Договор о нераспространении ядерного оружия
- 1 year ago
- 0
- 0
Теплоноситель в ядерном реакторе — жидкое или газообразное вещество, пропускаемое через активную зону реактора и выносящее из неё тепло, выделяющееся в результате реакции деления ядер .
В двухконтурных энергетических реакторах (например, ВВЭР ) теплоноситель из реактора поступает в парогенератор , в котором вырабатывается пар, приводящий в действие турбины , а в одноконтурных реакторах (например, РБМК ) сам теплоноситель (пароводяной или газовый) может служить рабочим телом турбинного цикла. В исследовательских (например, материаловедческих) и специальных реакторах (например, в реакторах для накопления радиоактивных изотопов) теплоноситель только охлаждает реактор, полученное тепло не используется.
К теплоносителям предъявляют следующие требования:
В реакторах на тепловых нейтронах в качестве теплоносителя используют воду (обычную и тяжёлую ), водяной пар , органические жидкости, двуокись углерода ; в реакторах на быстрых нейтронах — жидкие металлы (преимущественно натрий ), а также газы (например, водяной пар, гелий ). Часто теплоносителем служит жидкость, являющаяся одновременно и замедлителем .
Один из самых распространённых теплоносителей — вода . Природная вода содержит небольшое количество тяжёлой воды (0,017%), различных примесей и растворённых газов . Присутствие примесей и газов делает воду химически активной с металлами . Поэтому воду, прежде чем использовать её как теплоноситель, очищают от примесей методом дистилляции и деаэрируют , то есть удаляют из воды газы.
В первом контуре циркулирует радиоактивная вода. Основной источник радиоактивности воды — это примеси, появление которых в воде связано с коррозией узлов первого контура и технологическими загрязнениями делящимися веществами внешней поверхности ТВЭЛов . Концентрацию радиоактивных примесей в воде снижают фильтрованием . Под действием нейтронов на ядрах кислорода идут реакции 18 O(n, γ) 19 O; 16 O(n, p) 16 N, в которых образуются радиоактивные ядра 19 O (T ½ =29,4 с) и 16 N (T ½ =4 с). Однако активность 19 O и 16 N мала по сравнению с активностью примесей.
Недостатками воды как теплоносителя являются низкая температура кипения (100 °C при давлении 1 атм) и поглощение . Первый недостаток устраняется повышением давления в первом контуре. Поглощение тепловых нейтронов водой компенсируют применением ядерного топлива на основе обогащённого урана .
См. также :
Тяжёлая вода по своим химическим и теплофизическим свойствам мало отличается от обычной воды. Она практически не поглощает нейтронов, что даёт возможность использовать в качестве ядерного топлива природный уран в реакторах с тяжеловодным замедлителем. Однако тяжёлая вода пока мало применяется в реакторостроении ввиду её высокой стоимости.
См. также :
Из жидкометаллических теплоносителей наиболее освоен натрий . Он химически активен с большинством металлов при сравнительно низкой температуре, эта активность натрия обусловливается примесью окислов натрия. Поэтому натрий тщательно очищают от окислов, после чего он не реагирует со многими металлами ( Mo , Zr , нержавеющая сталь и др.) до 600—900 °C.
См. также :
Из числа опробованных органических жидкостей наиболее стабильными в условиях повышенных температур и радиоактивного облучения оказались некоторые из полифенилов, в том числе дифенил и трифенил . Однако, несмотря на преимущества, такие теплоносители оказались слишком нестойкими к нейтронному облучению, поэтому промышленно такие реакторы не применялись.
См. также :
Основной газовый теплоноситель — углекислый газ . Он недорог, характеризуется повышенными по сравнению с другими газами плотностью и объёмной теплоёмкостью . Коррозионное воздействие углекислого газа на металлы зависит от содержания кислорода. Он присутствует в углекислом газе как примесь и, кроме того, образуется при высоких температурах в процессе диссоциации молекул CO 2 на окись углерода CO и кислород O 2 .
См. также :