससे क्या करें, हमें बम चाहिए। और उन्होंने फ़ैक्टरियाँ बनाना शुरू कर दिया, और न केवल फ़ैक्टरियाँ, बल्कि पूरे शहर। और ठीक है, केवल शहरों में, इन प्रसार संयंत्रों को इतनी अधिक बिजली की आवश्यकता थी कि उन्हें पास में ही अलग बिजली संयंत्र बनाने पड़े।

फोटो में: ओक रिज (यूएसए) में दुनिया का पहला गैस प्रसार यूरेनियम संवर्धन संयंत्र K-25। निर्माण की लागत $500 मिलियन है। यू-आकार की इमारत की लंबाई लगभग आधा मील है।

यूएसएसआर में, प्लांट नंबर 813 के पहले चरण डी-1 को शक्ति में समान 3100 पृथक्करण चरणों के 2 कैस्केड पर प्रति दिन 92-93% यूरेनियम -235 के 140 ग्राम के कुल उत्पादन के लिए डिज़ाइन किया गया था। स्वेर्दलोव्स्क से 60 किमी दूर वेरख-नेविंस्क गांव में एक अधूरा विमान संयंत्र उत्पादन के लिए आवंटित किया गया था। बाद में यह स्वेर्दलोव्स्क-44 में बदल गया, और प्लांट 813 (चित्रित) यूराल इलेक्ट्रोकेमिकल प्लांट में बदल गया - जो दुनिया का सबसे बड़ा पृथक्करण संयंत्र है।

और यद्यपि प्रसार पृथक्करण की तकनीक, हालांकि बड़ी तकनीकी कठिनाइयों के साथ, डिबग की गई थी, अधिक किफायती सेंट्रीफ्यूज प्रक्रिया विकसित करने के विचार ने एजेंडा नहीं छोड़ा। आख़िरकार, यदि हम एक अपकेंद्रित्र बनाने में सफल हो जाते हैं, तो ऊर्जा की खपत 20 से 50 गुना कम हो जाएगी!

सेंट्रीफ्यूज कैसे काम करता है?

इसकी संरचना प्राथमिक से कहीं अधिक है और "स्पिन/ड्राई" मोड में चलने वाली पुरानी वॉशिंग मशीन की तरह दिखती है। घूमने वाला रोटर एक सीलबंद आवरण में स्थित है। इस रोटर को गैस की आपूर्ति की जाती है (यूएफ6). पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से सैकड़ों-हजारों गुना अधिक केन्द्रापसारक बल के कारण, गैस "भारी" और "हल्के" अंशों में विभाजित होने लगती है। हल्के और भारी अणु रोटर के विभिन्न क्षेत्रों में समूहित होने लगते हैं, लेकिन केंद्र में और परिधि के साथ नहीं, बल्कि ऊपर और नीचे।

यह संवहन धाराओं के कारण होता है - रोटर कवर गर्म होता है और गैस का प्रतिप्रवाह होता है। सिलेंडर के ऊपर और नीचे दो छोटी इनटेक ट्यूब लगाई गई हैं। एक पतला मिश्रण निचली ट्यूब में प्रवेश करता है, और परमाणुओं की उच्च सांद्रता वाला मिश्रण ऊपरी ट्यूब में प्रवेश करता है। 235यू. यह मिश्रण अगले सेंट्रीफ्यूज में चला जाता है, और इसी तरह, सांद्रण तक 235यूरेनियम वांछित मूल्य तक नहीं पहुंच पाएगा। सेंट्रीफ्यूज की श्रृंखला को कैस्केड कहा जाता है।

तकनीकी सुविधाओं।

खैर, सबसे पहले, रोटेशन की गति - सेंट्रीफ्यूज की आधुनिक पीढ़ी में यह 2000 आरपीएस तक पहुंच जाती है (मुझे यह भी नहीं पता कि इसकी तुलना किससे की जाए... एक विमान इंजन में टरबाइन से 10 गुना तेज)! और यह तीन दशकों से बिना रुके काम कर रहा है! वे। अब ब्रेझनेव के तहत चालू किए गए सेंट्रीफ्यूज कैस्केड में घूम रहे हैं! यूएसएसआर अब अस्तित्व में नहीं है, लेकिन वे घूमते और घूमते रहते हैं। यह गणना करना कठिन नहीं है कि अपने कार्य चक्र के दौरान रोटर 2,000,000,000,000 (दो ट्रिलियन) चक्कर लगाता है। और कौन सा असर इसका सामना करेगा? हाँ, कोई नहीं! वहां कोई बियरिंग नहीं है.

रोटर अपने आप में एक साधारण शीर्ष है; इसके निचले हिस्से में कोरंडम बेयरिंग पर टिकी एक मजबूत सुई होती है, और ऊपरी सिरा एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा पकड़े हुए निर्वात में लटका होता है। सुई भी साधारण नहीं है, इसे पियानो के तारों के लिए साधारण तार से बनाया गया है, इसे बहुत ही चालाक तरीके से (जीटी की तरह) तड़का लगाया गया है। यह कल्पना करना कठिन नहीं है कि इतनी उन्मत्त घूर्णन गति के साथ, अपकेंद्रित्र स्वयं न केवल टिकाऊ, बल्कि अत्यंत टिकाऊ होना चाहिए।

शिक्षाविद् जोसेफ फ्रीडलैंडर याद करते हैं: “वे मुझे तीन बार गोली मार सकते थे। एक बार, जब हम पहले ही लेनिन पुरस्कार प्राप्त कर चुके थे, एक बड़ी दुर्घटना हुई, सेंट्रीफ्यूज का ढक्कन उड़ गया। टुकड़े बिखर गए और अन्य सेंट्रीफ्यूज नष्ट हो गए। एक रेडियोधर्मी बादल उठा। हमें पूरी लाइन रोकनी पड़ी - एक किलोमीटर की स्थापना! श्रेडमाश में, जनरल ज्वेरेव ने सेंट्रीफ्यूज की कमान संभाली; परमाणु परियोजना से पहले, उन्होंने बेरिया के विभाग में काम किया। बैठक में जनरल ने कहा: “स्थिति गंभीर है। देश की रक्षा ख़तरे में है. यदि हमने स्थिति में शीघ्र सुधार नहीं किया, तो '37 आपके लिए दोहराया जाएगा।'' और तुरंत मीटिंग बंद कर दी. फिर हम पलकों की पूरी तरह से आइसोट्रोपिक समान संरचना के साथ एक पूरी तरह से नई तकनीक लेकर आए, लेकिन बहुत जटिल स्थापना की आवश्यकता थी। तब से, इस प्रकार के ढक्कन का उत्पादन किया गया है। अब कोई परेशानी नहीं थी. रूस में 3 संवर्धन संयंत्र, सैकड़ों-हजारों सेंट्रीफ्यूज हैं।”
फोटो में: सेंट्रीफ्यूज की पहली पीढ़ी के परीक्षण

रोटर हाउसिंग भी शुरू में धातु से बने थे, जब तक कि उन्हें कार्बन फाइबर द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया गया। हल्का और अत्यधिक तन्य, यह घूमने वाले सिलेंडर के लिए एक आदर्श सामग्री है।

यूईआईपी के महानिदेशक (2009-2012) अलेक्जेंडर कुर्किन याद करते हैं: “यह हास्यास्पद होता जा रहा था। जब वे नई, अधिक "संसाधनपूर्ण" पीढ़ी के सेंट्रीफ्यूज का परीक्षण और जांच कर रहे थे, तो कर्मचारियों में से एक ने रोटर के पूरी तरह से बंद होने का इंतजार नहीं किया, इसे कैस्केड से अलग कर दिया और इसे हाथ से स्टैंड तक ले जाने का फैसला किया। लेकिन आगे बढ़ने के बजाय, चाहे उसने कितना भी विरोध किया हो, उसने इस सिलेंडर को गले लगा लिया और पीछे की ओर बढ़ने लगा। इसलिए हमने अपनी आँखों से देखा कि पृथ्वी घूमती है, और जाइरोस्कोप एक महान शक्ति है।

इसका अविष्कार किसने किया?

ओह, यह एक रहस्य है, रहस्य में लिपटा हुआ और रहस्य में डूबा हुआ। यहां आपको पकड़े गए जर्मन भौतिक विज्ञानी, सीआईए, एसएमईआरएसएच अधिकारी और यहां तक ​​कि मार गिराए गए जासूस पायलट पॉवर्स भी मिलेंगे। सामान्य तौर पर, गैस सेंट्रीफ्यूज के सिद्धांत का वर्णन 19वीं सदी के अंत में किया गया था।

परमाणु परियोजना की शुरुआत में भी, किरोव संयंत्र के विशेष डिजाइन ब्यूरो के एक इंजीनियर विक्टर सर्गेव ने एक अपकेंद्रित्र पृथक्करण विधि का प्रस्ताव रखा, लेकिन पहले तो उनके सहयोगियों ने उनके विचार को स्वीकार नहीं किया। समानांतर में, पराजित जर्मनी के वैज्ञानिकों ने सुखुमी में एक विशेष अनुसंधान संस्थान -5 में एक पृथक्करण सेंट्रीफ्यूज बनाने के लिए संघर्ष किया: डॉ. मैक्स स्टीनबेक, जिन्होंने हिटलर के अधीन एक प्रमुख सीमेंस इंजीनियर के रूप में काम किया था, और पूर्व लूफ़्टवाफे़ मैकेनिक, वियना विश्वविद्यालय के स्नातक, गर्नोट ज़िप्पे। कुल मिलाकर, समूह में लगभग 300 "निर्यातित" भौतिक विज्ञानी शामिल थे।

सेंट्रोटेक-एसपीबी सीजेएससी, रोसाटॉम स्टेट कॉरपोरेशन के जनरल डायरेक्टर एलेक्सी कालिटेव्स्की याद करते हैं: “हमारे विशेषज्ञ इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि जर्मन सेंट्रीफ्यूज औद्योगिक उत्पादन के लिए बिल्कुल अनुपयुक्त है। स्टीनबेक के उपकरण में आंशिक रूप से समृद्ध उत्पाद को अगले चरण में स्थानांतरित करने की प्रणाली नहीं थी। ढक्कन के सिरों को ठंडा करने और गैस को फ्रीज करने और फिर इसे डीफ्रॉस्ट करने, इसे इकट्ठा करने और अगले सेंट्रीफ्यूज में डालने का प्रस्ताव किया गया था। यानी योजना निष्क्रिय है. हालाँकि, इस परियोजना में कई बहुत ही रोचक और असामान्य तकनीकी समाधान थे। इन "दिलचस्प और असामान्य समाधानों" को सोवियत वैज्ञानिकों द्वारा प्राप्त परिणामों के साथ जोड़ा गया था, विशेष रूप से विक्टर सर्गेव के प्रस्तावों के साथ। तुलनात्मक रूप से कहें तो, हमारा कॉम्पैक्ट सेंट्रीफ्यूज एक तिहाई जर्मन विचार का फल है, और दो तिहाई सोवियत विचार का।वैसे, जब सर्गेव अबकाज़िया आए और उसी स्टीनबेक और ज़िप्पे को यूरेनियम के चयन के बारे में अपने विचार व्यक्त किए, तो स्टीनबेक और ज़िप्पे ने उन्हें अवास्तविक कहकर खारिज कर दिया।

तो सर्गेव क्या लेकर आए?

और सर्गेव का प्रस्ताव पिटोट ट्यूब के रूप में गैस चयनकर्ता बनाने का था। लेकिन डॉ. स्टीनबेक, जैसा कि उनका मानना ​​था, इस विषय पर अपने दाँत खा चुके थे, स्पष्ट थे: "वे प्रवाह को धीमा कर देंगे, अशांति पैदा करेंगे, और कोई अलगाव नहीं होगा!" वर्षों बाद, अपने संस्मरणों पर काम करते समय, उन्हें इस बात का पछतावा हुआ: “एक विचार हमारे पास आने लायक था! लेकिन मेरे साथ ऐसा कभी नहीं हुआ...''

बाद में, एक बार यूएसएसआर के बाहर, स्टीनबेक ने अब सेंट्रीफ्यूज के साथ काम नहीं किया। लेकिन जर्मनी जाने से पहले, गेरोन्ट ज़िप्पे को सर्गेव के सेंट्रीफ्यूज के प्रोटोटाइप और इसके संचालन के सरल सरल सिद्धांत से परिचित होने का अवसर मिला। एक बार पश्चिम में, "चालाक जिप्पे", जैसा कि उन्हें अक्सर कहा जाता था, ने अपने नाम के तहत सेंट्रीफ्यूज डिजाइन का पेटेंट कराया (पेटेंट संख्या 1071597, 1957, 13 देशों में घोषित)। 1957 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थानांतरित होने के बाद, Zippe ने मेमोरी से सर्गेव के प्रोटोटाइप को पुन: प्रस्तुत करते हुए, वहां एक कार्यशील इंस्टॉलेशन बनाया। और उन्होंने इसे बुलाया, आइए श्रद्धांजलि अर्पित करें, "रूसी सेंट्रीफ्यूज" (चित्रित)।

वैसे, रूसी इंजीनियरिंग ने कई अन्य मामलों में भी खुद को दिखाया है। एक उदाहरण एक साधारण आपातकालीन शट-ऑफ वाल्व है। कोई सेंसर, डिटेक्टर या इलेक्ट्रॉनिक सर्किट नहीं हैं। केवल एक समोवर नल है, जो अपनी पंखुड़ी से कैस्केड फ्रेम को छूता है। यदि कुछ गलत होता है और सेंट्रीफ्यूज अंतरिक्ष में अपनी स्थिति बदलता है, तो यह बस मुड़ जाता है और इनलेट लाइन को बंद कर देता है। यह अंतरिक्ष में एक अमेरिकी पेन और एक रूसी पेंसिल के बारे में मजाक जैसा है।

हमारे दिन

इस सप्ताह इन पंक्तियों के लेखक ने एक महत्वपूर्ण कार्यक्रम में भाग लिया - एक अनुबंध के तहत अमेरिकी ऊर्जा विभाग के पर्यवेक्षकों के रूसी कार्यालय को बंद करना हेउ-लेउ. यह सौदा (अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम-निम्न संवर्धित यूरेनियम) रूस और अमेरिका के बीच परमाणु ऊर्जा के क्षेत्र में सबसे बड़ा समझौता था और है। अनुबंध की शर्तों के तहत, रूसी परमाणु वैज्ञानिकों ने अमेरिकी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए हमारे हथियार-ग्रेड (90%) यूरेनियम के 500 टन को ईंधन (4%) एचएफसी में संसाधित किया। 1993-2009 के लिए राजस्व 8.8 बिलियन अमेरिकी डॉलर था। यह युद्ध के बाद के वर्षों में आइसोटोप पृथक्करण के क्षेत्र में हमारे परमाणु वैज्ञानिकों की तकनीकी सफलता का तार्किक परिणाम था।
फोटो में: यूईआईपी कार्यशालाओं में से एक में गैस सेंट्रीफ्यूज के झरने। यहां इनकी संख्या लगभग 100,000 है।

सेंट्रीफ्यूज के लिए धन्यवाद, हमने सैन्य और वाणिज्यिक दोनों तरह के हजारों टन अपेक्षाकृत सस्ते उत्पाद प्राप्त किए हैं। परमाणु उद्योग उन कुछ शेष (सैन्य विमानन, अंतरिक्ष) में से एक है जहां रूस निर्विवाद प्रधानता रखता है। दस साल पहले (2013 से 2022 तक) अकेले विदेशी ऑर्डर, अनुबंध को छोड़कर रोसाटॉम का पोर्टफोलियो हेउ-लेउ 69.3 बिलियन डॉलर है. 2011 में यह 50 बिलियन से अधिक हो गया...
फोटो यूईआईपी में एचएफसी वाले कंटेनरों का एक गोदाम दिखाता है।

28 सितंबर, 1942 को, राज्य रक्षा समिति संख्या 2352ss का संकल्प "यूरेनियम पर काम के संगठन पर" अपनाया गया था। इस तिथि को रूसी परमाणु उद्योग के इतिहास की आधिकारिक शुरुआत माना जाता है।

पहला परमाणु रिएक्टर दिसंबर 1942 में ई. के नेतृत्व में संयुक्त राज्य अमेरिका में बनाया गया था। फर्मी . यूरोप में पहला परमाणु रिएक्टर दिसंबर 1946 में मॉस्को में आई.वी. के नेतृत्व में लॉन्च किया गया था। कुरचटोवा . 1978 तक, दुनिया में पहले से ही विभिन्न प्रकार के लगभग एक हजार परमाणु रिएक्टर काम कर रहे थे। किसी भी परमाणु रिएक्टर के घटक हैं: मुख्यसाथ परमाणु ईंधन, आमतौर पर न्यूट्रॉन परावर्तक से घिरा होता है, शीतलक, श्रृंखला प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली, विकिरण सुरक्षा, रिमोट कंट्रोल प्रणाली ( चावल। 1). परमाणु रिएक्टर की मुख्य विशेषता उसकी शक्ति है। 1 पर पावर एमवीएक श्रृंखला प्रतिक्रिया से मेल खाती है जिसमें 1 में विखंडन की 3 10 16 क्रियाएं होती हैं सेकंड.
विद्युत परमाणु रिएक्टरों का डिज़ाइन।

परमाणु ऊर्जा रिएक्टर एक ऐसा उपकरण है जिसमें भारी तत्वों के नाभिकों के विखंडन की नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया की जाती है, और इस प्रक्रिया के दौरान निकलने वाली तापीय ऊर्जा को शीतलक द्वारा हटा दिया जाता है। परमाणु रिएक्टर का मुख्य तत्व कोर है। इसमें परमाणु ईंधन होता है और विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। कोर एक निश्चित तरीके से रखे गए परमाणु ईंधन वाले ईंधन तत्वों का एक संग्रह है। थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर एक मॉडरेटर का उपयोग करते हैं। ईंधन तत्वों को ठंडा करने के लिए शीतलक को कोर के माध्यम से पंप किया जाता है। कुछ प्रकार के रिएक्टरों में मॉडरेटर और शीतलक की भूमिका एक ही पदार्थ द्वारा निभाई जाती है, उदाहरण के लिए साधारण या भारी पानी।

सजातीय रिएक्टर आरेख: 1-रिएक्टर बॉडी, 2-कोर, 3-वॉल्यूम कम्पेसाटर, 4-हीट एक्सचेंजर, 5-स्टीम आउटलेट, 6-फीडवाटर इनलेट, 7-सर्कुलेशन पंप

रिएक्टर के संचालन को नियंत्रित करने के लिए, बड़े न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन वाली सामग्रियों से बनी नियंत्रण छड़ें कोर में डाली जाती हैं। पावर रिएक्टरों का कोर एक न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर से घिरा होता है - कोर से न्यूट्रॉन के रिसाव को कम करने के लिए मॉडरेटर सामग्री की एक परत। इसके अलावा, परावर्तक के लिए धन्यवाद, न्यूट्रॉन घनत्व और ऊर्जा रिलीज कोर की पूरी मात्रा में बराबर हो जाती है, जिससे किसी दिए गए क्षेत्र के आकार के लिए अधिक शक्ति प्राप्त करना, अधिक समान ईंधन बर्नआउट प्राप्त करना, रिएक्टर के संचालन समय में वृद्धि करना संभव हो जाता है। ईंधन को ओवरलोड किए बिना, और गर्मी हटाने की प्रणाली को सरल बनाएं। परावर्तक को धीमा करने और न्यूट्रॉन और गामा क्वांटा को अवशोषित करने की ऊर्जा से गर्म किया जाता है, इसलिए इसकी शीतलन प्रदान की जाती है। कोर, रिफ्लेक्टर और अन्य तत्वों को एक सीलबंद आवास या आवरण में रखा जाता है, जो आमतौर पर जैविक परिरक्षण से घिरा होता है।

परमाणु रिएक्टर के मूल में परमाणु ईंधन होता है, परमाणु विखंडन की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है और ऊर्जा निकलती है। राज्य परमाणु रिएक्टर को एक प्रभावी गुणांक की विशेषता है कैफन्यूट्रॉन गुणन या प्रतिक्रियाशीलता r:

आर = (के ¥ - 1)/के प्रभाव। (1)

अगर के एफई > 1, तो समय के साथ श्रृंखला प्रतिक्रिया बढ़ती है, परमाणु रिएक्टर एक सुपरक्रिटिकल स्थिति में है और इसकी प्रतिक्रियाशीलता आर है > 0; अगर के प्रभाव< 1 , तो प्रतिक्रिया समाप्त हो जाती है, रिएक्टर सबक्रिटिकल है, आर< 0; при को ¥ = 1, आर = 0, रिएक्टर एक गंभीर स्थिति में है, एक स्थिर प्रक्रिया चल रही है और समय के साथ विखंडन की संख्या स्थिर है। परमाणु रिएक्टर शुरू करते समय एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, एक न्यूट्रॉन स्रोत (रा और बीई, 252 सीएफ, आदि का मिश्रण) को आमतौर पर कोर में पेश किया जाता है, हालांकि यह आवश्यक नहीं है, क्योंकि यूरेनियम नाभिक का सहज विखंडन होता है और ब्रह्मांडीय किरणोंएक श्रृंखला प्रतिक्रिया के विकास के लिए प्रारंभिक न्यूट्रॉन की पर्याप्त संख्या प्रदान करें के एफई > 1.

अधिकांश परमाणु रिएक्टर विखंडनीय पदार्थ के रूप में 235 यू का उपयोग करते हैं। यदि परमाणु ईंधन (प्राकृतिक या समृद्ध यूरेनियम) के अलावा कोर में न्यूट्रॉन मॉडरेटर (ग्रेफाइट, पानी और हल्के नाभिक वाले अन्य पदार्थ होते हैं, तो देखें) न्यूट्रॉन मॉडरेशन), तो विभाजन का मुख्य भाग प्रभाव में होता है थर्मल न्यूट्रॉन (थर्मल रिएक्टर). एक थर्मल न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टर प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग कर सकता है जो 235 यू से समृद्ध नहीं है (यह पहला परमाणु रिएक्टर था)। यदि कोर में कोई मॉडरेटर नहीं है, तो अधिकांश विखंडन x n > 10 ऊर्जा वाले तेज़ न्यूट्रॉन के कारण होता है कीव (तेज़ रिएक्टर). 1-1000 की ऊर्जा वाले मध्यवर्ती न्यूट्रॉन रिएक्टर भी संभव हैं ईवी.

परमाणु रिएक्टर के लिए क्रांतिक स्थिति का रूप इस प्रकार है:

केफ = के ¥ × पी = 1 , (1)

जहां 1 - पी परमाणु रिएक्टर के कोर से न्यूट्रॉन के निकलने (रिसाव) की संभावना है, को ¥ - एक असीम रूप से बड़े कोर में न्यूट्रॉन गुणन कारक, तथाकथित "चार कारक सूत्र" द्वारा एक थर्मल परमाणु रिएक्टर के लिए निर्धारित किया जाता है:

को¥ = नेजू. (2)

यहां n थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा 235 यू नाभिक के विखंडन से उत्पन्न माध्यमिक (तेज) न्यूट्रॉन की औसत संख्या है, ई तेज न्यूट्रॉन द्वारा गुणन कारक है (नाभिक के विखंडन के कारण न्यूट्रॉन की संख्या में वृद्धि, मुख्य रूप से 238) यू नाभिक, तेज़ न्यूट्रॉन द्वारा); जे संभावना है कि मंदी की प्रक्रिया के दौरान न्यूट्रॉन 238 यू नाभिक द्वारा कब्जा नहीं किया जाएगा, यू संभावना है कि थर्मल न्यूट्रॉन विखंडन का कारण बनेगा। मान h = n/(l + a) अक्सर उपयोग किया जाता है, जहां a विकिरण कैप्चर क्रॉस सेक्शन s p से विखंडन क्रॉस सेक्शन s d का अनुपात है।

शर्त (1) परमाणु रिएक्टर के आयामों को निर्धारित करती है उदाहरण के लिए, प्राकृतिक यूरेनियम और ग्रेफाइट एन से बने परमाणु रिएक्टर के लिए = 2.4. ई » 1.03, ईजू » 0.44, कहाँ से को¥ =1.08. इसका मतलब यह है कि के लिए को ¥ > 1 आवश्यक पी<0,93, что соответствует (как показывает теория Ядерный реактор) размерам активной зоны Ядерный реактор ~ 5-10 एम।एक आधुनिक ऊर्जा परमाणु रिएक्टर की मात्रा सैकड़ों तक पहुँच जाती है मी 3और यह मुख्य रूप से गर्मी हटाने की क्षमताओं से निर्धारित होता है, न कि गंभीर परिस्थितियों से। किसी क्रांतिक अवस्था में परमाणु रिएक्टर के सक्रिय क्षेत्र के आयतन को परमाणु रिएक्टर का क्रांतिक आयतन कहा जाता है, और विखंडनीय पदार्थ के द्रव्यमान को क्रांतिक द्रव्यमान कहा जाता है। पानी में शुद्ध विखंडनीय समस्थानिकों के लवणों के घोल के रूप में ईंधन और जल न्यूट्रॉन परावर्तक के साथ एक परमाणु रिएक्टर का क्रांतिक द्रव्यमान सबसे कम होता है। 235 यू के लिए यह द्रव्यमान 0.8 है किलोग्राम, के लिए 239 पीयू - 0,5 किलोग्राम . 251 Cf का क्रांतिक द्रव्यमान सबसे छोटा है (सैद्धांतिक रूप से 10 ग्राम)। प्राकृतिक यूरेनियम के साथ ग्रेफाइट परमाणु रिएक्टर के महत्वपूर्ण पैरामीटर: यूरेनियम द्रव्यमान 45 टी, ग्रेफाइट मात्रा 450 मी 3 . न्यूट्रॉन रिसाव को कम करने के लिए, कोर को एक गोलाकार या लगभग गोलाकार आकार दिया जाता है, उदाहरण के लिए, व्यास या घन के क्रम पर ऊंचाई वाला एक सिलेंडर (सबसे छोटा सतह-से-आयतन अनुपात)।

n का मान 0.3% की सटीकता के साथ थर्मल न्यूट्रॉन के लिए जाना जाता है (तालिका 1)। जैसे-जैसे विखंडन उत्पन्न करने वाले न्यूट्रॉन की ऊर्जा x n बढ़ती है, n नियम के अनुसार बढ़ता है: n = n t + 0.15x n (x n in एमईवी), जहां एन टी थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन से मेल खाता है।

मेज़ 1. - थर्मल न्यूट्रॉन के लिए मान n और h) (1977 के आंकड़ों के अनुसार)

233 यू

235यू

239 पु

241 पु

मान (ई-1) आमतौर पर केवल कुछ% है; फिर भी, बड़े परमाणु रिएक्टरों के लिए तेजी से न्यूट्रॉन गुणन की भूमिका महत्वपूर्ण है ( को ¥ - 1) << 1 (графитовые Ядерный реактор с естественным ураном, в которых впервые была осуществлена цепная реакция, невозможно было бы создать, если бы не существовало деления на быстрых нейтронах).

J का अधिकतम संभव मान एक परमाणु रिएक्टर में प्राप्त किया जाता है, जिसमें केवल विखंडनीय नाभिक होते हैं। ऊर्जा परमाणु रिएक्टर कमजोर रूप से समृद्ध यूरेनियम (235 यू ~ 3-5% की एकाग्रता) का उपयोग करते हैं, और 238 यू नाभिक न्यूट्रॉन के एक उल्लेखनीय हिस्से को अवशोषित करते हैं। इस प्रकार, यूरेनियम समस्थानिकों के प्राकृतिक मिश्रण के लिए, nJ का अधिकतम मान = 1.32. मॉडरेटर और संरचनात्मक सामग्रियों में न्यूट्रॉन का अवशोषण आमतौर पर परमाणु ईंधन के सभी आइसोटोप के अवशोषण के 5-20% से अधिक नहीं होता है। मॉडरेटर में से, भारी पानी में न्यूट्रॉन का अवशोषण सबसे कम होता है, और संरचनात्मक सामग्रियों में - अल और ज़्र।

मॉडरेशन प्रक्रिया (1-जे) के दौरान 238 यू नाभिक द्वारा न्यूट्रॉन के गुंजयमान कैप्चर की संभावना एक विषम परमाणु रिएक्टर में काफी कम हो जाती है। कमी (1 - जे) इस तथ्य के कारण है कि ऊर्जा के करीब न्यूट्रॉन की संख्या ईंधन ब्लॉक के अंदर अनुनाद तेजी से कम हो जाता है और ब्लॉक की केवल बाहरी परत गुंजयमान अवशोषण में शामिल होती है। परमाणु रिएक्टर की विषम संरचना प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग करके एक श्रृंखला प्रक्रिया को अंजाम देना संभव बनाती है। यह O के मान को कम कर देता है, लेकिन अनुनाद अवशोषण में कमी के कारण प्रतिक्रियाशीलता में यह हानि लाभ से काफी कम है।

परमाणु रिएक्टर के थर्मल गुणों की गणना करने के लिए, थर्मल न्यूट्रॉन के स्पेक्ट्रम को निर्धारित करना आवश्यक है। यदि न्यूट्रॉन का अवशोषण बहुत कमजोर है और न्यूट्रॉन अवशोषण से पहले कई बार मॉडरेटर नाभिक से टकराने का प्रबंधन करता है, तो मॉडरेटिंग माध्यम और न्यूट्रॉन गैस के बीच थर्मोडायनामिक संतुलन (न्यूट्रॉन थर्मलाइजेशन) स्थापित किया जाता है, और थर्मल न्यूट्रॉन के स्पेक्ट्रम का वर्णन किया जाता है। मैक्सवेल वितरण . वास्तव में, परमाणु रिएक्टर के कोर में न्यूट्रॉन का अवशोषण काफी अधिक होता है। इससे मैक्सवेल वितरण से विचलन होता है - न्यूट्रॉन की औसत ऊर्जा माध्यम के अणुओं की औसत ऊर्जा से अधिक होती है। तापीकरण प्रक्रिया नाभिक की गतिविधियों, परमाणुओं के रासायनिक बंधनों आदि से प्रभावित होती है।

परमाणु ईंधन का बर्नआउट और पुनरुत्पादन। परमाणु रिएक्टर के संचालन के दौरान, इसमें विखंडन के टुकड़ों के जमा होने के कारण ईंधन की संरचना में परिवर्तन होता है (देखें)। परमाणु विखंडन) और शिक्षा के साथ ट्रांसयूरानिक तत्व, मुख्य रूप से पु आइसोटोप। किसी परमाणु रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता पर विखंडन टुकड़ों के प्रभाव को विषाक्तता (रेडियोधर्मी टुकड़ों के लिए) और स्लैगिंग (स्थिर टुकड़ों के लिए) कहा जाता है। विषाक्तता मुख्य रूप से 135 Xe के कारण होती है जिसमें सबसे बड़ा न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन (2.6 10 6) होता है खलिहान). इसका आधा जीवन T 1/2 = 9.2 घंटे, विखंडन उपज 6-7% है। 135 Xe का मुख्य भाग 135 के क्षय के परिणामस्वरूप बना है]( शॉपिंग सेंटर = 6,8 एच). जहर देने पर Cef 1-3% बदल जाता है। 135 Xe का बड़ा अवशोषण क्रॉस सेक्शन और मध्यवर्ती आइसोटोप 135 I की उपस्थिति दो महत्वपूर्ण घटनाओं को जन्म देती है: 1) 135 Xe की सांद्रता में वृद्धि और, परिणामस्वरूप, इसके बाद एक परमाणु रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता में कमी। बंद कर दिया गया है या बिजली कम कर दी गई है ("आयोडीन पिट")। यह नियामक निकायों में प्रतिक्रियाशीलता के एक अतिरिक्त भंडार को मजबूर करता है या अल्पकालिक ठहराव और बिजली के उतार-चढ़ाव को असंभव बना देता है। आयोडीन कुएं की गहराई और अवधि न्यूट्रॉन फ्लक्स Ф पर निर्भर करती है: Ф = 5·10 13 न्यूट्रॉन/सेमी 2 × पर सेकंडआयोडीन वेल की अवधि ~30 एच, और गहराई स्थिर परिवर्तन से 2 गुना अधिक है के प्रभाव, 135 Xe विषाक्तता के कारण होता है। 2) विषाक्तता के कारण, न्यूट्रॉन फ्लक्स एफ और इसलिए शक्ति के स्पेटियोटेम्पोरल दोलन हो सकते हैं। परमाणु रिएक्टर ये दोलन एफ> 10 13 न्यूट्रॉन/सेमी 2 × सेकंड और बड़े आकार के परमाणु रिएक्टर दोलन अवधि ~ 10 पर होते हैं एच।

परमाणु विखंडन से उत्पन्न विभिन्न स्थिर टुकड़ों की संख्या बड़ी है। विखंडनीय आइसोटोप के अवशोषण क्रॉस सेक्शन की तुलना में बड़े और छोटे अवशोषण क्रॉस सेक्शन वाले टुकड़े होते हैं। परमाणु रिएक्टर के संचालन के पहले कुछ दिनों के दौरान पूर्व की सांद्रता संतृप्ति तक पहुँच जाती है (मुख्य रूप से 149 एसएम, केफ़ में 1% परिवर्तन)। उत्तरार्द्ध की एकाग्रता और उनके द्वारा प्रस्तुत नकारात्मक प्रतिक्रिया समय के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है।

परमाणु रिएक्टर में ट्रांसयूरेनियम तत्वों का निर्माण निम्नलिखित योजनाओं के अनुसार होता है:

यहां 3 का मतलब न्यूट्रॉन कैप्चर है, तीर के नीचे की संख्या आधा जीवन है।

परमाणु रिएक्टर के संचालन की शुरुआत में 239 पु (परमाणु ईंधन) का संचय समय में रैखिक रूप से होता है, और तेजी से (235 यू के निश्चित बर्नअप के साथ) यूरेनियम संवर्धन उतना ही कम होता है। फिर 239 पु की सांद्रता एक स्थिर मान की ओर प्रवृत्त होती है, जो संवर्धन की डिग्री पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि 238 यू और 239 पु के न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन के अनुपात से निर्धारित होती है। . संतुलन एकाग्रता स्थापित करने के लिए विशिष्ट समय 239 पीयू ~ 3/ एफ वर्ष (एफ इकाइयों में 10 13 न्यूट्रॉन/ सेमी 2×सेकंड). आइसोटोप 240 पु और 241 पु केवल तभी संतुलन सांद्रता तक पहुंचते हैं जब परमाणु ईंधन के पुनर्जनन के बाद परमाणु रिएक्टर में ईंधन को फिर से जलाया जाता है।

परमाणु ईंधन बर्नआउट की विशेषता परमाणु रिएक्टर प्रति 1 में जारी कुल ऊर्जा है टीईंधन। प्राकृतिक यूरेनियम पर चलने वाले परमाणु रिएक्टर के लिए, अधिकतम बर्नअप ~10 है गिनीकृमि × दिन/टी(भारी जल परमाणु रिएक्टर)। बी कमजोर रूप से समृद्ध यूरेनियम के साथ परमाणु रिएक्टर (2-3% 235 यू) बर्नआउट ~ 20-30 प्राप्त होता है GW-दिन/टी.तेज़ न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टर में - 100 तक GW-दिन/टी.बर्नआउट 1 GW-दिन/टी 0.1% परमाणु ईंधन के दहन के अनुरूप है।

जब परमाणु ईंधन जलता है, तो परमाणु रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता कम हो जाती है (प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग करने वाले परमाणु रिएक्टर में, छोटे बर्नअप पर, प्रतिक्रियाशीलता में थोड़ी वृद्धि होती है)। जले हुए ईंधन का प्रतिस्थापन तुरंत पूरे कोर से या धीरे-धीरे ईंधन छड़ों के साथ किया जा सकता है ताकि कोर में सभी उम्र की ईंधन छड़ें शामिल हों - एक निरंतर अधिभार मोड (मध्यवर्ती विकल्प संभव हैं)। पहले मामले में, ताजा ईंधन वाले परमाणु रिएक्टर में अत्यधिक प्रतिक्रियाशीलता होती है जिसकी भरपाई की जानी चाहिए। दूसरे मामले में, निरंतर अधिभार मोड में प्रवेश करने से पहले, प्रारंभिक स्टार्टअप के दौरान ही इस तरह के मुआवजे की आवश्यकता होती है। निरंतर पुनः लोड करने से बर्नअप गहराई को बढ़ाना संभव हो जाता है, क्योंकि परमाणु रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता विखंडनीय न्यूक्लाइड की औसत सांद्रता से निर्धारित होती है (विखंडनीय न्यूक्लाइड की न्यूनतम सांद्रता वाले ईंधन तत्व अनलोड किए जाते हैं)। तालिका 2 पुनर्प्राप्त परमाणु की संरचना को दर्शाती है ईंधन (में किलोग्राम) वी दबावयुक्त जल रिएक्टरशक्ति 3 सरकार. 3 तक परमाणु रिएक्टर चलाने के बाद पूरे कोर को एक साथ अनलोड किया जाता है सालऔर "अंश" 3 साल(Ф = 3×10 13 न्यूट्रॉन/सेमी 2 ×सेकंड)। प्रारंभिक संरचना: 238 यू - 77350, 235 यू - 2630, 234 यू - 20।

मेज़ 2. - उतारे गए ईंधन की संरचना, किलोग्राम

परमाणु रिएक्टर के संचालन सिद्धांत और डिज़ाइन को समझने के लिए, आपको अतीत में एक संक्षिप्त भ्रमण करने की आवश्यकता है। परमाणु रिएक्टर ऊर्जा के एक अटूट स्रोत के बारे में मानवता का सदियों पुराना, यद्यपि पूरी तरह से साकार नहीं हुआ सपना है। इसका प्राचीन "पूर्वज" सूखी शाखाओं से बनी आग है, जो एक बार गुफा की तहखानों को रोशन और गर्म करती थी, जहां हमारे दूर के पूर्वजों को ठंड से मुक्ति मिली थी। बाद में, लोगों ने हाइड्रोकार्बन - कोयला, शेल, तेल और प्राकृतिक गैस में महारत हासिल कर ली।

भाप का एक अशांत लेकिन अल्पकालिक युग शुरू हुआ, जिसका स्थान बिजली के और भी अधिक शानदार युग ने ले लिया। शहर रोशनी से भर गए, और कार्यशालाएँ बिजली की मोटरों से चलने वाली अब तक अनदेखी मशीनों की गड़गड़ाहट से भर गईं। तब ऐसा लगा कि प्रगति अपने चरम पर पहुँच गयी है।

19वीं सदी के अंत में सब कुछ बदल गया, जब फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी हेनरी बेकरेल ने गलती से पता लगाया कि यूरेनियम लवण रेडियोधर्मी हैं। 2 साल बाद, उनके हमवतन पियरे क्यूरी और उनकी पत्नी मारिया स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी ने उनसे रेडियम और पोलोनियम प्राप्त किया, और उनकी रेडियोधर्मिता का स्तर थोरियम और यूरेनियम की तुलना में लाखों गुना अधिक था।

बैटन अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने उठाया, जिन्होंने रेडियोधर्मी किरणों की प्रकृति का विस्तार से अध्ययन किया। इस प्रकार परमाणु का युग शुरू हुआ, जिसने अपने प्रिय बच्चे - परमाणु रिएक्टर को जन्म दिया।

पहला परमाणु रिएक्टर

"फर्स्टबॉर्न" संयुक्त राज्य अमेरिका से आता है। दिसंबर 1942 में, रिएक्टर द्वारा पहली धारा का उत्पादन किया गया था, जिसका नाम इसके निर्माता, सदी के महानतम भौतिकविदों में से एक, ई. फर्मी के नाम पर रखा गया था। तीन साल बाद, कनाडा में ZEEP परमाणु सुविधा अस्तित्व में आई। "कांस्य" 1946 के अंत में लॉन्च किए गए पहले सोवियत रिएक्टर F-1 को मिला। आई. वी. कुरचटोव घरेलू परमाणु परियोजना के प्रमुख बने। आज विश्व में 400 से अधिक परमाणु ऊर्जा इकाइयाँ सफलतापूर्वक संचालित हो रही हैं।

परमाणु रिएक्टरों के प्रकार

उनका मुख्य उद्देश्य एक नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया का समर्थन करना है जो बिजली पैदा करती है। कुछ रिएक्टर आइसोटोप का उत्पादन करते हैं। संक्षेप में, वे ऐसे उपकरण हैं जिनकी गहराई में कुछ पदार्थ बड़ी मात्रा में तापीय ऊर्जा जारी करके दूसरों में परिवर्तित हो जाते हैं। यह एक प्रकार की "भट्ठी" है, जहाँ पारंपरिक ईंधन के बजाय, यूरेनियम आइसोटोप - U-235, U-238 और प्लूटोनियम (Pu) - जलाए जाते हैं।

उदाहरण के लिए, कई प्रकार के गैसोलीन के लिए डिज़ाइन की गई कार के विपरीत, प्रत्येक प्रकार के रेडियोधर्मी ईंधन का अपना स्वयं का रिएक्टर होता है। उनमें से दो हैं - धीमे (यू-235 के साथ) और तेज़ (यू-238 और पीयू के साथ) न्यूट्रॉन। अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में धीमे न्यूट्रॉन रिएक्टर होते हैं। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के अलावा, अनुसंधान केंद्रों, परमाणु पनडुब्बियों आदि में संस्थापन "काम" करते हैं।

रिएक्टर कैसे काम करता है

सभी रिएक्टरों का सर्किट लगभग समान होता है। इसका "हृदय" सक्रिय क्षेत्र है। इसकी तुलना मोटे तौर पर पारंपरिक स्टोव के फायरबॉक्स से की जा सकती है। केवल जलाऊ लकड़ी के बजाय एक मॉडरेटर - ईंधन छड़ के साथ ईंधन तत्वों के रूप में परमाणु ईंधन होता है। सक्रिय क्षेत्र एक प्रकार के कैप्सूल - एक न्यूट्रॉन परावर्तक के अंदर स्थित होता है। ईंधन की छड़ों को शीतलक - पानी से "धोया" जाता है। चूँकि "हृदय" में रेडियोधर्मिता का स्तर बहुत अधिक है, यह विश्वसनीय विकिरण सुरक्षा से घिरा हुआ है।

ऑपरेटर दो महत्वपूर्ण प्रणालियों - श्रृंखला प्रतिक्रिया नियंत्रण और एक रिमोट कंट्रोल प्रणाली का उपयोग करके संयंत्र के संचालन को नियंत्रित करते हैं। यदि कोई आपातकालीन स्थिति उत्पन्न होती है, तो आपातकालीन सुरक्षा तुरंत सक्रिय हो जाती है।

रिएक्टर कैसे काम करता है?

परमाणु "लौ" अदृश्य है, क्योंकि प्रक्रियाएँ परमाणु विखंडन के स्तर पर होती हैं। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के दौरान, भारी नाभिक छोटे टुकड़ों में विघटित हो जाते हैं, जो उत्तेजित अवस्था में होने के कारण न्यूट्रॉन और अन्य उपपरमाण्विक कणों के स्रोत बन जाते हैं। लेकिन यह प्रक्रिया यहीं ख़त्म नहीं होती. न्यूट्रॉन "विभाजित" होते रहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, यानी वही होता है जिसके लिए परमाणु ऊर्जा संयंत्र बनाए जाते हैं।

कर्मियों का मुख्य कार्य नियंत्रण छड़ों की सहायता से श्रृंखला प्रतिक्रिया को स्थिर, समायोज्य स्तर पर बनाए रखना है। यह परमाणु बम से इसका मुख्य अंतर है, जहां परमाणु क्षय की प्रक्रिया अनियंत्रित होती है और एक शक्तिशाली विस्फोट के रूप में तेजी से आगे बढ़ती है।

चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में क्या हुआ?

अप्रैल 1986 में चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में आपदा के मुख्य कारणों में से एक चौथी बिजली इकाई में नियमित रखरखाव के दौरान परिचालन सुरक्षा नियमों का घोर उल्लंघन था। फिर नियमों द्वारा अनुमत 15 के बजाय 203 ग्रेफाइट छड़ें एक साथ कोर से हटा दी गईं। परिणामस्वरूप, शुरू हुई अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया एक थर्मल विस्फोट और बिजली इकाई के पूर्ण विनाश में समाप्त हुई।

नई पीढ़ी के रिएक्टर

पिछले एक दशक में, रूस वैश्विक परमाणु ऊर्जा में अग्रणी बन गया है। फिलहाल, राज्य निगम रोसाटॉम 12 देशों में परमाणु ऊर्जा संयंत्र बना रहा है, जहां 34 बिजली इकाइयां बनाई जा रही हैं। इतनी अधिक मांग आधुनिक रूसी परमाणु प्रौद्योगिकी के उच्च स्तर का प्रमाण है। अगली पंक्ति में चौथी पीढ़ी के नए रिएक्टर हैं।

"ब्रेस्ट"

उनमें से एक ब्रेस्ट है, जिसे ब्रेकथ्रू प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में विकसित किया जा रहा है। वर्तमान ओपन-साइकिल सिस्टम कम-संवर्धित यूरेनियम पर चलते हैं, जिससे बड़ी मात्रा में खर्च किए गए ईंधन को भारी खर्च पर निपटाना पड़ता है। "ब्रेस्ट" - एक तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर अपने बंद चक्र में अद्वितीय है।

इसमें, खर्च किया गया ईंधन, एक तेज न्यूट्रॉन रिएक्टर में उचित प्रसंस्करण के बाद, फिर से पूर्ण ईंधन बन जाता है, जिसे उसी इंस्टॉलेशन में वापस लोड किया जा सकता है।

ब्रेस्ट को उच्च स्तर की सुरक्षा से अलग किया जाता है। यह सबसे गंभीर दुर्घटना में भी कभी "विस्फोट" नहीं करेगा, यह बहुत किफायती और पर्यावरण के अनुकूल है, क्योंकि यह अपने "नवीनीकृत" यूरेनियम का पुन: उपयोग करता है। इसका उपयोग हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन करने के लिए भी नहीं किया जा सकता है, जो इसके निर्यात के लिए व्यापक संभावनाएं खोलता है।

वीवीईआर-1200

VVER-1200 1150 मेगावाट की क्षमता वाला एक नवीन पीढ़ी 3+ रिएक्टर है। इसकी अद्वितीय तकनीकी क्षमताओं के कारण, इसमें लगभग पूर्ण परिचालन सुरक्षा है। रिएक्टर प्रचुर मात्रा में निष्क्रिय सुरक्षा प्रणालियों से सुसज्जित है जो बिजली आपूर्ति के अभाव में भी स्वचालित रूप से काम करेगा।

उनमें से एक निष्क्रिय ताप निष्कासन प्रणाली है, जो रिएक्टर के पूरी तरह से डी-एनर्जेटिक होने पर स्वचालित रूप से सक्रिय हो जाती है। इस मामले में, आपातकालीन हाइड्रोलिक टैंक प्रदान किए जाते हैं। यदि प्राथमिक सर्किट में असामान्य दबाव में गिरावट होती है, तो बोरान युक्त पानी की एक बड़ी मात्रा रिएक्टर को आपूर्ति की जाने लगती है, जो परमाणु प्रतिक्रिया को शांत करती है और न्यूट्रॉन को अवशोषित करती है।

एक अन्य जानकारी सुरक्षात्मक खोल के निचले हिस्से में स्थित है - पिघला हुआ "जाल"। यदि, किसी दुर्घटना के परिणामस्वरूप, कोर "रिसाव" हो जाता है, तो "जाल" रोकथाम शेल को ढहने नहीं देगा और रेडियोधर्मी उत्पादों को जमीन में प्रवेश करने से रोक देगा।

एक सामान्य व्यक्ति के लिए, आधुनिक हाई-टेक उपकरण इतने रहस्यमय और गूढ़ हैं कि अब उनकी पूजा करने का समय आ गया है, जैसे पूर्वजों ने बिजली की पूजा की थी। स्कूली भौतिकी पाठ, गणितीय गणनाओं से परिपूर्ण, समस्या का समाधान नहीं करते हैं। लेकिन आप एक परमाणु रिएक्टर के बारे में एक दिलचस्प कहानी भी बता सकते हैं, जिसके संचालन का सिद्धांत एक किशोर के लिए भी स्पष्ट है।

परमाणु रिएक्टर कैसे काम करता है?

इस उच्च तकनीक उपकरण का संचालन सिद्धांत इस प्रकार है:

1. जब एक न्यूट्रॉन अवशोषित होता है, तो परमाणु ईंधन (अक्सर यह यूरेनियम-235या प्लूटोनियम-239) परमाणु नाभिक का विखंडन होता है;
2. गतिज ऊर्जा, गामा विकिरण और मुक्त न्यूट्रॉन निकलते हैं;
3. गतिज ऊर्जा तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है (जब नाभिक आसपास के परमाणुओं से टकराता है), गामा विकिरण रिएक्टर द्वारा ही अवशोषित हो जाता है और ऊष्मा में भी बदल जाता है;
4. उत्पादित कुछ न्यूट्रॉन ईंधन परमाणुओं द्वारा अवशोषित होते हैं, जो एक श्रृंखला प्रतिक्रिया का कारण बनता है। इसे नियंत्रित करने के लिए न्यूट्रॉन अवशोषक और मॉडरेटर का उपयोग किया जाता है;
5. शीतलक (पानी, गैस या तरल सोडियम) की मदद से, प्रतिक्रिया स्थल से गर्मी हटा दी जाती है;
6. गर्म पानी से दबावयुक्त भाप का उपयोग भाप टरबाइनों को चलाने के लिए किया जाता है;
7. जनरेटर की सहायता से टरबाइन के घूमने की यांत्रिक ऊर्जा को प्रत्यावर्ती विद्युत धारा में परिवर्तित किया जाता है।

वर्गीकरण के दृष्टिकोण

रिएक्टरों की टाइपोलॉजी के कई कारण हो सकते हैं:

• परमाणु प्रतिक्रिया के प्रकार से. विखंडन (सभी वाणिज्यिक प्रतिष्ठान) या संलयन (थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा, केवल कुछ अनुसंधान संस्थानों में व्यापक);
• शीतलक द्वारा. अधिकांश मामलों में, इस उद्देश्य के लिए पानी (उबलता या भारी) का उपयोग किया जाता है। कभी-कभी वैकल्पिक समाधानों का उपयोग किया जाता है: तरल धातु (सोडियम, सीसा-बिस्मथ, पारा), गैस (हीलियम, कार्बन डाइऑक्साइड या नाइट्रोजन), पिघला हुआ नमक (फ्लोराइड लवण);
• पीढ़ी दर पीढ़ी.पहला प्रारंभिक प्रोटोटाइप था जिसका कोई व्यावसायिक अर्थ नहीं था। दूसरा, वर्तमान में उपयोग में आने वाले अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्र 1996 से पहले बनाए गए थे। तीसरी पीढ़ी केवल मामूली सुधारों में पिछली पीढ़ी से भिन्न है। चौथी पीढ़ी पर काम अभी भी चल रहा है;
• एकत्रीकरण की स्थिति सेईंधन (गैस ईंधन वर्तमान में केवल कागज पर मौजूद है);
• उपयोग के उद्देश्य से(बिजली उत्पादन, इंजन शुरू करने, हाइड्रोजन उत्पादन, अलवणीकरण, मौलिक रूपांतरण, तंत्रिका विकिरण प्राप्त करने, सैद्धांतिक और जांच उद्देश्यों के लिए)।

परमाणु रिएक्टर डिजाइन

अधिकांश बिजली संयंत्रों में रिएक्टरों के मुख्य घटक हैं:

1. परमाणु ईंधन एक ऐसा पदार्थ है जो बिजली टरबाइनों (आमतौर पर कम समृद्ध यूरेनियम) के लिए गर्मी पैदा करने के लिए आवश्यक है;
2. परमाणु रिएक्टर कोर वह जगह है जहां परमाणु प्रतिक्रिया होती है;
3. न्यूट्रॉन मॉडरेटर - तेज न्यूट्रॉन की गति को कम कर देता है, उन्हें थर्मल न्यूट्रॉन में बदल देता है;
4. प्रारंभिक न्यूट्रॉन स्रोत - परमाणु प्रतिक्रिया की विश्वसनीय और स्थिर शुरुआत के लिए उपयोग किया जाता है;
5. न्यूट्रॉन अवशोषक - ताजा ईंधन की उच्च प्रतिक्रियाशीलता को कम करने के लिए कुछ बिजली संयंत्रों में उपलब्ध है;
6. न्यूट्रॉन हॉवित्ज़र - शटडाउन के बाद प्रतिक्रिया को फिर से शुरू करने के लिए उपयोग किया जाता है;
7. शीतलक (शुद्ध पानी);
8. नियंत्रण छड़ें - यूरेनियम या प्लूटोनियम नाभिक के विखंडन की दर को नियंत्रित करने के लिए;
9. जल पंप - भाप बॉयलर में पानी पंप करता है;
10. भाप टरबाइन - भाप की तापीय ऊर्जा को घूर्णी यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है;
11. कूलिंग टॉवर - वातावरण में अतिरिक्त गर्मी को हटाने के लिए एक उपकरण;
12. रेडियोधर्मी अपशिष्ट रिसेप्शन और भंडारण प्रणाली;
13. सुरक्षा प्रणालियाँ (आपातकालीन डीजल जनरेटर, आपातकालीन कोर कूलिंग के लिए उपकरण)।

नवीनतम मॉडल कैसे काम करते हैं

रिएक्टरों की नवीनतम चौथी पीढ़ी वाणिज्यिक संचालन के लिए उपलब्ध होगी 2030 से पहले नहीं. वर्तमान में, उनके संचालन का सिद्धांत और संरचना विकास चरण में है। आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, ये संशोधन मौजूदा मॉडलों से भिन्न होंगे फायदे:

• तीव्र गैस शीतलन प्रणाली. यह माना जाता है कि हीलियम का उपयोग शीतलक के रूप में किया जाएगा। डिज़ाइन दस्तावेज़ के अनुसार, 850 डिग्री सेल्सियस तापमान वाले रिएक्टरों को इस तरह से ठंडा किया जा सकता है। ऐसे उच्च तापमान पर काम करने के लिए, विशिष्ट कच्चे माल की आवश्यकता होगी: मिश्रित सिरेमिक सामग्री और एक्टिनाइड यौगिक;
• प्राथमिक शीतलक के रूप में सीसा या सीसा-बिस्मथ मिश्र धातु का उपयोग करना संभव है। इन सामग्रियों में न्यूट्रॉन अवशोषण दर कम और गलनांक अपेक्षाकृत कम होता है;
• इसके अलावा, पिघले हुए नमक के मिश्रण का उपयोग मुख्य शीतलक के रूप में किया जा सकता है। इससे आधुनिक वाटर-कूल्ड समकक्षों की तुलना में उच्च तापमान पर काम करना संभव हो जाएगा।

प्रकृति में प्राकृतिक अनुरूपता

सार्वजनिक चेतना में परमाणु रिएक्टर को विशेष रूप से उच्च प्रौद्योगिकी के उत्पाद के रूप में माना जाता है। हालाँकि, वास्तव में, ऐसा पहला उपकरण प्राकृतिक उत्पत्ति का है. इसकी खोज मध्य अफ़्रीकी राज्य गैबॉन के ओक्लो क्षेत्र में की गई थी:

• रिएक्टर का निर्माण भूजल द्वारा यूरेनियम चट्टानों की बाढ़ के कारण हुआ था। उन्होंने न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में कार्य किया;
• यूरेनियम के क्षय के दौरान निकलने वाली तापीय ऊर्जा पानी को भाप में बदल देती है, और श्रृंखला प्रतिक्रिया बंद हो जाती है;
• शीतलक तापमान गिरने के बाद, सब कुछ फिर से दोहराया जाता है;
• यदि तरल उबलकर खत्म नहीं हुआ होता और प्रतिक्रिया बंद नहीं हुई होती, तो मानवता को एक नई प्राकृतिक आपदा का सामना करना पड़ता;
• इस रिएक्टर में लगभग डेढ़ अरब वर्ष पहले आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन शुरू हुआ था। इस दौरान, लगभग 0.1 मिलियन वाट बिजली उत्पादन प्रदान किया गया;
• पृथ्वी पर दुनिया का ऐसा अजूबा एकमात्र ज्ञात है। नए का उद्भव असंभव है: प्राकृतिक कच्चे माल में यूरेनियम -235 का हिस्सा श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए आवश्यक स्तर से बहुत कम है।

दक्षिण कोरिया में कितने परमाणु रिएक्टर हैं?

प्राकृतिक संसाधनों में गरीब, लेकिन औद्योगीकृत और अधिक आबादी वाले कोरिया गणराज्य को ऊर्जा की असाधारण आवश्यकता है। जर्मनी द्वारा शांतिपूर्ण परमाणु का उपयोग करने से इनकार करने की पृष्ठभूमि में, इस देश को परमाणु प्रौद्योगिकी पर अंकुश लगाने की बहुत उम्मीदें हैं:

• यह योजना बनाई गई है कि 2035 तक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों द्वारा उत्पन्न बिजली का हिस्सा 60% तक पहुंच जाएगा, और कुल उत्पादन 40 गीगावाट से अधिक होगा;
• देश के पास परमाणु हथियार नहीं हैं, लेकिन परमाणु भौतिकी पर शोध जारी है। कोरियाई वैज्ञानिकों ने आधुनिक रिएक्टरों के लिए डिज़ाइन विकसित किए हैं: मॉड्यूलर, हाइड्रोजन, तरल धातु आदि के साथ;
• स्थानीय शोधकर्ताओं की सफलताएँ विदेशों में प्रौद्योगिकियों को बेचना संभव बनाती हैं। अगले 15-20 वर्षों में देश से ऐसी 80 इकाइयों का निर्यात होने की उम्मीद है;
• लेकिन आज की स्थिति के अनुसार, अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्र अमेरिकी या फ्रांसीसी वैज्ञानिकों की सहायता से बनाए गए थे;
• ऑपरेटिंग स्टेशनों की संख्या अपेक्षाकृत कम है (केवल चार), लेकिन उनमें से प्रत्येक में रिएक्टरों की एक महत्वपूर्ण संख्या है - कुल 40, और यह आंकड़ा बढ़ेगा।

जब न्यूट्रॉन द्वारा बमबारी की जाती है, तो परमाणु ईंधन एक श्रृंखला प्रतिक्रिया में चला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप भारी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है। सिस्टम में पानी इस गर्मी को लेता है और भाप में बदल जाता है, जो टरबाइनों को चालू करता है जो बिजली का उत्पादन करते हैं। यहां परमाणु रिएक्टर के संचालन का एक सरल चित्र दिया गया है, जो पृथ्वी पर ऊर्जा का सबसे शक्तिशाली स्रोत है।

वीडियो: परमाणु रिएक्टर कैसे काम करते हैं

इस वीडियो में, परमाणु भौतिक विज्ञानी व्लादिमीर चाइकिन आपको बताएंगे कि परमाणु रिएक्टरों में बिजली कैसे उत्पन्न होती है और उनकी विस्तृत संरचना: