Атом¶
Атомная отрасль — сердце сборки. Она устроена близко к реальной: уран добывают и химически перерабатывают, обогащают в каскаде центрифуг, собирают в топливные сборки и сжигают в реакторах настоящей конструкции. Отработанное топливо перерабатывается и возвращается в цикл.
в работе
Цикл целиком¶
flowchart TD
A[Добыча и<br/>выщелачивание] --> B[Конверсия<br/>в UF₆]
B --> C[Обогащение<br/>в каскаде]
C --> D[Таблетки,<br/>твэлы, ТВС]
D --> E[Реактор]
E -->|пар| T[Турбинный зал]
E -->|отработанное<br/>топливо| P[PUREX]
P -->|регенерированный U| C
P -->|плутоний| M[MOX]
C -->|хвосты| M
M --> E
P --> W[Остекловывание]- Топливный цикл — от руды до ТВС, по шагам и машинам.
- Обогащение — физика каскада, хвосты, работа разделения.
- Реакторы — РБМК, ВВЭР, БН, токамак: как устроены и как ими управлять.
- Турбинный зал — пар → энергия, сколько турбин нужно.
- Переработка — PUREX, MOX, отходы.
Почему это называется цепной реакцией¶
Ядро урана-235 поглощает нейтрон и делится на два осколка, выпуская в среднем 2–3 новых нейтрона и много энергии. Если хотя бы один из них разделит следующее ядро, реакция поддерживает себя сама.
Коэффициент размножения kэф — сколько делений в среднем вызывает одно деление:
| kэф | Состояние | Что происходит |
|---|---|---|
| < 1 | подкритичное | реакция гаснет |
| = 1 | критичное | мощность постоянна — рабочий режим реактора |
| > 1 | надкритичное | мощность растёт |
Управляют kэф стержнями СУЗ: они поглощают нейтроны. Опустили стержни — k падает, подняли — растёт. Попробуйте сами на главной странице: ползунок там — это стержни.
Что ещё влияет на k¶
- Обогащение. В природном уране всего 0,7 % делящегося U-235 — для большинства реакторов этого мало, поэтому уран обогащают.
- Замедлитель. Быстрые нейтроны после деления плохо делят U-235. Графит (РБМК) или вода (ВВЭР) замедляют их, и вероятность деления растёт.
- Теплоноситель уносит тепло. Без него реактор перегревается — в сборке реактор без теплоносителя просто стоит.
- Быстрые реакторы (БН) работают без замедлителя: быстрые нейтроны хуже делят U-235, зато превращают U-238 в плутоний — реактор нарабатывает больше топлива, чем сжигает.