Конструкция и принцип работы реактора под давлением (PWR)

 

Принцип работы:


Атомная электростанция отличается от обычной паровой электростанции только в парообразующей части. В турбогенераторе и конденсационной системе нет
изменений.

Ядерное топливо, которое в настоящее время используется в коммерческих целях, - это уран. Тепловая энергия, выделяемая реакцией деления на один  килограмм U 235, может вырабатывать столько энергии, сколько может быть произведена путем сжигания 4500 тонн высокосортного угля.

Уран существует в изотопической форме U 235, которая неустойчива. Когда нейтрон попадает в ядро U 235, ядро расщепляется на два равных фрагмента, а  также выпускает 2,5 быстро движущихся нейтрона со скоростью 1,5 × 10 7 м / с, создавая большое количество энергии, почти 200 миллионов  электрон-вольт. Это называется ядерным делением.

 

Цепная реакция

Нейтроны, высвобождаемые во время деления, могут быть использованы для деления других ядер U 235, вызывающих цепную реакцию. Цепная реакция  вызывает огромное количество тепла, которое используется для производства пара. 

Цепная реакция в неконтролируемых условиях может выделять чрезвычайно большие количества энергии, вызывающей атомный взрыв.

 

Рисунок: Ядерное деление.

 

Энергия, высвобождаемая в цепной реакции, согласно закону Эйнштейна, равна E = mc2 , где E = энергия, высвобождаемая, m = масса в граммах,  c = скорость света = 3 · 10 10 см / сек. 

Из 2,5 нейтронов, высвобождающихся при делении каждого ядра U 235, один нейтрон используется для поддержания цепной реакции, 0,9 нейтрона  превращается в делящийся материал Pu 239 и 0,6 нейтрона поглощается управляющим стержнем и замедлителем охлаждающей жидкости.

Функция замедлителя заключается в уменьшении энергии нейтронов, образующихся при делении, для поддержания цепной реакции. Модераторами,  которые обычно используются, являются обычные воды и тяжелая вода.