Выгорание ядерного топлива. Классификация ядерных реакторов. Принципиальная схема ядерного энергетического реактора. Термоядерные реакторы. Теплообменный аппарат ядерных энергетических установок, страница 9

поглотив нейтрон, ядро превращается в составное в возбужденном состоянии с энергией возбуждения равной энергии связи нейтрона (7,5 – 5,8 МэВ) плюс его кинетическая энергия. Если энергия, привнесенная в ядро превышает энергию активации происходит деление. Таким образом, деление может быть вызвано нейтронами, кинетическая энергия которых не меньше разности энергии активации и энергии связи нейтрона.


2 Способы управления цепной реакцией деления.

Регулирование работы реактора осуществляется изменением коэффициента размножения нейтронов за счет изменения скорости их образования поглощения или утечки.

       1.Скорость образования нейтронов можно регулировать, варьируя количество ядер топлива в активной зоне. Это позволяет обеспечить большие изменения реактивности путем создания регулирующего органа, состоящего из топлива (например в нижней части) и поглотителя нейтронов (в верхней части). Таким образом , выделение поглотителя из активной зоны сопровождается одновременным вводом топлива и наоборот. Наряду с высокой эффективностью этот способ управления реакцией деления имеет существенный недостаток, связанный с необходимостью перемещения такого ответственного элемента активной зоны, как ТВС. Поскольку должен быть обеспечен надежный теплосъем, то усложняется конструкция регулирующего органа. Кроме того, возникает необходимость перемещения в больших реакторах значительных по массе конструкционных элементов, в которых появляются дополнительные динамические нагрузки. Поэтому указанный способ управления цепной реакцией деления применяется редко.

        2.Способ регулирования реактора путем изменения скорости утечки нейтронов может применяться только в реакторах с небольшими активными зонами. Утечка нейтронов в таких реакторах велика, и изменение ее, например, путем перемещения отражателя нейтронов или части его приводит к достаточно большому изменению реактивности. Такой способ применяется, например, в исследовательских реакторах на быстрых нейтронах и в реакторах для ядерных ракетных двигателей (ЯРД).

       3.Способ управления ценой реакцией деления путем изменения количества поглощающих нейтронов веществ нашел наиболее широкое применение. Используются твердые, жидкие или газообразные материалы, содержащие ядра с большими сечениями поглощения нейтронов (более 100 б).

     Вне зависимости от материала-поглотителя можно различать следующие основные методы управления цепной реакцией за счет изменения количества поглотителя в активной зоне:

1.Ввод в активную зону стержней-поглотителей;

2.Изменение уровня жидкого поглотителя в активной зоне, концентрация поглощающих ядер в растворе или какого-либо параметра, приводящего к изменению количества ядер-поглотителей в активной зоне. В частности поглотитель можно вводить в жидкий замедлитель или тепло носитель;

3.Изменение в активной зоне давления газообразного поглотителя;

             Выгорающий поглотитель может быть использован как некоторая составляющая композиции твэла или в виде самостоятельных элементов. При использовании выгорающих поглотителей значительно уменьшается диапазон изменения реактивности за счет выгорания ядер делящегося вещества. Применение выгорающего поглотителя дает следующие преимущества:

а) при одном и том же объеме активной зоны может быть увеличение загрузки топлива, что позволяет увеличить продолжительность работы данной активной зоны без перегрузки;

б) количество стержней компенсации начальной избыточной реактивности сокращается;

в) выгорающий поглотитель можно использовать для выравнивания энергораспределения.


Торий - урановый и уран-плутониевый топливные циклы

1  Торий- урановый топливный цикл.

Торий может быть использован в качестве воспроизводящего материала в реакторах + конверторах или реакторах размножителях. В этом случае необходимо извлекать из отработавших твелов с помощью химической переработки. После бассейна выдержки на реакторной площадке или специально оборудованного хранилища отработавшие ТВС с Th-топливом транспортируются на перерабатывающие предприятия.