Реферат: Принципы работы атомных электростанций - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Принципы работы атомных электростанций

Банк рефератов / География, экономическая география

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 129 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Принципы работы атомных электростанций. Источником энергии в существующих сегодня АЭС служат ядра тяжелых химических элементов, которые при распаде на части высвобо ждают огромную (в сравнении с химическими источниками энергии) удельную энергию. При распаде одного килограмма ядер урана выделяется столько эн ергии, сколько при сгорании примерно двух с половиной тысяч тонн угля. Эт а энергия появляется в основном в виде кинетической энергии осколков яд ер, разлетающихся и ускоряющихся под действием кулоновских сил отталки вания. Физические основы ядерной энергетик и. В состав ядер входят протоны и нейтроны. Название ядра по ла тыни звучит nucleus, поэтому эти частицы называют нуклонами. Между нуклонами е сть взаимодействий – электромагнитное и ядерное. Ядерное взаи модействие проявляется на очень малых расстояниях порядка м. Это расстояние мало в сравне нии с размерами ( м) самих атомов. Относительные величины сил кулоновского от талкивания и сил ядерного взаимодействия сильно отличаются. Внутри ядр а (на расстояниях порядка м) ядерные силы примерно в 100 раз интенсивнее, чем электричес кие, поэтому ядерное взаимодействие еще называют сильным взаимодейств ием. Потенциальная энергия взаимодействующих в ядре протонов и нейтрон ов (нуклонов) отсчитывается от того состояния, когда все составляющие яд ро части находятся далеко друг от друга. Потенциальная энергия и стабиль ных и радиоактивных ядер отрицательна, причем ее отрицательность обесп ечивается сильным взаимодействием. Если разделить полную потенциальну ю энергию ядра на количество нуклонов (протонов и нейтронов), то каждое яд ро может быть охарактеризовано удельной (на один нуклон) отрицательной п отенциальной энергией. Можно сказать, что каждый нуклон в составе ядра н аходится в глубокой потенциальной яме. Эта удельная потенциальная энер гия зависит от количества протонов и нейтронов в ядре. Для ядер химическ их элементов, соответствующих середине таблицы Менделеева – железо, ни кель, кобальт, глубина потенциальной ямы для каждого нуклона самая больш ая. Если мы проведем мысленный эксперимент по «сборке» ядра из компонент ов, то для добавления в ядро очередного протона нам потребуется сначала преодолеть кулоновское отталкивание этого протона с теми протонами, ко торые уже находятся в составе ядра, а для добавления очередного нейтрона нам не потребуется преодолевать кулоновских сил отталкивания. Зато, ког да очередной нуклон окажется на расстоянии действия ядерных сил, взаимо действие между нуклонами приводит к опусканию нуклона в глубокую потен циальную яму, которая гораздо глубже потенциального барьера электриче ских сил отталкивания. Ядерные реакции, приводящие к выделе нию энергии. Разная удельная глубина потенциальной ямы для нуклонов, вх одящих в состав разных ядер, обеспечивает возможность получения энерги и при ядерных превращениях. Например, при слиянии ядер химических элемен тов, находящихся в начале таблицы Менделеева, глубина потенциальной ямы для нуклонов во вновь полученных ядрах увеличивается, следовательно, пр и слиянии легких ядер выделяется энергия, причем в основном в виде элект ромагнитного излучения. Этот способ получения энергии реализован в вод ородной бомбе. Для того, чтобы легкие ядра приблизились друг к другу наст олько, чтобы между ними начали действовать ядерные силы нужно привести и х в движение с огромными скоростями. Тогда при столкновениях ядер их кин етической энергии будет достаточно, чтобы преодолеть потенциальный ба рьер, созданный электрическими силами отталкивания. В водородной бомбе процесс выделения энергии при синтезе более тяжелых ядер из легких неуп равляем. Если ученым удастся найти надежный и дешевый способ управления реакцией слияния легких ядер, то в распоряжении человечества окажется п рактически неисчерпаемый источник энергии. Второй путь получения энер гии связан с распадом ядер тяжелых химических элементов на осколки, кото рые становятся ядрами химических элементов, соответствующих середине таблицы Менделеева. Возможность самопроизвольного распада ядер тяжелы х элементов существует, но вероятность этого процесса невелика, поэтому ядра урана – 235 и урана – 238 живут очень долго. Вследствие самопроизвольно го распада половина от большого числа ядер урана– 235 распадается за 1, а ур ана – 238 за 7 миллиардов лет соответственно. Естественное содержание уран а– 235 составляет примерно 0,7% от общей массы. Кстати этих данных о изотопно м составе урана и временах полураспада его естественных изотопов хвата ет, чтобы оценить возраст ядер урана, входящих в состав пород Земли. Если п редположить, что в момент рождения концентрации этих ядер были примерно одинаковы, то требуется около 8 миллиардов лет, чтобы установилось наблю даемое сейчас отношение концентрации изотопов урана 235 и 238. То есть взрыв з везды, из остатков которой впоследствии образовалась Солнечная систем а, произошел примерно 8 миллиардов лет назад. Цепные реакции. Однако, если в ядро урана – 235 добавить один лишний нейтрон, т о вновь образованное ядро оказывается в возбужденном состоянии (нейтро н добавил при попадании в потенциальную яму своих соседей несколько МэВ ). Такое состояние является неустойчивым (радиоактивным). Один из путей пе рехода ядра из этого возбужденного состояния в более устойчивое состои т в том, что через очень небольшое время ядро распадается на два осколка. В ядрах– осколках соотношение между числом протонов и числом нейтронов нетипично для стабильных изотопов (природных ядер) нейтроны находятся в избытке. Ядра – осколки могут быть радиоактивными или испускать свои «лишние» нейтроны. В среднем в результате вторичных реакций радиоа ктивных ядер – осколков на одно распавшееся ядро урана появляются 2,5 ней трона (от 2 до 4). Появление в результате распада ядер новых нейтронов обусл авливает возможность осуществления положительной обратной связи: чем больше начальных нейтронов поглотится ядрами, тем больше произойдет ра спадов неустойчивых ядер, в результате этих распадов появляется еще бол ьшее количество нейтронов, которые опять поглощаются ядрами, а эти ядра в свою очередь распадаются на осколки, рождая еще большее количество ней тронов. Такая реакция носит название цепной разветвляющейся реакции. Це пь реакций может оборваться, если нейтрон покинет область, в которой име ются ядра урана, или если он будет поглощен каким-нибудь другим ядром. Пер вый из этих двух механизмов торможения цепной реакции используется в ур ановой – 235 или плутониевой – 239 ядерной бомбе. До приведения урана – 235 в у рановой бомбе в боевое состояние размеры уранового заряда велики. Поэто му нейтроны, образующиеся при самопроизвольных распадах ядер, не поглощ аются другими ядрами урана а покидают область расположения урана. Цепна я реакция гаснет, не успев развиться. С помощью обычного химического взр ыва урановый заряд «обжимают» со всех сторон и удерживают под давлением короткое время. Размеры области, занятой ураном, становятся после «обжат ия» достаточными для развития цепной ядерной реакции. За короткое время порядка 0,1 микросекунды часть ядер урана (примерно 1% от общего числа) успев ает развалиться и выделить колоссальную энергию. Остальные атомы урана, не успев прореагировать, разлетаются вследствие возрастания температу ры и давления. В урановой бомбе происходит неуправляемое выделение энер гии. Ученые научились управлять скоростью цепной ядерной реакции. Самым важ ным моментом здесь является то обстоятельство, что не все ядра – осколк и разваливаются сразу. Те осколки, что разваливаются за время меньшее секунды, производят так называемы е «мгновенные» нейтроны. Однако часть продуктов распада ядер урана в сво ю очередь распадаются с испусканием нейтронов только через ( – 100) секунд. При этих распадах появл яется всего около = 0,7 % от общего количества нейтронов, ( это касается только урана 235). Именно наличие этих «запаздывающих» нейтро нов и дает возможность регулировать скорость цепной реакции. Важную рол ь в этом регулировании играет поглощение нейтронов ядрами некоторых ат омов. Рядом с урановыми стержнями помещают стержни из материала, содержа щего атомы кадмия, поглощающие нейтроны в сотни раз эффективнее, чем ура н. Стержни можно механически перемещать и, таким образом, регулировать с корость течения цепной реакции. Если коэффициент размножения нейтроно в от одного «поколения» к другому в зоне реактора обозначить К = 2,5 где – это доля «используемых» нейтронов, то «реактивностью» н азывают соотношение (К– 1)/К. Если эта величина много меньше, чем , то нейтроны «размножаются» очень медленно и можно удобно и безопасно регулировать мощность реактора. При (К– 1)/К = 0 мощность реактора остается на неизменном уровне. Если же реактивность становится больше, чем , то в этом случае происходит очень быстрый (аварийный) подъём мощности реактора за счёт «мгновенных» нейтр онов. Устройство ядерного реактора. В ядерных реакторах энергия распада ядер урана преобразуе тся в электрическую энергию. После распада ядра кинетическая энергия ос колков ядер переходит в тепловую энергию материала, загруженного в реак тор. Плотность тепловыделения в энергетических ядерных реакторах дост игает сотен кВт на литр объема активной зоны. Эта энергия с помощью жидко сти, протекающей по трубам внутри рабочей зоны реактора (первый контур ц иркуляции), переносится в теплообменники. Здесь она используется для тог о, чтобы нагреть и превратить в пар воду. Водяной пар направляют в турбину , производящую электрический ток. Расширяясь и совершая работу по вращен ию турбины, пар охлаждается. Чтобы циклически использовать одну и ту же в оду, отработавший пар охлаждают в теплообменниках второго контура цирк уляции и вновь направляют к теплообменникам первого контура. Таким обра зом, ядерный реактор представляет собой тепловую машину, в которой нагре вателем служит уран в рабочей зоне, а холодильником обычно служит вода п ротекающей мимо электростанции реки. Горячая вода частично направляет ся на обогрев домов и производственных помещений в городках при АЭС. Коэ ффициент полезного действия такой тепловой машины, преобразующей тепл овую энергию в электрическую, обычно не превышает 30%. По этому показателю атомные электростанции ничем не отличаются от обычных тепловых электр останций. Технические и экономические показат ели АЭС. Чтобы обеспечить работу одного энергоблока мощностью в ты сячу мегаватт ( Вт) нужно (с учетом КПД), чтобы в рабоч ей зоне за год распалось примерно 1200 кг ядер урана. Если АЭС должна работат ь около 30 лет, то всего за время ее эксплуатации «сгорит» около 36 тонн урана – 235. В один такой энергоблок загружается около 180 тонн обогащенного урано вого горючего. Обогащение составляет 1,8%, то есть от всего количества уран а только 1,8% составляет уран – 235. Итак, в реакторе находится около 3 тонн ура на – 235, а всего сгорает 36 тонн. Значит, на АЭС регулярно происходит частичн ая перезагрузка топлива, тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) заменяют. Испол ьзуется, однако, только около 1,5% всего урана, то есть даже не весь уран – 235 « сгорает». Стоимость 1 кг чистого урана в 1985 году была около $ 40. Обогащение стоит еще ок оло $100. Изготовление ТВЭЛ обходится примерно в $ 300. Стоимость одного энерго блока на 1000 мегаватт составляла в те же годы около 2 миллиардов долларов. Ст оимость самого урана при начальной загрузке составляла только 4% от обще й стоимости блока. Десятикратная замена ТВЭЛ увеличивает расходы до 2,8 ми ллиарда долларов. Если стоимость 1 киловатт часа электроэнергии равняла сь $0,1, то за время своей эксплуатации энергоблок АЭС должен был произвест и электроэнергии на 30 миллиардов долларов. Таким образом, АЭС окупает себ я десятикратно. Так ли это на самом деле и хорошо ли это?
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Меня Люся бросила.
- Да ладно тебе! У тебя ещё сто таких будет!
- Ещё сто?! Господи, да за что?..
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по географии, экономической географии "Принципы работы атомных электростанций", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru