Strefazero.org https://strefazero.org/forum/ |
|
To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK https://strefazero.org/forum/viewtopic.php?f=7&t=140 |
Strona 1 z 1 |
Autor: | Andrzej_K [ 19 sie 2009 12:09 ] |
Tytuł: | To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK |
Często się można spotkać, nie wiadomo skąd wymyślone "teorie" o groźbie kolejnej eksplozji Reaktora w Czarnobylu, a zwłaszcza o groźbie eksplozji jądrowej o której m.in. wspomina całkiem dobry, ale czasem mijający się z prawdą dokument Discovery "Bitwa o Czarnobyl" Myślę, że poniższy artykuł powinien rozwiać wiele wątpliwości, Państwa. A o dodatkowe szczegóły na ten temat, można się przecież spytać Naukowców z PTN... Streszczenie: W reaktorze tym było używane paliwo ze wzbogaceniem 1,8% U-235 i choć produkował on też Pluton (np. Pu-239), to w prętach paliwowych był on i tak zbyt rozproszony, a jeszcze bardziej uległ rozporszeniu po awarii, gdy eksplodowała para oraz wodór i tlen ze dysocjowanej wody... Wybuch jądrowy w reaktorze nie może nastąpić z wielu czynników, a przede wszystkiem dlatego, że:
W innych reaktorach, ruda ta musi być w pewnym stopniu wzbogacona od niecałych 2 do 4% U-235, żeby mogła być użyteczna. Trudność w produkcji na tym polega że U235 i U238 to chemicznie TE SAME SUBSTANCJE, minimalnie różniące się masą. Wykorzystuje się więc różne metody, jak: dyfuzyjna, wirówkowa i dyszowa – każde z nich wymagają skomplikowanych aparatur, często połączonych w kaskady. Oznacza to tym samym, że na przykład tacy Talibowie w swych jaskiniach nie wyprodukują "bombki"... ...i zwykli zjadacze chleba również. Załącznik: Procent_wzbogacenia_Uranu.png [ 28.03 KiB | Przeglądane 18276 razy ] I wreszcie w broni nuklearnej: także Uran wzbogacony ,ale najczęściej AŻ DO 90% U-235 lub więcej. Owszem bywa, że może być stosowany już w broni 20% U-235, ale sama konstrukcja takiej broni wymaga wtedy umożliwenie jeszcze efektywniejszego niż zwykle wykorzystania neutronów pochodzących z rozszczepień i umożliwienie niekotrolowanej reakacji łańcuchowej. Pamiętajcie, że konstrukcja broni jądrowej różni się więc DIAMETRALNIE od reaktorów... Oczywiście w broni zamiast Uranu, stosuje się np. Pluton Pu-239. Jednak Pluton nie występuje w naturze, gdyż ze swym okresem póltrwania 24 tys. lat, uległ dawno transmutacji. Pluton produkuje się na zachodzie w reaktorach prędkich powielających (chłodzonych ciekłym Sodem, co wymaga skomplikowanego systemu jego obiegu), zaś radzieckim "wynalazkiem" są reaktory typu RMBK, które produkowały dla wojska Pluton, oraz energię dla sektora cywilno-wojskowego... Reaktory RMBK powstały w ZSRR po to, by obniżyć koszt produkcji Plutonu. Inna od zachodnich konstrukcja umozliwiła zastosowanie jako chłodziwa nie ciekłego Sodu lecz wody. Jednak wymagało to użycia grafitu jako moderatora (spowalniacza neutronów), co przyczyniło się do tego że reaktor RMBK jest niestabilny przy niskiej mocy nominalnej, a zwłaszcza gdy zawiera on już wysoce wypalone paliwo – to były główne czynniki pamiętnej awarii z 1986 r. Samo paliwo jądrowe nawet w ilości wielu ton (w RMBK-1000 192 tonu Uranu), nie stanowi niebezpieczeństwa, także ze wzgledu na ich konstrukcję. Cyrkonowe pręty paliwowe zawierają szczelnie zamknięte niewielkie pastylki dwutlenku uranu UO2 (używane w RMBK miały one rozmiar 13,5×0,9 mm – wzbogacenie, przypominam tylko 1,8% U-235). Reaktor RMBK-1000 zawiera zestaw 1693 takich prętów w kanałach grafitowych, przez które przepływała woda chłodząca – używana następnie do produkcji energii elektrycznej w ten sam sposób jak w klasycznej elektrowni węglowej. Po awarii w skutek eksplozji fizycznej pary oraz chemicznej tlenu i wodoru ze zdysocjowanej wody, materiały rozszczepialne uległy jeszcze większemu rozproszeniu niż normalnie – oznacza to tym samym mniejsze prawdopodobieństwo dojścia do ewentualnej eksplozji jądrowej (utrudnieniem tutaj dodatkowym jest wspomniane już niskie wzbogacenie paliwa). Natomiast w broni jądrowej dąży się do jak największgo skupienia wysokowzbogaconego paliwa w jak najmniejszej objętości, po to by mogło zajść w ułamku sekundy do rozszczepienia jak największej ilości jąder. Oto przykładowa bomba jądrowa – ta zrzucona na Nagasaki: http://en.wikipedia.org/wiki/Fat_Man Jak widać ze schematów umieszczonych na powyższej stronie, zawierała już w sobie wystarczającą masę krytyczną Plutonu w postaci kuli... Dlaczego więc załoga Bombowca B-29 "Bockscar" nie wyparowała z samolotem w czasie lotu? Odpowiedź jest prosta, choć bomba "Fat Man" zawierała wystarczającą masę krytyczną Pu – i to nie w postaci rozdzielonych części jak w Uranowej bombie zrzuconej wcześniej na Hiroszimę, lecz w postaci kuli – to rozpoczęcie wydajnej i szybkiej reakcji łańcuchowej przeszkadzała w tym GEOMETRIA ŁADUNKU... Dopiero gdy kula ta uległa kompresji, poprzez eksplozje klasycznych ładunków wybuchowych, nastąpił wybuch jądrowy niszczący Nagasaki... Bomba ta, nawet uzbrojona mogła być przetransportowana nad cel, gdyż normalnie powierzchnia kuli Plutonu była znaczna w stosunku do objętości. Ponieważ powierzchnia kuli wyraża się wzorem (gdzie np.: r·r to oczywiście "r do kwadratu"): Kod: 4·π·(r·r) Zaś objętość kuli: Kod: (4/3)·π·(r·r·r) To stosunek tych dwóch wielkości: Kod: [4·π·(r·r)] / [(4/3)·π·(r·r·r)] = 3/r A więc: Stosunek powierzchni do objętości kuli wynoszący 3/r jest odwrotnie proporcjonalny do promienia bryły. Dlatego też w przypadku poważnej awarii reaktora może dojść jedynie do stopienia rdzenia – jak to się stało chociażby w Three Mile Island i w Czarnobylu – ale nie do eksplozji jądrowej... Posumowując: Zniszczony reaktor jest wciąż faktycznie groźny, ale raczej pod względem ewentualnego dojścia do kolejnego wycieku. Jednak tym razem nastąpiłoby głównie skażenie okolicznej gleby, a atmosfery w minimalnym stopniu – bo teraz nie ma czynnika mogącego rozpylić radionuklidy jak w 1986 r. Ze względu na to że 10 km strefa wokół Elektrowni jest obecnie niezamieszkana, a 30 km tylko w minimalnym stopniu, to rejon ewentualnego największego skażenia wokół Elektrowni, nie stanowiłaby dużej groźby dla populacji. Realną groźbę stanowi dostanie się skażeń do pobliskiej rzeki Prypeć, a stamtąd przez Dniepr do Kijowa, jednak trzeba pamietać, że większość izotopów to chemicznie ciężkie metale więc większość z nich i tak stosunkowo szybko osiadłaby na zawsze w okolicznym mule... |
Autor: | Hubson [ 19 sie 2009 12:22 ] |
Tytuł: | Re: To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK |
Dobry artykuł. Dzięki |
Autor: | PoulN [ 26 wrz 2009 17:08 ] |
Tytuł: | Re: To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK |
Good Job! |
Autor: | czestik [ 21 maja 2013 20:53 ] |
Tytuł: | Re: To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK |
Mam pytanie trochę z innej beczki. Byłem dziś na rozmowie kwalifikacyjnej w elektrociepłowni i przypadkowo padło kilka pytań o elektrownie jądrowe. Jedno z nich brzmiało "W jaki sposób reguluje się mocą reaktora jądrowego". Odpowiedziałem, że za pomocą prętów kontrolnych. Ale podobno jest też inna dużo lepsza i powszechniejsza metoda kontroli mocy reaktora. Może mi ktoś podpowiedzieć z ciekawości jaka? |
Autor: | staszeka [ 21 maja 2013 21:45 ] |
Tytuł: | Re: To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK |
A w PWR nie ma tak przypadkiem, że skoro woda jest moderatorem, to im mniej wody będzie tym mniejsza moc, oczywiście bez przesady xD |
Autor: | MAR [ 22 maja 2013 07:55 ] |
Tytuł: | Re: To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK |
Nie bardzo wiem, co należy rozumieć pod hasłem "innej, dużo lepszej i powszechniejszej metody kontroli mocy reaktora". W reaktorach typu PWR i BWR (czyli znakomitej większości bloków energetycznych) stosuje się tak zwane "wypalające się trucizny" oraz ciekłe absorbery. Do paliwa jądrowego dodaje się Gd2O3 (trójtlenek gadolinu) a do wody chłodzącej kwas borowy. Gadolin i bor pochłaniają neutrony (są "truciznami", czyli pochłaniaczami), ale jednocześnie ulegają przemianom w inne izotopy o znacznie mniejszym przekroju czynnym na pochłanianie neutronów ("wypalają się"). Ponieważ w trakcie eksploatacji reaktora maleje reaktywność paliwa - oba te zjawiska nawzajem się kompensują. Trudno to nazwać regulacją mocy, raczej przeciwdziałaniem jej spadkowi w skali kilkunastu miesięcy eksploatacji. W reaktorach typu BWR (z wodą wrzącą) dodatkowo dochodzi bardzo efektywny mechanizm samoregulacji mocy. W chwili jej zwiększenia intensyfikacji ulega powstawanie pary, której gęstość jest około 1350 razy mniejsza od gęstości wody. To powoduje drastyczne zmniejszenie moderowania neutronów, a więc i spadek mocy reaktora. Ale to jest samoregulacja na poziomie zadanym przez położenie prętów sterujących. |
Autor: | czestik [ 22 maja 2013 20:00 ] |
Tytuł: | Re: To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK |
Bardzo dziękuje za fachowe wyjaśnienie tematu |
Autor: | Andrzej_K [ 25 maja 2013 17:15 ] |
Tytuł: | Re: To i owo o reaktorach, a zwłaszcza typu RMBK |
czestik napisał(a): Mam pytanie trochę z innej beczki. Byłem dziś na rozmowie kwalifikacyjnej w elektrociepłowni i przypadkowo padło kilka pytań o elektrownie jądrowe. Jedno z nich brzmiało "W jaki sposób reguluje się mocą reaktora jądrowego". Odpowiedziałem, że za pomocą prętów kontrolnych. Ale podobno jest też inna dużo lepsza i powszechniejsza metoda kontroli mocy reaktora. Może mi ktoś podpowiedzieć z ciekawości jaka?
O sposobach pomiarów mocy reaktora słów "kilka". Moc cieplną reaktora można mierzyć zarówno poprzez pomiar wytworzonego ciepła (tak samo jak w klasycznych silnikach cieplnych czy kotłach parowych), jak również poprzez pomiar wskazań różnych detektorów neutronów. O ile pierwszy sposób jest prostszy technicznie do zrealizowania (np. użycie termopar, itp.), to w przypadku reaktora jądrowego są to pomiary mające znaczenie uzupełniające... ...bowiem akurat w fizyce reaktorowej najbardziej istotne jest monitorowanie GĘSTOŚCI NEUTRONÓW w przestrzeni rdzenia reaktora oraz oraz szybkości ich zmian — gdyż TO WŁAŚNIE ma bardzo ważne znaczenie dla bezpiecznej eksploatacji elektrowni jądrowej. Trudność w detekcji neutronów polega m.in. na tym, że w odróżnieniu od cząstek α, czy β — nie jonizują bezpośrednio materii, z którą oddziałują... Wymaga to konstrukcji specjalnych detektorów, w których zachodzą np. charakterystyczne dla neutronów przemiany jądrowe, a te dopiero generują promieniowanie jonizujące, mogące być już mierzone różnego typu detektorami tegoż promieniowania... Istotne jest też, to, że podczas rozruchu reaktora, strumień neutronów jest minimalny, w porównaniu ze strumieniem neutronów podczas normalnej pracy — różnica ta sięgać może aż dziesięciu dekad. Oznacza, to, że NIE DA SIĘ zbudować uniwersalnego detektora neutronów dla wszystkich zakresów mocy reaktora i muszą być zastosowane różnego typu detektory, oto przykłady:
Ocena za pomocą różnego typu sond pomiarowych gęstości strumieni neutronów pozwala m.in. na optymalizację "wypalania" paliwa. Zaś wielomiejscowa kontrola pól neutronów i temperatury pozwala w porę zapobiegać powstaniu w którejś części rdzenia nadmiernemu gradientowi temperatury, co grozi uszkodzeniem koszulek paliwa i uwolnienia promieniotwórczych izotopów do obiegu cieczy chłodzącej reaktora. Prócz tego zewnętrzne detektorów poza rdzeniem, jak również stalową obudową reaktora, pozwalają ocenić ilość neutronów prędkich wydostających się poza obszar rdzenia i reaktora (aczkolwiek neutrony te zatrzymywane są w 2-metrowej osłonie biologicznej z ciężkiego betonu, tj. betonu zmieszanego z rudą żelaza) — ocena fluencji tychże prędkich neutronów, pozwalać będzie na konserwację na bieżąco zbiornika ciśnieniowego reaktora, po to by zmaksymalizować jego bezpieczną eksploatację.
Literatura: Celiński Z., Energetyka Jądrowa, PWN 1991 Kubowski J., Nowoczesne elektrownie jądrowe, WNT 2010 |
Strona 1 z 1 | Strefa czasowa: UTC + 1 |
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |