Выгорание ядерного топлива. Классификация ядерных реакторов. Принципиальная схема ядерного энергетического реактора. Термоядерные реакторы. Теплообменный аппарат ядерных энергетических установок, страница 14

Ядра, у которых число нейтронов больше их максимального числа, обеспечивающего стабильность при данном Z, неустойчивы по отношению к электронному распаду. Для этих ядер   

Тяжелые атомные ядра нестабильны по отношению к альфа-распаду, т.е. способны разделиться на альфа-частицу (ядро гелия) и остаточное ядро. Из ядер, сохранившихся в природе, альфа-активными являются:

  и . Для этих ядер:

.

Здесь – энергия связи альфа-частицы.

Сохранившиеся в земной коре альфа-активные ядра имеют столь большие периоды полураспада, что их запасы не успели иссякнуть за время, прошедшее с периода нуклеосинтеза (~лет). Исключение составляет ²³⁴U, являющийся, как уже отмечалось, продуктом распада ²³⁸U:

Период полураспада ²³⁴U равен  лет и он существует в природе лишь потому, что исчезновение этого изотопа в результате альфа-распада компенсируется образованием в результате распада долгоживущего  ²³⁸U (его период полураспада равен лет). Период полураспада ²³⁵U равен лет.

Кроме  и - распада тяжелые ядра неустойчивы относительно спонтанного деления на два осколка и несколько нейтронов: .

Очевидно,; . Периоды полураспада имеющихся в природе изотопов урана и тория относительно спонтанного деления много больше, чем периоды их альфа-распада (например, для ²³⁸U период полураспада по отношению к спонтанному делению равен лет).

 

Принципиальная схема АЭС с реактором типа ВВЭР

 

          4А       13

                               5

       4                               6

            4Б

1

                                      7

                2

                                   8                                   9

                            12

                                   10

                     3

                                   11

первый контур

второй контур

Теплоносителем первого контура является вода (не кипящая под давлением), она охлаждает активную зону и переносит тепло в парогенератор. Второй контур, рабочим телом которого является влажный пар (вода), предназначен для обеспечения замкнутого цикла (цикла Ренкина).

1-реактор предназначен для производства тепла;

2-парогенератор предназначен для производства пара, необходимых параметров по Т, Р и необходимой чистоты. Производство пара происходит из-за передачи тепла 1го контура 2му.

3-главный циркуляционный насос – преодоление гидравлических сопротивлений 1го циркуляционного контура.

4- компенсатор объема - прием излишков воды при разогреве контура, снабжение контура водой при охлаждении контура; сглаживание пульсаций давлений в контуре за счет естественных процессов. При аварийном состоянии включается дополнительный электронагреватель (4Б) при падении Р, при росте Р надо отключить ТЭН и погасить его впрыском холодной воды (4А).

5- турбина

6-генератор

Турбоустановка (турбина + генератор) – преобразование механической энергии вращения в электрическую энергию  на клеммах электрогератора.

7-конденсатор - элемент замыкания цикла, служит для конденсации отработанного пара турбины при заданном вакууме.;

8- конденсатный насос - преодоление гидравлических сопротивлений конденсатного тракта 2го циркуляционного контура.

9- группа ПНД, 11- группа ПВД - теплообменные аппараты, в которых за счет конденсации пара отборов турбин происходит нагрев конденсата и питательной воды, (назначение: увеличение термического кпд цикла)

10-деаэратор-

1)удаление газообразных примесей,

2)аварийный источник запаса воды,

3)опорная точка автоматизации процесса.

12- питательный насос- преодоление гидравлических сопротивлений питательного тракта 2го циркуляционного контура.

13- сепаратор пароперегреватель - сепарирует влагу пара, повышение температуры пара  увеличивает  проточной части турбины (ЦНД).

Воспроизводство ядерного топлива. Коэффициент воспроизводства.

Для количественной оценки воспроизводства топлива  введем коэффициент воспроизводства