የኑክሌር ሬአክተር መሳሪያ እና የአሠራር መርህ የተመሰረተው እራሱን የሚቋቋም የኒውክሌር ምላሽን በመጀመር እና በመቆጣጠር ላይ ነው። እንደ የምርምር መሳሪያ፣ ሬዲዮአክቲቭ ኢሶቶፖችን ለማምረት እና ለኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች የኃይል ምንጭ ሆኖ ያገለግላል።
ኑክሌር ሬአክተር፡ እንዴት እንደሚሰራ (በአጭሩ)
እዚህ ላይ የኒውክሌር ፊስሽን ሂደት ጥቅም ላይ ይውላል፣ እሱም ከባድ ኒውክሊየስ ወደ ሁለት ትናንሽ ቁርጥራጮች ይከፈላል ። እነዚህ ቁርጥራጮች በጣም በሚያስደስት ሁኔታ ውስጥ ናቸው እና ኒውትሮኖችን፣ ሌሎች የሱባቶሚክ ቅንጣቶችን እና ፎቶኖችን ያመነጫሉ። ኒውትሮን አዲስ ስንጥቆችን ሊያስከትል ይችላል, በዚህ ምክንያት ብዙ ኒውትሮኖች ይወጣሉ, ወዘተ. እንዲህ ዓይነቱ ቀጣይነት ያለው ራስን የማቆየት ተከታታይ ክፍፍል ሰንሰለት ይባላል. በተመሳሳይ ጊዜ ከፍተኛ መጠን ያለው ኃይል ይለቀቃል, ምርቱ የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎችን የመጠቀም ዓላማ ነው.
የኑክሌር ሬአክተር እና የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ሥራ መርህ 85% የሚሆነው የፊስዮን ሃይል ምላሹ ከጀመረ በኋላ በአጭር ጊዜ ውስጥ ይለቀቃል። ቀሪው የሚመረተው በኒውትሮን ከለቀቀ በኋላ የፊስዮሽ ምርቶች የራዲዮአክቲቭ መበስበስ ውጤት. ራዲዮአክቲቭ መበስበስ አንድ አቶም ወደ የተረጋጋ ሁኔታ የሚደርስበት ሂደት ነው። ክፍፍሉ ከተጠናቀቀ በኋላም ይቀጥላል።
በአቶሚክ ቦምብ ውስጥ፣ አብዛኛው ቁሱ እስኪከፈል ድረስ የሰንሰለቱ ምላሽ በከፍተኛ መጠን ይጨምራል። ይህ በጣም በፍጥነት ይከሰታል, የእንደዚህ አይነት ቦምቦች ባህሪ እጅግ በጣም ኃይለኛ ፍንዳታዎችን ይፈጥራል. የኑክሌር ሬአክተር መሳሪያ እና የአሠራር መርህ የሰንሰለት ምላሽን በተቆጣጠረ እና በቋሚ ደረጃ በማቆየት ላይ የተመሰረተ ነው። የተነደፈው እንደ አቶሚክ ቦምብ በማይፈነዳ መልኩ ነው።
የሰንሰለት ምላሽ እና ወሳኝነት
የኒውክሌር ፊስሽን ሬአክተር ፊዚክስ የሰንሰለት ምላሽ የሚወሰነው ከኒውትሮን ልቀት በኋላ በኒውክሌር መጨናነቅ እድሉ ነው። የኋለኛው ህዝብ ቁጥር ከቀነሰ ፣የፋይስዮሽ መጠኑ በመጨረሻ ወደ ዜሮ ይወርዳል። በዚህ ሁኔታ, ሬአክተሩ በንዑስ ሁኔታ ውስጥ ይሆናል. የኒውትሮን ህዝብ በቋሚ ደረጃ ከተቀመጠ ፣ ከዚያ የፋይስዮሽ መጠኑ የተረጋጋ ይሆናል። ሬአክተሩ በአስጊ ሁኔታ ውስጥ ይሆናል. እና በመጨረሻም ፣ የኒውትሮን ህዝብ ቁጥር ከጊዜ ወደ ጊዜ ቢያድግ ፣የፊዚዮኑ ፍጥነት እና ኃይል ይጨምራል። ዋናው እጅግ በጣም ወሳኝ ይሆናል።
የኑክሌር ኃይል ማመንጫ መርሆው እንደሚከተለው ነው። ከመጀመሩ በፊት የኒውትሮን ህዝብ ቁጥር ወደ ዜሮ ቅርብ ነው። ኦፕሬተሮቹ የመቆጣጠሪያ ዘንጎችን ከዋናው ላይ ያስወግዳሉ, የኑክሌር መጨናነቅን ይጨምራሉ, ይህም ለጊዜው ይተረጎማል.እጅግ በጣም ወሳኝ ሁኔታ ምላሽ ሰጪ። ወደ ስመ ኃይል ከደረሱ በኋላ ኦፕሬተሮች የኒውትሮኖችን ቁጥር በማስተካከል የመቆጣጠሪያ ዘንጎችን በከፊል ይመለሳሉ. ለወደፊቱ, ሬአክተሩ ወሳኝ በሆነ ሁኔታ ውስጥ ይጠበቃል. ማቆም በሚያስፈልግበት ጊዜ ኦፕሬተሮች ዘንጎቹን ሙሉ በሙሉ ያስገባሉ. ይህ ፊስሽንን ያስወግዳል እና ዋናውን ወደ ንዑስ ሁኔታ ያመጣል።
የሪአክተሮች አይነቶች
አብዛኞቹ የአለም የኒውክሌር ተከላዎች ሃይል የሚያመነጩ በመሆናቸው የኤሌክትሪክ ሃይል ማመንጫዎችን የሚያንቀሳቅሱ ተርባይኖችን ለማዞር የሚያስፈልገውን ሙቀት ያመነጫሉ። እንዲሁም ብዙ የምርምር ሬአክተሮች አሉ፣ እና አንዳንድ አገሮች በኒውክሌር ኃይል የሚንቀሳቀሱ የባህር ሰርጓጅ መርከቦች ወይም የባህር ላይ መርከቦች አሏቸው።
የኃይል ማመንጫዎች
የዚህ አይነት በርካታ አይነት ሬአክተሮች አሉ ነገርግን የብርሃን ውሃ ዲዛይን ሰፊ አተገባበር አግኝቷል። በምላሹም የግፊት ውሃ ወይም የፈላ ውሃን መጠቀም ይቻላል. በመጀመሪያው ሁኔታ, በከፍተኛ ግፊት ውስጥ ያለው ፈሳሽ በኩሬው ሙቀት ይሞቃል እና ወደ የእንፋሎት ማመንጫው ይገባል. እዚያም ከዋናው ዑደት ውስጥ ያለው ሙቀት ወደ ሁለተኛ ደረጃ ይተላለፋል, እሱም ደግሞ ውሃን ያካትታል. በመጨረሻ የተፈጠረው እንፋሎት በእንፋሎት ተርባይን ዑደት ውስጥ እንደ የሚሰራ ፈሳሽ ሆኖ ያገለግላል።
የመፍላት አይነት ሬአክተር የሚሠራው በቀጥታ የኃይል ዑደት መርህ ላይ ነው። በአክቲቭ ዞን ውስጥ የሚያልፍ ውሃ በአማካይ ግፊት ደረጃ ላይ ወደ ሙቀቱ ያመጣል. የሳቹሬትድ እንፋሎት በሪአክተር ዕቃው ውስጥ በሚገኙ ተከታታይ ሴፓራተሮች እና ማድረቂያዎች ውስጥ ያልፋል፣ ይህም ወደ ያመጣልከፍተኛ ሙቀት ያለው ሁኔታ. ከዚያም ከፍተኛ ሙቀት ያለው የውሃ ትነት ወደ ተርባይን ለመዞር እንደ ፈሳሽነት ያገለግላል።
ከፍተኛ ሙቀት ጋዝ የቀዘቀዘ
የከፍተኛ ሙቀት ጋዝ የቀዘቀዘ ሬአክተር (ኤችቲጂአር) የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ሲሆን የአሠራር መርሆው በግራፋይት እና በነዳጅ ማይክሮስፌር ድብልቅ እንደ ነዳጅ በመጠቀም ላይ የተመሠረተ ነው። ሁለት ተፎካካሪ ንድፎች አሉ፡
- የጀርመን "መሙያ" ሲስተም 60 ሚሊ ሜትር ዳያሜትር ሉል ነዳጅ ሴሎችን ይጠቀማል እነዚህም በግራፋይት ሼል ውስጥ የግራፋይት እና የነዳጅ ድብልቅ ናቸው;
- የአሜሪካ ስሪት በግራፋይት ባለ ስድስት ጎን ፕሪዝም መልክ እርስ በርስ የሚጠላለፉ ንቁ ዞን ይመሰርታሉ።
በሁለቱም ሁኔታዎች ማቀዝቀዣው በ100 አከባቢ ግፊት ውስጥ ሂሊየምን ያካትታል። በጀርመን ሲስተም ሂሊየም በክብ ቅርጽ ነዳጅ ንጥረ ነገሮች ንብርብር ውስጥ ክፍተቶችን በማለፍ እና በአሜሪካ ስርዓት ውስጥ በማዕከላዊው የሬአክተር ዘንግ ዘንግ ላይ በሚገኙ ግራፋይት ፕሪዝም ቀዳዳዎች ውስጥ ያልፋል ። ሁለቱም አማራጮች በጣም ከፍተኛ በሆነ የሙቀት መጠን ሊሰሩ ይችላሉ, ምክንያቱም ግራፋይት እጅግ በጣም ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የሙቀት መጠን ስላለው, ሂሊየም ሙሉ በሙሉ በኬሚካል የማይሰራ ነው. ሙቅ ሄሊየም በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ በጋዝ ተርባይን ውስጥ እንደ ፈሳሽ ፈሳሽ በቀጥታ ሊተገበር ይችላል ወይም ሙቀቱ የውሃ ዑደት እንፋሎት ለመፍጠር ሊያገለግል ይችላል።
ፈሳሽ ሜታል ኒውክሌር ሪአክተር፡እቅድ እና የስራ መርህ
ፈጣን የኒውትሮን ሬአክተሮች ከሶዲየም ማቀዝቀዣ ጋር በ1960ዎቹ እና 1970ዎቹ ብዙ ትኩረት አግኝተዋል። ከዚያምበፍጥነት በማደግ ላይ ላለው የኒውክሌር ኢንዱስትሪ ነዳጅ ለማምረት በቅርብ ጊዜ ውስጥ የኒውክሌር ነዳጅን እንደገና የማምረት ችሎታቸው አስፈላጊ ይመስላል. እ.ኤ.አ. በ1980ዎቹ ይህ ተስፋ ከእውነታው የራቀ መሆኑ ግልጽ ሆኖ ሲገኝ፣ ጉጉቱ ጠፋ። ይሁን እንጂ በዩኤስኤ, ሩሲያ, ፈረንሣይ, ታላቋ ብሪታንያ, ጃፓን እና ጀርመን ውስጥ የዚህ አይነት በርካታ ሪአክተሮች ተገንብተዋል. አብዛኛዎቹ በዩራኒየም ዳይኦክሳይድ ወይም በፕላቶኒየም ዳይኦክሳይድ ድብልቅ ላይ ይሰራሉ። በዩናይትድ ስቴትስ ግን ትልቁ ስኬት የሚገኘው በብረታ ብረት ነዳጆች ነው።
CANDU
ካናዳ ጥረቷን በተፈጥሮ ዩራኒየም በሚጠቀሙ ሪአክተሮች ላይ አተኩራለች። ይህ ማበልጸግ ወደሌሎች ሀገራት አገልግሎት የመጠቀም አስፈላጊነትን ያስወግዳል። የዚህ ፖሊሲ ውጤት ዲዩቴሪየም-ዩራኒየም ሪአክተር (CANDU) ነበር። በእሱ ውስጥ ቁጥጥር እና ማቀዝቀዝ የሚከናወነው በከባድ ውሃ ነው. የኒውክሌር ሬአክተር መሳሪያ እና የስራ መርህ ታንክ በቀዝቃዛ D2O በከባቢ አየር ግፊት መጠቀም ነው። ዋናው ከዚሪኮኒየም ቅይጥ በተሠሩ ቧንቧዎች የተወጋው ከተፈጥሮ የዩራኒየም ነዳጅ ጋር ሲሆን በውስጡም ከባድ ውሃ ያቀዘቅዘዋል። ኤሌክትሪክ የሚመረተው በከባድ ውሃ ውስጥ ያለውን የፊዚሽን ሙቀትን በእንፋሎት ማመንጫው ውስጥ ወደሚሰራጭ ቀዝቃዛ አየር በማስተላለፍ ነው። በሁለተኛ ዙር ውስጥ ያለው እንፋሎት በተለመደው ተርባይን ዑደት ውስጥ ያልፋል።
የምርምር ጭነቶች
ለሳይንስ ምርምር የኒውክሌር ኃይል ማመንጫ ብዙ ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላል፡ መርሆውም የውሃ ማቀዝቀዣ እና መጠቀም ነው።ላሜራ የዩራኒየም ነዳጅ ንጥረ ነገሮች በስብስብ መልክ. ከጥቂት ኪሎዋት እስከ መቶ ሜጋ ዋት ድረስ ባለው ሰፊ የኃይል መጠን ላይ መሥራት የሚችል። ኃይል ማመንጨት የምርምር ሬአክተሮች ዋና ተግባር ስላልሆነ በዋና ውስጥ በሚገኙ የኒውትሮኖች የሙቀት ኃይል ፣ ጥግግት እና ስም ኃይል ተለይተው ይታወቃሉ። የተወሰኑ የዳሰሳ ጥናቶችን ለማካሄድ የምርምር ሬአክተር ያለውን አቅም ለመለካት የሚረዱት እነዚህ መለኪያዎች ናቸው። ዝቅተኛ የሃይል ስርዓቶች በተለምዶ በዩኒቨርሲቲዎች ውስጥ ለማስተማር አገልግሎት የሚውሉ ሲሆን ከፍተኛ የሃይል ስርዓቶች በ R&D ቤተ ሙከራ ውስጥ ለቁሳዊ እና የአፈፃፀም ሙከራ እና አጠቃላይ ምርምር ያስፈልጋል።
በጣም የታወቀው የኒውክሌርየር ሪአክተር፣የአሰራር አወቃቀሩ እና መርሆቸው እንደሚከተለው ናቸው። የእሱ ንቁ ዞን በትልቅ ጥልቅ የውሃ ገንዳ ግርጌ ላይ ይገኛል. ይህ የኒውትሮን ጨረሮች የሚመሩበትን ቻናሎች ምልከታ እና አቀማመጥን ቀላል ያደርገዋል። በዝቅተኛ የኃይል ደረጃዎች ውስጥ, ቀዝቃዛውን መድማት አያስፈልግም, ምክንያቱም የኩላንት ተፈጥሯዊ ሽግግር ደህንነቱ የተጠበቀ የአሠራር ሁኔታን ለመጠበቅ በቂ የሆነ ሙቀትን ያመጣል. የሙቀት መለዋወጫው ብዙውን ጊዜ የሚገኘው በውሃው ወለል ላይ ወይም ሙቅ ውሃ በሚከማችበት ገንዳ አናት ላይ ነው።
የመርከብ ጭነቶች
የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች የመጀመሪያ እና ዋና አጠቃቀም በባህር ሰርጓጅ መርከቦች ውስጥ ነው። ዋና ጥቅማቸው ነው።ከቅሪተ አካል ነዳጅ ማቃጠያ ዘዴዎች በተቃራኒ ኤሌክትሪክ ለማመንጨት አየር አያስፈልጋቸውም። ስለዚህ የኒውክሌር ሰርጓጅ መርከብ ለረጅም ጊዜ በውሃ ውስጥ ሊቆይ የሚችል ሲሆን የተለመደው የናፍታ ኤሌክትሪክ ሰርጓጅ መርከብ ሞተሩን በአየር ለመጀመር በየጊዜው ወደ ላይ መውጣት አለበት። የኑክሌር ኃይል የባህር ኃይል መርከቦች ስትራቴጂያዊ ጥቅም ይሰጣል. በውጭ ወደቦች ወይም ከተጋላጭ ታንከሮች ነዳጅ መሙላትን ያስወግዳል።
የኑክሌር ኃይል ማመንጫ መርሆ በባህር ሰርጓጅ መርከብ ላይ ተከፋፍሏል። ይሁን እንጂ በዩኤስኤ ውስጥ በከፍተኛ ደረጃ የበለፀገ ዩራኒየም እንደሚጠቀም ይታወቃል, እና ፍጥነት መቀነስ እና ማቀዝቀዝ የሚከናወነው በቀላል ውሃ ነው. የዩኤስኤስ ኑቲሉስ የኒውክሌር ሰርጓጅ መርከብ የመጀመሪያ ሬአክተር ዲዛይን በጠንካራ የምርምር ተቋማት ተጽዕኖ አሳድሯል። ልዩ ባህሪያቱ በጣም ትልቅ የድጋሚ እንቅስቃሴ ህዳግ ናቸው፣ ይህም ነዳጅ ሳይሞላ ረጅም የስራ ጊዜ እና ከቆመ በኋላ እንደገና የመጀመር ችሎታን ያረጋግጣል። እንዳይታወቅ በንዑስ ክፍል ውስጥ ያለው የኃይል ጣቢያ በጣም ጸጥ ያለ መሆን አለበት። የተለያዩ የመደብ ሰርጓጅ መርከቦች ልዩ ፍላጎቶችን ለማሟላት የተለያዩ የኃይል ማመንጫዎች ሞዴሎች ተፈጥረዋል።
የአሜሪካ ባህር ኃይል አውሮፕላኖች አጓጓዦች የኒውክሌር ኃይል ማመንጫን ይጠቀማሉ፣መርሁም ከትልቁ ሰርጓጅ መርከቦች የተበደረ ነው ተብሎ ይታመናል። የዲዛይናቸው ዝርዝሮች እንዲሁ አልተለቀቁም።
ከአሜሪካ በተጨማሪ እንግሊዝ፣ፈረንሳይ፣ሩሲያ፣ቻይና እና ህንድ የኒውክሌር ሰርጓጅ መርከቦች አሏቸው። በእያንዳንዱ ሁኔታ, ዲዛይኑ አልተገለጸም, ነገር ግን ሁሉም በጣም ተመሳሳይ እንደሆኑ ይታመናል - ይህለቴክኒካዊ ባህሪያቸው ተመሳሳይ መስፈርቶች ውጤት ነው. ሩሲያ ከሶቪየት ሰርጓጅ መርከቦች ጋር ተመሳሳይ የሆነ ሬአክተር ያላቸው በኒውክሌር የሚንቀሳቀሱ የበረዶ አውሮፕላኖች አሏት።
የኢንዱስትሪ ጭነቶች
የጦር መሣሪያ ደረጃውን የጠበቀ ፕሉቶኒየም-239 ለማምረት የኒውክሌር ኃይል ማመንጫ ጥቅም ላይ ይውላል፣መርሁም ከፍተኛ ምርታማነት እና ዝቅተኛ የኃይል ምርት ደረጃ ነው። ይህ የሆነበት ምክንያት በዋና ውስጥ ያለው የፕሉቶኒየም ረጅም ጊዜ መቆየት ወደማይፈለጉት 240Pu.
እንዲከማች ስለሚያደርግ ነው።
Tritium ምርት
በአሁኑ ጊዜ በእንደዚህ ያሉ ስርዓቶች የሚመረተው ዋናው ቁሳቁስ ትሪቲየም (3H ወይም T) ሲሆን የሃይድሮጂን ቦምቦች ክፍያ ነው። ፕሉቶኒየም-239 ረጅም ዕድሜ ያለው 24,100 ዓመታት ነው, ስለዚህ የኒውክሌር ጦር መሳሪያ ያላቸው አገሮች ይህን ንጥረ ነገር የሚጠቀሙት ከሚያስፈልጋቸው በላይ የማግኘት አዝማሚያ አላቸው. ከ239Pu በተቃራኒ ትሪቲየም ወደ 12 ዓመታት የሚጠጋ የግማሽ ዕድሜ አለው። ስለዚህ, አስፈላጊ አቅርቦቶችን ለመጠበቅ, ይህ ራዲዮአክቲቭ የሃይድሮጅን አይዞቶፕ ያለማቋረጥ መፈጠር አለበት. ለምሳሌ በዩኤስ ውስጥ፣ ሳቫናና ወንዝ፣ ደቡብ ካሮላይና፣ ትሪቲየም የሚያመርቱ በርካታ ከባድ የውሃ ማብላያዎች አሉት።
ተንሳፋፊ የኃይል አሃዶች
የኤሌክትሪክ ኃይል እና የእንፋሎት ማሞቂያ ራቅ ባሉ አካባቢዎች ለማቅረብ የሚያስችሉ የኒውክሌር ማመንጫዎች ተፈጥረዋል። ለምሳሌ በሩሲያ ውስጥ ማመልከቻ አግኝተዋልየአርክቲክ ማህበረሰቦችን ለማገልገል የተነደፉ አነስተኛ የኃይል ማመንጫዎች። በቻይና 10 ሜጋ ዋት ኤችቲአር-10 ፋብሪካ ሙቀትን እና ሃይልን ለሚገኝበት የምርምር ተቋም ያቀርባል። በስዊድን እና በካናዳ ተመሳሳይ አቅም ያላቸው አነስተኛ ቁጥጥር ያላቸው ሬአክተሮች እየተገነቡ ነው። እ.ኤ.አ. በ 1960 እና 1972 መካከል ፣ የዩኤስ ጦር በግሪንላንድ እና በአንታርክቲካ የርቀት ማዕከሎችን ለማንቀሳቀስ የታመቀ የውሃ ማብላያዎችን ተጠቅሟል። በዘይት የሚተኮሱ የኃይል ማመንጫዎች ተተክተዋል።
የጠፈር አሰሳ
በተጨማሪም ለሀይል አቅርቦት እና ለውጭ ህዋ እንቅስቃሴ ሪአክተሮች ተዘጋጅተዋል። እ.ኤ.አ. በ 1967 እና 1988 መካከል ፣ የሶቪየት ህብረት በኮስሞስ ሳተላይቶች ላይ ትናንሽ የኒውክሌር ጭነቶችን ለመሳሪያ እና ለቴሌሜትሪ ኃይል ያስገባ ነበር ፣ ግን ይህ ፖሊሲ የትችት ኢላማ ሆነ ። ከእነዚህ ሳተላይቶች ውስጥ ቢያንስ አንዱ ወደ ምድር ከባቢ አየር ውስጥ ገብቷል፣ ይህም በካናዳ ርቀው በሚገኙ አካባቢዎች ራዲዮአክቲቭ ብክለት አስከትሏል። ዩናይትድ ስቴትስ በ 1965 በኒውክሌር የሚሠራ አንድ ሳተላይት ብቻ አመጠቀች። ነገር ግን፣ በጥልቅ የጠፈር በረራዎች፣ ሌሎች ፕላኔቶችን በሰው ሰራሽ ፍለጋ ወይም በቋሚ የጨረቃ መሰረት ላይ የሚጠቀሙባቸው ፕሮጀክቶች መገንባታቸውን ቀጥለዋል። የግድ ጋዝ-የቀዘቀዘ ወይም ፈሳሽ-ብረት የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ይሆናል, አካላዊ መርሆዎች የራዲያተሩን መጠን ለመቀነስ አስፈላጊ የሆነውን ከፍተኛውን የሙቀት መጠን ያቀርባል. በተጨማሪም, የቦታ ሬአክተር ጥቅም ላይ የሚውለውን ቁሳቁስ መጠን ለመቀነስ በተቻለ መጠን የታመቀ መሆን አለበትመከላከያ, እና በሚነሳበት እና በጠፈር በረራ ጊዜ ክብደትን ለመቀነስ. የነዳጅ ክምችት ለቦታ በረራው በሙሉ የሪአክተሩን አሠራር ያረጋግጣል።
