Ядролы реактор

 

 

 

Жоспар:

1. Ядролық реактор. Термоядролық реакциялар
2. Ядролық реактор
3. Атом энергиясы жөніндегі агенттік

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ядролық реактор. Термоядролық реакциялар

Ядролық жарылыстың энергиясын бейбiт мақсатта қолдану мүмкiн  емес. Сондықтан ядролық реакция кезiнде бөлiнетiн энергияны пайдалана алу үшiн тiзбектi реакцияны еркiмiзше басқара алатындай болуымыз қажет. Мұндай басқарылатын тiзбектi реакцияны ядролық реакторлар немесе атомдық қазандықтар деп аталатын қондырғыда жүзеге асырады. Ядролық реактордың жұмыс iстеу принципiн мына жерден қарап көруге болады. Реактордың негiзгi элементтерi: ядролық отын, нейтрондарды шағылдырғыш және баяулатқыш, реакторда бөлiнетiн жылуды тасымалдағыш, тiзбектi реакцияның жылдамдығын реттегiш. Реакторлар шабан және шапшаң нейтрондармен жұмыс iстейтiн реакторлар болып бөлiнедi. Алғашқы жасалған реактор шабан нейтрондарды қолданатын реактор. Уран ядросы бөлшектенгенде бөлiнетiн нейтрондардың энергиясы шамамен 1-2 МэВ. Сәйкес олардың жылдамдықтары 107 м/с, сондықтан оларды шапшаң нейтрондар деп атайды. Мұндай энергиядағы нейтрондар 235U және 238U ядроларымен бiрдей қарқындылықпен әсерлеседi. Ал табиғи уранда 235U уранның ара салмағы аз болғандықтан нейтрондар негiзiнен 238U уранмен әсерлеседi де тiзбектi реакция жүзеге аспайды. Ал жылулық қозғалыстың жылдамдығындай (шамамен 2•103 мӨс) жылдамдықпен қозғалатын нейтрондар шабан немесе жылулық нейтрондар деп аталады. Жылулық нейтрондарды 235U ядросы шапшаң нейтрондарға қарағанда 500 есе қарқындырақ жұтады. Сондықтан табиғи уранды шабан нейтрондармен сәулелендiргенде оның көп бөлiгi 238U ядросымен емес 235U ядросына жұтылады. Сондықтан тiзбектi реакцияны жүзеге асыру үшiн нейтрондарды баяулату қажет. Реактордағы нейтрондардың жылдамдығын төмендету үшiн баяулатқыштар деп аталатын заттар қолданылады. Нейтрондарды қарқынды баяулату үшiн баяулатқыштың атомының массасы нейтрон массасымен шамалас болуы керек. Әдетте баяулатқыш ретiнде кәдiмгi немесе ауыр суды және графиттi пайдаланады. Тiзбектi реакция өтiп жатқан кеңiстiктi активтi аймақ деп атайды. Активтi аймақтан нейтрондардың шығып кетпеуiн қамтамасыз ету үшiн оны нейтрон шағылдырғыштармен қаптайды. Берилий жақсы нейтрон шағылдырғыш болып табылады. Реакторды басқару арнайы жасалған басқару бiлiктерi арқылы жүзеге асады. Басқару бiлiктерi жылулық нейтрондарды қарқынды жұтатын бор мен кадмийдiң қоспаларынан жасалады. Егер ядролық отын ретiнде уранның 235U изотопымен едәуiр байытылған отын пайдаланылатын болса, реактор шапшаң нейтрондармен де жұмыс iстей алады. Бұл шапшаң нейтрондардың 238U ядросымен әсерлесуiнiң нәтижесiнде мынадай реакция тiзбегi жүзеге асады.  
Яғни уранның 238U изотопы шапшаң нейтрондарды жұтудың нәтижесiнде плутонийдiң 239Pu изотопына айналады. Ал бұл изотоп нейтрондармен әсерлесу тұрғысынан уранның 235U изотопына өте ұқсас. Сонымен шапшаң нейтрондарға арналған реактор тек 235U изотопымен тiзбектi реакцияны жүргiзiп қана қоймайды, сонымен қатар аса арзан және табиғатта кең тараған 238U изотопынан жаңа ядролық отын 239Pu алуға мүмкiндiк бередi.  
Энергия тек ауыр ядролар бөлiнген кезде ғана емес, сонымен қатар аса жеңiл ядролар бiрiккен кезде де бөлiнедi. Бұлай болуының принципиальды мүмкiндiгi меншiктi байланыс энергиясының жеңiл ядролар үшiн артып, ауыр ядролар үшiн кемуiмен байланысады. Жеңiл ядролардың бiрiгiунiң (синтезiнiң) салдарынан энергияның бөлiнуiнiң мына жерде келтiрiлген. Бұл термоядролық реакцияның мысалы болып табылады.

 

Ядролық реактор — энергия бөле отырытп басқарылмалы    ядролы тізбекті реакция жүзеге асырылатын қондырғы. Тұңғыш Я. р. Э. Фермидің басшылығымен 1942 жылдың декабрінде АҚШ-та құрылды. Ал алғашқы еуроп. Я. р. И. В. Курчатовтың жетекшілігімен 1946 жылдың декабрінде Москвада жасалды. Я. р. өзінің арналуына және қуатына қарай: э к с п е р и м е н т т і к Я. р. з е р т т е у Я. р-ы, и з о т р о п т ы қ Я. р. ж ә н е э н е р г е т и к а л ы қ Я. р. болып ажыратылады. ҚазССР ҒА-иың Ядр. физ. ин-тында 1967 жылдан бері қуаты 10 мВт ВВР-К зерттеу (жылулық) реакторы жұмыс істейді. Ол әр түрлі жаңа аппаратуралармен, есептеу техникасы мен және ерекше қондырғылармен жабдықталған. 1971 ж. Шевченко қ-нда натрийлі жылу тысығышы бар шапшаң нейтронды БН-350 энергетикалық реакторы жұмысқа қосылды. Реактор-дың электрлік қуаты 150 мВт. Ол қойылған мақсатқа сай электр энергиясын өндірумен қатар, онымен бір мезгілде, тәулігіне 120 000 м³ теңіз суын тұщытады. Бұл дүние жүзіндегі тұңғыш ядролы-тұщыландыру кондырғысы болып есептеледі.

Республикада  атом ядросы физикасы бойынша жүргізілген зерттеулер және атом энергиясын іс жүзінде пайдалану мәселесі негізінен 1957 ж. Қаз. ССР ҒА Ядр. физ.  ин-тының (ЯФИ) ұйымдастырылу кезеңінен басталады. Мұнда ядр. спектроскопия, ядр. реакция, гамма сәулелерінің ядролардан резонанстық шашырауы зерттелді. Сондай-ақ ядр. физ. зерттеулерге қажетті изохронды циклотрон, бетаспектрометр, масс-спектрометр т. б. қондырғыларды  жасау   мәселесімен айналысты.

Қазақстанда тұңғыш ядр. зерттеу реакторы (ВВР-К) 1967 ж. 30 октябрьде іске қосылды. Осы реактордың көмегімен ядр. физика, қатты денелер физикасы, радиациялық физика, химия, биология, медицина, геология т. б. ғылым салалары бойынша ғыл. -зерт. жұмыстары кеңінен жүргізіліп келеді. Реактордың жылулық қуаты өзінің ең үлкен мәніне жеткенде (10 Мвт) оның актив аймағының орталық бөлігінде жылулық нейтрондар ағыны 10¹⁴ нейтрон/мс²*сек-қа жетеді. Нейтрондар шоғымеп зерттелетін объектілерді атқылау үшін реактордың актив аймағынан әр түрлі қашықтықта диаметрі 60—100 мм бес горизонталь канал және диаметрі 60—200 мм отыз бес вертикалъ (тік) канал шығарып қойылған. Сонымен бірге реактор тұрған залда радиоактивті материалдармен жұмыс істеуге арналған «ыстық» камералар мен бокстар бар.

 

АТОМ  ЭНЕРГИЯСЫ ЖӨНІНДЕГІ АГЕНТТІК.

Қазақстан Республикасы Ғылым министрлігі — Ғылым академиясының Атом энергиясы жөніндегі агенттігі — атом энергиясын пайдалану және ядролық қаруларды таратпау жөніндегі мемлекеттік саясатты жүзеге асыратын басқару органы. ҚР Президентінің 1992 ж. 15 мамырдан Жарлығымен құрылған. Агенттік өзінің уәкілеттеріне сәйкес ядролық қызметті жүргізу жөніндегі өтініштерді карап, лицензия береді; лицензия шарттарының сақталуына мемл. қадағалау орнатып, ядролық қызмет саласында қолдануға міндетті кұжаттар тізімін бекітіп, қағидалар мен принциптерді анықтайды; меншік түріне және әкімш. бағыныштылығына қарамастан заңды тұлғалар мен жекелеген азаматтардың іс-әрекетін бақылайды; ядролық қаруларды таратпаудың және ядролық энергияны қауіпсіз пайдаланудың халықар. режимін қамтамасыз етуге байланысты қызметтерді атқарып, Атом энергиясы жөніндегі халықар. агенттікпен (АЭХА) өзара ықпалдасу шараларын іске асырып, үйлестіріп отырады; арнаулы бейядролық материалдар мен ядролық технологияларды экспорттау және импортқа алу ісіне мемл. бақылау орнатып, арнаулы халықар. ұйымдармен, өзге мемлекеттердің кадағалау органдарымен кәсіби байланысты өрістетіп, қажетті ғыл.-зерт. жұмыстар жүргізеді, осы саладан халықар. ынтымақтастықка қатысады.

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Қазақ ССР энциклопедиясы, Алматы, 1980.
2. Қазақстан Ұлттық энциклопедиясы, Алматы, 1998.
3. Қазақ ССР қысқаша энциклопедия, 3 том, Алматы, 1988.