|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
TEKNOLOJİ TARİHİ, TEKNOLOJİ, ÇEVREMİZDEKİ NESNELER
Nükleer enerji santrali. Buluş ve üretim tarihi
Rehber / Teknolojinin, teknolojinin, çevremizdeki nesnelerin tarihi Nükleer enerji santrali (NPP) - bir nükleer reaktörün (reaktörlerin) ve gerekli sistem, cihaz, ekipman kompleksinin bulunduğu, proje tarafından tanımlanan bir bölgede bulunan, belirli kullanım modları ve koşullarında enerji üretimi için bir nükleer tesis. ve bu amaca ulaşmak için gerekli çalışanların (personel) bulunduğu yapılar kullanılır. Dünyanın ilk nükleer enerji santrali, Hiroşima'ya atılan atom bombasından dokuz yıl sonra SSCB'de inşa edildi. Teknoloji tarihindeki bu en önemli olaydan önce, kendi nükleer silahlarımızı yaratmaya yönelik hararetli ve yoğun bir çalışma gerçekleşti. Bilimsel araştırmalar önde gelen bir bilim adamı ve yetenekli organizatör Igor Kurchatov tarafından yönetildi.
1943'te Kurchatov, Moskova'da kendi araştırma merkezini kurdu (o zamanlar 2. Laboratuvar olarak adlandırılıyordu ve daha sonra Atom Enerjisi Enstitüsüne dönüştürüldü). Bu ve diğer bazı laboratuvarlarda, Amerikalı bilim adamlarının tüm çalışmaları en kısa sürede tekrarlandı, saf uranyum ve saf grafit elde edildi. Aralık 1946'da, ilk zincirleme reaksiyon burada deneysel nükleer uranyum-grafit reaktörü F1'de gerçekleştirildi. Bu reaktörün gücü zar zor 100 watt'a ulaştı. Bununla birlikte, gelişimi zaten tüm hızıyla devam eden büyük bir endüstriyel reaktörün tasarımına temel teşkil eden önemli verileri elde etmeyi başardı. SSCB'de böyle bir reaktör inşa etme konusunda hiçbir deneyim yoktu. Biraz düşündükten sonra Kurchatov, bu işi Nikolai Dollezhal liderliğindeki NIIkhimmash'a emanet etmeye karar verdi. Dollezhal saf bir mekanik kimyager olmasına ve hiç nükleer fizik okumamış olmasına rağmen, bilgisinin çok değerli olduğu ortaya çıktı. Ancak NIIkhimmash da kendi başına bir reaktör oluşturamazdı. Çalışma, ancak birkaç başka enstitü ona katıldıktan sonra başarılı bir şekilde gitti. Dollezhal reaktörünün çalışma prensibi ve cihazı genel olarak açıktı: uranyum blokları için kanallara sahip grafit bloklar ve kontrol çubukları - nötron emiciler metal bir kasaya yerleştirildi. Uranyumun toplam kütlesi, fizikçiler tarafından hesaplanan, uranyum atomlarının uzun süreli fizyon zincirleme reaksiyonunun başladığı gerekli değere ulaşmak zorundaydı. Uranyum çekirdeğinin fisyon reaksiyonu sonucunda sadece iki parça (iki yeni çekirdek) değil, aynı zamanda birkaç nötron da ortaya çıktı. Birinci neslin bu nötronları, ikinci nesil, üçüncü ve benzeri nötronlarla sonuçlanan reaksiyonu desteklemeye hizmet etti. Ortalama olarak, ortaya çıkan her bin nötron için, yalnızca birkaçı anında değil, fisyon anında doğdu, ancak biraz sonra parçalardan uçtu. Uranyumun parçalanması sürecinde küçük bir detay olan bu sözde gecikmiş nötronların varlığı, kontrollü bir zincirleme reaksiyon olasılığı için belirleyicidir. Bazıları bir saniyenin bir kısmı kadar, diğerleri ise saniyeler veya daha fazla geciktirilir. Gecikmeli nötronların sayısı, toplam sayılarının yalnızca %0'idir, ancak bunlar, nötron akısı büyüme hızını önemli ölçüde (yaklaşık 75 kat) yavaşlatır ve böylece reaktör gücünü düzenleme görevini kolaylaştırır. Bu süre zarfında, nötronları emen çubuklar manipüle edilerek reaksiyonun seyrine müdahale etmek, yavaşlatmak veya hızlandırmak mümkündür. Nötronların çoğu fisyonla aynı anda doğarlar ve kısa ömürlerinde (saniyenin yaklaşık yüz binde biri kadar) reaksiyonun gidişatını herhangi bir şekilde etkilemek imkansızdır, tıpkı halihazırda patlamış bir atomik patlamayı durdurmak imkansız olduğu gibi. başladı. Dollezhal'ın ekibi, bu bilgilere dayanarak görevin üstesinden hızla gelmeyi başardı. Zaten 1948'de, birkaç endüstriyel reaktöre sahip bir plütonyum tesisi inşa edildi ve Ağustos 1949'da ilk Sovyet atom bombası test edildi. Bundan sonra Kurchatov, atom enerjisinin barışçıl kullanımına daha fazla dikkat edebilirdi. Talimatları üzerine Feinberg ve Dollezhal, bir nükleer santral için bir reaktör tasarımı geliştirmeye başladılar. İlki fiziksel hesaplamalar yaptı ve ikincisi - mühendislik. Bir nükleer reaktörün yalnızca silah sınıfı plütonyum üreticisi değil, aynı zamanda güçlü bir enerji santrali olabileceği gerçeği, ilk yaratıcıları için netleşti. Devam eden nükleer reaksiyonun radyoaktif radyasyonla birlikte dışsal tezahürlerinden biri, önemli bir ısı salınımıdır. Bir atom bombasında bu ısı anında açığa çıkar ve onun zarar verici faktörlerinden biri olarak hizmet eder. Zincirleme reaksiyonun adeta için için yanan bir durumda olduğu bir reaktörde, yoğun ısı salınımı aylarca hatta yıllarca devam edebilir ve birkaç kilogram uranyum, birkaç bin uranyumun yanması sırasında açığa çıkan enerji kadar enerji açığa çıkarabilir. tonlarca konvansiyonel yakıt. Sovyet fizikçileri bir nükleer reaksiyonun nasıl kontrol edileceğini zaten öğrendiklerinden, bir güç reaktörü yaratma sorunu, ondan ısıyı uzaklaştırmanın yollarını bulmaya indirgenmişti. Kurchatov'un deneyleri sırasında edindiği deneyim çok değerliydi, ancak pek çok soruyu yanıtlamadı. O zamana kadar inşa edilen reaktörlerin hiçbiri güç reaktörü değildi. Endüstriyel reaktörlerde, termal enerji yalnızca gereksiz değil, aynı zamanda zararlıydı - çıkarılması, yani uranyum bloklarını soğutması gerekiyordu. Bir nükleer reaksiyon sırasında açığa çıkan ısının toplanması ve kullanılması sorunu ne SSCB'de ne de ABD'de henüz ele alınmadı. Nükleer santraller için bir güç reaktörü tasarlama yolundaki en önemli sorular şunlardı: Ne tür bir reaktör (hızlı veya yavaş nötronlarda) en uygun olur, nötron moderatörü ne olmalı (grafit veya ağır su), ne işe yarayabilir? bir soğutucu olarak (su, gaz veya sıvı metal) sıcaklığı ve basıncı ne olmalıdır. Ayrıca malzeme, personel güvenliği ve verimliliğin artırılması gibi birçok soru vardı. Sonunda, Feinberg ve Dollezhal zaten test edilmiş olan bir şeye karar verdiler: bir grafit moderatör ve bir su soğutucu ile yavaş bir nötron reaktörü geliştirmeye başladılar. Kullanımlarında iyi pratik ve teorik deneyim zaten birikmiştir. Bu, projelerinin başarısını önceden belirledi. 1950'de Orta Makine İmalat Bakanlığı teknik konseyi, önerilen birkaç seçenek arasından NIIkhimmash tarafından geliştirilen bir reaktör seçti. Santralin bir bütün olarak tasarlanması (Obninsk'te inşa edilmesine karar verildi), Gutov başkanlığındaki Leningrad araştırma enstitülerinden birine emanet edildi. İlk nükleer santralin planlanan kapasitesi olan 5000 kW büyük ölçüde tesadüfen seçilmiştir. Tam o sırada MAES, tamamen çalışır durumdaki 5000 kW'lık bir turbo jeneratörü hizmet dışı bıraktı ve yapım aşamasında olan Obninsk'e nakletti. Bunun altında, tüm nükleer santrali tasarlamaya karar verdiler.
Güç reaktörü endüstriyel bir nesne olmaktan çok bilimsel bir nesneydi. Nükleer santralin inşası, 1947'de kurulan Obninsk Fizik ve Enerji Laboratuvarı tarafından doğrudan denetlendi. İlk yıllarda ne yeterli bilimsel güç ne de gerekli ekipman yoktu. Yaşam koşulları da kabul edilebilir olmaktan uzaktı. Şehir yeni inşa ediliyordu. Asfaltsız sokaklar, ilkbahar ve sonbaharda, arabaların umutsuzca sıkıştığı geçilmez çamurla kaplandı. Sakinlerin çoğu ahşap kışlalarda ve rahatsız "Fin" evlerinde toplanmıştı. Laboratuvar, tamamen rastgele ve bilimsel amaçlara uygun olmayan binalarda bulunuyordu (biri eski bir çocuk kolonisi, diğeri Morozovların konağıydı). Elektrik, eski bir 500 kW buhar türbini tarafından üretildi. Durduğunda, tüm köy ve şantiye karanlığa gömüldü. En karmaşık hesaplamalar manuel olarak yapıldı. Ancak bilim adamları (çoğu cepheden yeni dönmüş olan) zorluklara katlandı. Dünyanın ilk nükleer santralini tasarlayıp inşa ettikleri fikri beyinleri heyecanlandırdı ve büyük bir coşku uyandırdı. Tamamen bilimsel problemlere gelince, onlar da çok zordu. Bir güç reaktörü ile endüstriyel bir reaktör arasındaki temel fark, ikinci tip reaktörde suyun yalnızca soğutucu görevi görmesi ve başka herhangi bir işlev taşımamasıydı. Ek olarak, su tarafından uzaklaştırılan fazla ısı, sıcaklığı kaynama noktasına tam olarak ulaşamayacak kadar fazlaydı. Burada su, bir enerji taşıyıcısı görevi görecek, yani yararlı işler yapabilen buhar oluşumuna hizmet edecekti. Bu nedenle, sıcaklığı ve basıncı mümkün olduğu kadar yükseltmek gerekliydi. Turbojeneratörün verimli çalışması için, en azından 200 derecenin üzerinde bir sıcaklığa ve 12 atm'lik bir basınca sahip buhar elde etmek gerekliydi (bu arada, o zaman için çok küçüktü, ancak kendimizi sınırlamaya karar verdik. şimdilik bu parametreler).
İnşaat sırasında endüstriyel bir reaktörün tasarımı esas alınmıştır. Sadece uranyum çubuklar yerine uranyum ısı giderici elemanlar - yakıt elemanları sağlandı. Aralarındaki fark, suyun çubuğun etrafına dışarıdan akması, yakıt çubuğunun ise çift cidarlı bir tüp olmasıydı. Duvarların arasına zenginleştirilmiş uranyum yerleştirildi ve iç kanaldan su aktı. Hesaplamalar, böyle bir tasarımla onu istenen sıcaklığa ısıtmanın çok daha kolay olduğunu göstermiştir. Taslak çizimlere göre, reaktörün aşağıdaki görünümü ortaya çıktı. Çapı 1,5 m'den fazla olan silindirik gövdenin orta kısmında aktif bir bölge vardır - kanalların nüfuz ettiği yaklaşık 170 cm yüksekliğinde bir grafit duvar. Bazıları yakıt elemanları için, diğerleri ise nötronları emen ve belirli bir seviyede dengeyi otomatik olarak koruyan çubuklar için tasarlandı. Soğuk su (aslında hiç soğuk değildir - sıcaklığı yaklaşık 190 derecedir) yakıt çubuğu tertibatının alt kısmına akmalıdır. Isı giderici elemanlardan geçip 80 derece ısındıktan sonra düzeneğin üst kısmına oradan da sıcak su kollektörüne düşer. Kaynayıp buhara dönüşmemesi için (bu reaktörün anormal çalışmasına neden olabilir) 100 atm basınç altında olması gerekiyordu. Kolektörden sıcak radyoaktif su, borulardan bir ısı eşanjörü-buhar jeneratörüne aktı ve ardından dairesel bir pompadan geçtikten sonra soğuk su kollektörüne geri döndü. Bu akıma birinci devre adı verildi. Soğutucu (su), dışarıya nüfuz etmeden içinde bir kısır döngü içinde dolaştı. İkinci devrede su, çalışan bir akışkan görevi gördü. Burada radyoaktif değildi ve başkaları için güvenliydi. Eşanjörde 190 dereceye kadar ısınıp 12 atm basınçla buhara dönüşerek türbine beslenerek faydalı işini yaptı. Türbinden çıkan buhar yoğuşturulacak ve buhar üretecine geri gönderilecekti. Tüm santralin verimliliği %17 idi. Tarif etmesi kolay gibi görünen bu plan aslında teknik olarak çok karmaşıktı. O zamanlar reaktör teorisi yoktu - onunla birlikte doğdu. Yakıt çubukları, tasarımı büyük ölçüde tüm tesisin verimliliğine bağlı olan özellikle karmaşık bir unsurdu. İçlerinde gerçekleşen süreçler her açıdan çok karmaşıktı: uranyumun bunlara nasıl ve nasıl yükleneceği, ne ölçüde zenginleştirilmesi gerektiğine, yüksek basınç altında su sirkülasyonunu nasıl sağlanacağına ve nasıl yapılacağına karar verilmesi gerekiyordu. ısı alışverişini sağlamak için. Birkaç seçenek arasından, Vladimir Malykh tarafından geliştirilen yakıt çubukları seçildi - uranyum-molibden tozu (uranyum% 5'e kadar zenginleştirildi), ince bölünmüş magnezyum ile preslendi - bu metalin uranyum-molibden alaşımının etkili termal temasını oluşturması gerekiyordu. yakıt çubuğu duvarı.
Sadece yakıt elemanının doldurulması değil, kaplaması da sorun yarattı. Isı giderici elemanların malzemesi, dayanıklılığa, korozyon önleyici dirence sahip olmalı ve uzun süreli radyasyona maruz kaldığında özelliklerini değiştirmemelidir. Kimyasal açıdan en iyi malzeme olan paslanmaz çelik, nötronları güçlü bir şekilde emdiği için fizikçiler tarafından beğenilmedi. Sonunda Dollezhal yine de çeliğe karar verdi. Soğurma özelliklerini telafi etmek için zenginleştirilmiş uranyum yüzdesinin artırılmasına karar verildi (çok daha sonra, gerekli tüm koşulları karşılayan yakıt çubukları için özel bir zirkonyum alaşımı geliştirildi).
Yakıt çubuklarının imalatı ve paslanmaz çeliğin kaynağının son derece zor olduğu ortaya çıktı. Her yakıt elemanının birkaç dikişi vardı ve bu tür 128 yakıt elemanı vardı.Bu arada, dikişlerin sıkılığı için gereklilikler en yüksekti - bunların kırılması ve reaktör çekirdeğine yüksek basınç altında sıcak su girmesi felaketi tehdit etti. Bu konuda çalışmış birçok enstitüden biri paslanmaz çelik kaynak teknolojisi geliştirmekle görevlendirilmiştir. Sonunda, iş başarıyla tamamlandı. Reaktör Mayıs 1954'te hizmete girdi ve aynı yılın Haziran ayında nükleer santral ilk akımını verdi. İlk nükleer santralde, reaktörde meydana gelen süreçlerin kontrol sistemi dikkatlice düşünüldü. Kontrol çubuklarının otomatik ve manuel uzaktan kumandası, reaktörün acil olarak kapatılması ve yakıt çubuklarının değiştirilmesi için cihazlar oluşturuldu. Bir nükleer reaksiyonun ancak bölünebilir malzemenin belirli bir kritik kütlesine ulaşıldığında başladığı bilinmektedir. Ancak reaktörün çalışması sırasında nükleer yakıt yanar. Bu nedenle, reaktörün az çok önemli bir süre çalışmasını sağlamak için önemli miktarda yakıt hesaplamak gerekir. Bu süperkritik rezervin reaksiyon seyri üzerindeki etkisi, fazla nötronları emen özel çubuklarla telafi edildi. Reaktörün gücünü artırmak gerekirse (yakıt tükenirken), kontrol çubukları reaktör çekirdeğinden bir şekilde uzatıldı ve reaktörün bir zincirleme reaksiyonun ve aktif uranyum bölünmesinin eşiğinde olduğu bir konuma yerleştirildi. çekirdekler oluyordu. Son olarak, çekirdeğe indirilmesi anında nükleer reaksiyonu söndüren acil durum koruma çubukları sağlandı. Yazar: Ryzhov K.V.
Dokunma emülasyonu için suni deri
15.04.2024 Petgugu Global kedi kumu
15.04.2024 Bakımlı erkeklerin çekiciliği
14.04.2024
▪ Samsung 8 GB LPDDR4 mobil bellek modülleri ▪ Nanotel ağları insan beyni gibi öğrenir ve hatırlar ▪ FGF21 enjeksiyonu ayılmaya yardımcı olur ▪ Kameralarda ve lenslerde parmak izi sensörleri ▪ Bağlantılı Araç Teknolojileri
▪ Sitenin Elektrikçi El Kitabı bölümü. Makale seçimi ▪ makale Paraşüt yerine bant. Bir modelci için ipuçları ▪ Makale Savaş develeri hangi savaşta Rus ordusuna yardım etti? ayrıntılı cevap ▪ Shenandoah makalesi. doğa mucizesi ▪ makale Kazein çözünür cam üzerine boya yapar. Basit tarifler ve ipuçları ▪ makale Trafosuz şarj cihazı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
İlginç makaleler öneriyoruz bölüm 
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri