Regulacija brzine nuklearne fisije teških atoma. "mirnog" atoma. Ekološke katastrofe u nuklearnim elektranama

Nakon što je sprovedena nekontrolisana lančana reakcija, koja je omogućila dobijanje gigantske količine energije, naučnici su postavili zadatak da sprovedu kontrolisanu lančanu reakciju. Suština kontrolirane lančane reakcije je sposobnost kontrole neutrona. Ovaj princip se uspješno primjenjuje u nuklearnim elektranama (NPP).

Energija fisije jezgri urana koristi se u nuklearnim elektranama (NPP). Proces fisije uranijuma je veoma opasan. Stoga su nuklearni reaktori okruženi gustim zaštitnim omotačima. Uobičajeni tip reaktora s vodom pod pritiskom.

Nosač toplote je voda. Hladna voda ulazi u reaktor pod veoma visokim pritiskom, što sprečava njegovo ključanje.

Hladna voda, prolazeći kroz jezgro reaktora, djeluje i kao moderator - usporava brze neutrone tako da udare u jezgra uranijuma i izazovu lančanu reakciju.

Nuklearno gorivo (uranijum) je u jezgru u obliku šipki gorivnog sklopa. Gorivne šipke u sklopu izmjenjuju se s kontrolnim šipkama koje reguliraju brzinu nuklearne fisije apsorbirajući brze neutrone.

Pušten nakon podjele veliki broj toplota. Zagrijana voda napušta jezgro pod pritiskom na temperaturi od 300°C i ulazi u elektranu u kojoj se nalaze generatori i turbine.

Vruća voda iz reaktora zagrijava vodu sekundarnog kruga do ključanja. Para se šalje na lopatice turbine i rotira je. Rotirajuća osovina prenosi energiju na generator. U generatoru se mehanička energija rotacije pretvara u električnu energiju. Para se hladi i voda se vraća nazad u reaktor.

Kao rezultat ovih složenih procesa, nuklearna elektrana proizvodi električnu energiju.

Kao što možete vidjeti, fisijski izotop se nalazi u gorivim šipkama smještenim u jezgri reaktora, formirajući kritičnu masu. Nuklearnom reakcijom upravljaju kontrolne šipke napravljene od bora ili kadmija. Kontrolne šipke, poput gorivih šipki, nalaze se u jezgri reaktora i, poput sunđera koji upija vodu, djeluju na neutrone, apsorbirajući ih. Operator NPP-a, podešavanjem broja kontrolnih šipki u jezgri reaktora, kontroliše brzinu nuklearnog procesa: usporava ga spuštanjem kontrolnih šipki u jezgro reaktora; ili ubrzava - podizanje štapova.

Čini se da je sve u redu - nuklearna energija je nepresušni visokotehnološki izvor električne energije i njoj pripada budućnost. Tako su ljudi mislili prije 26. avgusta 1986. Nesreća u četvrtom bloku nuklearne elektrane u Černobilu sve je preokrenula - ispostavilo se da "mirni" atom nije bio tako miran, ako se prema njemu postupa s prezirom.

O tome je napisano dosta materijala. Ovdje će biti data kvintesencija (komprimirana suština) katastrofe.

Glavni uzroci nesreće 4. bloka nuklearne elektrane Černobil:

1. Nedovoljno osmišljen program tehnološkog eksperimenta na istrošenju turbogeneratora;
2. Pogrešne procene programera nuklearne energije RBMK reaktor, gdje je značajnu ulogu odigrao nedostatak operativnih informacija o margini reaktivnosti u jezgru u sistemu upravljanja;
3. "Slobode" osoblja NEK koje je sprovelo eksperiment i dozvolilo odstupanja od propisa izvođenja radova.

Sve ovo zajedno dovelo je do katastrofe. Među stručnjacima koji istražuju događaje u Černobilu, postojala je nešto poput ove formule: "operateri su uspjeli da dignu blok u zrak, a reaktor im je to dozvolio". Dio greške u Černobilu leži na gotovo svima - i na fizičarima koji izvode proračune koristeći pojednostavljene modele, i na montažerima koji nemarno zavaruju šavove, i na operaterima koji sebi dozvoljavaju da zanemare raspored rada.

Anatomija černobilske nesreće ukratko

1. Dozvoljeno je smanjenje snage reaktora na vrlo malu vrijednost (približno 1% nominalne vrijednosti). To je "loše" za reaktor, jer upada u "jodnu jamu" i počinje trovanje reaktora ksenonom. Po "normalnom" - reaktor je bilo potrebno ugasiti, ali u ovom slučaju ne bi bio izveden eksperiment na istrošenju turbine, sa svim administrativnim posljedicama koje iz toga proizlaze. Kao rezultat toga, černobilsko osoblje odlučilo je povećati snagu reaktora i nastaviti eksperiment.

2. Iz gore predstavljenog materijala može se vidjeti da operater NPP može kontrolirati brzinu nuklearne reakcije (snagu reaktora) pomicanjem kontrolnih šipki u jezgro reaktora. Da bi se povećala snaga reaktora (za završetak eksperimenta), gotovo sve kontrolne šipke su uklonjene iz jezgre reaktora.

Da bi bilo jasnije čitaocu koji nije upoznat sa "nuklearnim suptilnostima", može se napraviti sljedeća analogija s opterećenjem okačenim na oprugu:

• Opterećenje (ili bolje rečeno njegova pozicija) je snaga reaktora;
• Opruga je sredstvo za kontrolu opterećenja (snage reaktora).
• U normalnom položaju, težina i opruga su u ravnoteži - težina je na određenoj visini, a opruga je rastegnuta za određenu količinu.
• Sa nestankom snage reaktora ("jodna jama") - teret se spustio na zemlju (i otišao je vrlo snažno).
• Da bi "izvukao" reaktor, operater je "izvukao oprugu" (izvukao kontrolne šipke; ali je bilo potrebno upravo suprotno - ubaciti sve šipke i isključiti reaktor, odnosno otpustiti oprugu tako da opterećenje padne na zemlju). Ali, sistem opterećenje-opruga ima određenu inerciju, i neko vrijeme nakon što je operater počeo da povlači oprugu prema gore, teret se i dalje kreće prema dolje. A operater nastavlja da se povlači.
• Konačno, opterećenje dostiže najnižu tačku, a pod utjecajem (već pristojnih) opružnih sila, počinje se kretati prema gore - snaga reaktora počinje naglo rasti. Teret sve brže leti prema gore (nekontrolirana lančana reakcija s oslobađanjem ogromne količine topline), a operater više ne može učiniti ništa da ugasi inerciju uzlaznog kretanja tereta. Kao rezultat toga, opterećenje udara operatera u čelo.

Da, operateri nuklearne elektrane u Černobilu, koji su dozvolili eksploziju elektrane, platili su najveću cijenu za svoju grešku - svoje živote.

Zašto je osoblje Černobilske nuklearne elektrane postupilo na ovaj način? Jedan od razloga je i činjenica da sistem upravljanja nuklearnim reaktorom nije davao operateru operativne informacije o opasnim procesima koji se dešavaju u reaktoru.

Ovako A.S. Dyatlov započinje svoju knjigu "Černobil. Kako je bilo":

Dana 26. aprila 1986. godine, u jedan sat dvadeset tri minuta i četrdeset sekundi, Aleksandar Akimov, šef smjene Černobilske jedinice 4, naredio je da se reaktor zatvori po završetku radova koji su obavljeni prije gašenja energetskog bloka za planirane popravke. Komanda je data u mirnom radnom okruženju, centralizovani sistem upravljanja ne bilježi ni jedan signal opasnosti ili upozorenja o odstupanju parametara reaktora ili servisnih sistema. Operater reaktora Leonid Toptunov skinuo je poklopac sa dugmeta AZ, koji sprečava slučajno pogrešno pritiskanje, i pritisnuo dugme. Na ovaj signal, 187 kontrolnih šipki reaktora počelo je da se spušta u jezgro. Lampe pozadinskog osvjetljenja na mnemotehničkom panelu su se upalile, a strelice indikatora položaja šipke počele su se pomicati. Aleksandar Akimov, koji je stajao napola okrenut prema kontrolnoj tabli reaktora, posmatrao je ovo, takođe je video da su „zečići“ indikatora neravnoteže AR „poleteli ulevo“ (njegov izraz lica), kako bi trebalo da bude, što je značilo smanjenje snage reaktora, okrenuta ka sigurnosnoj ploči, iza koje je uočeno u eksperimentu.
Ali onda se dogodilo nešto što ni najneobuzdana fantazija nije mogla predvidjeti. Nakon blagog smanjenja, snaga reaktora je odjednom počela da raste sve većom brzinom, pojavili su se alarmi. L. Toptunov je vikao o hitnom povećanju snage. Ali ništa nije mogao učiniti. Uradio je sve što je mogao - držao je AZ dugme, CPS štapovi su ušli u jezgro. Drugih resursa nema na raspolaganju. Da, i svi ostali takođe. A. Akimov je oštro povikao: "Isključite reaktor!" Skočio je do konzole i isključio elektromagnetna kvačila pogona CPS šipke. Akcija je ispravna, ali beskorisna. Uostalom, CPS logika, odnosno svi njeni elementi logičkih kola, radili su ispravno, štapovi su otišli u zonu. Sada je jasno - nakon pritiska na dugme AZ nije bilo ispravnih radnji, nije bilo sredstava za spas. Druga logika nije uspjela!
Uslijedile su dvije snažne eksplozije u kratkom intervalu. AZ štapovi su prestali da se kreću pre nego što su prešli na pola puta. Nisu imali kuda više da odu.
Za jedan sat, dvadeset tri minuta, četrdeset sedam sekundi, reaktor je uništen pojačanjem snage na brzim neutronima. Ovo je kolaps, krajnja katastrofa koja se može dogoditi u energetskom reaktoru. Nisu to shvatili, nisu se za to pripremili, nisu predviđene tehničke mjere za lokalizaciju u bloku i stanici...

Odnosno, nekoliko sekundi prije katastrofe, osoblje nije ni slutilo za opasnost koja se približava! Kraj cijele ove apsurdne situacije bio je pritisak na dugme za hitne slučajeve, nakon čega je došlo do eksplozije - juriš u auto i pritisnuš kočnice ispred prepreke, ali auto još više ubrzava i naleti na prepreku. Pošteno radi, treba reći da pritisak na dugme za hitne slučajeve više nije mogao uticati na situaciju - samo je ubrzao neizbežnu eksploziju reaktora na nekoliko trenutaka, ali činjenica ostaje - hitna zaštita je digla u vazduh reaktor !

Uticaj radijacije na ljude

Zašto su nuklearne katastrofe koje je stvorio čovjek (da ne spominjemo nuklearno oružje) tako opasne?

Osim oslobađanja enormne količine energije, što dovodi do velikih razaranja, nuklearne reakcije su praćene zračenjem i, kao rezultat, radijacijskom kontaminacijom područja.

Zašto je zračenje toliko štetno za živi organizam? Da nije nanio takvu štetu svim živim bićima, onda bi svi odavno zaboravili na nesreću u Černobilu, a atomske bombe bi se bacale lijevo i desno.

Zračenje uništava ćelije živog organizma na dva načina:

1. zbog zagrijavanja (opekotine od zračenja);
2. zbog jonizacije ćelija (radijaciona bolest).

Radioaktivne čestice i samo zračenje imaju visoku kinetičku energiju. Zračenje stvara toplotu. Ova toplota, po analogiji sa opekotinama od sunca, izaziva opekotine zračenja, uništavajući tkiva tela.

Reakcija neutronske nuklearne fisije teških jezgara, kao što je već navedeno, glavna je i središnja reakcija u nuklearnim reaktorima. Stoga ima smisla od samog početka upoznati se sa fizičkim konceptima reakcije fisije i onim njenim karakteristikama koje na ovaj ili onaj način ostavljaju traga na sve aspekte života i života najsloženijeg tehničkog kompleksa, tj. pod nazivom Nuklearna elektrana.

Slika 2.6 daje ideju o fisiji jezgra uranijuma-235 u vizuelnim slikama.

Neutron Jezgro mase A Pobuđeno složeno jezgro Fragmenti fisije

fisioni neutroni

Sl.2.6. Šematski prikaz nuklearne fisije 235 U.

Na osnovu ovog dijagrama, generalizovana "jednačina" za reakciju fisije (koja je više logična nego strogo matematička) može se napisati kao:

235 U + 1 n  (236 U) *  (F 1)* + (F 2)* +  5. 1 n + a + b + c + E

- (F 1)* i (F 2)* - simboli uzbuđen fragmenti fisije (u daljem tekstu indeks (*) označava nestabilne, pobuđene ili radioaktivne elemente); fragment (F 1)* ima masu A 1 i naelektrisanje Z 1 , fragment (F 2)* ima masu A 2 i naelektrisanje Z 2 ;

-  5 . 1 n označava  5 fisijskih neutrona koji se u prosjeku oslobađaju u svakom aktu fisije jezgra uranijuma-235;

- ,  i  - -čestice, -čestice i -kvanta, čiji su prosječni brojevi po aktu fisije jezgra uranijuma-235 a, b i c;

E je prosječna količina energije koja se oslobađa u činu fisije.

Ponovo naglašavamo: gore napisani izraz nije jednačina u strogom smislu riječi; to je prije samo oblik zapisa koji se lako pamti i odražava glavne karakteristike reakcije fisije neutrona:

a) formiranje fisijskih fragmenata;

b) formiranje novih slobodnih neutrona tokom fisije, koje ćemo od sada ukratko zvati fisioni neutroni;

c) radioaktivnost fisijskih fragmenata, što uzrokuje njihovu daljnju transformaciju u stabilnije formacije, zbog čega se niz nuspojave- i pozitivne, korisne i negativne, koje se moraju uzeti u obzir pri projektovanju, izgradnji i radu nuklearnih reaktora;

d) oslobađanje energije tokom fisije - glavno svojstvo reakcije fisije, koje vam omogućava stvaranje energije nuklearni reaktor.

Svaki od gore navedenih fizičkih procesa, koji prati reakciju fisije, igra određenu ulogu u reaktoru i ima svoje praktične značenje. Pa hajde da ih detaljnije upoznamo.

2.2.1. Formiranje fisijskih fragmenata. O jednom aktu nuklearne fisije može se u određenoj mjeri govoriti kao o fenomenu nasumično, imajući na umu da je teško jezgro uranijuma, koje se sastoji od 92 protona i 143 neutrona, u osnovi sposobno da se podijeli na različit broj fragmenata s različitim atomskim masama. U ovom slučaju, procjeni mogućnosti nuklearne fisije na 2, 3 ili više fragmenata može se pristupiti s probabilističkim mjerama. Prema navedenim podacima, vjerovatnoća nuklearne fisije na dva fragmenta je veća od 98%, pa se velika većina fisije završava formiranjem tačno dva fragmenta.

Spektroskopske studije fisionih produkata utvrdile su više od 600 kvalitativno različitih fisionih fragmenata s različitim atomskim masama. I ovdje, naizgled slučajno, sa velikim brojem podjela, jedna opšte pravilo,što se ukratko može izraziti na sljedeći način:

Vjerovatnoća pojave fragmenta određene atomske mase tokom masovne fisije određenog nuklida je strogo definirana vrijednost inherentna ovom fisivnom nuklidu.

Ova količina se zove prinos fragmenta , označeno malim grčkim slovom  i(gama) sa indeksom - simbolom hemijskog elementa, čije je jezgro ovaj fragment, ili simbolom izotopa.

Na primjer, u fizičkim eksperimentima zabilježeno je da se fragment ksenona-135 (135 Xe) tokom svakih hiljadu fisija jezgri od 235 U pojavljuje u prosjeku u tri slučaja. To znači da je specifičan prinos fragmenta 135 Xe

 Xe= 3/1000 = 0,003 svih podjela,

a u odnosu na jedan akt nuklearne fisije 235 U, vrijednost  Xe = 0,003 = 0,3% - je vjerovatnoća da će se fisija završiti formiranjem fragmenta 135 Heh.

Jasnu procjenu obrazaca formiranja fisionih fragmenata različitih atomskih masa daju krivulje specifičnog prinosa fragmenata (slika 2.7).

10

70 80 90 100 110 120 130 140 150 A, amu

Rice. 2.7. Specifični prinosi fisionih fragmenata različitih atomskih masa

u fisiji 235 U (puna linija) i 239 Pu (isprekidana linija).

Priroda ovih krivulja nam omogućava da zaključimo sljedeće:

a) Atomske mase fragmenata nastalih tokom fisije, u velikoj većini slučajeva, leže unutar 70  165 a.m.u. Specifični prinos lakših i težih fragmenata je vrlo mali (ne prelazi 10 -4%).

b) Simetrična nuklearna fisija (tj. fisija na dva fragmenta jednake mase) je izuzetno rijetka: njihov specifični prinos ne prelazi 0,01% za jezgra uranijuma-235 i 0,04% za jezgra plutonijum-239.

c) Najčešće formirana pluća fragmenti sa masenim brojevima unutar 83 104 a.m.u. I težak fragmenti sa A = 128  149 a.m.u. (njihov specifični prinos je 1% ili više).

d) Fisija 239 Pu pod dejstvom toplotnih neutrona dovodi do stvaranja nekoliko teže fragmenti u poređenju sa fisionim fragmentima od 235 U.

*) U budućnosti, proučavajući kinetiku reaktora i procese njegovog trovanja i trovanja, više puta ćemo se morati obratiti na vrijednosti specifičnih prinosa mnogih fisijskih fragmenata pri sastavljanju diferencijalnih jednadžbi koje opisuju fizičke procesa u jezgri reaktora.

Pogodnost ove vrijednosti je u tome što je, znajući brzinu reakcije fisije (broj fisija po jedinici volumena sastava goriva u jedinici vremena), lako izračunati brzinu formiranja bilo kojeg fisionog fragmenta, čija akumulacija u reaktor nekako utiče na njegov rad:

Brzina generiranja i-tog fragmenta =  i  (stopa reakcije fisije)

I još jedna primjedba vezana za formiranje fisijskih fragmenata. Fragmenti fisije koji nastaju tokom fisije imaju visoke kinetičke energije. Prenoseći svoju kinetičku energiju prilikom sudara sa atomima medija u sastavu goriva, fisijski fragmenti se pri tome povećati prosječni nivo kinetičke energije atoma i molekula, koju, u skladu sa idejama kinetičke teorije, mi percipiramo kao povećanje temperature sastav goriva ili kako rasipanje toplote u njemu.

Većina topline u reaktoru se stvara na ovaj način.

To je određena pozitivna uloga formiranja fragmenata u procesu rada nuklearnog energetskog reaktora.

2.2.2. Formiranje fisijskih neutrona. Ključni fizički fenomen koji prati proces fisije teških jezgara je emisija sekundarnih brzih neutrona od strane pobuđenih fisijskih fragmenata, inače pozvao brzi neutroni ili fisioni neutroni.

Značaj ovog fenomena (otkrio F. Joliot-Curie sa saradnicima - Albanom i Kovarsky - 1939.) je neosporan: zahvaljujući njemu se tokom fisije teških jezgara pojavljuju novi slobodni neutroni koji zamjenjuju one koji su izazvali fisiju; ovi novi neutroni mogu stupiti u interakciju s drugim fisionim jezgrima u gorivu i uzrokovati njihovu fisiju, praćenu emisijom novih fisionih neutrona, i tako dalje. Odnosno, zbog formiranja fisijskih neutrona, to postaje moguće organizovati proces fisija koje jednolično prate jedna drugu u vremenu bez dovoda slobodnih neutrona u medij koji sadrži gorivo iz vanjskog izvora. U takvoj isporuci, jednostavno rečeno, nije potrebno, čim se pronađu "alati" kojima se vrši nuklearna fisija ovde, baš u ovom okruženju, u vezanom stanju u fisilnim jezgrima; da bi "iskoristili" vezane neutrone, potrebno ih je samo osloboditi, odnosno jezgro se podijeli na fragmente, a onda će sami fragmenti sve završiti: zbog svog pobuđenog stanja emitirat će "dodatne" neutrone iz njihovog sastava, ometajući njihovu stabilnost, štaviše, to će se desiti u vremenu reda od 10 -15 - 10 -13 s, koje se po redu veličine poklapa sa vremenom koje je jezgro spoja provelo u pobuđenom stanju. Ova koincidencija dovela je do ideje da se pojavljuju fisijski neutroni ne od pobuđenih fisijskih fragmenata prezasićenih neutronima nakon završetka fisije, već direktno u tom kratkom vremenskom periodu tokom kojeg dolazi do nuklearne fisije. To nije posliječin podjele, i tokom ovaj čin, kao da je istovremeno sa uništenjem jezgra. Iz istog razloga, ovi neutroni se često nazivaju brzi neutroni.

Analiza mogućih kombinacija protona i neutrona u stabilnim jezgrima različitih atomskih masa (sjetite se dijagrama stabilnih jezgara) i njihovo poređenje s kvalitativnim sastavom fisijskih produkata pokazalo je da vjerovatnoća formiranjaodrživo fragmenata tokom fisije je veoma mali. A to znači da se velika većina fragmenata rađa nestabilno i može emitovati jedan, dva, tri ili čak više fisionih neutrona "suvišnih" za njihovu stabilnost, štoviše, jasno je da svaki pojedini pobuđeni fragment mora emitovati sopstveni, strogo definisani broj fisijskih neutrona "suvišnih" za njegovu stabilnost.

Ali budući da svaki fragment s velikim brojem fisija ima strogo definiran specifičan prinos, onda će s određenim velikim brojem fisija, broj formiranih fisionih fragmenata svake vrste također biti siguran, a samim tim i broj emitovanih fisijskih neutrona po fragmentima svake vrste će također biti izvjesno, ali, To znači da će biti siguran i njihov ukupan broj. Podijelivši ukupan broj neutrona primljenih u fisijama sa brojem fisija u kojima su primljeni, moramo dobiti prosječan broj fisijskih neutrona emitiranih u jednom događaju fisije, koji, na osnovu prethodnog obrazloženja, takođe mora biti striktno definisan i konstanta za svaku vrstu fisionih nuklida. Ova fizička konstanta fisijskog nuklida je označena  .

Prema podacima iz 1998. (vrijednost ove konstante se periodično ažurira na osnovu rezultata analize fizičkih eksperimenata širom svijeta) u fisiji pod dejstvom toplotnih neutrona

Za uranijum-235  5 = 2.416,

Za plutonijum-239  9 = 2.862,

Za plutonijum-241  1 = 2.938 itd.

Posljednja napomena je korisna: vrijednost konstante  suštinski zavisi od vrednosti kinetičke energije neutrona koji izazivaju fisiju, a sa rastom potonje raste približno u direktnoj proporciji sa E.

Za dva najvažnija fisijska nuklida, približne zavisnosti (E) su opisane empirijskim izrazima:

Za uranijum-235  5 (E) = 2.416 + 0.1337 E;

Za plutonijum-239  9 (E) = 2.862 + 0.1357 E.

*) Energija neutrona E zamjenjuje se u [MeV].

Dakle, vrijednost konstante , izračunata ovim empirijskim formulama, pri različitim energijama neutrona može dostići sljedeće vrijednosti:

Dakle, prva karakteristika fisijskih neutrona emitovanih tokom fisije određenih fisionih nuklida je karakteristika ovih nuklida prosječan broj fisijskih neutrona proizvedenih u događaju fisije .

Činjenica je da za sve fisijske nuklide  > 1, stvara preduslov za izvodljivost lanac reakcija fisije neutrona. Jasno je da u cilju implementacije samoodrživa lančana reakcija fisije potrebno je stvoriti uslove za jedan od  neutrona dobijenih u činu fisije svakako zvao sljedeća podjela drugog jezgra, i odmor ( - 1) neutroni nekako isključeni iz nuklearne fisije. Inače će intenzitet podjela tokom vremena rasti poput lavine (što se dešava u atomska bomba).

Pošto je sada poznato da je vrijednost konstante  raste s povećanjem energije neutrona koji izazivaju fisiju, postavlja se logično pitanje: s kojom kinetičkom energijom rođen fisijskih neutrona?

Odgovor na ovo pitanje daje druga karakteristika fisijskih neutrona, tzv energetski spektar fisijskih neutrona i predstavlja funkciju distribucije fisijskih neutrona preko njihove kinetičke energije.

Ako u jedinici (1 cm 3) zapremine medijuma u nekom trenutku, n onda fisioni neutroni svih mogućih energija normalizovani energetski spektar je funkcija energetske vrijednosti E, čija vrijednost, za bilo koju određenu vrijednost E, pokazuje koji dio (frakcija) svih ovih neutrona su neutroni sa energijama elementarnog intervala dE blizu energije E. Drugim riječima, govorimo o izrazu

Distribucija energije fisijskih neutrona opisana je prilično precizno Watt-ova spektralna funkcija(vat):

n(E) = 0.4839
, (2.2.2)

grafička ilustracija koja je sl.2.8. na sledećoj stranici.

Watt spektar pokazuje da, iako se fisijski neutroni proizvode sa širokim spektrom energija, koje se nalaze u vrlo širokom rasponu, većina neutrona ima početnu energiju,jednak E nv = 0,7104 MeV, što odgovara maksimumu Watt spektralne funkcije. U smislu značenja, ova vrijednost jeste najvjerovatnija energija fisijskih neutrona.

Druga veličina koja karakteriše energetski spektar fisijskih neutrona je prosječna energija fisionih neutrona , odnosno količina energije koju bi imao svaki fisijski neutron kada bi ukupna stvarna energija svih fisijskih neutrona bila jednako podijeljena između njih:

E av =  E n(E) dE /  n(E) dE (2.2.3)

Zamjena u (2.2.3) izraza (2.2.2) daje vrijednost prosječne energije fisionih neutrona

E sri = 2,0 MeV

A to znači to gotovo sve nastaju fisijski neutroni brzo(odnosno sa energijama E > 0.1 MeV). Ali postoji nekoliko brzih neutrona sa relativno visokim kinetičkim energijama (manje od 1%), iako se primetna količina fisijskih neutrona pojavljuje sa energijama do 18 - 20 MeV.

0 1 2 3 4 5 E, MeV

Sl.2.8. Energetski spektar fisijskih neutrona je Watt spektar.

Spektri fisijskih neutrona za različite fisijske nuklide razlikuju se jedni od drugih blago. Recimo, za nuklide 235U i 239Pu koji nas prvenstveno zanimaju, prosječne energije fisijskih neutrona (korigirane prema rezultatima fizičkih eksperimenata):

E av = 1,935 MeV - za 235 U i E av = 2,00 MeV - za 239 Pu

Vrijednost prosječne energije neutronskog spektra fisije raste s energijom neutrona koji uzrokuju fisiju, ali je to povećanje zanemarivo(barem u rasponu od 10 - 12 MeV). To omogućava da se to ne uzme u obzir i da se približno izračuna energetski spektar fisijskih neutrona zajednički za različita nuklearna goriva i za različite spektre (brze, srednje i termalne) reaktore.

Za uranijum-238, uprkos graničnoj prirodi njegove fisije, fisijski neutronski spektar se takođe praktično poklapa sa izrazom(2.2.2) i zavisnost prosječnog broja fisionih neutrona  8 iz energije neutrona koji izazivaju fisiju - takođe skoro linearno pri energijama iznad praga ( E P = 1.1 MeV):

 8 (E) = 2.409 + 0.1389E. (2.2.4)

2.2.3. Radioaktivnost fisijskih fragmenata. Već je rečeno da je ustanovljeno oko 600 tipova fisijskih fragmenata koji se razlikuju po masi i naboju protona, te da je praktično Sve oni su rođenivrlo uzbuđen .

Stvar se dodatno komplikuje činjenicom da nose poprilično uzbuđenje i poslije emisija fisionih neutrona. Stoga, u svojoj prirodnoj težnji za stabilnošću, nastavljaju da „ispuštaju“ višak energije iznad nivoa osnovnog stanja sve dok se ne dostigne ovaj nivo.

Ovo resetovanje se vrši sekvencijalnom emisijom fragmenata svih vrsta radioaktivnog zračenja (alfa, beta i gama zračenja), a za različite fragmente različite vrste radioaktivni raspad se odvija drugačijim redoslijedom i (zbog razlike u vrijednostima konstanti raspada ) se produžavaju u vremenu do različitog stupnja.

Dakle, u radnom nuklearnom reaktoru, ne samo proces akumulacija radioaktivnih fragmenata, ali i proces njihovog kontinuiranog transformacija: poznat je veliki broj lancima uzastopne transformacije, koje u konačnici dovode do formiranja stabilnih jezgara, ali svi ovi procesi zahtijevaju različita vremena, za neke lance - vrlo mala, a za druge - prilično duga.

Stoga, radioaktivno zračenje ne samo da prati reakciju fisije u radi reaktora, ali i emituje gorivo dugo vremena nakon njegovog gašenja.

Ovaj faktor, prvo, dovodi do posebne vrste fizičke opasnosti - opasnosti izloženost osoblja, servisiranje reaktorskog postrojenja, skraćeno opasnost od zračenja. Ovo prisiljava dizajnere reaktorskog postrojenja da se pobrinu za okoliš. biološka odbrana, smjestiti u prostorije izolirane od okoliša i poduzeti niz drugih mjera kako bi se otklonila mogućnost opasnog izlaganja ljudi i radioaktivne kontaminacije okruženje.

Drugo, nakon gašenja reaktora, sve vrste radioaktivnog zračenja, iako opadajućeg intenziteta, nastavljaju interakciju s materijalima jezgre i, poput samih fisijskih fragmenata u početnom periodu svog slobodnog postojanja, prenose svoju kinetičku energiju na atomi srednjeg jezgra, povećavajući njihovu prosječnu kinetičku energiju. To je u reaktoru nakon njegovog gašenja toplota raspadanja .

Lako je razumjeti da je snaga oslobađanja preostale topline u reaktoru u trenutku gašenja direktno proporcionalna broju fragmenata akumuliranih tokom rada reaktora do ovog trenutka, a određena je brzina njegovog smanjenja u budućnosti. po poluživotu ovih fragmenata. Iz rečenog slijedi drugo negativan faktor zbog radioaktivnosti fisijskih fragmenata - nužnostdugovlaženje jezgra reaktora nakon gašenja u cilju uklanjanja preostale toplote, a to je povezano sa značajnom potrošnjom električne energije i motornih resursa cirkulacione opreme.

Dakle, formiranje radioaktivnih fragmenata tokom fisije u reaktoru je uglavnom fenomen negativan, ali ... nema srebra!

Vidi se i radioaktivne transformacije fisijskih fragmenata pozitivno aspekt na koji su nuklearni reaktori doslovno duguju svoje postojanje . Činjenica je da od velikog broja fisijskih fragmenata postoji oko 60 vrsta takvih koji nakon prvog -raspada postaju neutronski aktivni sposoban da emituje tzv zaostajanje neutroni. Relativno malo odloženih neutrona se emituje u reaktoru (otprilike 0,6% od ukupnog broja generisanih neutrona), ali je upravo zbog njihovog postojanja moguće sigurno upravljanje nuklearni reaktor; To ćemo provjeriti proučavajući kinetiku nuklearnog reaktora.

2.2.4. Oslobađanje energije tokom fisije. Reakcija nuklearne fisije u fizici jedna je od jasnih potvrda hipoteze A. Einsteina o odnosu mase i energije, koja se u odnosu na nuklearnu fisiju formulira na sljedeći način:

Količina energije koja se oslobađa tokom nuklearne fisije direktno je proporcionalna defektu mase, a faktor proporcionalnosti u ovom odnosu je kvadrat brzine svjetlosti:

E=  mc 2

Tijekom nuklearne fisije, višak (defekt) masa definira se kao razlika između zbroja masa ostataka inicijalnih proizvoda reakcije fisije (tj. jezgra i neutrona) i rezultirajućih proizvoda nuklearne fisije (fisijskih fragmenata, fisijskih neutrona , i druge mikročestice koje se emituju kako u procesu fisije tako i nakon njega).

Spektroskopska analiza omogućila je utvrđivanje većine fisionih produkata i njihovih specifičnih prinosa. Na osnovu toga nije bilo tako teško izračunati privatni veličina defekta mase za različite rezultate fisije jezgri uranijuma-235, i iz njih - izračunati prosječna vrijednost energije oslobođene u jednoj fisiji, za koju se pokazalo da je blizu

mc 2 = 200 MeV

Dovoljno je uporediti ovu vrijednost sa energijom koja se oslobađa u činu jednog od najendotermnijih hemijski reakcije - reakcije oksidacije raketnog goriva (manje od 10 eV) - da se shvati da na nivou objekata mikrosvijeta (atomi, jezgra) 200 MeV - veoma velika energija: najmanje je osam redova veličine (100 miliona puta) veća od energije proizvedene hemijskim reakcijama.

Energija fisije se raspršuje iz zapremine u kojoj je došlo do fisije jezgra, kroz različite materijale nosioci: fisioni fragmenti, fisioni neutroni, - i -čestice, -kvani, pa čak i neutrini i antineutrini.

Raspodjela energije fisije između materijalnih nosača tokom fisije jezgri 235 U i 239 Pu data je u tabeli 2.1.

Tabela 2.1. Raspodjela energije fisije jezgara uranijuma-235 i plutonijuma-239 između fisionih produkata.

Nosači energije fisije		Plutonijum-239
1. Kinetička energija fisijskih fragmenata
2. Kinetička energija fisijskih neutrona
3. Energija brzih gama kvanta
4. Energija -kvanta iz fisijskih proizvoda
5. Kinetička energija -zračenja fragmenata
6. Antineutrinska energija

Različite komponente energije fisije se pretvaraju u toplotu ne u isto vreme.

Prve tri komponente prelaze u toplotu za manje od 0,1 s (računajući od trenutka fisije), pa se stoga nazivaju trenutni izvori toplote.

- i -zračenje produkata fisije emituju pobuđeni fragmenti sa sa različitim poluživotima(od nekoliko djelića sekunde do nekoliko desetina dana, ako uzmemo u obzir samo fragmente s primjetan specifičan učinak), a samim tim i gore pomenuti proces preostala toplota, što je upravo zbog radioaktivnih emisija produkata fisije, može trajati desetine dana nakon gašenja reaktora.

*) Prema vrlo grubim procjenama, snaga preostale topline u reaktoru nakon gašenja opada u prvoj minuti - za 30-35%, nakon prvog sata gašenja reaktora iznosi približno 30% snage pri kojoj se reaktor je radio prije gašenja, a nakon prvog dana parkiranja - oko 25 posto. Jasno je da zaustavljanje prinudnog hlađenja reaktora u takvim uslovima ne dolazi u obzir, jer čak i kratkotrajni prekid cirkulacije rashladne tečnosti u jezgru je prepun opasnosti od termičkog uništenja gorivnih elemenata. Tek nakon nekoliko dana prisilnog hlađenja reaktora, kada se brzina oslobađanja preostale topline smanji na nivo koji je uklonjen zbog prirodne konvekcije rashladnog sredstva, cirkulacijska sredstva primarnog kruga mogu se zaustaviti.

Drugo praktično pitanje za inženjera: gdje se i koji dio energije fisije pretvara u toplinu u reaktoru? - budući da je to zbog potrebe organiziranja uravnoteženog odvođenja topline iz njegovih različitih unutrašnjih dijelova, dizajniranih u različitim tehnološkim izvedbama.

sastav goriva, koji sadrži fisijske nuklide, nalazi se u zatvorenim školjkama koje sprečavaju izlazak formiranih fragmenata iz sastava goriva gorivnih elemenata (gorivih šipki) u rashladno sredstvo koje ih hladi. A, ako fisijski fragmenti u radnom reaktoru ne napuste gorivne šipke, jasno je da se kinetičke energije fragmenata i slabo prodornih -čestica pretvaraju u toplinu unutar gorivih šipki.

Energije fisijskih neutrona i  zračenja pretvaraju se u toplinu samo unutar gorivnih elemenata djelomično: stvara prodornu moć neutrona i  zračenja prenošenje većinu njihove početne kinetičke energije iz mjesta rođenja.

Poznavanje tačne vrijednosti energije fisije i njenog udjela u rezultirajućoj toplini unutar gorivih šipki je od velike praktične važnosti, što omogućava izračunavanje još jedne praktično važne karakteristike tzv. specifično volumetrijsko oslobađanje topline u gorivim šipkama (q v).

Na primjer, ako je poznato da u 1 cm 3 sastava goriva gorivnog elementa, za 1 s R f fisije jezgara uranijuma-235, očigledno je: količina toplotne energije proizvedene svake sekunde u ovoj jedinici zapremine (= toplotna snaga 1 cm 3 goriva) je specifično volumetrijsko oslobađanje toplote (ili energetski intenzitet) gorivo, a ova vrijednost će biti jednaka:

q v = 0.9 .  E . R f (2.2.5)

Udio energije fisije dobivene kao toplina izvan gorivnih elemenata u jezgri reaktora ovisi o njegovoj vrsti i dizajnu i nalazi se unutar (6  9)% ukupne energije fisije. (Na primjer, za VVER-1000 ova vrijednost je približno jednaka 8,3%, a za RBMK-1000 - oko 7%).

Dakle, udio ukupnog oslobađanja topline u zapremini jezgra iz ukupne energije fisije iznosi 0,96  0,99, tj. sa tehničkom preciznošću poklapa se sa ukupnom energijom fisije.

Otuda - još jedna tehnička karakteristika jezgre reaktora:

- prosječni intenzitet snage jezgra(q v) az - toplotna snaga primljena po jedinici zapremine jezgra:

(q v) az = (0,96-0,99)  E . R f   E . R f (2.2.6)

Pošto je energija u 1 MeV u SI sistemu odgovara 1.602. 10-13 J, zatim vrijednost energetskog intenziteta jezgre reaktora:

(q v) az  3.204 . 10-11 R f .

Dakle, ako je poznata vrijednost gustine energije prosječne po volumenu aktivne zone, onda toplotna snaga reaktora očigledno će biti:

Q str= (q v) az. V az 3.204. 10–11 . R f . V az [uto] (2.2.7)

Toplotna snaga reaktora je direktno proporcionalna prosječna brzina

reakcije fisije u njegovoj aktivnoj zoni.

Praktična posledica : Da li želite da reaktor radikonstantan nivo snage? - Stvorite u njemu uvjete tako da se reakcija fisije u njegovoj aktivnoj zoni odvija sa konstantnom prosječnom brzinom tokom vremena. Trebate povećati (smanjiti) snagu reaktora? - Pronađite načine za povećanje (ili smanjenje) stope reakcije u skladu s tim de leniya. Ovo je primarno značenje kontrole snage nuklearnog reaktora.

Razmatrani odnosi i zaključci izgledaju očigledni samo u najjednostavnijem slučaju, kada je komponenta goriva u reaktoru jedan uranijum-235. Međutim, ponavljajući obrazloženje za reaktor sa višekomponentni sastav goriva, lako je provjeriti proporcionalnost prosječne brzine reakcije fisije i toplinske snage reaktora u najopštijem slučaju.

Dakle, toplotna snaga reaktora i distribucija oslobađanja toplote u njegovom jezgru su direktno proporcionalne raspodjeli brzine reakcije fisije na zapreminu sastava goriva u jezgri reaktora.

Ali iz onoga što je rečeno takođe je jasno da je stopa reakcije fisije treba biti u vezi sa brojem slobodnih neutrona u mediju jezgra, jer upravo oni (slobodni neutroni) izazivaju reakcije fisije, radijacijskog hvatanja, raspršenja i druge neutronske reakcije. Drugim riječima, brzina reakcije fisije, oslobađanje energije u jezgri i toplinska snaga reaktora moraju biti jasno povezani sa karakteristike neutronskog polja u svom obimu.

Nazad napred

Pažnja! Pregled slajda je samo u informativne svrhe i možda neće predstavljati puni obim prezentacije. Ako ste zainteresovani za ovaj rad, preuzmite punu verziju.

Ciljevi lekcije:

• edukativni: ažuriranje postojećeg znanja; nastaviti formiranje pojmova: fisija jezgri uranijuma, nuklearna lančana reakcija, uslovi za njen nastanak, kritična masa; uvesti nove pojmove: nuklearni reaktor, glavni elementi nuklearnog reaktora, konstrukcija nuklearnog reaktora i princip njegovog rada, upravljanje nuklearnom reakcijom, klasifikacija nuklearnih reaktora i njihova upotreba;
• u razvoju: nastaviti sa formiranjem sposobnosti zapažanja i zaključivanja, kao i razvijati intelektualne sposobnosti i radoznalost učenika;
• edukativni: nastaviti obrazovanje o odnosu prema fizici kao eksperimentalnoj nauci; negovati savjestan odnos prema poslu, disciplinu, pozitivan odnos prema znanju.

Vrsta lekcije: učenje novog gradiva.

Oprema: multimedijalna instalacija.

Tokom nastave

1. Organizacioni momenat.

Momci! Danas ćemo u lekciji ponoviti fisiju jezgri urana, nuklearnu lančanu reakciju, uslove za njen nastanak, kritičnu masu, naučićemo šta je nuklearni reaktor, glavne elemente nuklearnog reaktora, dizajn nuklearnog reaktora reaktor i princip njegovog rada, upravljanje nuklearnom reakcijom, klasifikacija nuklearnih reaktora i njihova upotreba.

2. Provjera proučenog materijala.

1. Mehanizam fisije jezgara uranijuma.
2. Opišite mehanizam nuklearne lančane reakcije.
3. Navedite primjer reakcije nuklearne fisije jezgra urana.
4. Šta se zove kritična masa?
5. Kako se odvija lančana reakcija u uranijumu ako je njegova masa manja od kritične, više od kritične?
6. Kolika je kritična masa uranijuma 295, da li je moguće smanjiti kritičnu masu?
7. Kako možete promijeniti tok nuklearne lančane reakcije?
8. Koja je svrha usporavanja brzih neutrona?
9. Koje supstance se koriste kao moderatori?
10. Zbog kojih faktora se može povećati broj slobodnih neutrona u komadu uranijuma, čime se osigurava mogućnost reakcije u njemu?

3. Objašnjenje novog materijala.

Ljudi, odgovorite na ovo pitanje: Šta je glavni dio neka nuklearna elektrana? ( nuklearni reaktor)

Dobro urađeno. Dakle, momci, hajde da se sada zadržimo na ovom pitanju detaljnije.

Istorijska referenca.

Igor Vasiljevič Kurčatov - istaknuti sovjetski fizičar, akademik, osnivač i prvi direktor Instituta atomska energija od 1943. do 1960. godine, glavni naučni vođa atomskog problema u SSSR-u, jedan od osnivača upotrebe nuklearne energije u miroljubive svrhe. Akademik Akademije nauka SSSR-a (1943). Prva sovjetska atomska bomba testirana je 1949. Četiri godine kasnije, prva hidrogenska bomba na svijetu uspješno je testirana. A 1949. godine Igor Vasiljevič Kurčatov je započeo rad na projektu nuklearne elektrane. Nuklearna elektrana je glasnik miroljubive upotrebe atomske energije. Projekat je uspješno završen: 27. jula 1954. naša nuklearna elektrana postala je prva u svijetu! Kurčatov se radovao i zabavljao kao dete!

Definicija nuklearnog reaktora.

Nuklearni reaktor je uređaj u kojem se provodi i održava kontrolirana lančana reakcija fisije nekih teških jezgara.

Prvi nuklearni reaktor izgrađen je 1942. godine u SAD-u pod vodstvom E. Fermija. U našoj zemlji, prvi reaktor izgrađen je 1946. godine pod vodstvom IV Kurčatova.

Glavni elementi nuklearnog reaktora su:

• nuklearno gorivo (uranijum 235, uranijum 238, plutonijum 239);
• moderator neutrona (teška voda, grafit, itd.);
• rashladno sredstvo za proizvodnju energije koja se stvara tokom rada reaktora (voda, tečni natrijum, itd.);
• Kontrolne šipke (bor, kadmijum) - snažno upijaju neutrone
• Zaštitni omotač koji odlaže zračenje (beton sa gvozdenim punilom).

Princip rada nuklearni reaktor

Nuklearno gorivo se nalazi u aktivnoj zoni u obliku vertikalnih šipki koje se nazivaju gorivi elementi (TVEL). Gorivne šipke su dizajnirane da kontrolišu snagu reaktora.

Masa svake gorivne šipke je mnogo manja od kritične mase, tako da se lančana reakcija ne može dogoditi u jednom štapu. Počinje nakon potapanja u aktivnu zonu svih uranijskih šipki.

Aktivna zona je okružena slojem materije koji reflektuje neutrone (reflektor) i zaštitnim omotačem betona koji zadržava neutrone i druge čestice.

Odvođenje topline iz gorivne ćelije. Rashladno sredstvo - voda pere šipku, zagrijanu na 300 ° C visokog pritiska ulazi u izmjenjivače topline.

Uloga izmjenjivača topline - voda zagrijana na 300 ° C, daje toplinu običnoj vodi, pretvara se u paru.

Kontrola nuklearnih reakcija

Reaktorom upravljaju šipke koje sadrže kadmijum ili bor. Sa šipkama izvučenim iz jezgre reaktora, K > 1, i sa šipkama potpuno uvučenim, K< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.

Reaktor na sporim neutronima.

Najefikasnija fisija jezgara uranijuma-235 odvija se pod dejstvom sporih neutrona. Takvi reaktori se nazivaju reaktori sa sporim neutronima. Sekundarni neutroni koji nastaju u reakciji fisije su brzi. Da bi njihova naknadna interakcija sa jezgrima uranijuma-235 u lančanoj reakciji bila najefikasnija, usporavaju se uvođenjem moderatora u jezgro - supstance koja smanjuje kinetičku energiju neutrona.

Reaktor na brzim neutronima.

Reaktori na brzim neutronima ne mogu raditi na prirodnom uranijumu. Reakcija se može održavati samo u obogaćenoj smjesi koja sadrži najmanje 15% izotopa uranijuma. Prednost reaktora na brzim neutronima je u tome što njihov rad proizvodi značajnu količinu plutonija, koji se potom može koristiti kao nuklearno gorivo.

Homogeni i heterogeni reaktori.

Nuklearni reaktori, ovisno o međusobnom rasporedu goriva i moderatora, dijele se na homogene i heterogene. U homogenom reaktoru jezgro je homogena masa goriva, moderatora i rashladnog sredstva u obliku otopine, mješavine ili taline. Reaktor se naziva heterogeni, u kojem se gorivo u obliku blokova ili gorivnih sklopova stavlja u moderator, formirajući u njemu pravilnu geometrijsku rešetku.

Pretvaranje unutrašnje energije atomskih jezgara u električnu energiju.

Nuklearni reaktor je glavni element nuklearne elektrane (NPP), koji pretvara toplinsku nuklearnu energiju u električnu energiju. Pretvorba energije se odvija prema sljedećoj shemi:

• unutrašnja energija jezgara uranijuma -
• kinetička energija neutrona i fragmenata jezgara -
• unutrašnja energija vode -
• unutrašnja energija pare -
• kinetička energija pare -
• kinetička energija rotora turbine i rotora generatora -
• Električna energija.

Upotreba nuklearnih reaktora.

U zavisnosti od namjene, nuklearni reaktori su energetski, pretvarači i oplemenjivači, istraživački i višenamjenski, transportni i industrijski.

Nuklearni energetski reaktori se koriste za proizvodnju električne energije u nuklearnim elektranama, u brodskim elektranama, nuklearnim termoelektranama, kao i u nuklearnim toplinskim stanicama.

Reaktori dizajnirani za proizvodnju sekundarnog nuklearnog goriva iz prirodnog uranijuma i torija nazivaju se pretvarači ili razmjenjivači. U reaktoru-konverteru sekundarno nuklearno gorivo formira se manje nego što se prvobitno troši.

U reaktoru za razmnožavanje vrši se proširena reprodukcija nuklearnog goriva, tj. ispada više nego što je potrošeno.

Istraživački reaktori se koriste za proučavanje procesa interakcije neutrona sa materijom, proučavanje ponašanja materijala reaktora u intenzivnim poljima neutronskog i gama zračenja, radiohemijska i biološka istraživanja, proizvodnju izotopa, eksperimentalna istraživanja u fizici nuklearnih reaktora.

Reaktori imaju različite snage, stacionarni ili pulsni rad. Višenamjenski reaktori su reaktori koji služe višestrukim namjenama, kao što su proizvodnja energije i proizvodnja nuklearnog goriva.

Ekološke katastrofe u nuklearnim elektranama

• 1957. - nesreća u Velikoj Britaniji
• 1966 - Djelomično topljenje jezgra nakon kvara na hlađenju reaktora u blizini Detroita.
• 1971 - Mnogo zagađene vode otišlo je u reku SAD
• 1979 - najveća nesreća u SAD
• 1982 - ispuštanje radioaktivne pare u atmosferu
• 1983 - strašna nesreća u Kanadi (radioaktivna voda je isticala 20 minuta - tona u minuti)
• 1986. - nesreća u Velikoj Britaniji
• 1986. - nesreća u Njemačkoj
• 1986 - nuklearna elektrana u Černobilu
• 1988 - požar u nuklearnoj elektrani u Japanu

Moderne nuklearne elektrane opremljene su PC računarom, a ranije, čak i nakon nesreće, reaktori su nastavili da rade, jer nije bilo automatski sistem isključenja.

4. Učvršćivanje materijala.

1. Šta je nuklearni reaktor?
2. Šta je nuklearno gorivo u reaktoru?
3. Koja tvar služi kao moderator neutrona u nuklearnom reaktoru?
4. Koja je svrha moderatora neutrona?
5. Čemu služe kontrolne šipke? Kako se koriste?
6. Šta se koristi kao rashladno sredstvo u nuklearnim reaktorima?
7. Zašto je potrebno da masa svakog uranijumskog štapa bude manja od kritične mase?

5. Izvršenje testa.

1. Koje su čestice uključene u fisiju jezgri uranijuma?
   A. protoni;
   B. neutroni;
   B. elektroni;
   G. jezgra helijuma.
2. Koja je masa uranijuma kritična?
   A. najveća pri kojoj je moguća lančana reakcija;
   B. bilo koja masa;
   V. najmanja pri kojoj je moguća lančana reakcija;
   D. masa na kojoj će se reakcija zaustaviti.
3. Koja je približna kritična masa uranijuma 235?
   A. 9 kg;
   B. 20 kg;
   B. 50 kg;
   G. 90 kg.
4. Koje od sljedećih tvari mogu se koristiti u nuklearnim reaktorima kao moderatori neutrona?
   A. grafit;
   B. kadmijum;
   B. teška voda;
   G. bor.
5. Da bi došlo do nuklearne lančane reakcije u nuklearnoj elektrani, potrebno je da faktor umnožavanja neutrona bude:
   A. je jednako 1;
   B. više od 1;
   V. manje od 1.
6. Regulacija brzine fisije jezgri teških atoma u nuklearnim reaktorima provodi se:
   A. zbog apsorpcije neutrona pri spuštanju štapova sa apsorberom;
   B. zbog povećanja odvođenja topline s povećanjem brzine rashladnog sredstva;
   B. povećanjem isporuke električne energije potrošačima;
   G. smanjenjem mase nuklearnog goriva u jezgri prilikom uklanjanja gorivih šipki.
7. Koje energetske transformacije se dešavaju u nuklearnom reaktoru?
   A. unutrašnja energija atomskih jezgara se pretvara u svjetlosnu energiju;
   B. unutrašnja energija atomskih jezgara se pretvara u mehanička energija;
   B. unutrašnja energija atomskih jezgara se pretvara u električnu energiju;
   G. među odgovorima nema tačnog odgovora.
8. Godine 1946. izgrađen je prvi nuklearni reaktor u Sovjetskom Savezu. Ko je bio vođa ovog projekta?
   A. S. Korolev;
   B. I. Kurchatov;
   V. D. Saharov;
   G. A. Prokhorov.
9. Koji način smatrate najprikladnijim za povećanje pouzdanosti nuklearnih elektrana i sprječavanje kontaminacije spoljašnje okruženje?
   A. razvoj reaktora koji mogu automatski hladiti jezgro reaktora, bez obzira na volju operatera;
   B. povećanje pismenosti rada NEK, stepen stručne osposobljenosti operatera NEK;
   B. razvoj visoko efikasnih tehnologija za demontažu nuklearnih elektrana i preradu radioaktivnog otpada;
   D. lokacija reaktora duboko pod zemljom;
   E. odbijanje izgradnje i rada nuklearnih elektrana.
10. Koji su izvori zagađenja okoliša povezani s radom nuklearnih elektrana?
    A. industrija uranijuma;
    B. nuklearni reaktori različite vrste;
    B. radiohemijska industrija;
    D. mjesta obrade i odlaganja radioaktivnog otpada;
    E. upotreba radionuklida u nacionalnoj ekonomiji;
    E. nuklearne eksplozije.

Odgovori: 1 B; 2 V; 3 V; 4 A, B; 5 A; 6 A; 7 V;. 8 B; 9 B. V; 10 A, B, C, D, F.

6. Rezultati lekcije.

Šta ste novo naučili na lekciji danas?

Šta vam se svidjelo na lekciji?

Koja su pitanja?

HVALA NA VAŠEM RADU NA LEKCIJI!