องค์ประกอบพื้นฐานของโต๊ะเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ วิธีการสตาร์ทเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพ มิฉะนั้นอย่างที่ทราบจะเกิดปัญหา แต่เกิดอะไรขึ้นข้างใน? เรามาลองกำหนดหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์) สั้น ๆ ชัดเจนโดยมีจุดหยุด

โดยพื้นฐานแล้ว กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นที่นั่นเช่นเดียวกับระหว่างการระเบิดของนิวเคลียร์ มีเพียงการระเบิดเท่านั้นที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว และการระเบิดทั้งหมดก็ขยายออกไปในเครื่องปฏิกรณ์ เวลานาน. เป็นผลให้ทุกอย่างยังคงปลอดภัยและเราได้รับพลังงาน ไม่มากจนทุกสิ่งรอบตัวจะถูกทำลายในคราวเดียว แต่เพียงพอที่จะจ่ายไฟฟ้าให้กับเมือง

เครื่องปฏิกรณ์ทำงานอย่างไร หอหล่อเย็นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ก่อนที่คุณจะเข้าใจว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่มีการควบคุมเกิดขึ้นได้อย่างไร คุณจำเป็นต้องรู้ว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์โดยทั่วไปเป็นอย่างไร

ปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลง (ฟิชชัน) ของนิวเคลียสของอะตอมเมื่อพวกมันทำปฏิกิริยากับอนุภาคมูลฐานและรังสีแกมมา

ปฏิกิริยานิวเคลียร์สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งจากการดูดซับและการปลดปล่อยพลังงาน เครื่องปฏิกรณ์ใช้ปฏิกิริยาที่สอง

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นอุปกรณ์ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อรักษาปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ได้รับการควบคุมด้วยการปล่อยพลังงาน

บ่อยครั้งที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เรียกอีกอย่างว่าเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู โปรดทราบว่าไม่มีความแตกต่างพื้นฐานที่นี่ แต่จากมุมมองของวิทยาศาสตร์ การใช้คำว่า "นิวเคลียร์" ถูกต้องมากกว่า ปัจจุบันมีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลายประเภท เหล่านี้เป็นเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อสร้างพลังงานในโรงไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของเรือดำน้ำ เครื่องปฏิกรณ์ทดลองขนาดเล็กที่ใช้ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ มีแม้กระทั่งเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล

ประวัติความเป็นมาของการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกเปิดตัวในปี 1942 ซึ่งไม่ไกลนัก สิ่งนี้เกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกาภายใต้การนำของแฟร์มี เครื่องปฏิกรณ์นี้เรียกว่า Chicago Woodpile

ในปี 1946 เครื่องปฏิกรณ์โซเวียตเครื่องแรกที่เปิดตัวภายใต้การนำของ Kurchatov ได้เริ่มดำเนินการ ร่างกายของเครื่องปฏิกรณ์นี้เป็นลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเจ็ดเมตร เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกไม่มีระบบทำความเย็นและพลังงานมีเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์ของสหภาพโซเวียตมีกำลังเฉลี่ย 20 วัตต์และเครื่องปฏิกรณ์แบบอเมริกัน - เพียง 1 วัตต์ สำหรับการเปรียบเทียบ: กำลังเฉลี่ยของเครื่องปฏิกรณ์พลังงานสมัยใหม่คือ 5 กิกะวัตต์ ไม่ถึงสิบปีหลังจากการเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงอุตสาหกรรมแห่งแรกของโลกได้เปิดขึ้นในเมืองออบนินสค์

หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์)

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใดๆ ก็ตามมีหลายส่วน: แกนที่มีเชื้อเพลิงและตัวหน่วง ตัวสะท้อนนิวตรอน สารหล่อเย็น ระบบควบคุมและป้องกัน ไอโซโทปของยูเรเนียม (235, 238, 233), พลูโทเนียม (239) และทอเรียม (232) มักใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ แกนกลางคือหม้อต้มน้ำซึ่งมีน้ำธรรมดา (สารหล่อเย็น) ไหลผ่าน ในบรรดาสารหล่อเย็นอื่นๆ “น้ำหนัก” และกราไฟท์เหลวมักถูกใช้น้อยกว่า ถ้าเราพูดถึงการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ก็ถูกใช้เพื่อผลิตความร้อน กระแสไฟฟ้านั้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีการเดียวกันกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น - ไอน้ำหมุนกังหันและพลังงานของการเคลื่อนที่จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

ด้านล่างนี้เป็นแผนภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

แผนภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แผนภาพของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว การสลายของนิวเคลียสยูเรเนียมหนักจะทำให้เกิดธาตุที่เบากว่าและนิวตรอนหลายตัว นิวตรอนที่เกิดขึ้นจะชนกับนิวเคลียสอื่นทำให้เกิดฟิชชันด้วย ในขณะเดียวกัน จำนวนนิวตรอนก็เพิ่มขึ้นราวกับหิมะถล่ม

ที่นี่เราต้องพูดถึงปัจจัยการคูณนิวตรอน ดังนั้นหากค่าสัมประสิทธิ์นี้เกินค่าเท่ากับ 1 จะเกิดการระเบิดของนิวเคลียร์ หากค่าน้อยกว่า 1 แสดงว่ามีจำนวนนิวตรอนน้อยเกินไปและปฏิกิริยาจะหมดไป แต่ถ้าคุณรักษาค่าสัมประสิทธิ์ให้เท่ากับ 1 ปฏิกิริยาจะดำเนินไปอย่างยาวนานและเสถียร

คำถามคือต้องทำอย่างไร? ในเครื่องปฏิกรณ์ เชื้อเพลิงจะบรรจุอยู่ในสิ่งที่เรียกว่าองค์ประกอบเชื้อเพลิง (องค์ประกอบเชื้อเพลิง) เหล่านี้เป็นแท่งที่บรรจุเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในรูปเม็ดเล็ก แท่งเชื้อเพลิงถูกต่อเข้ากับตลับรูปทรงหกเหลี่ยม ซึ่งสามารถมีได้หลายร้อยชิ้นในเครื่องปฏิกรณ์ คาสเซ็ตต์ที่มีแท่งเชื้อเพลิงจะถูกจัดเรียงในแนวตั้ง และแท่งเชื้อเพลิงแต่ละอันมีระบบที่ช่วยให้คุณควบคุมความลึกของการจุ่มลงในแกนกลางได้ นอกจากตัวคาสเซ็ตแล้ว ยังมีแท่งควบคุมและแท่งป้องกันฉุกเฉินอยู่ด้วย แท่งทำจากวัสดุที่ดูดซับนิวตรอนได้ดี ดังนั้น แท่งควบคุมจึงสามารถลดระดับลงไปที่ระดับความลึกต่างๆ ในแกนกลางได้ จึงเป็นการปรับแฟคเตอร์การคูณนิวตรอน แท่งฉุกเฉินได้รับการออกแบบมาเพื่อปิดเครื่องปฏิกรณ์ในกรณีฉุกเฉิน

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เริ่มต้นอย่างไร?

เราได้ค้นพบหลักการทำงานแล้ว แต่จะเริ่มต้นและทำให้เครื่องปฏิกรณ์ทำงานได้อย่างไร? พูดคร่าวๆ ก็คือ - ชิ้นส่วนของยูเรเนียม แต่ปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ได้เริ่มต้นในตัวมันเอง ความจริงก็คือในฟิสิกส์นิวเคลียร์มีแนวคิดเรื่องมวลวิกฤต

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์

มวลวิกฤตคือมวลของวัสดุฟิสไซล์ที่จำเป็นในการเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์

ด้วยความช่วยเหลือของแท่งเชื้อเพลิงและแท่งควบคุม มวลวิกฤตของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะถูกสร้างขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์เป็นครั้งแรก และจากนั้น เครื่องปฏิกรณ์จะเข้าสู่ระดับพลังงานที่เหมาะสมที่สุดในหลายขั้นตอน

คุณจะชอบ: เคล็ดลับทางคณิตศาสตร์สำหรับนักศึกษามนุษยศาสตร์และไม่มาก (ตอนที่ 1)
ในบทความนี้เราพยายามที่จะให้คุณ ความคิดทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์) หากคุณมีคำถามในหัวข้อนี้หรือถูกถามถึงปัญหาในฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่มหาวิทยาลัย โปรดติดต่อผู้เชี่ยวชาญของบริษัทของเรา ตามปกติเราพร้อมที่จะช่วยคุณแก้ไขปัญหาเร่งด่วนเกี่ยวกับการศึกษาของคุณ และในขณะที่เรากำลังดำเนินการอยู่ ต่อไปนี้เป็นวิดีโอเพื่อการศึกษาอีกเรื่องที่คุณอาจสนใจ!

blog/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพ มิฉะนั้นอย่างที่ทราบจะเกิดปัญหา แต่เกิดอะไรขึ้นข้างใน? เรามาลองกำหนดหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์) สั้น ๆ ชัดเจนโดยมีจุดหยุด

โดยพื้นฐานแล้ว กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นที่นั่นเช่นเดียวกับระหว่างการระเบิดของนิวเคลียร์ มีเพียงการระเบิดเท่านั้นที่เกิดขึ้นเร็วมาก แต่ในเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดนี้ยืดเยื้อเป็นเวลานาน เป็นผลให้ทุกอย่างยังคงปลอดภัยและเราได้รับพลังงาน ไม่มากจนทุกสิ่งรอบตัวจะถูกทำลายในคราวเดียว แต่เพียงพอที่จะจ่ายไฟฟ้าให้กับเมือง

ก่อนที่คุณจะเข้าใจว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ได้รับการควบคุมเกิดขึ้นได้อย่างไร คุณจำเป็นต้องรู้ว่ามันคืออะไร ปฏิกิริยานิวเคลียร์ เลย

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ เป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลง (ฟิชชัน) ของนิวเคลียสของอะตอมเมื่อพวกมันทำปฏิกิริยากับอนุภาคมูลฐานและรังสีแกมมา

ปฏิกิริยานิวเคลียร์สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งจากการดูดซับและการปลดปล่อยพลังงาน เครื่องปฏิกรณ์ใช้ปฏิกิริยาที่สอง

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เป็นอุปกรณ์ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อรักษาปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ถูกควบคุมด้วยการปล่อยพลังงาน

บ่อยครั้งที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เรียกอีกอย่างว่าเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู โปรดทราบว่าไม่มีความแตกต่างพื้นฐานที่นี่ แต่จากมุมมองของวิทยาศาสตร์ การใช้คำว่า "นิวเคลียร์" ถูกต้องมากกว่า ปัจจุบันมีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลายประเภท เหล่านี้เป็นเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อสร้างพลังงานในโรงไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของเรือดำน้ำ เครื่องปฏิกรณ์ทดลองขนาดเล็กที่ใช้ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ มีแม้กระทั่งเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล

ประวัติความเป็นมาของการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกเปิดตัวในปี 1942 ซึ่งไม่ไกลนัก สิ่งนี้เกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกาภายใต้การนำของแฟร์มี เครื่องปฏิกรณ์นี้เรียกว่า "Chicago Woodpile"

ในปี 1946 เครื่องปฏิกรณ์โซเวียตเครื่องแรกที่เปิดตัวภายใต้การนำของ Kurchatov ได้เริ่มดำเนินการ ร่างกายของเครื่องปฏิกรณ์นี้เป็นลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเจ็ดเมตร เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกไม่มีระบบทำความเย็นและพลังงานมีเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์ของสหภาพโซเวียตมีกำลังเฉลี่ย 20 วัตต์และเครื่องปฏิกรณ์แบบอเมริกัน - เพียง 1 วัตต์ สำหรับการเปรียบเทียบ: กำลังเฉลี่ยของเครื่องปฏิกรณ์พลังงานสมัยใหม่คือ 5 กิกะวัตต์ ไม่ถึงสิบปีหลังจากการเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงอุตสาหกรรมแห่งแรกของโลกได้เปิดขึ้นในเมืองออบนินสค์

หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์)

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใด ๆ มีหลายส่วน: แกนกลาง กับ เชื้อเพลิง และ พิธีกร , ตัวสะท้อนนิวตรอน , สารหล่อเย็น , ระบบควบคุมและป้องกัน . ไอโซโทปมักถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ ยูเรเนียม (235, 238, 233), พลูโตเนียม (239) และ ทอเรียม (232) แกนกลางคือหม้อต้มน้ำซึ่งมีน้ำธรรมดา (สารหล่อเย็น) ไหลผ่าน ในบรรดาสารหล่อเย็นอื่นๆ “น้ำหนัก” และกราไฟท์เหลวมักถูกใช้น้อยกว่า ถ้าเราพูดถึงการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ก็ถูกใช้เพื่อผลิตความร้อน กระแสไฟฟ้านั้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีการเดียวกันกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น - ไอน้ำหมุนกังหันและพลังงานของการเคลื่อนที่จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

ด้านล่างนี้เป็นแผนภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว การสลายของนิวเคลียสยูเรเนียมหนักจะทำให้เกิดธาตุที่เบากว่าและนิวตรอนหลายตัว นิวตรอนที่เกิดขึ้นจะชนกับนิวเคลียสอื่นทำให้เกิดฟิชชันด้วย ในขณะเดียวกัน จำนวนนิวตรอนก็เพิ่มขึ้นราวกับหิมะถล่ม

มันควรจะกล่าวถึงที่นี่ ตัวคูณการคูณนิวตรอน . ดังนั้นหากค่าสัมประสิทธิ์นี้เกินค่าเท่ากับ 1 จะเกิดการระเบิดของนิวเคลียร์ หากค่าน้อยกว่า 1 แสดงว่ามีจำนวนนิวตรอนน้อยเกินไปและปฏิกิริยาจะหมดไป แต่ถ้าคุณรักษาค่าสัมประสิทธิ์ให้เท่ากับ 1 ปฏิกิริยาจะดำเนินไปอย่างยาวนานและเสถียร

คำถามคือต้องทำอย่างไร? ในเครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงจะอยู่ในสิ่งที่เรียกว่า องค์ประกอบเชื้อเพลิง (ทเวลัค). เหล่านี้เป็นแท่งที่มีลักษณะเป็นเม็ดเล็ก ๆ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ . แท่งเชื้อเพลิงถูกต่อเข้ากับตลับรูปทรงหกเหลี่ยม ซึ่งสามารถมีได้หลายร้อยชิ้นในเครื่องปฏิกรณ์ คาสเซ็ตต์ที่มีแท่งเชื้อเพลิงจะถูกจัดเรียงในแนวตั้ง และแท่งเชื้อเพลิงแต่ละอันมีระบบที่ช่วยให้คุณควบคุมความลึกของการจุ่มลงในแกนกลางได้ นอกจากตัวคาสเซ็ตแล้วยังรวมถึง แท่งควบคุม และ แท่งป้องกันฉุกเฉิน . แท่งทำจากวัสดุที่ดูดซับนิวตรอนได้ดี ดังนั้น แท่งควบคุมจึงสามารถลดระดับลงไปที่ระดับความลึกต่างๆ ในแกนกลางได้ จึงเป็นการปรับแฟคเตอร์การคูณนิวตรอน แท่งฉุกเฉินได้รับการออกแบบมาเพื่อปิดเครื่องปฏิกรณ์ในกรณีฉุกเฉิน

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เริ่มต้นอย่างไร?

เราได้ค้นพบหลักการทำงานแล้ว แต่จะเริ่มต้นและทำให้เครื่องปฏิกรณ์ทำงานได้อย่างไร? พูดคร่าวๆ ก็คือ - ชิ้นส่วนของยูเรเนียม แต่ปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ได้เริ่มต้นในตัวมันเอง ความจริงก็คือในฟิสิกส์นิวเคลียร์มีแนวคิดอยู่ มวลวิกฤติ .

มวลวิกฤตคือมวลของวัสดุฟิสไซล์ที่จำเป็นในการเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์

ด้วยความช่วยเหลือของแท่งเชื้อเพลิงและแท่งควบคุม มวลวิกฤตของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะถูกสร้างขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์เป็นครั้งแรก และจากนั้น เครื่องปฏิกรณ์จะเข้าสู่ระดับพลังงานที่เหมาะสมที่สุดในหลายขั้นตอน

ในบทความนี้เราพยายามที่จะให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์) หากมีข้อสงสัยในหัวข้อหรือเคยถูกถามถึงปัญหาฟิสิกส์นิวเคลียร์ของมหาวิทยาลัย กรุณาติดต่อ ถึงผู้เชี่ยวชาญของบริษัทเรา. ตามปกติเราพร้อมที่จะช่วยคุณแก้ไขปัญหาเร่งด่วนเกี่ยวกับการศึกษาของคุณ และในขณะที่เรากำลังดำเนินการอยู่ ต่อไปนี้เป็นวิดีโอเพื่อการศึกษาอีกเรื่องที่คุณอาจสนใจ!

วันนี้เราจะเดินทางสั้นๆ สู่โลกแห่งฟิสิกส์นิวเคลียร์ หัวข้อของการทัศนศึกษาของเราคือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ คุณจะได้เรียนรู้ว่ามันทำงานอย่างไร หลักการทางกายภาพใดบ้างที่รองรับการทำงานของมัน และอุปกรณ์นี้ใช้งานที่ไหน

การกำเนิดพลังงานนิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกของโลกถูกสร้างขึ้นในปี 1942 ในสหรัฐอเมริกากลุ่มนักฟิสิกส์ทดลองนำโดยผู้ได้รับรางวัล รางวัลโนเบลเอนริโก เฟอร์มี. ในเวลาเดียวกัน พวกเขาก็ทำปฏิกิริยาฟิชชันของยูเรเนียมอย่างยั่งยืนในตัวเอง ปรมาณูมารได้รับการปล่อยตัวแล้ว

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของสหภาพโซเวียตเครื่องแรกเปิดตัวในปี พ.ศ. 2489และ 8 ปีต่อมา โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลกในเมืองออบนินสค์ผลิตกระแสไฟฟ้า หัวหน้าผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของงานในอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ของสหภาพโซเวียตเป็นนักฟิสิกส์ที่โดดเด่น อิกอร์ วาซิลีวิช คูร์ชาตอฟ

ตั้งแต่นั้นมา เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลายรุ่นก็เปลี่ยนไป แต่องค์ประกอบหลักของการออกแบบยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

กายวิภาคของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

การติดตั้งนิวเคลียร์นี้เป็นถังเหล็กผนังหนาที่มีความจุทรงกระบอกตั้งแต่หลายลูกบาศก์เซนติเมตรไปจนถึงหลายลูกบาศก์เมตร

ภายในกระบอกนี้มีสิ่งศักดิ์สิทธิ์ศักดิ์สิทธิ์ - แกนเครื่องปฏิกรณ์นี่คือจุดที่ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ฟิชชันเกิดขึ้น

มาดูกันว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

แกน องค์ประกอบหนัก, โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยูเรเนียม-235 (U-235)ภายใต้อิทธิพลของพลังงานช็อตเล็กน้อย พวกมันสามารถแตกออกเป็น 2 ส่วนซึ่งมีมวลเท่ากันโดยประมาณ สาเหตุของกระบวนการนี้คือนิวตรอน

เศษส่วนใหญ่มักเป็นแบเรียมและนิวเคลียสคริปทอน พวกมันแต่ละตัวมีประจุบวก ดังนั้นแรงผลักของคูลอมบ์จึงบังคับให้พวกมันบินแยกจากกันในทิศทางที่ต่างกันด้วยความเร็วประมาณ 1/30 ของความเร็วแสง ชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นพาหะของพลังงานจลน์ขนาดมหึมา

สำหรับ การใช้งานจริงพลังงานก็จำเป็นที่การปลดปล่อยจะต้องพึ่งตนเองได้ ปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันที่เป็นประเด็นนี้น่าสนใจเป็นพิเศษ เพราะแต่ละเหตุการณ์ฟิชชันมาพร้อมกับการปล่อยนิวตรอนใหม่ โดยเฉลี่ยแล้ว จะมีการสร้างนิวตรอนใหม่ 2-3 นิวตรอนต่อนิวตรอนเริ่มต้น จำนวนนิวเคลียสฟิสไซล์ยูเรเนียมเพิ่มขึ้นเหมือนหิมะถล่มทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา หากกระบวนการนี้ไม่ได้รับการควบคุม จะเกิดการระเบิดของนิวเคลียร์ มันเกิดขึ้นใน.

เพื่อควบคุมจำนวนนิวตรอน วัสดุที่ดูดซับนิวตรอนถูกนำเข้าสู่ระบบช่วยให้ปล่อยพลังงานได้อย่างราบรื่น แคดเมียมหรือโบรอนใช้เป็นตัวดูดซับนิวตรอน

จะควบคุมและใช้พลังงานจลน์มหาศาลของชิ้นส่วนได้อย่างไร? สารหล่อเย็นใช้เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้เช่น สภาพแวดล้อมพิเศษ การเคลื่อนที่ซึ่งชิ้นส่วนจะช้าลงและทำให้ร้อนขึ้นอย่างมาก อุณหภูมิสูง. ตัวกลางดังกล่าวอาจเป็นน้ำธรรมดาหรือน้ำหนัก โลหะเหลว (โซเดียม) รวมถึงก๊าซบางชนิด เพื่อไม่ให้สารหล่อเย็นเปลี่ยนสถานะเป็นไอ ในแกนกลางได้รับการสนับสนุน ความดันสูง(สูงถึง 160 เอทีเอ็ม)ด้วยเหตุนี้ผนังเครื่องปฏิกรณ์จึงทำจากเหล็กเกรดพิเศษขนาด 10 เซนติเมตร

หากนิวตรอนหลุดออกไปเกินเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ปฏิกิริยาลูกโซ่อาจถูกขัดขวาง ดังนั้นจึงมีมวลวิกฤตของวัสดุฟิสไซล์ เช่น มวลขั้นต่ำที่จะรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ไว้ ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ต่างๆ รวมถึงการมีอยู่ของตัวสะท้อนแสงรอบๆ แกนเครื่องปฏิกรณ์ ทำหน้าที่ป้องกันการรั่วไหลของนิวตรอนเข้าไป สิ่งแวดล้อม. วัสดุที่พบบ่อยที่สุดสำหรับองค์ประกอบโครงสร้างนี้คือกราไฟท์

กระบวนการที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์จะมาพร้อมกับการปล่อยรังสีประเภทที่อันตรายที่สุด - รังสีแกมมา เพื่อลดอันตรายนี้ อุปกรณ์จึงมีการป้องกันรังสี

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานอย่างไร?

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่เรียกว่าแท่งเชื้อเพลิงถูกวางไว้ในแกนเครื่องปฏิกรณ์ เป็นยาเม็ดที่ขึ้นรูปจากวัสดุที่บดได้และวางไว้ในหลอดบางๆ ยาวประมาณ 3.5 ม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม.

ส่วนประกอบเชื้อเพลิงที่คล้ายกันหลายร้อยชิ้นถูกวางไว้ในแกนกลาง และกลายเป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างปฏิกิริยาลูกโซ่ สารหล่อเย็นที่ไหลรอบๆ แท่งเชื้อเพลิงจะสร้างวงจรแรกของเครื่องปฏิกรณ์

เมื่อให้ความร้อนถึงพารามิเตอร์สูง ปั๊มจะถูกปั๊มเข้าไปในเครื่องกำเนิดไอน้ำ ซึ่งจะส่งพลังงานไปยังน้ำในวงจรทุติยภูมิ และเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะหมุนเครื่องเทอร์โบเจนเนอเรเตอร์ ไฟฟ้าที่สร้างโดยหน่วยนี้จะถูกส่งไปยังผู้บริโภค และไอน้ำไอเสียที่ถูกระบายความร้อนด้วยน้ำจากบ่อทำความเย็นในรูปคอนเดนเสทจะกลับสู่เครื่องกำเนิดไอน้ำ วงจรเสร็จสมบูรณ์

รูปแบบวงจรคู่นี้ใช้งานได้ การติดตั้งนิวเคลียร์ป้องกันการแทรกซึมของรังสีที่มาพร้อมกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในแกนกลางเกินขอบเขต

ดังนั้น ในเครื่องปฏิกรณ์จะมีห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลงพลังงาน: พลังงานนิวเคลียร์ของวัสดุที่ฟิชชันได้ → เป็นพลังงานจลน์ของชิ้นส่วน → พลังงานความร้อนสารหล่อเย็น → พลังงานจลน์ของกังหัน → และเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การสูญเสียพลังงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้นำไปสู่ ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ค่อนข้างต่ำ 33-34%

นอกจากการผลิตแล้ว พลังงานไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีต่างๆ สำหรับการวิจัยในหลายสาขาของอุตสาหกรรม และเพื่อศึกษาพารามิเตอร์ที่อนุญาตของเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม เครื่องปฏิกรณ์การขนส่งที่ให้พลังงานแก่เครื่องยนต์กำลังแพร่หลายมากขึ้น ยานพาหนะ.

ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

โดยปกติแล้ว เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะใช้ยูเรเนียม U-235 อย่างไรก็ตามเนื้อหาในวัสดุธรรมชาติมีค่าต่ำมากเพียง 0.7% เท่านั้น ยูเรเนียมธรรมชาติจำนวนมากคือไอโซโทป U-238 เฉพาะนิวตรอนที่ช้าเท่านั้นที่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ใน U-235 และไอโซโทป U-238 จะถูกแบ่งโดยนิวตรอนเร็วเท่านั้น อันเป็นผลมาจากการแยกนิวเคลียสทำให้เกิดนิวตรอนทั้งช้าและเร็ว นิวตรอนเร็วซึ่งพบการยับยั้งในน้ำหล่อเย็น (น้ำ) จะช้าลง แต่ปริมาณของไอโซโทป U-235 ในยูเรเนียมธรรมชาตินั้นมีน้อยมากจนจำเป็นต้องหันไปเสริมสมรรถนะ ทำให้ความเข้มข้นอยู่ที่ 3-5% กระบวนการนี้มีราคาแพงมากและไม่ได้ผลกำไรในเชิงเศรษฐกิจ นอกจากนี้ระยะเวลาในการสูญเสียทรัพยากรธรรมชาติของไอโซโทปนี้อยู่ที่ประมาณ 100-120 ปีเท่านั้น

ดังนั้นใน อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ มีการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปไปสู่เครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานด้วยนิวตรอนเร็ว

ความแตกต่างที่สำคัญคือใช้โลหะเหลวเป็นสารหล่อเย็นซึ่งไม่ทำให้นิวตรอนช้าลง และ U-238 ใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ นิวเคลียสของไอโซโทปนี้จะผ่านสายโซ่ของการแปรสภาพนิวเคลียร์เป็นพลูโทเนียม-239 ซึ่งเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ในลักษณะเดียวกับ U-235 นั่นคือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ถูกทำซ้ำและในปริมาณที่เกินกว่าปริมาณการใช้

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญ ปริมาณสำรองของไอโซโทป ยูเรเนียม-238 น่าจะเพียงพอสำหรับ 3,000 ปีเวลานี้เพียงพอสำหรับมนุษยชาติที่จะมีเวลาในการพัฒนาเทคโนโลยีอื่นๆ

ปัญหาการใช้พลังงานนิวเคลียร์

พร้อมด้วย ข้อดีที่ชัดเจนพลังงานนิวเคลียร์ไม่สามารถประเมินขนาดของปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานของโรงงานนิวเคลียร์ได้

อันแรกก็คือ การกำจัดกากกัมมันตรังสีและอุปกรณ์ที่รื้อถอนพลังงานนิวเคลียร์. องค์ประกอบเหล่านี้มีการแผ่รังสีพื้นหลังที่ทำงานอยู่ซึ่งคงอยู่เป็นระยะเวลานาน ในการกำจัดของเสียนี้ จะใช้ภาชนะตะกั่วแบบพิเศษ ควรฝังไว้ในบริเวณชั้นดินเยือกแข็งถาวรที่ระดับความลึกสูงสุด 600 เมตร ดังนั้นจึงมีการดำเนินการอย่างต่อเนื่องเพื่อค้นหาวิธีรีไซเคิลกากกัมมันตภาพรังสีซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาการกำจัดและช่วยรักษาระบบนิเวศของโลกของเรา

ปัญหาที่สองที่ร้ายแรงไม่น้อยคือ สร้างความมั่นใจในความปลอดภัยระหว่างการดำเนินงานของ NPPอุบัติเหตุใหญ่ๆ เช่น เชอร์โนบิล อาจทำให้หลาย ๆ คนสูญเสียไป ชีวิตมนุษย์และทำให้พื้นที่กว้างใหญ่เลิกใช้

อุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของญี่ปุ่น Fukushima-1 เป็นเพียงการยืนยันถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นซึ่งแสดงออกมาเมื่อเกิดสถานการณ์ฉุกเฉินที่โรงงานนิวเคลียร์

อย่างไรก็ตามความเป็นไปได้ของพลังงานนิวเคลียร์นั้นมีมากมายมหาศาล ปัญหาทางนิเวศวิทยาจางหายไปในพื้นหลัง

ทุกวันนี้ มนุษยชาติไม่มีวิธีอื่นที่จะสนองความหิวโหยด้านพลังงานที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ พื้นฐานของพลังงานนิวเคลียร์แห่งอนาคตอาจเป็นเครื่องปฏิกรณ์ "เร็ว" ที่มีหน้าที่สร้างเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ขึ้นมาใหม่

หากข้อความนี้เป็นประโยชน์ต่อคุณ ฉันยินดีที่จะพบคุณ

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นอุปกรณ์ที่เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์แบบควบคุมพร้อมกับการปล่อยพลังงาน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกถูกสร้างขึ้นและเปิดตัวในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2485 ในสหรัฐอเมริกาภายใต้การนำของอี. เฟอร์มี เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกที่สร้างขึ้นนอกสหรัฐอเมริกาคือ ZEEP ซึ่งเปิดตัวในแคนาดาในเดือนกันยายน พ.ศ. 2488 ในยุโรป เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกคือการติดตั้ง F-1 ซึ่งเริ่มดำเนินการเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม พ.ศ. 2489 ในกรุงมอสโกภายใต้การนำของ I.V. Kurchatov

ภายในปี 1978 มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลายประเภทที่ทำงานอยู่ประมาณร้อยเครื่องในโลก ส่วนประกอบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใดๆ ได้แก่ แกนกลางที่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ มักจะล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนนิวตรอน สารหล่อเย็น ระบบควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ การป้องกันรังสี และระบบควบคุมระยะไกล ถังปฏิกรณ์อาจมีการสึกหรอ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้อิทธิพลของรังสีไอออไนซ์) ลักษณะสำคัญของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คือกำลังของมัน กำลัง 1 เมกะวัตต์สอดคล้องกับปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งมีเหตุการณ์ฟิชชัน 3·1,016 ครั้งเกิดขึ้นใน 1 วินาที

เรื่องราว

กลุ่มทฤษฎี "โครงการยูเรเนียม" ของนาซีเยอรมนีซึ่งทำงานในสมาคมไกเซอร์วิลเฮล์มนำโดยWeizsäcker แต่เป็นทางการเท่านั้น ไฮเซนเบิร์กกลายเป็นผู้นำโดยพฤตินัยที่กำลังพัฒนา พื้นฐานทางทฤษฎีปฏิกิริยาลูกโซ่ Weizsäcker และกลุ่มผู้เข้าร่วมมุ่งเน้นไปที่การสร้าง "เครื่องจักรยูเรเนียม" ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก ในช่วงปลายฤดูใบไม้ผลิปี 1940 ฮาร์เทค นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งของกลุ่ม ได้ทำการทดลองครั้งแรกโดยพยายามสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่โดยใช้ยูเรเนียมออกไซด์และตัวหน่วงกราไฟท์ที่เป็นของแข็ง อย่างไรก็ตาม วัสดุฟิสไซล์ที่มีอยู่ไม่เพียงพอที่จะบรรลุเป้าหมายนี้ ในปีพ.ศ. 2484 ที่มหาวิทยาลัยไลพ์ซิก โดเปล ซึ่งเป็นสมาชิกของกลุ่มไฮเซนเบิร์ก ได้สร้างแท่นที่มีตัวหน่วงน้ำมวลหนัก ในการทดลอง ซึ่งภายในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2485 มีความเป็นไปได้ที่จะบรรลุการผลิตนิวตรอนในปริมาณที่เกินกว่าการดูดซึมของพวกมัน นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันสามารถบรรลุปฏิกิริยาลูกโซ่เต็มรูปแบบในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2488 ในการทดลองที่ดำเนินการในเหมืองที่ทำงานใกล้ Haigerloch อย่างไรก็ตาม ไม่กี่สัปดาห์ต่อมา โครงการนิวเคลียร์ของเยอรมนีก็ยุติลง

ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ฟิชชัน (เรียกสั้น ๆ ว่าปฏิกิริยาลูกโซ่) เกิดขึ้นครั้งแรกในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2485 นักฟิสิกส์กลุ่มหนึ่งที่มหาวิทยาลัยชิคาโก นำโดยอี. เฟอร์มี ได้สร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกของโลกที่เรียกว่า Chicago Pile-1 (CP-1) ประกอบด้วยบล็อกกราไฟท์ซึ่งมีลูกบอลยูเรเนียมธรรมชาติและไดออกไซด์อยู่ นิวตรอนเร็วปรากฏขึ้นหลังจากการฟิชชันของนิวเคลียส 235U ถูกกราไฟต์ทำให้ช้าลงเป็นพลังงานความร้อน จากนั้นจึงทำให้เกิดฟิชชันของนิวเคลียร์ใหม่ เครื่องปฏิกรณ์เช่น SR-1 ซึ่งฟิชชันส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของนิวตรอนความร้อน เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน พวกมันมีตัวหน่วงจำนวนมากเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

ในสหภาพโซเวียต การศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองเกี่ยวกับคุณสมบัติของการเริ่มต้น การทำงาน และการควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ดำเนินการโดยกลุ่มนักฟิสิกส์และวิศวกรภายใต้การนำของนักวิชาการ I.V. Kurchatov เครื่องปฏิกรณ์โซเวียตเครื่องแรก F-1 ถูกสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการหมายเลข 2 ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต (มอสโก) เครื่องปฏิกรณ์นี้ถูกนำเข้าสู่สภาวะวิกฤตเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม พ.ศ. 2489 เครื่องปฏิกรณ์ F-1 ทำจากบล็อกกราไฟท์และมีรูปร่างเป็นลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 7.5 ม. ในส่วนตรงกลางของลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 ม. แท่งยูเรเนียมถูกวางผ่านรูในบล็อกกราไฟท์ เครื่องปฏิกรณ์ F-1 ก็เหมือนกับเครื่องปฏิกรณ์ CP-1 ไม่มีระบบทำความเย็น ดังนั้นจึงทำงานที่ระดับพลังงานต่ำมาก (เศษส่วนของวัตต์ แทบจะไม่กี่วัตต์) ผลการวิจัยที่เครื่องปฏิกรณ์ F-1 กลายเป็นพื้นฐานสำหรับโครงการเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรมที่ซับซ้อนมากขึ้น ในปี พ.ศ. 2491 เครื่องปฏิกรณ์ I-1 (ตามแหล่งข้อมูลอื่นเรียกว่า A-1) สำหรับการผลิตพลูโทเนียมได้เริ่มดำเนินการ และในวันที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2497 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลกได้เริ่มดำเนินการ พลังงานไฟฟ้า 5 เมกะวัตต์ในออบนินสค์

การออกแบบและหลักการทำงาน

กลไกการปลดปล่อยพลังงานการเปลี่ยนแปลงของสารจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานอิสระก็ต่อเมื่อสารมีพลังงานสำรองเท่านั้น อย่างหลังหมายความว่าอนุภาคขนาดเล็กของสารอยู่ในสถานะที่มีพลังงานนิ่งมากกว่าสถานะอื่นที่เป็นไปได้ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองจะถูกป้องกันโดยอุปสรรคด้านพลังงานเสมอ เพื่อเอาชนะสิ่งที่อนุภาคขนาดเล็กจะต้องได้รับพลังงานจำนวนหนึ่งจากภายนอก - พลังงานกระตุ้น ปฏิกิริยาคายพลังงานประกอบด้วยความจริงที่ว่าในการเปลี่ยนแปลงหลังจากการกระตุ้น พลังงานจะถูกปล่อยออกมามากกว่าที่จำเป็นในการกระตุ้นกระบวนการ มีสองวิธีในการเอาชนะอุปสรรคพลังงาน: เนื่องจากพลังงานจลน์ของอนุภาคที่ชนกัน หรือเนื่องจากพลังงานยึดเหนี่ยวของอนุภาคที่เชื่อมต่อกัน

หากเราคำนึงถึงขนาดมหภาคของการปล่อยพลังงาน อนุภาคของสสารทั้งหมดหรืออย่างน้อยบางส่วนในขั้นต้นจะต้องมีพลังงานจลน์ที่จำเป็นในการกระตุ้นปฏิกิริยา สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิของตัวกลางให้เป็นค่าที่พลังงานของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนเข้าใกล้ขีดจำกัดพลังงานที่จำกัดวิถีของกระบวนการ ในกรณีของการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุล กล่าวคือ ปฏิกิริยาเคมี การเพิ่มขึ้นดังกล่าวมักจะเป็นหลายร้อยเคลวิน แต่ในกรณีของปฏิกิริยานิวเคลียร์ จะมีค่าอย่างน้อย 107 K เนื่องจากระดับความสูงที่สูงมากของอุปสรรคคูลอมบ์ของการชนนิวเคลียส การกระตุ้นความร้อนของปฏิกิริยานิวเคลียร์จะดำเนินการในทางปฏิบัติเฉพาะในระหว่างการสังเคราะห์นิวเคลียสที่เบาที่สุดเท่านั้น ซึ่งอุปสรรคของคูลอมบ์มีน้อยที่สุด (ฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์)

การกระตุ้นด้วยการรวมอนุภาคไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานจลน์ขนาดใหญ่ ดังนั้น จึงไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวกลาง เนื่องจากมันเกิดขึ้นเนื่องจากพันธะที่ไม่ได้ใช้ซึ่งมีอยู่ในแรงดึงดูดของอนุภาค แต่เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยา อนุภาคเองก็จำเป็น และถ้าเราหมายถึงไม่ใช่ปฏิกิริยาแยกกัน แต่เป็นการผลิตพลังงานในระดับมหภาค สิ่งนี้จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่เท่านั้น อย่างหลังเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่กระตุ้นปฏิกิริยาปรากฏขึ้นอีกครั้งเป็นผลจากปฏิกิริยาคายพลังงาน

ออกแบบ

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใด ๆ ประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ดังต่อไปนี้:

• แกนกลางที่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และตัวหน่วง
• ตัวสะท้อนนิวตรอนรอบแกนกลาง
• น้ำยาหล่อเย็น;
• ระบบควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่รวมถึงการป้องกันเหตุฉุกเฉิน
• การป้องกันรังสี
• ระบบควบคุมระยะไกล

หลุมไอโอดีน

หลุมไอโอดีนเป็นสถานะของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลังจากที่ปิดเครื่อง โดยมีลักษณะพิเศษคือการสะสมของไอโซโทปซีนอนอายุสั้น 135Xe กระบวนการนี้นำไปสู่การปรากฏชั่วคราวของปฏิกิริยาเชิงลบที่มีนัยสำคัญ ซึ่งทำให้ไม่สามารถนำเครื่องปฏิกรณ์ไปสู่ขีดความสามารถการออกแบบภายในระยะเวลาหนึ่ง (ประมาณ 1-2 วัน)

การจัดหมวดหมู่

ตามวัตถุประสงค์

ตามลักษณะการใช้งาน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบ่งออกเป็น:

• เครื่องปฏิกรณ์พลังงานที่ออกแบบมาเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนที่ใช้ในภาคพลังงาน เช่นเดียวกับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล (เครื่องปฏิกรณ์แยกเกลือยังจัดอยู่ในประเภทอุตสาหกรรม) เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวส่วนใหญ่จะใช้ใน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์. พลังงานความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์สมัยใหม่ถึง 5 GW กลุ่มแยกต่างหากประกอบด้วย:
  • เครื่องปฏิกรณ์สำหรับการขนส่งที่ออกแบบมาเพื่อจ่ายพลังงานให้กับเครื่องยนต์ของยานพาหนะ กลุ่มการใช้งานที่กว้างที่สุดคือเครื่องปฏิกรณ์การขนส่งทางทะเลที่ใช้กับเรือดำน้ำและภาชนะผิวน้ำต่างๆ รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ในเทคโนโลยีอวกาศ
• เครื่องปฏิกรณ์ทดลองที่ออกแบบมาเพื่อศึกษาปริมาณทางกายภาพต่างๆ ซึ่งมีความจำเป็นต่อการออกแบบและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ กำลังของเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวไม่เกินหลายกิโลวัตต์
• เครื่องปฏิกรณ์วิจัยซึ่งมีฟลักซ์ของนิวตรอนและแกมม่าควอนต้าที่สร้างขึ้นในแกนกลาง ใช้สำหรับการวิจัยในสาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์ ฟิสิกส์สถานะของแข็ง เคมีรังสี ชีววิทยา และสำหรับการทดสอบวัสดุที่มุ่งหมายให้ทำงานในฟลักซ์นิวตรอนเข้มข้น (รวมถึง . ชิ้นส่วน ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์) เพื่อผลิตไอโซโทป กำลังเครื่องปฏิกรณ์วิจัยไม่เกิน 100 เมกะวัตต์ โดยปกติแล้วพลังงานที่ปล่อยออกมาจะไม่ถูกนำมาใช้
• เครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม (อาวุธ ไอโซโทป) ที่ใช้ในการผลิตไอโซโทปที่ใช้ในสาขาต่างๆ ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตวัสดุอาวุธนิวเคลียร์ เช่น 239Pu เครื่องปฏิกรณ์ยังจัดอยู่ในกลุ่มอุตสาหกรรมที่ใช้สำหรับแยกน้ำทะเลออกจากน้ำทะเล

เครื่องปฏิกรณ์มักใช้เพื่อแก้ปัญหาตั้งแต่สองตัวขึ้นไป งานต่างๆซึ่งในกรณีนี้จะเรียกว่าอเนกประสงค์ ตัวอย่างเช่น เครื่องปฏิกรณ์กำลังบางเครื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคแรกๆ ของพลังงานนิวเคลียร์ ได้รับการออกแบบมาเพื่อการทดลองเป็นหลัก เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วสามารถผลิตพลังงานและผลิตไอโซโทปไปพร้อมๆ กัน นอกเหนือจากภารกิจหลักแล้ว เครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรมยังผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนอีกด้วย

ตามสเปกตรัมของนิวตรอน

• เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน (ช้า) (“เครื่องปฏิกรณ์ความร้อน”)
• เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว ("เครื่องปฏิกรณ์เร็ว")
• เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนขั้นกลาง
• เครื่องปฏิกรณ์สเปกตรัมผสม

โดยการวางเชื้อเพลิง

• เครื่องปฏิกรณ์ที่แตกต่างกันซึ่งเชื้อเพลิงถูกวางแยกกันในแกนกลางในรูปแบบของบล็อกซึ่งมีตัวหน่วงระหว่างนั้น
• เครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยที่เชื้อเพลิงและตัวหน่วงเป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน (ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน)

ในเครื่องปฏิกรณ์ที่ต่างกัน เชื้อเพลิงและเครื่องหน่วงสามารถแยกออกจากกันเชิงพื้นที่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องปฏิกรณ์แบบโพรง ตัวหน่วงไฟ-ตัวสะท้อนแสงจะล้อมรอบช่องด้วยเชื้อเพลิงที่ไม่มีตัวหน่วงไฟ จากมุมมองทางกายภาพของนิวเคลียร์ เกณฑ์สำหรับความเป็นเนื้อเดียวกัน/ความหลากหลายไม่ใช่การออกแบบ แต่เป็นการวางบล็อกเชื้อเพลิงในระยะห่างเกินความยาวการกลั่นกรองนิวตรอนในตัวหน่วงที่กำหนด ดังนั้นเครื่องปฏิกรณ์ที่เรียกว่า "ตะแกรงปิด" จึงได้รับการออกแบบให้เป็นเนื้อเดียวกันแม้ว่าเชื้อเพลิงในเครื่องเหล่านั้นมักจะแยกออกจากตัวหน่วงก็ตาม

บล็อกเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์ที่ต่างกันเรียกว่าส่วนประกอบเชื้อเพลิง (FA) ซึ่งวางอยู่ในแกนกลางที่โหนดของโครงขัดแตะปกติซึ่งก่อตัวเป็นเซลล์

ตามประเภทน้ำมันเชื้อเพลิง

• ไอโซโทปยูเรเนียม 235, 238, 233 (235U, 238U, 233U)
• ไอโซโทปพลูโตเนียม 239 (239Pu) และไอโซโทป 239-242Pu ในรูปของผสมกับ 238U (เชื้อเพลิง MOX)
• ไอโซโทปทอเรียม 232 (232Th) (ผ่านการแปลงเป็น 233U)

ตามระดับความสมบูรณ์:

• ยูเรเนียมธรรมชาติ
• ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะอย่างอ่อน
• ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง

โดยองค์ประกอบทางเคมี:

• โลหะยู
• UO2 (ยูเรเนียมไดออกไซด์)
• UC (ยูเรเนียม คาร์ไบด์) เป็นต้น

ตามประเภทของสารหล่อเย็น

• H2O (เครื่องปฏิกรณ์น้ำ-น้ำ)
• แก๊ส (เครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์-แก๊ส)
• เครื่องปฏิกรณ์เย็นแบบอินทรีย์
• เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยโลหะเหลว
• เครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมเหลว
• เครื่องปฏิกรณ์น้ำหล่อเย็นที่เป็นของแข็ง

ตามประเภทของผู้ดูแล

• C (เครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์-แก๊ส, เครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์-น้ำ)
• H2O (เครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา, เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยน้ำ, VVER)
• D2O (เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์น้ำหนัก CANDU)
• บี, บีโอ
• โลหะไฮไดรด์
• ไม่มีตัวหน่วง (เครื่องปฏิกรณ์เร็ว)

โดยการออกแบบ

• เครื่องปฏิกรณ์แบบเรือ
• เครื่องปฏิกรณ์แบบช่อง

โดยวิธีกำเนิดไอน้ำ

• เครื่องปฏิกรณ์พร้อมเครื่องกำเนิดไอน้ำภายนอก (เครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำ-น้ำ, VVER)
• เครื่องปฏิกรณ์เดือด

การจำแนกประเภทของ IAEA

• PWR (เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดัน) - เครื่องปฏิกรณ์น้ำ-น้ำ (เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดัน);
• BWR (เครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด) - เครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด;
• FBR (เครื่องปฏิกรณ์แบบผสมพันธุ์เร็ว) - เครื่องปฏิกรณ์แบบผสมพันธุ์เร็ว;
• GCR (เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊ส) - เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊ส
• LWGR (เครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์น้ำเบา) - เครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์-น้ำ
• PHWR (เครื่องปฏิกรณ์น้ำหนักแรงดัน) - เครื่องปฏิกรณ์น้ำหนัก

สิ่งที่พบมากที่สุดในโลกคือน้ำแรงดัน (ประมาณ 62%) และเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด (20%)

การควบคุมเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

การควบคุมเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นไปได้เพียงเพราะว่าในระหว่างการฟิชชัน นิวตรอนบางส่วนจะลอยออกจากชิ้นส่วนด้วยความล่าช้าซึ่งอาจมีตั้งแต่หลายมิลลิวินาทีถึงหลายนาที

ในการควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ มีการใช้แท่งดูดซับเข้าไปในแกนกลาง ซึ่งทำจากวัสดุที่ดูดซับนิวตรอนอย่างรุนแรง (ส่วนใหญ่เป็น B, Cd และอื่นๆ บางชนิด) และ/หรือสารละลายของกรดบอริกที่เติมลงในสารหล่อเย็นด้วยความเข้มข้นระดับหนึ่ง (การควบคุมโบรอน ). การเคลื่อนที่ของแท่งควบคุมโดยกลไกพิเศษ ตัวขับเคลื่อน การทำงานตามสัญญาณจากผู้ปฏิบัติงานหรืออุปกรณ์ การควบคุมอัตโนมัติฟลักซ์นิวตรอน

ในกรณีที่แตกต่างกัน สถานการณ์ฉุกเฉินในเครื่องปฏิกรณ์แต่ละเครื่อง มีการจัดให้มีการยุติปฏิกิริยาลูกโซ่ฉุกเฉิน ดำเนินการโดยการปล่อยแท่งดูดซับทั้งหมดเข้าไปในแกนกลาง - ซึ่งเป็นระบบป้องกันฉุกเฉิน

ความร้อนตกค้าง

ปัญหาสำคัญที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับความปลอดภัยของนิวเคลียร์คือความร้อนจากการสลายตัว นี้ คุณสมบัติเฉพาะเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ซึ่งประกอบด้วยความจริงที่ว่า หลังจากการหยุดปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันและความเฉื่อยทางความร้อนตามปกติสำหรับแหล่งพลังงานใด ๆ การปล่อยความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์จะดำเนินต่อไปเป็นเวลานาน ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาที่ซับซ้อนทางเทคนิคจำนวนหนึ่ง

การปล่อยความร้อนตกค้างเป็นผลจากการสลายตัว β- และ γ ของผลิตภัณฑ์จากฟิชชันที่สะสมในเชื้อเพลิงระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียสของผลิตภัณฑ์จากฟิชชันเนื่องจากการสลายตัว จะเปลี่ยนสถานะเป็นสถานะเสถียรมากขึ้นหรือเสถียรโดยสมบูรณ์โดยการปล่อยพลังงานที่สำคัญออกมา

แม้ว่าอัตราการปลดปล่อยความร้อนจากการสลายจะลดลงอย่างรวดเร็วจนเหลือค่าน้อยเมื่อเทียบกับค่าสถานะคงตัว แต่ในเครื่องปฏิกรณ์พลังงานทรงพลังก็มีความสำคัญ ค่าสัมบูรณ์. ด้วยเหตุนี้ การสร้างความร้อนตกค้างจึงต้องใช้เวลาเป็นเวลานานเพื่อให้แน่ใจว่ามีการนำความร้อนออกจากแกนเครื่องปฏิกรณ์หลังจากที่ปิดเครื่องแล้ว งานนี้ต้องมีการออกแบบการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์เพื่อรวมระบบทำความเย็นที่มีแหล่งจ่ายไฟที่เชื่อถือได้ และยังจำเป็นต้องมีการจัดเก็บเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วในระยะยาว (3-4 ปี) ในโรงจัดเก็บที่มีพิเศษ สภาพอุณหภูมิ- สระน้ำหล่อเย็นซึ่งโดยปกติจะตั้งอยู่ใกล้กับเครื่องปฏิกรณ์

โดยเฉพาะไอโซโทปนิวเคลียสและจับนิวตรอนช้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด ความน่าจะเป็นที่จะจับนิวตรอนช้าพร้อมกับฟิชชันของนิวเคลียสที่ตามมานั้นมากกว่านิวเคลียสเร็วหลายร้อยเท่า ดังนั้น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียมธรรมชาติจึงใช้ตัวหน่วงนิวตรอนเพื่อเพิ่มปัจจัยการคูณนิวตรอน กระบวนการในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสดงไว้ในแผนภาพในรูปที่ 13.15

องค์ประกอบพื้นฐานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รูปที่ 13.16 แสดงแผนผังโรงไฟฟ้าที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

องค์ประกอบหลักของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คือ: เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ตัวหน่วงนิวตรอน (น้ำหนักหรือน้ำธรรมดา กราไฟท์ ฯลฯ) สารหล่อเย็นสำหรับกำจัดพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ (น้ำ โซเดียมเหลว ฯลฯ) และอุปกรณ์ควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยา (ฉีดเข้าไปในพื้นที่ทำงานของเครื่องปฏิกรณ์คือแท่งที่มีแคดเมียมหรือโบรอน - สารที่ดูดซับนิวตรอนได้ดี) ด้านนอกของเครื่องปฏิกรณ์ล้อมรอบด้วยเกราะป้องกันที่ปิดกั้นรังสีและนิวตรอน เปลือกทำจากคอนกรีตเสริมด้วยเหล็ก

แฟร์มี เอ็นริโก (1901 - 1954)- นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีผู้ยิ่งใหญ่ซึ่งมีคุณูปการอย่างมากต่อการพัฒนาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและเชิงทดลองสมัยใหม่ ในปี 1938 เขาอพยพไปอยู่ที่สหรัฐอเมริกา พร้อมกับ Dirac เขาได้สร้างทฤษฎีทางสถิติควอนตัมของอิเล็กตรอนและอนุภาคอื่น ๆ (สถิติ Fermi-Dirac) เขาได้พัฒนาทฤษฎีเชิงปริมาณของ p-decay ซึ่งเป็นต้นแบบของทฤษฎีควอนตัมสมัยใหม่เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคมูลฐาน ค้นพบพื้นฐานหลายประการในฟิสิกส์นิวตรอน ภายใต้การนำของเขา ในปี พ.ศ. 2485 มีการดำเนินการปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบควบคุมเป็นครั้งแรก

ผู้กลั่นกรองที่ดีที่สุดคือน้ำหนัก (ดู§ 102) น้ำธรรมดาเองก็จับนิวตรอนและกลายเป็นน้ำหนัก กราไฟท์ซึ่งนิวเคลียสไม่ดูดซับนิวตรอนก็ถือเป็นตัวหน่วงที่ดีเช่นกัน

มวลวิกฤตปัจจัยการคูณ k สามารถเท่ากับความสามัคคีได้ก็ต่อเมื่อขนาดของเครื่องปฏิกรณ์และด้วยเหตุนี้มวลของยูเรเนียมจึงเกินค่าวิกฤตที่แน่นอน มวลวิกฤติคือมวลที่เล็กที่สุดของวัสดุฟิสไซล์ที่ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ยังสามารถเกิดขึ้นได้

ด้วยขนาดที่เล็ก การรั่วของนิวตรอนผ่านพื้นผิวของแกนเครื่องปฏิกรณ์ (ปริมาตรที่แท่งยูเรเนียมตั้งอยู่) มีขนาดใหญ่เกินไป

เมื่อขนาดของระบบเพิ่มขึ้น จำนวนนิวเคลียสที่เกี่ยวข้องกับฟิชชันจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของปริมาตร และจำนวนนิวตรอนที่สูญเสียไปเนื่องจากการรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของพื้นที่ผิว ดังนั้นโดยการเพิ่มขนาดของระบบจึงเป็นไปได้ที่จะได้ค่าของปัจจัยการคูณ k 1 ระบบจะมีมิติวิกฤตหากจำนวนนิวตรอนที่สูญเสียเนื่องจากการดักจับและการรั่วไหลเท่ากับจำนวนนิวตรอนที่ได้รับระหว่าง กระบวนการฟิชชัน มิติวิกฤตและมวลวิกฤตจะถูกกำหนดโดยประเภทของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ตัวหน่วง และ คุณสมบัติการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์

สำหรับยูเรเนียมทรงกลมบริสุทธิ์ (ไม่มีตัวหน่วง) มวลวิกฤตจะอยู่ที่ประมาณ 50 กิโลกรัม ในกรณีนี้รัศมีของลูกบอลจะอยู่ที่ประมาณ 9 ซม. (ยูเรเนียมเป็นสารที่หนักมาก) การใช้ตัวหน่วงนิวตรอนและเปลือกเบริลเลียมที่สะท้อนนิวตรอน ทำให้สามารถลดมวลวิกฤติลงเหลือ 250 กรัม

คูร์ชาตอฟ อิกอร์ วาซิลีวิช (2446-2503)- นักฟิสิกส์และผู้จัดงานโซเวียต การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ฮีโร่แห่งแรงงานสังคมนิยมสามครั้ง ในปีพ.ศ. 2486 เขาได้มุ่งหน้าไป งานทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับปัญหาอะตอม ภายใต้การนำของเขา เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูเครื่องแรกของยุโรป (พ.ศ. 2489) และระเบิดปรมาณูโซเวียตเครื่องแรก (พ.ศ. 2492) ได้ถูกสร้างขึ้น งานในช่วงแรกเกี่ยวข้องกับการศึกษาเฟอร์โรอิเล็กทริก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดจากนิวตรอน และกัมมันตภาพรังสีเทียม ค้นพบการดำรงอยู่ของสภาวะตื่นเต้นของนิวเคลียสซึ่งมี "อายุการใช้งาน" ที่ค่อนข้างยาวนาน

เครื่องปฏิกรณ์ถูกควบคุมโดยใช้แท่งที่มีแคดเมียมหรือโบรอน เมื่อแท่งยื่นออกมาจากแกนเครื่องปฏิกรณ์ k > 1 และเมื่อดึงแท่งกลับจนสุด k< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.

เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วเครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานโดยไม่มีตัวหน่วงที่ใช้นิวตรอนเร็วได้ถูกสร้างขึ้น เนื่องจากความน่าจะเป็นของฟิชชันที่เกิดจากนิวตรอนเร็วมีน้อย เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวจึงไม่สามารถทำงานกับยูเรเนียมธรรมชาติได้

ปฏิกิริยาสามารถคงอยู่ในส่วนผสมที่ได้รับการเสริมสมรรถนะซึ่งมีไอโซโทปอย่างน้อย 15% เท่านั้น ข้อดีของเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วคือการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์จะผลิตพลูโทเนียมจำนวนมาก ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้ เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบผสมพันธุ์เนื่องจากพวกมันทำซ้ำวัสดุฟิสไซล์ กำลังสร้างเครื่องปฏิกรณ์ที่มีปัจจัยการสืบพันธุ์สูงถึง 1.5 ซึ่งหมายความว่าในเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อแยกไอโซโทป 1 กิโลกรัม จะได้พลูโทเนียมมากถึง 1.5 กิโลกรัม ในเครื่องปฏิกรณ์ทั่วไป ปัจจัยการสืบพันธุ์คือ 0.6-0.7

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกเป็นครั้งแรกที่ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันอันทรงคุณค่าของยูเรเนียมได้ดำเนินการในสหรัฐอเมริกาโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยเอนรีโก เฟอร์มี ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2485

ในประเทศของเรา เครื่องมือแก้ไขนิวเคลียร์เครื่องแรกเปิดตัวเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม พ.ศ. 2489 โดยทีมนักฟิสิกส์ซึ่งนำโดยนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ของเรา Igor Vasilyevich Kurchatov สร้างขึ้นในปัจจุบัน หลากหลายชนิดเครื่องปฏิกรณ์ที่แตกต่างกันทั้งในด้านกำลังและวัตถุประสงค์

ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นอกเหนือจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์แล้ว ยังมีตัวหน่วงนิวตรอนและแท่งควบคุมอีกด้วย พลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกกำจัดโดยสารหล่อเย็น

1. มวลวิกฤติคืออะไร!
2. ทำไม เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีการใช้ตัวหน่วงนิวตรอน!

เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมเทคโนโลยีเชิงโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การทดสอบตัวเอง เวิร์คช็อป การฝึกอบรม กรณีศึกษา ภารกิจ การบ้าน การอภิปราย คำถาม คำถามวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพ กราฟิก ตาราง แผนภาพ อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก การ์ตูน อุปมา คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความ เคล็ดลับสำหรับเปล ตำราเรียนขั้นพื้นฐาน และพจนานุกรมคำศัพท์เพิ่มเติมอื่นๆ การปรับปรุงตำราเรียนและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนอัปเดตชิ้นส่วนในตำราเรียน องค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียน แทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบ แผนปฏิทินสำหรับคำแนะนำด้านระเบียบวิธีของโปรแกรมการอภิปรายหนึ่งปี บทเรียนบูรณาการ