|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Loji kuasa nuklear. Sejarah ciptaan dan pengeluaran
Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita Loji kuasa nuklear (NPP) - pemasangan nuklear untuk pengeluaran tenaga dalam mod dan keadaan penggunaan tertentu, terletak di dalam wilayah yang ditentukan oleh projek, di mana reaktor nuklear (reaktor) dan kompleks sistem, peranti, peralatan yang diperlukan dan struktur dengan pekerja yang diperlukan digunakan untuk tujuan ini (kakitangan). Loji tenaga nuklear pertama di dunia dibina di USSR sembilan tahun selepas pengeboman atom Hiroshima. Peristiwa yang paling penting dalam sejarah teknologi ini didahului oleh kerja yang panas dan sengit untuk mencipta senjata nuklear kita sendiri. Penyelidikan saintifik diketuai oleh seorang saintis terkemuka dan penganjur berbakat Igor Kurchatov.
Pada tahun 1943, Kurchatov mencipta pusat penyelidikannya sendiri di Moscow (pada masa itu ia dipanggil Makmal No. 2, dan kemudiannya diubah menjadi Institut Tenaga Atom). Dalam ini dan beberapa makmal lain, semua kajian saintis Amerika diulang dalam masa yang sesingkat mungkin, uranium tulen dan grafit tulen diperolehi. Pada Disember 1946, tindak balas berantai pertama telah dijalankan di sini di reaktor uranium-grafit nuklear F1 eksperimen. Kuasa reaktor ini hampir tidak mencapai 100 watt. Walau bagaimanapun, ia berjaya mendapatkan data penting yang menjadi asas untuk reka bentuk reaktor perindustrian yang besar, yang pembangunannya sudah berjalan lancar. Tidak ada pengalaman dalam membina reaktor sedemikian di USSR. Selepas beberapa pemikiran, Kurchatov memutuskan untuk mempercayakan kerja ini kepada NIIkhimmash, yang diketuai oleh Nikolai Dollezhal. Walaupun Dollezhal seorang ahli kimia mekanikal tulen dan tidak pernah belajar fizik nuklear, pengetahuannya terbukti sangat berharga. Walau bagaimanapun, NIIkhimmash tidak akan dapat mencipta reaktor sendiri sama ada. Kerja ini berjalan dengan jayanya hanya selepas beberapa institut lain menyertainya. Prinsip operasi dan struktur reaktor Dollezhal umumnya jelas: blok grafit dengan saluran untuk blok uranium dan rod kawalan - penyerap neutron diletakkan dalam bekas logam. Jumlah jisim uranium perlu mencapai nilai yang diperlukan yang dikira oleh ahli fizik, di mana tindak balas rantaian pembelahan atom uranium yang berterusan bermula. Hasil daripada tindak balas pembelahan nukleus uranium, bukan sahaja dua serpihan (dua nukleus baru) muncul, tetapi juga beberapa neutron. Neutron generasi pertama ini berfungsi untuk menyokong tindak balas, yang menghasilkan neutron generasi kedua, ketiga, dan seterusnya. Secara purata, untuk setiap seribu neutron yang timbul, hanya beberapa yang dilahirkan bukan serta-merta, pada saat pembelahan, tetapi sedikit kemudian terbang keluar dari serpihan. Kewujudan apa yang dipanggil neutron tertunda ini, yang merupakan butiran kecil dalam proses pembelahan uranium, adalah penentu untuk kemungkinan tindak balas berantai terkawal. Sesetengah daripada mereka ditangguhkan oleh pecahan sesaat, yang lain dengan beberapa saat atau lebih. Bilangan neutron tertunda hanya 0% daripada jumlah keseluruhannya, namun, ia dengan ketara (kira-kira 75 kali ganda) memperlahankan kadar pertumbuhan fluks neutron dan dengan itu memudahkan tugas mengawal kuasa reaktor. Pada masa ini, dengan memanipulasi rod yang menyerap neutron, adalah mungkin untuk campur tangan dalam perjalanan tindak balas, memperlahankannya atau mempercepatkannya. Kebanyakan neutron dilahirkan serentak dengan pembelahan, dan dalam jangka hayatnya yang singkat (kira-kira seratus ribu saat) adalah mustahil untuk mempengaruhi perjalanan tindak balas dalam apa jua cara, sama seperti mustahil untuk menghentikan letupan atom yang telah bermula. Berdasarkan maklumat ini, pasukan Dollezhal dapat dengan cepat menangani tugas itu. Sudah pada tahun 1948, sebuah loji plutonium dengan beberapa reaktor perindustrian telah dibina, dan pada Ogos 1949, bom atom Soviet pertama telah diuji. Selepas itu, Kurchatov boleh memberi lebih perhatian kepada penggunaan tenaga atom secara aman. Atas arahannya, Feinberg dan Dollezhal mula membangunkan reka bentuk untuk reaktor untuk loji kuasa nuklear. Yang pertama melakukan pengiraan fizikal, dan yang kedua - kejuruteraan. Hakikat bahawa reaktor nuklear bukan sahaja boleh menjadi pengeluar plutonium gred senjata, tetapi juga loji kuasa yang berkuasa, menjadi jelas kepada pencipta pertamanya. Salah satu manifestasi luaran tindak balas nuklear yang berterusan, bersama dengan sinaran radioaktif, adalah pelepasan haba yang ketara. Dalam bom atom, haba ini dibebaskan serta-merta dan berfungsi sebagai salah satu faktor merosakkannya. Dalam reaktor di mana tindak balas berantai, seolah-olah, dalam keadaan membara, pelepasan haba yang kuat boleh berterusan selama berbulan-bulan malah bertahun-tahun, dan beberapa kilogram uranium boleh membebaskan tenaga sebanyak yang dilepaskan semasa pembakaran beberapa ribu tan. daripada bahan api konvensional. Oleh kerana ahli fizik Soviet telah pun mempelajari cara mengawal tindak balas nuklear, masalah mencipta reaktor kuasa telah dikurangkan kepada mencari cara untuk mengeluarkan haba daripadanya. Pengalaman yang diperoleh semasa eksperimen oleh Kurchatov sangat berharga, tetapi tidak menjawab banyak soalan. Tiada satu pun reaktor yang dibina pada masa itu adalah reaktor kuasa. Dalam reaktor perindustrian, tenaga haba bukan sahaja tidak diperlukan, tetapi juga berbahaya - ia perlu dikeluarkan, iaitu, untuk menyejukkan blok uranium. Masalah mengumpul dan menggunakan haba yang dikeluarkan semasa tindak balas nuklear belum lagi dipertimbangkan sama ada di USSR atau di Amerika Syarikat. Soalan paling penting dalam cara mereka bentuk reaktor kuasa untuk loji kuasa nuklear ialah: jenis reaktor (pada neutron cepat atau lambat) yang paling sesuai, apakah yang sepatutnya menjadi moderator neutron (grafit atau air berat), apakah yang boleh digunakan sebagai penyejuk (air, gas atau logam cecair) yang sepatutnya suhu dan tekanannya. Di samping itu, terdapat banyak soalan lain, seperti bahan, keselamatan untuk kakitangan dan peningkatan kecekapan. Pada akhirnya, Feinberg dan Dollezhal menyelesaikan perkara yang telah diuji: mereka mula membangunkan reaktor neutron perlahan dengan penyederhana grafit dan penyejuk air. Pengalaman praktikal dan teori yang baik telah pun terkumpul dalam penggunaannya. Ini telah menentukan kejayaan projek mereka. Pada tahun 1950, majlis teknikal Kementerian Bangunan Mesin Sederhana memilih reaktor yang dibangunkan oleh NIIkhimmash daripada beberapa pilihan yang dicadangkan. Mereka bentuk loji kuasa secara keseluruhan (diputuskan untuk membinanya di Obninsk) telah diamanahkan kepada salah satu institut penyelidikan Leningrad, yang diketuai oleh Gutov. Kapasiti terancang loji kuasa nuklear pertama, 5000 kW, sebahagian besarnya dipilih secara kebetulan. Pada masa itu, MAES menyahtauliah turbogenerator 5000 kW yang berfungsi sepenuhnya dan mengangkutnya ke Obninsk, yang sedang dalam pembinaan. Di bawahnya, mereka memutuskan untuk mereka bentuk keseluruhan loji tenaga nuklear.
Reaktor kuasa tidak begitu banyak industri sebagai objek saintifik. Pembinaan loji tenaga nuklear diselia secara langsung oleh Makmal Fizik dan Tenaga Obninsk, yang diasaskan pada tahun 1947. Pada tahun-tahun awal, tiada kuasa saintifik yang mencukupi mahupun peralatan yang diperlukan. Keadaan hidup juga jauh dari diterima. Bandar itu baru dibina. Jalan-jalan yang tidak berturap dilitupi pada musim bunga dan musim luruh dengan lumpur yang tidak dapat dilalui, di mana kereta terperangkap tanpa harapan. Kebanyakan penduduk berkumpul di berek kayu dan rumah "Finland" yang tidak selesa. Makmal itu terletak di bangunan yang benar-benar rawak dan tidak sesuai untuk tujuan saintifik (satu adalah bekas tanah jajahan kanak-kanak, satu lagi adalah rumah agam Morozov). Elektrik dijana oleh turbin wap 500 kW lama. Apabila dia berhenti, seluruh kampung dan tapak pembinaan menjadi gelap. Pengiraan yang paling kompleks dibuat secara manual. Walau bagaimanapun, saintis (kebanyakan daripada mereka baru pulang dari hadapan) mengalami kesukaran. Idea bahawa mereka sedang mereka bentuk dan membina loji kuasa nuklear pertama di dunia menggembirakan minda dan membangkitkan semangat yang besar. Bagi masalah saintifik semata-mata, mereka juga sangat sukar. Perbezaan asas antara reaktor kuasa dan reaktor industri ialah dalam reaktor jenis kedua, air hanya berfungsi sebagai penyejuk dan tidak membawa sebarang fungsi lain. Di samping itu, lebihan haba yang dikeluarkan oleh air adalah sedemikian rupa sehingga suhunya tidak mencapai takat didih. Di sini, air bertindak sebagai pembawa tenaga, iaitu berfungsi untuk pembentukan stim yang mampu melakukan kerja yang berguna. Oleh itu, adalah perlu untuk menaikkan suhu dan tekanan sebanyak mungkin. Untuk operasi penjana turbo yang cekap, sekurang-kurangnya perlu mendapatkan stim dengan suhu melebihi 200 darjah dan tekanan 12 atm (yang, dengan cara itu, sangat kecil untuk masa itu, tetapi kami memutuskan untuk mengehadkan diri kami kepada parameter ini buat masa ini).
Semasa pembinaan, reka bentuk reaktor industri telah diambil sebagai asas. Hanya sebagai ganti rod uranium, unsur penyingkiran haba uranium - unsur bahan api telah disediakan. Perbezaan di antara mereka ialah air mengalir di sekeliling rod dari luar, manakala rod bahan api adalah tiub berdinding dua. Uranium yang diperkaya terletak di antara dinding, dan air mengalir melalui saluran dalam. Pengiraan telah menunjukkan bahawa dengan reka bentuk sedemikian adalah lebih mudah untuk memanaskannya ke suhu yang dikehendaki. Menurut lukisan draf, rupa reaktor berikut kelihatan. Di bahagian tengah badan silinder dengan diameter lebih daripada 1,5 m, terdapat zon aktif - batu grafit kira-kira 170 cm tinggi, ditembusi oleh saluran. Sebahagian daripadanya bertujuan untuk unsur bahan api, yang lain untuk rod yang menyerap neutron dan secara automatik mengekalkan keseimbangan pada tahap tertentu. Air sejuk (yang sebenarnya tidak sejuk sama sekali - suhunya kira-kira 190 darjah) harus mengalir ke bahagian bawah pemasangan rod bahan api. Selepas melepasi elemen penyingkiran haba dan menjadi 80 darjah lebih panas, ia jatuh ke bahagian atas perhimpunan, dan dari sana ke pengumpul air panas. Untuk tidak mendidih dan bertukar menjadi wap (ini boleh menyebabkan operasi tidak normal reaktor), ia perlu berada di bawah tekanan 100 atm. Dari pengumpul, air radioaktif panas mengalir melalui paip ke penjana wap penukar haba, selepas itu, selepas melalui pam bulat, ia kembali ke pengumpul air sejuk. Arus ini dipanggil litar pertama. Penyejuk (air) beredar di dalamnya dalam lingkaran ganas, tanpa menembusi luar. Dalam litar kedua, air bertindak sebagai cecair kerja. Di sini dia tidak radioaktif dan selamat untuk orang lain. Setelah dipanaskan sehingga 190 darjah dalam penukar haba dan bertukar menjadi stim dengan tekanan 12 atm, ia dibekalkan ke turbin, di mana ia melakukan kerja yang berguna. Stim yang keluar dari turbin hendaklah dipekatkan dan dihantar semula ke penjana stim. Kecekapan keseluruhan loji kuasa adalah 17%. Skim yang kelihatan mudah untuk diterangkan ini, sebenarnya, secara teknikalnya sangat kompleks. Teori reaktor tidak wujud pada masa itu - ia dilahirkan bersama dengannya. Rod bahan api adalah elemen yang sangat kompleks, reka bentuk yang sebahagian besarnya bergantung pada kecekapan keseluruhan pemasangan. Proses yang berlaku di dalamnya adalah sangat kompleks dari semua sudut pandangan: adalah perlu untuk memutuskan bagaimana dan bagaimana untuk memuatkan uranium ke dalamnya, sejauh mana ia perlu diperkaya, bagaimana untuk mencapai peredaran air di bawah tekanan tinggi, dan bagaimana untuk memastikan pertukaran haba. Daripada beberapa pilihan, unsur bahan api yang dibangunkan oleh Vladimir Malykh dipilih - dengan serbuk uranium-molibdenum (uranium diperkaya sehingga 5%), ditekan dengan magnesium dibahagikan halus - logam ini sepatutnya menghasilkan sentuhan haba yang berkesan dari aloi uranium-molibdenum dengan dinding elemen bahan api.
Bukan sahaja pengisian elemen bahan api, tetapi juga pelapisannya menimbulkan masalah. Bahan unsur penyingkiran haba perlu mempunyai kekuatan, rintangan anti-karat dan tidak boleh mengubah sifatnya di bawah pendedahan berpanjangan kepada sinaran. Bahan terbaik dari sudut kimia - keluli tahan karat - tidak disukai oleh ahli fizik, kerana ia menyerap neutron dengan kuat. Pada akhirnya, Dollezhal tetap menggunakan keluli. Untuk mengimbangi sifat penyerapannya, ia telah memutuskan untuk meningkatkan peratusan uranium yang diperkaya (lama kemudian, aloi zirkonium khas telah dibangunkan untuk unsur bahan api yang memenuhi semua syarat yang diperlukan).
Pembuatan rod bahan api dan kimpalan keluli tahan karat terbukti amat sukar. Setiap elemen bahan api mempunyai beberapa jahitan, dan terdapat 128 elemen bahan api tersebut. Sementara itu, keperluan untuk ketat jahitan adalah yang paling tinggi - pecahnya dan kemasukan air panas di bawah tekanan tinggi ke dalam teras reaktor mengancam bencana. Salah satu daripada banyak institut yang telah mengusahakan masalah ini telah ditugaskan untuk membangunkan teknologi kimpalan keluli tahan karat. Akhirnya, kerja itu berjaya disiapkan. Reaktor itu dilancarkan pada Mei 1954, dan pada bulan Jun tahun yang sama, loji tenaga nuklear memberikan arus pertamanya. Di loji tenaga nuklear pertama, sistem kawalan untuk proses yang berlaku di dalam reaktor telah difikirkan dengan teliti. Peranti dicipta untuk kawalan jauh automatik dan manual bagi rod kawalan, untuk penutupan kecemasan reaktor, dan peranti untuk menggantikan rod bahan api. Adalah diketahui bahawa tindak balas nuklear bermula hanya apabila jisim kritikal tertentu bahan pembelahan tercapai. Walau bagaimanapun, semasa operasi reaktor, bahan api nuklear terbakar. Oleh itu, adalah perlu untuk mengira sejumlah besar bahan api untuk memastikan operasi reaktor untuk masa yang lebih atau kurang penting. Pengaruh rizab superkritikal ini pada perjalanan tindak balas telah dikompensasikan oleh rod khas yang menyerap lebihan neutron. Sekiranya perlu untuk meningkatkan kuasa reaktor (semasa bahan api terbakar), rod kawalan agak dipanjangkan dari teras reaktor dan dipasang pada kedudukan di mana reaktor berada di ambang tindak balas berantai dan pembelahan aktif uranium. nukleus sedang berlaku. Akhirnya, rod perlindungan kecemasan telah disediakan, yang menurunkannya ke dalam teras serta-merta memadamkan tindak balas nuklear. Pengarang: Ryzhov K.V.
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Modul memori mudah alih Samsung 8 GB LPDDR4 ▪ Rangkaian nanowire belajar dan mengingati seperti otak manusia ▪ Suntikan FGF21 membantu menyedarkan diri ▪ Penderia cap jari dalam kamera dan kanta ▪ Teknologi Kenderaan Bersambung
▪ bahagian Buku Panduan Juruelektrik tapak. Pemilihan artikel ▪ pasal Pita bukan payung terjun. Petua untuk pemodel ▪ artikel Dalam peperangan manakah unta perang membantu tentera Rusia? Jawapan terperinci ▪ Artikel Shenandoah. Keajaiban alam semula jadi ▪ artikel Casein melukis pada kaca larut. Resipi dan petua mudah ▪ artikel Pengecas tanpa Transformer. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini