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परमाणु परमाणु रिएक्टर की संरचना। परमाणु रिएक्टर: संचालन, विशेषताओं, विवरण का सिद्धांत

के लिए समान्य व्यक्तिआधुनिक हाई-टेक डिवाइस इतने रहस्यमय और रहस्यमय हैं कि उनकी पूजा करना ठीक उसी तरह है जैसे पूर्वजों ने बिजली की पूजा की थी। स्कूल के पाठभौतिक विज्ञानी, गणितीय गणनाओं से भरे हुए, समस्या का समाधान नहीं करते हैं। लेकिन एक परमाणु रिएक्टर के बारे में भी बताना दिलचस्प है, जिसके संचालन का सिद्धांत एक किशोर के लिए भी स्पष्ट है।

परमाणु रिएक्टर कैसे काम करता है?

इस हाई-टेक डिवाइस के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है:

जब एक न्यूट्रॉन अवशोषित होता है, परमाणु ईंधन (अक्सर यह यूरेनियम-235या प्लूटोनियम -239) परमाणु नाभिक का विभाजन होता है;
गतिज ऊर्जा, गामा विकिरण और मुक्त न्यूट्रॉन मुक्त होते हैं;
गतिज ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है (जब नाभिक आसपास के परमाणुओं से टकराते हैं), गामा विकिरण को रिएक्टर द्वारा ही अवशोषित किया जाता है और गर्मी में भी परिवर्तित किया जाता है;
कुछ उत्पन्न 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;
एक शीतलक (पानी, गैस या तरल सोडियम) की मदद से प्रतिक्रिया स्थल से गर्मी को हटा दिया जाता है;
भाप टर्बाइनों को चलाने के लिए गर्म पानी से दबाव वाली भाप का उपयोग किया जाता है;
जनरेटर की मदद से टर्बाइनों 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 व्यावसायिक प्रतिष्ठान) या संलयन (थर्मोन्यूक्लियर पावर, केवल कुछ शोध संस्थानों में व्यापक है);
शीतलक द्वारा. अधिकांश मामलों में, इस उद्देश्य के लिए पानी (उबलते या भारी) का उपयोग किया जाता है। वैकल्पिक समाधान कभी-कभी उपयोग किए जाते हैं: तरल धातु (सोडियम, सीसा-बिस्मथ मिश्र धातु, पारा), गैस (हीलियम, कार्बन डाइऑक्साइड या नाइट्रोजन), पिघला हुआ नमक (फ्लोराइड लवण);
पीढ़ी से।पहला शुरुआती प्रोटोटाइप है, जिसका कोई व्यावसायिक अर्थ नहीं था। दूसरा वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्र हैं जो 1996 से पहले बनाए गए थे। तीसरी पीढ़ी पिछले वाले से केवल मामूली सुधारों में भिन्न है। चौथी पीढ़ी पर काम अभी भी चल रहा है;
समग्र अवस्था के अनुसारईंधन (गैस अभी भी केवल कागज पर मौजूद है);
उपयोग के उद्देश्य से(बिजली के उत्पादन के लिए, इंजन शुरू, हाइड्रोजन उत्पादन, विलवणीकरण, तत्वों का रूपांतरण, तंत्रिका विकिरण, सैद्धांतिक और खोजी उद्देश्यों को प्राप्त करना)।

परमाणु रिएक्टर डिवाइस

अधिकांश बिजली संयंत्रों में रिएक्टरों के मुख्य घटक हैं:

परमाणु ईंधन - एक पदार्थ जो बिजली टर्बाइनों (आमतौर पर कम समृद्ध यूरेनियम) के लिए गर्मी के उत्पादन के लिए जरूरी है;
परमाणु रिएक्टर का सक्रिय क्षेत्र - यह वह जगह है जहाँ परमाणु प्रतिक्रिया होती है;
न्यूट्रॉन मॉडरेटर - तेज न्यूट्रॉन की गति को कम करता है, उन्हें थर्मल न्यूट्रॉन में बदल देता है;
न्यूट्रॉन स्रोत शुरू करना - परमाणु प्रतिक्रिया के विश्वसनीय और स्थिर प्रक्षेपण के लिए उपयोग किया जाता है;
न्यूट्रॉन अवशोषक - ताजा ईंधन की उच्च प्रतिक्रियाशीलता को कम करने के लिए कुछ बिजली संयंत्रों में उपलब्ध;
न्यूट्रॉन हॉवित्जर - बंद होने के बाद प्रतिक्रिया को फिर से शुरू करने के लिए प्रयोग किया जाता है;
शीतलक (शुद्ध पानी);
नियंत्रण छड़ें - यूरेनियम या प्लूटोनियम नाभिक के विखंडन की दर को नियंत्रित करने के लिए;
पानी पंप - भाप बॉयलर को पानी पंप करता है;
भाप टर्बाइन - भाप की तापीय ऊर्जा को घूर्णी यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है;
कूलिंग टावर - वातावरण में अतिरिक्त गर्मी को दूर करने के लिए एक उपकरण;
रेडियोधर्मी अपशिष्ट प्राप्त करने और भंडारण के लिए प्रणाली;
सुरक्षा प्रणाली (आपातकालीन डीजल जनरेटर, आपातकालीन कोर कूलिंग के लिए उपकरण)।

नवीनतम मॉडल कैसे काम करते हैं

नवीनतम चौथी पीढ़ी के रिएक्टर वाणिज्यिक संचालन के लिए उपलब्ध होंगे 2030 से पहले नहीं. वर्तमान में, उनके कार्य का सिद्धांत और व्यवस्था विकास के स्तर पर है। मौजूदा आंकड़ों के मुताबिक, ये संशोधन ऐसे में मौजूदा मॉडलों से अलग होंगे फ़ायदे:

रैपिड गैस शीतलन प्रणाली। यह माना जाता है कि हीलियम का उपयोग शीतलक के रूप में किया जाएगा। के अनुसार परियोजना प्रलेखनइस प्रकार रिएक्टरों को 850 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ ठंडा करना संभव है। ऐसे उच्च तापमान पर काम करने के लिए विशिष्ट कच्चे माल की भी आवश्यकता होती है: समग्र सिरेमिक सामग्री और एक्टिनाइड यौगिक;
प्राथमिक शीतलक के रूप में सीसा या सीसा-बिस्मथ मिश्र धातु का उपयोग करना संभव है। इन सामग्रियों में कम न्यूट्रॉन अवशोषण होता है और अपेक्षाकृत अधिक होते हैं हल्का तापमानपिघलना;
इसके अलावा, मुख्य शीतलक के रूप में पिघला हुआ नमक का मिश्रण इस्तेमाल किया जा सकता है। इस प्रकार, इससे अधिक तापमान पर काम करना संभव होगा आधुनिक एनालॉग्सपानी ठंडा करने के साथ।

प्रकृति में प्राकृतिक अनुरूप

परमाणु रिएक्टर के रूप में माना जाता है सार्वजनिक चेतनाविशेष रूप से एक उत्पाद के रूप में उच्च प्रौद्योगिकी. हालाँकि, वास्तव में पहला डिवाइस प्राकृतिक उत्पत्ति का है. यह मध्य अफ्रीकी राज्य गैबॉन में ओक्लो क्षेत्र में खोजा गया था:

रिएक्टर का निर्माण यूरेनियम चट्टानों की बाढ़ के कारण हुआ था भूजल. उन्होंने न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में कार्य किया;
यूरेनियम के क्षय के दौरान निकलने वाली ऊष्मीय ऊर्जा पानी को भाप में बदल देती है, और श्रृंखला प्रतिक्रिया बंद हो जाती है;
शीतलक तापमान गिरने के बाद, सब कुछ फिर से दोहराता है;
यदि तरल उबलकर प्रतिक्रिया के क्रम को नहीं रोकता, तो मानवता को एक नई प्राकृतिक आपदा का सामना करना पड़ता;
लगभग डेढ़ अरब साल पहले इस रिएक्टर में आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन शुरू हुआ था। इस समय के दौरान, लगभग 0.1 मिलियन वाट उत्पादन शक्ति आवंटित की गई थी;
पृथ्वी पर दुनिया का ऐसा अजूबा केवल एक ही ज्ञात है। नए की उपस्थिति असंभव है: प्राकृतिक कच्चे माल में यूरेनियम -235 का अनुपात श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए आवश्यक स्तर से बहुत कम है।

दक्षिण कोरिया में कितने परमाणु रिएक्टर हैं?

बेचारा चालू प्राकृतिक संसाधन, लेकिन कोरिया के औद्योगिक और अधिक आबादी वाले गणराज्य को ऊर्जा की सख्त जरूरत है। शांतिपूर्ण परमाणु की जर्मनी की अस्वीकृति की पृष्ठभूमि के खिलाफ, 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;
देश के पास परमाणु हथियार नहीं हैं, लेकिन परमाणु भौतिकी में शोध जारी है। कोरियाई वैज्ञानिकों ने आधुनिक रिएक्टरों के लिए डिज़ाइन विकसित किए हैं: मॉड्यूलर, हाइड्रोजन, तरल धातु आदि के साथ;
स्थानीय शोधकर्ताओं की सफलता आपको विदेशों में तकनीक बेचने की अनुमति देती है। उम्मीद है कि अगले 15-20 वर्षों में देश ऐसी 80 इकाइयों का निर्यात करेगा;
लेकिन आज तक, अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का निर्माण अमेरिकी या फ्रांसीसी वैज्ञानिकों की सहायता से किया गया है;
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 के साथ बमबारी की जाती है, तो परमाणु ईंधन एक श्रृंखला प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है। सिस्टम में पानी इस गर्मी को लेता है और इसे भाप में बदल देता है, जो बिजली पैदा करने वाली टर्बाइनों को बदल देता है। यहाँ सरल सर्किटपरमाणु रिएक्टर का संचालन, पृथ्वी पर ऊर्जा का सबसे शक्तिशाली स्रोत।

वीडियो: परमाणु रिएक्टर कैसे काम करते हैं

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

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

वास्तव में वहां वही प्रक्रिया चल रही है, जो परमाणु विस्फोट में होती है। केवल अब विस्फोट बहुत जल्दी होता है, और रिएक्टर में यह सब फैला हुआ है लंबे समय तक. अंत में, सब कुछ सुरक्षित और स्वस्थ रहता है और हमें ऊर्जा मिलती है। इतना नहीं कि चारों ओर सब कुछ तुरंत धराशायी हो गया, लेकिन शहर को बिजली प्रदान करने के लिए काफी पर्याप्त है।

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

एक परमाणु प्रतिक्रिया प्राथमिक कणों और गामा क्वांटा के साथ बातचीत के दौरान परमाणु नाभिक के परिवर्तन (विखंडन) की एक प्रक्रिया है।

अवशोषण और ऊर्जा की रिहाई के साथ परमाणु प्रतिक्रियाएं दोनों हो सकती हैं। रिएक्टर में दूसरी प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है।

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

अक्सर एक परमाणु रिएक्टर को परमाणु रिएक्टर भी कहा जाता है। ध्यान दें कि यहां कोई मौलिक अंतर नहीं है, लेकिन विज्ञान की दृष्टि से "परमाणु" शब्द का उपयोग करना अधिक सही है। अब कई प्रकार के परमाणु रिएक्टर हैं। ये विशाल औद्योगिक रिएक्टर हैं जिन्हें बिजली संयंत्रों में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, परमाणु पनडुब्बी रिएक्टर, छोटे प्रायोगिक रिएक्टर जिनका उपयोग किया जाता है वैज्ञानिक प्रयोगों. यहां तक कि समुद्री जल को अलवणीकृत करने के लिए रिएक्टरों का भी उपयोग किया जाता है।

परमाणु रिएक्टर के निर्माण का इतिहास

पहला परमाणु रिएक्टर बहुत दूर नहीं 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 पहला सोवियत रिएक्टर शुरू हुआ। 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, जबकि अमेरिकी के पास केवल 1 वाट थी। तुलना के लिए: आधुनिक बिजली रिएक्टरों की औसत शक्ति 5 गीगावाट है। पहले रिएक्टर के लॉन्च के दस साल से भी कम समय में, दुनिया का पहला औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र ओबनिंस्क शहर में खोला गया था।

परमाणु (परमाणु) रिएक्टर के संचालन का सिद्धांत

किसी भी परमाणु रिएक्टर के कई हिस्से होते हैं: ईंधन और मॉडरेटर के साथ कोर, न्यूट्रॉन परावर्तक, शीतलक, नियंत्रण और सुरक्षा प्रणाली। यूरेनियम (235, 238, 233), प्लूटोनियम (239) और थोरियम (232) के समस्थानिकों का उपयोग अक्सर रिएक्टरों में ईंधन के रूप में किया जाता है। सक्रिय क्षेत्र एक बॉयलर है जिसके माध्यम से साधारण पानी (शीतलक) बहता है। अन्य शीतलक के अलावा, "भारी पानी" और तरल ग्रेफाइट का आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है। अगर हम परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संचालन के बारे में बात करते हैं, तो गर्मी उत्पन्न करने के लिए परमाणु रिएक्टर का उपयोग किया जाता है। बिजली स्वयं उसी तरह उत्पन्न होती है जैसे अन्य प्रकार के बिजली संयंत्रों में - भाप एक टरबाइन को घुमाती है, और गति की ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

नीचे परमाणु रिएक्टर के संचालन का आरेख है।

परमाणु रिएक्टर के संचालन की योजना परमाणु ऊर्जा संयंत्र में परमाणु रिएक्टर की योजना

जैसा कि हम पहले ही कह चुके हैं, एक भारी यूरेनियम नाभिक के क्षय से हल्के तत्व और कुछ न्यूट्रॉन पैदा होते हैं। परिणामी न्यूट्रॉन अन्य नाभिकों से टकराते हैं, जिससे उनका विखंडन भी होता है। ऐसे में न्यूट्रॉन की संख्या हिमस्खलन की तरह बढ़ती है।

यहां न्यूट्रॉन गुणन कारक का उल्लेख करना आवश्यक है। इसलिए, यदि यह गुणांक एक के बराबर मान से अधिक 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 एक के बराबर गुणांक का मान बनाए रखते हैं, तो प्रतिक्रिया लंबे समय तक और स्थिर रूप से आगे बढ़ेगी।

सवाल यह है कि इसे कैसे किया जाए? रिएक्टर में, ईंधन तथाकथित ईंधन तत्वों (TVELs) में होता है। ये ऐसी छड़ें हैं जिनमें छोटे छर्रों के रूप में परमाणु ईंधन होता है। ईंधन की छड़ें हेक्सागोनल कैसेट में जुड़ी होती हैं, जिनमें से रिएक्टर में सैकड़ों हो सकते हैं। ईंधन छड़ वाले कैसेट लंबवत स्थित होते हैं, जबकि प्रत्येक ईंधन छड़ में एक प्रणाली होती है जो आपको कोर में इसके विसर्जन की गहराई को समायोजित करने की अनुमति देती है। कैसेट के अलावा, उनके बीच नियंत्रण छड़ें और आपातकालीन सुरक्षा छड़ें होती हैं। छड़ें ऐसी सामग्री से बनी होती हैं जो न्यूट्रॉन को अच्छी तरह से अवशोषित करती हैं। इस प्रकार, नियंत्रण छड़ को कोर में अलग-अलग गहराई तक उतारा जा सकता है, जिससे न्यूट्रॉन गुणन कारक को समायोजित किया जा सकता है। आपातकालीन छड़ों को आपातकाल की स्थिति में रिएक्टर को बंद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

परमाणु रिएक्टर कैसे शुरू किया जाता है?

हमने ऑपरेशन के सिद्धांत को समझ लिया है, लेकिन रिएक्टर को कैसे शुरू और चालू किया जाए? मोटे तौर पर, यहाँ यह है - यूरेनियम का एक टुकड़ा, लेकिन इसमें चेन रिएक्शन अपने आप शुरू नहीं होता है। तथ्य यह है कि परमाणु भौतिकी में महत्वपूर्ण द्रव्यमान की अवधारणा है।

परमाणु ईंधन परमाणु ईंधन

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

ईंधन तत्वों और नियंत्रण छड़ों की मदद से, परमाणु ईंधन का एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान पहले रिएक्टर में 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 के सिद्धांत का एक सामान्य विचार देने की कोशिश की है। यदि आपके पास अभी भी विषय पर प्रश्न हैं या विश्वविद्यालय ने परमाणु भौतिकी में समस्या पूछी है - कृपया हमारी कंपनी के विशेषज्ञों से संपर्क करें। हम, हमेशा की तरह, आपकी पढ़ाई के किसी भी दबाव वाले मुद्दे को हल करने में आपकी मदद करने के लिए तैयार हैं। इस बीच, हम यह कर रहे हैं, आपका ध्यान एक और शैक्षिक वीडियो पर है!

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बीसवीं शताब्दी के मध्य में, मानव जाति का ध्यान परमाणु और परमाणु प्रतिक्रिया के वैज्ञानिकों के स्पष्टीकरण पर केंद्रित था, जिसे उन्होंने शुरू में मैनहट्टन परियोजना के तहत पहले परमाणु बमों का आविष्कार करके सैन्य उद्देश्यों के लिए उपयोग करने का निर्णय लिया था। लेकिन XX सदी के 50 के दशक में, यूएसएसआर में एक परमाणु रिएक्टर का उपयोग शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए किया गया था। यह सर्वविदित है कि 27 जून, 1954 को 5000 kW की क्षमता वाला दुनिया का पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र मानव जाति की सेवा में आया। आज, एक परमाणु रिएक्टर 4,000 मेगावाट या उससे अधिक की बिजली पैदा कर सकता है, यानी आधी सदी पहले की तुलना में 800 गुना अधिक।

परमाणु रिएक्टर क्या है: मूल परिभाषा और इकाई के मुख्य घटक

एक परमाणु रिएक्टर एक विशेष इकाई है जिसकी मदद से नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया के सही रखरखाव के परिणामस्वरूप ऊर्जा उत्पन्न होती है। "रिएक्टर" शब्द के संयोजन में "परमाणु" शब्द के उपयोग की अनुमति है। कई लोग आमतौर पर "परमाणु" और "परमाणु" की अवधारणाओं को पर्यायवाची मानते हैं, क्योंकि वे उनके बीच कोई मूलभूत अंतर नहीं पाते हैं। लेकिन विज्ञान के प्रतिनिधि अधिक सही संयोजन - "परमाणु रिएक्टर" के इच्छुक हैं।

दिलचस्प तथ्य!ऊर्जा की रिहाई या अवशोषण के साथ परमाणु प्रतिक्रियाएं आगे बढ़ सकती हैं।

परमाणु रिएक्टर के उपकरण में मुख्य घटक निम्नलिखित तत्व हैं:

मॉडरेटर;
नियंत्रक छड़ें;
यूरेनियम समस्थानिकों के समृद्ध मिश्रण वाली छड़ें;
विकिरण के खिलाफ विशेष सुरक्षात्मक तत्व;
शीतलक;
वाष्प जेनरेटर;
टर्बाइन;
जनरेटर;
संधारित्र;
परमाणु ईंधन।

भौतिकविदों द्वारा निर्धारित परमाणु रिएक्टर के संचालन के मूलभूत सिद्धांत क्या हैं और वे अस्थिर क्यों हैं

परमाणु रिएक्टर के संचालन का मूल सिद्धांत परमाणु प्रतिक्रिया की अभिव्यक्ति की विशेषताओं पर आधारित है। एक मानक भौतिक श्रृंखला परमाणु प्रक्रिया के क्षण में, कण परमाणु नाभिक के साथ संपर्क करता है, परिणामस्वरूप, द्वितीयक कणों की रिहाई के साथ नाभिक एक नए में बदल जाता है, जिसे वैज्ञानिक गामा क्वांटा कहते हैं। परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के दौरान, भारी मात्रा में तापीय ऊर्जा निकलती है। वह स्थान जिसमें श्रृंखला अभिक्रिया होती है, रिएक्टर कोर कहलाता है।

दिलचस्प तथ्य!सक्रिय क्षेत्र बाहरी रूप से बॉयलर जैसा दिखता है जिसके माध्यम से सामान्य पानी बहता है, जो शीतलक के रूप में कार्य करता है।

न्यूट्रॉन के नुकसान को रोकने के लिए, रिएक्टर कोर क्षेत्र एक विशेष न्यूट्रॉन परावर्तक से घिरा हुआ है। इसका प्राथमिक कार्य अधिकांश उत्सर्जित न्यूट्रॉन को कोर में अस्वीकार करना है। परावर्तक आमतौर पर वही पदार्थ होता है जो मॉडरेटर के रूप में कार्य करता है।

परमाणु रिएक्टर का मुख्य नियंत्रण विशेष नियंत्रण छड़ों की सहायता से होता है। यह ज्ञात है कि इन छड़ों को रिएक्टर कोर में पेश किया जाता है और इकाई के संचालन के लिए सभी स्थितियों का निर्माण करता है। आमतौर पर, नियंत्रण छड़ें से बनाई जाती हैं रासायनिक यौगिकबोरॉन और कैडमियम। इन तत्वों का उपयोग क्यों किया जाता है? हां, सभी क्योंकि बोरॉन या कैडमियम थर्मल न्यूट्रॉन को प्रभावी ढंग से अवशोषित करने में सक्षम हैं। और जैसे ही लॉन्च की योजना बनाई जाती है, परमाणु रिएक्टर के संचालन के सिद्धांत के अनुसार, नियंत्रण छड़ें कोर में पेश की जाती हैं। उनका प्राथमिक कार्य न्यूट्रॉन के एक महत्वपूर्ण हिस्से को अवशोषित करना है, जिससे चेन रिएक्शन के विकास को उत्तेजित किया जा सके। परिणाम वांछित स्तर तक पहुंचना चाहिए। जब बिजली निर्धारित स्तर से ऊपर बढ़ जाती है, तो स्वचालित मशीनें चालू हो जाती हैं, जो आवश्यक रूप से नियंत्रण छड़ को रिएक्टर कोर में गहराई तक विसर्जित कर देती हैं।

इस प्रकार, यह स्पष्ट हो जाता है कि थर्मल परमाणु रिएक्टर के संचालन में नियंत्रण या नियंत्रण छड़ें महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

और न्यूट्रॉन के रिसाव को कम करने के लिए, रिएक्टर कोर एक न्यूट्रॉन परावर्तक से घिरा हुआ है जो मुक्त रूप से उत्सर्जित न्यूट्रॉन के एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान को कोर में फेंकता है। परावर्तक के अर्थ में, आमतौर पर उसी पदार्थ का उपयोग किया जाता है जो मॉडरेटर के लिए होता है।

मानक के अनुसार, मॉडरेटर पदार्थ के परमाणुओं के नाभिक में अपेक्षाकृत छोटा द्रव्यमान होता है, इसलिए जब किसी हल्के नाभिक से टकराता है, तो श्रृंखला में मौजूद न्यूट्रॉन किसी भारी से टकराने की तुलना में अधिक ऊर्जा खो देता है। सबसे आम मध्यस्थ साधारण पानी या ग्रेफाइट हैं।

दिलचस्प तथ्य!परमाणु प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में न्यूट्रॉन अत्यंत होते हैं उच्च गतिआंदोलन, और इसलिए एक मॉडरेटर की आवश्यकता होती है, जो न्यूट्रॉन को अपनी कुछ ऊर्जा खोने के लिए प्रेरित करता है।

शीतलक की सहायता के बिना दुनिया में एक भी रिएक्टर सामान्य रूप से कार्य नहीं कर सकता है, क्योंकि इसका उद्देश्य रिएक्टर के दिल में उत्पन्न होने वाली ऊर्जा को दूर करना है। शीतलक के रूप में, तरल या गैसों का उपयोग आवश्यक रूप से किया जाता है, क्योंकि वे न्यूट्रॉन को अवशोषित करने में सक्षम नहीं होते हैं। आइए हम एक कॉम्पैक्ट परमाणु रिएक्टर के लिए शीतलक का उदाहरण दें - पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और कभी-कभी तरल धातु सोडियम भी।

इस प्रकार, परमाणु रिएक्टर के संचालन के सिद्धांत पूरी तरह से चेन रिएक्शन के नियमों पर आधारित हैं, इसके पाठ्यक्रम। रिएक्टर के सभी घटक - मंदक, छड़, शीतलक, परमाणु ईंधन - अपना कार्य करते हैं, जिससे रिएक्टर का सामान्य संचालन होता है।

परमाणु रिएक्टरों के लिए किस ईंधन का उपयोग किया जाता है और वास्तव में इन रासायनिक तत्वों को क्यों चुना जाता है

रिएक्टरों में मुख्य ईंधन यूरेनियम समस्थानिक, प्लूटोनियम या थोरियम भी हो सकता है।

1934 में वापस, एफ। जोलियोट-क्यूरी ने यूरेनियम नाभिक के विखंडन की प्रक्रिया का अवलोकन करते हुए देखा कि परिणामस्वरूप रासायनिक प्रतिक्रियायूरेनियम नाभिक टुकड़ों-नाभिक और दो या तीन मुक्त न्यूट्रॉन में बांटा गया है। और इसका मतलब यह है कि एक संभावना है कि मुक्त न्यूट्रॉन अन्य यूरेनियम नाभिकों से जुड़ेंगे और एक और विखंडन को भड़काएंगे। और इसलिए, जैसा कि चेन रिएक्शन भविष्यवाणी करता है: तीन यूरेनियम नाभिकों से छह से नौ न्यूट्रॉन निकलेंगे, और वे फिर से नवगठित नाभिक में शामिल हो जाएंगे। और इसी तरह अनंत तक।

याद रखना महत्वपूर्ण!परमाणु विखंडन के दौरान दिखाई देने वाले न्यूट्रॉन 235 की द्रव्यमान संख्या के साथ यूरेनियम समस्थानिक के नाभिक के विखंडन को भड़काने में सक्षम होते हैं, और 238 की द्रव्यमान संख्या के साथ यूरेनियम समस्थानिक के नाभिक के विनाश के लिए, उत्पन्न होने वाली थोड़ी ऊर्जा हो सकती है क्षय की प्रक्रिया।

यूरेनियम संख्या 235 प्रकृति में दुर्लभ है। यह केवल 0.7% के लिए जिम्मेदार है, लेकिन प्राकृतिक यूरेनियम -238 एक अधिक विशाल स्थान पर है और 99.3% के लिए खाता है।

प्रकृति में यूरेनियम -235 के इतने कम अनुपात के बावजूद, भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ अभी भी इसे मना नहीं कर सकते, क्योंकि यह परमाणु रिएक्टर के संचालन के लिए सबसे प्रभावी है, मानव जाति के लिए ऊर्जा प्राप्त करने की लागत को कम करता है।

पहले परमाणु रिएक्टर कब दिखाई दिए और आज उनका उपयोग कहाँ किया जाता है

1919 में वापस, भौतिकविदों ने पहले ही जीत हासिल कर ली थी जब रदरफोर्ड ने नाइट्रोजन परमाणुओं के नाभिक के साथ अल्फा कणों की टक्कर के परिणामस्वरूप गतिमान प्रोटॉन के निर्माण की प्रक्रिया की खोज की और उसका वर्णन किया। इस खोज का अर्थ था कि नाइट्रोजन समस्थानिक का नाभिक, अल्फा कण के साथ टकराव के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन समस्थानिक के नाभिक में बदल गया।

पहले आने से पहले परमाणु रिएक्टर, दुनिया ने भौतिकी के कई नए नियम सीखे हैं, जो परमाणु प्रतिक्रिया के सभी महत्वपूर्ण पहलुओं की व्याख्या करते हैं। इसलिए, 1934 में, F. Joliot-Curie, H. Halban, L. Kovarsky ने पहली बार समाज और विश्व वैज्ञानिकों के सर्कल को परमाणु प्रतिक्रियाओं की संभावना के आधार पर एक सैद्धांतिक धारणा और सबूत के आधार की पेशकश की। सभी प्रयोग यूरेनियम नाभिक के विखंडन के प्रेक्षण से संबंधित थे।

1939 में, ई. फर्मी, आई. जूलियट-क्यूरी, ओ. हैन, ओ. फ्रिस्क ने न्यूट्रॉन के साथ बमबारी के दौरान यूरेनियम नाभिक के विखंडन की प्रतिक्रिया का पता लगाया। शोध के क्रम में वैज्ञानिकों ने पाया है कि जब एक त्वरित न्यूट्रॉन यूरेनियम नाभिक में प्रवेश करता है, तो मौजूदा नाभिक दो या तीन भागों में विभाजित हो जाता है।

20वीं शताब्दी के मध्य में श्रृंखला प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से सिद्ध हो गई थी। 1939 में, वैज्ञानिक यह साबित करने में कामयाब रहे कि एक यूरेनियम नाभिक के विखंडन से लगभग 200 MeV ऊर्जा निकलती है। लेकिन लगभग 165 MeV टुकड़े के नाभिक की गतिज ऊर्जा को आवंटित किया जाता है, और शेष गामा क्वांटा को अपने साथ ले जाता है। इस खोज ने क्वांटम भौतिकी में एक सफलता हासिल की।

ई. फर्मी ने कई और वर्षों तक काम और अनुसंधान जारी रखा और 1942 में संयुक्त राज्य अमेरिका में पहला परमाणु रिएक्टर लॉन्च किया। सन्निहित परियोजना को - "शिकागो वुडपाइल" कहा जाता था और इसे रेल पर रखा गया था। 5 सितंबर, 1945 को कनाडा ने अपना ZEEP परमाणु रिएक्टर लॉन्च किया। यूरोपीय महाद्वीप पीछे नहीं रहा, और उसी समय F-1 स्थापना का निर्माण किया जा रहा था। और रूसियों के लिए एक और है यादगार तारीख- 25 दिसंबर, 1946 को मॉस्को में आई। कुरचटोव के नेतृत्व में एक रिएक्टर लॉन्च किया गया था। ये सबसे शक्तिशाली परमाणु रिएक्टर नहीं थे, लेकिन यह मनुष्य द्वारा परमाणु के विकास की शुरुआत थी।

शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए, यूएसएसआर में 1954 में एक वैज्ञानिक परमाणु रिएक्टर बनाया गया था। परमाणु ऊर्जा संयंत्र के साथ दुनिया का पहला शांतिपूर्ण जहाज, लेनिन परमाणु आइसब्रेकर, 1959 में सोवियत संघ में बनाया गया था। और हमारे राज्य की एक और उपलब्धि है परमाणु आइसब्रेकर आर्कटिका। यह सरफेस शिप दुनिया में पहली बार उत्तरी ध्रुव पर पहुंचा। यह 1975 में हुआ था।

पहले पोर्टेबल परमाणु रिएक्टर धीमे न्यूट्रॉन पर संचालित होते थे।

परमाणु रिएक्टरों का उपयोग कहाँ किया जाता है और मानवता किस प्रकार का उपयोग करती है?

औद्योगिक रिएक्टर। इनका उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।
परमाणु पनडुब्बियों के प्रणोदन के रूप में कार्य करने वाले परमाणु रिएक्टर।
प्रायोगिक (पोर्टेबल, छोटा) रिएक्टर। उनके बिना, एक भी आधुनिक वैज्ञानिक अनुभव या शोध नहीं हो सकता।

आज, वैज्ञानिक प्रकाश ने विशेष रिएक्टरों की मदद से अलवणीकरण करना सीख लिया है समुद्र का पानीजनसंख्या को गुणवत्ता प्रदान करना पेय जल. रूस में बहुत सारे ऑपरेटिंग परमाणु रिएक्टर हैं। तो, आंकड़ों के अनुसार, 2018 तक, राज्य में लगभग 37 ब्लॉक संचालित हो रहे हैं।

और वर्गीकरण के अनुसार, वे इस प्रकार हो सकते हैं:

अनुसंधान (ऐतिहासिक)। इनमें F-1 स्टेशन शामिल है, जिसे प्लूटोनियम के उत्पादन के लिए एक प्रायोगिक स्थल के रूप में बनाया गया था। IV Kurchatov ने F-1 में काम किया, पहले भौतिक रिएक्टर की देखरेख की।
अनुसंधान (सक्रिय)।
शस्त्रागार। रिएक्टर के उदाहरण के रूप में - A-1, जो इतिहास में शीतलन के साथ पहले रिएक्टर के रूप में नीचे चला गया। परमाणु रिएक्टर की पिछली शक्ति छोटी, लेकिन कार्यात्मक होती है।
ऊर्जा।
जहाज। यह ज्ञात है कि जहाजों और पनडुब्बियों पर, आवश्यकता और तकनीकी व्यवहार्यता के अनुसार, जल-ठंडा या तरल-धातु रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है।
अंतरिक्ष। एक उदाहरण के रूप में, आइए अंतरिक्ष यान पर येनिसी इंस्टॉलेशन को कॉल करें, जो अतिरिक्त मात्रा में ऊर्जा निकालने के लिए आवश्यक होने पर कार्रवाई में आता है, और इसका उपयोग करके इसे प्राप्त करना होगा सौर पेनल्सऔर आइसोटोप स्रोत।

इस प्रकार, परमाणु रिएक्टरों का विषय काफी विस्तृत है, इसलिए, इसके लिए क्वांटम भौतिकी के नियमों के गहन अध्ययन और समझ की आवश्यकता है। लेकिन बिजली उद्योग और राज्य की अर्थव्यवस्था के लिए परमाणु रिएक्टरों का महत्व पहले से ही उपयोगिता और लाभ की आभा के साथ फैला हुआ है।

हर दिन हम बिजली का उपयोग करते हैं और यह नहीं सोचते कि यह कैसे उत्पन्न होती है और यह हमारे पास कैसे आई। फिर भी, यह आधुनिक सभ्यता के सबसे महत्वपूर्ण भागों में से एक है। बिजली के बिना कुछ भी नहीं होगा - न प्रकाश, न गर्मी, न गति।

सभी जानते हैं कि बिजली संयंत्रों में बिजली उत्पन्न होती है, जिसमें परमाणु भी शामिल हैं। हर परमाणु ऊर्जा संयंत्र का दिल है परमाणु भट्टी. इस लेख में हम इसी पर चर्चा करेंगे।

परमाणु भट्टी, एक उपकरण जिसमें गर्मी की रिहाई के साथ एक नियंत्रित परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। मूल रूप से, इन उपकरणों का उपयोग बिजली उत्पन्न करने और बड़े जहाजों के लिए ड्राइव के रूप में किया जाता है। परमाणु रिएक्टरों की शक्ति और दक्षता की कल्पना करने के लिए, एक उदाहरण दिया जा सकता है। जहाँ एक औसत परमाणु रिएक्टर को 30 किलोग्राम यूरेनियम की आवश्यकता होगी, वहीं एक औसत ताप विद्युत संयंत्र को 60 वैगन कोयले या 40 टैंक ईंधन तेल की आवश्यकता होगी।

प्रोटोटाइप परमाणु भट्टीई. फर्मी के निर्देशन में यूएसए में दिसंबर 1942 में बनाया गया था। यह तथाकथित "शिकागो स्टैक" था। शिकागो पाइल (बाद में शब्द"ढेर" अन्य अर्थों के साथ एक परमाणु रिएक्टर को निरूपित करना शुरू किया)।यह नाम उसे इस तथ्य के कारण दिया गया था कि वह एक के ऊपर एक ग्रेफाइट ब्लॉकों के एक बड़े ढेर जैसा दिखता था।

ब्लॉकों के बीच प्राकृतिक यूरेनियम और उसके डाइऑक्साइड के गोलाकार "कामकाजी निकायों" को रखा गया था।

यूएसएसआर में, पहला रिएक्टर शिक्षाविद् आईवी कुरचटोव के नेतृत्व में बनाया गया था। F-1 रिएक्टर को 25 दिसंबर, 1946 को परिचालन में लाया गया था। रिएक्टर एक गेंद के रूप में था और इसका व्यास लगभग 7.5 मीटर था। इसमें कूलिंग सिस्टम नहीं था, इसलिए यह बहुत कम बिजली के स्तर पर काम करता था।

अनुसंधान जारी रहा और 27 जून, 1954 को ओबनिंस्क शहर में 5 मेगावाट की क्षमता वाला दुनिया का पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र चालू किया गया।

परमाणु रिएक्टर के संचालन का सिद्धांत।

यूरेनियम यू 235 के क्षय के दौरान, दो या तीन न्यूट्रॉन की रिहाई के साथ, गर्मी जारी होती है। आंकड़ों के अनुसार - 2.5। ये न्यूट्रॉन अन्य यूरेनियम परमाणुओं U235 से टकराते हैं। टक्कर में, यूरेनियम यू 235 एक अस्थिर आइसोटोप यू 236 में बदल जाता है, जो लगभग तुरंत क्र 92 और बा 141 + इन्हीं 2-3 न्यूट्रॉन में क्षय हो जाता है। क्षय गामा विकिरण और गर्मी के रूप में ऊर्जा की रिहाई के साथ है।

इसे चेन रिएक्शन कहते हैं। परमाणु विभाजित होते हैं, क्षय की संख्या तेजी से बढ़ती है, जो अंततः बिजली की तेजी की ओर ले जाती है, हमारे मानकों से, भारी मात्रा में ऊर्जा जारी होती है - एक अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप एक परमाणु विस्फोट होता है।

हालाँकि, में परमाणु भट्टीहम निपट रहे हैं नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रियायह कैसे संभव होता है इसका वर्णन आगे किया गया है।

परमाणु रिएक्टर का उपकरण।

वर्तमान में, दो प्रकार के परमाणु रिएक्टर VVER (प्रेशर वाटर पावर रिएक्टर) और RBMK (हाई पावर चैनल रिएक्टर) हैं। अंतर यह है कि RBMK एक उबलते पानी का रिएक्टर है, और VVER 120 वायुमंडल के दबाव में पानी का उपयोग करता है।

वीवर 1000 रिएक्टर 1 - सीपीएस ड्राइव; 2 - रिएक्टर कवर; 3 - रिएक्टर पोत; 4 - सुरक्षात्मक पाइपों का ब्लॉक (BZT); 5 - मेरा; 6 - कोर बैफल; 7 - ईंधन असेंबली (एफए) और नियंत्रण छड़ें;

प्रत्येक औद्योगिक प्रकार का परमाणु रिएक्टर एक बॉयलर है जिसके माध्यम से शीतलक प्रवाहित होता है। एक नियम के रूप में, यह साधारण पानी (दुनिया में लगभग 75%), तरल ग्रेफाइट (20%) और भारी पानी (5%) है। प्रायोगिक उद्देश्यों के लिए, बेरिलियम का उपयोग किया गया था और एक हाइड्रोकार्बन ग्रहण किया गया था।

टीवीईएल- (ईंधन तत्व)। ये जिरकोनियम खोल में नाइओबियम मिश्रधातु वाली छड़ें होती हैं, जिसके अंदर यूरेनियम डाइऑक्साइड की गोलियां होती हैं।

कैसेट में ईंधन तत्वों को हरे रंग में हाइलाइट किया गया है।

ईंधन कैसेट विधानसभा।

रिएक्टर कोर में सैकड़ों कैसेट होते हैं जो लंबवत रूप से रखे जाते हैं और धातु के खोल से एकजुट होते हैं - एक शरीर, जो न्यूट्रॉन परावर्तक की भूमिका भी निभाता है। कैसेट के बीच, रिएक्टर की नियंत्रण छड़ें और आपातकालीन सुरक्षा छड़ें नियमित अंतराल पर डाली जाती हैं, जो कि अधिक गरम होने की स्थिति में रिएक्टर को बंद करने के लिए डिज़ाइन की जाती हैं।

आइए एक उदाहरण के रूप में VVER-440 रिएक्टर पर डेटा दें:

नियंत्रक डूबकर ऊपर और नीचे जा सकते हैं, या इसके विपरीत, कोर को छोड़कर, जहां प्रतिक्रिया सबसे तीव्र होती है। यह नियंत्रण प्रणाली के साथ मिलकर शक्तिशाली इलेक्ट्रिक मोटर्स द्वारा प्रदान किया जाता है। आपातकालीन सुरक्षा छड़ें किसी आपात स्थिति में कोर में गिरने और अधिक मुक्त न्यूट्रॉन को अवशोषित करने के मामले में रिएक्टर को बंद करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं।

प्रत्येक रिएक्टर में एक ढक्कन होता है जिसके माध्यम से प्रयुक्त और नए कैसेट लोड और अनलोड किए जाते हैं।

थर्मल इन्सुलेशन आमतौर पर रिएक्टर पोत के शीर्ष पर स्थापित होता है। अगली बाधा जैविक सुरक्षा है। यह आमतौर पर एक प्रबलित कंक्रीट बंकर होता है, जिसके प्रवेश द्वार को सीलबंद दरवाजों के साथ एक एयरलॉक द्वारा बंद किया जाता है। यदि कोई विस्फोट होता है तो जैविक सुरक्षा को रेडियोधर्मी भाप और रिएक्टर के टुकड़ों को वायुमंडल में न छोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

आधुनिक रिएक्टरों में परमाणु विस्फोट की संभावना बेहद कम है। क्योंकि ईंधन पर्याप्त रूप से समृद्ध नहीं है, और टीवीईएल में बांटा गया है। भले ही कोर पिघल जाए, ईंधन इतनी सक्रियता से प्रतिक्रिया नहीं कर पाएगा। अधिकतम जो हो सकता है वह एक थर्मल विस्फोट है, जैसे चेरनोबिल में, जब रिएक्टर में दबाव ऐसे मूल्यों तक पहुंच गया था कि धातु का मामला बस फट गया था, और 5000 टन वजन वाले रिएक्टर के ढक्कन ने एक फ्लिप जंप किया, जिससे टूट गया रिएक्टर डिब्बे की छत और भाप को बाहर निकालना। यदि चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र आज के सरकोफेगस की तरह सही जैविक सुरक्षा से लैस होता, तो तबाही मानवता को बहुत कम खर्च होती।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र का काम।

संक्षेप में, रबोबोआ ऐसा दिखता है।

परमाणु ऊर्जा प्लांट। (क्लिक करने योग्य)

पंपों की मदद से रिएक्टर कोर में प्रवेश करने के बाद, पानी को 250 से 300 डिग्री तक गर्म किया जाता है और रिएक्टर के "दूसरी तरफ" से बाहर निकल जाता है। इसे पहला लूप कहा जाता है। फिर यह हीट एक्सचेंजर में जाता है, जहां यह दूसरे सर्किट से मिलता है। उसके बाद, दबाव में भाप टरबाइन ब्लेड में प्रवेश करती है। टर्बाइन बिजली पैदा करते हैं।

वास्तव में वहां वही प्रक्रिया चल रही है, जो परमाणु विस्फोट में होती है। केवल अब विस्फोट बहुत जल्दी होता है, और रिएक्टर में यह सब लंबे समय तक फैला रहता है। अंत में, सब कुछ सुरक्षित और स्वस्थ रहता है और हमें ऊर्जा मिलती है। इतना नहीं कि चारों ओर सब कुछ तुरंत धराशायी हो गया, लेकिन शहर को बिजली प्रदान करने के लिए काफी पर्याप्त है।

इससे पहले कि आप समझ सकें कि एक नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया कैसे काम करती है, आपको यह जानना होगा कि क्या है परमाणु प्रतिक्रिया बिलकुल।

परमाणु प्रतिक्रिया - यह प्राथमिक कणों और गामा क्वांटा के साथ बातचीत के दौरान परमाणु नाभिक के परिवर्तन (विखंडन) की प्रक्रिया है।

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

अक्सर एक परमाणु रिएक्टर को परमाणु रिएक्टर भी कहा जाता है। ध्यान दें कि यहां कोई मौलिक अंतर नहीं है, लेकिन विज्ञान की दृष्टि से "परमाणु" शब्द का उपयोग करना अधिक सही है। अब कई प्रकार के परमाणु रिएक्टर हैं। ये विशाल औद्योगिक रिएक्टर हैं जिन्हें बिजली संयंत्रों, परमाणु पनडुब्बी रिएक्टरों, वैज्ञानिक प्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले छोटे प्रायोगिक रिएक्टरों में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यहां तक कि समुद्री जल को अलवणीकृत करने के लिए रिएक्टरों का भी उपयोग किया जाता है।

परमाणु रिएक्टर के निर्माण का इतिहास

1946 में कुरचटोव के नेतृत्व में पहला सोवियत रिएक्टर शुरू हुआ। 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, जबकि अमेरिकी के पास केवल 1 वाट थी। तुलना के लिए: आधुनिक बिजली रिएक्टरों की औसत शक्ति 5 गीगावाट है। पहले रिएक्टर के लॉन्च के दस साल से भी कम समय में, दुनिया का पहला औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र ओबनिंस्क शहर में खोला गया था।

परमाणु (परमाणु) रिएक्टर के संचालन का सिद्धांत

किसी भी परमाणु रिएक्टर के कई भाग होते हैं: मुख्य साथ ईंधन और मध्यस्थ , न्यूट्रॉन परावर्तक , शीतलक , नियंत्रण और सुरक्षा प्रणाली . रिएक्टरों में आइसोटोप सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला ईंधन है। यूरेनियम (235, 238, 233), प्लूटोनियम (239) और थोरियम (232)। सक्रिय क्षेत्र एक बॉयलर है जिसके माध्यम से साधारण पानी (शीतलक) बहता है। अन्य शीतलक के अलावा, "भारी पानी" और तरल ग्रेफाइट का आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है। अगर हम परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संचालन के बारे में बात करते हैं, तो गर्मी उत्पन्न करने के लिए परमाणु रिएक्टर का उपयोग किया जाता है। बिजली स्वयं उसी विधि से उत्पन्न होती 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 आरेख है।

उसका यहाँ उल्लेख करना आवश्यक है न्यूट्रॉन गुणन कारक . इसलिए, यदि यह गुणांक एक के बराबर मान से अधिक 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 एक के बराबर गुणांक का मान बनाए रखते हैं, तो प्रतिक्रिया लंबे समय तक और स्थिर रूप से आगे बढ़ेगी।

सवाल यह है कि इसे कैसे किया जाए? रिएक्टर में, ईंधन तथाकथित में है ईंधन तत्व (टीवीईएलएह)। ये ऐसी छड़ें हैं जिनमें छोटी-छोटी गोलियों के रूप में, परमाणु ईंधन . ईंधन की छड़ें हेक्सागोनल कैसेट में जुड़ी होती हैं, जिनमें से रिएक्टर में सैकड़ों हो सकते हैं। ईंधन छड़ वाले कैसेट लंबवत स्थित होते हैं, जबकि प्रत्येक ईंधन छड़ में एक प्रणाली होती है जो आपको कोर में इसके विसर्जन की गहराई को समायोजित करने की अनुमति देती है। कैसेट के अलावा, उनमें से हैं नियंत्रक छड़ें और आपातकालीन सुरक्षा छड़ें . छड़ें ऐसी सामग्री से बनी होती हैं जो न्यूट्रॉन को अच्छी तरह से अवशोषित करती हैं। इस प्रकार, नियंत्रण छड़ को कोर में अलग-अलग गहराई तक उतारा जा सकता है, जिससे न्यूट्रॉन गुणन कारक को समायोजित किया जा सकता है। आपातकालीन छड़ों को आपातकाल की स्थिति में रिएक्टर को बंद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

परमाणु रिएक्टर कैसे शुरू किया जाता है?

हमने ऑपरेशन के सिद्धांत को समझ लिया है, लेकिन रिएक्टर को कैसे शुरू और चालू किया जाए? मोटे तौर पर, यहाँ यह है - यूरेनियम का एक टुकड़ा, लेकिन इसमें चेन रिएक्शन अपने आप शुरू नहीं होता है। तथ्य यह है कि परमाणु भौतिकी में एक अवधारणा है क्रांतिक द्रव्यमान .

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

इस लेख में, हमने आपको परमाणु (परमाणु) रिएक्टर की संरचना और संचालन के सिद्धांत का एक सामान्य विचार देने की कोशिश की है। यदि आपके पास इस विषय पर कोई प्रश्न हैं या विश्वविद्यालय ने परमाणु भौतिकी में कोई समस्या पूछी है, तो कृपया संपर्क करें हमारी कंपनी के विशेषज्ञ. हम, हमेशा की तरह, आपकी पढ़ाई के किसी भी दबाव वाले मुद्दे को हल करने में आपकी मदद करने के लिए तैयार हैं। इस बीच, हम यह कर रहे हैं, आपका ध्यान एक और शैक्षिक वीडियो पर है!

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