TihiyNoDikiy

Ссылка на прошлую часть: Как работает АЭС. Часть 1. Реактор

В прошлый раз я описал корпус и внутрикорпусное оборудование реактора ВВЭР, а в этой статье, перед тем как пойти дальше, я расскажу про активную зону реактора, почему топливо нагревает теплоноситель и что такое цепная реакция деления. Обычно, данную тему даже в научно-популярном стиле освящают с применением формул, но я попытаюсь полностью обойтись без них.

Итак, в прошлой части мы по кусочкам собрали реактор, но я не освятил вопрос касательно активной зоны реактора. Активная зона – это та область, где происходит цепная реакция деления или где находится ядерное топливо, устанавливаются ТВС.

Рисунок 1. Красное – активное зона

Хотя в корпусе реактора и находится топливо, оно располагается только в определенной части, которое я показал на рисунке 1. Там то и работает сила атома. Проходя через активную зону, теплоноситель нагревается. Думаю, это было важно освятить, так как многие считают, что активная зона - вся область внутри корпуса, где есть излучение, что не верно.

Теперь о том, почему уран, а именно изотоп урана-235 способен выделять энергию, необходимую для нагрева теплоносителя.

Атом урана, вернее ядро атома урана, состоит из протонов и нейтронов.

Рисунок 2. Ядро атома урана

Так вот ядра всех атомов, не только урана, когда на них налетает нейтрон, по-разному реагируют и взаимодействуют с ним. Когда такое случится, возможны следующие исходы.

1) Ядро может поглотить нейтрон.

Рисунок 3. Ядро поглощает нейтрон.

Когда ядро поглотит нейтрон, оно станет другим ядром или, другими словами, другим веществом. Но новое ядро будет переполнено лишней энергией, которое оно испустит через какое-то время и станет стабильным. Это почти тот случай, когда вода становится вином, а из ртуть золотом.

2) Нейтрон разделит ядро

Рисунок 4. Нейтрон делит ядро

Похоже на случай с поглощением, но здесь нестабильное ядро решило выпустить лишнюю энергию путем деления себя на два более маленьких ядра и дополнительно испустив другие микрочастицы.

3) Рассеивание

Рисунок 5. Рассеивание

Нейтрон, столкнувшись с ядром, просто отлетит в другую сторону, как при столкновении двух шариков. При чем нейтрон может просто поменять направление движения, а может отдать часть энергии ядру атома и сам не только изменит направление движения, но и потеряет часть своей скорости (или энергии).

4) Ничего не произойдет.

Да-да! Стоило это здесь указать, так как нейтрон просто может пролететь мимо и всё тут.

Чисто логически, чем больше нечего не происходит, тем хуже работает ядерная реакция и тем хуже работает сам реактор, разве не так? Есть ли способ повысить вероятность того, что нейтрон пролетая мимо ядра провзаимодействует с ним? Да, есть.

Дело в том, что ядро и нейтрон это не два твердых шарика, как мы это рисуем. Мы не знаем как они выглядят, но подчиняются они совсем другим законам физике, чем вещи из привычного нам макромира.

Казалось бы, нам нужен нейтрон, который летит очень быстро и он как бааахнет по ядру, что то разлетится в дребезги, но нет, нейтрон не ударяет по ядру, а просто попадает в радиус действия ядерных сил ядра и там по каким-то причинам, совсем не связанным с физическим ударам ему по морде, взаимодействует.

Рисунок 6. Нейтрон попадает в поле ядра

Так вот чем дольше нейтрон находится рядом с ядром, тем больше шансов, что они провзаимодействуют. А от чего зависит время нахождения рядом с ядром? Верно, от скорости. Чем медленнее нейтрон, тем он больше проводит время рядом с любимым ядром и тем больше шанс, что они там что-нибудь “провернут”.

Как же можно замедлить нейтрон? Так вот есть вещества, которые очень плохо поглощают нейтроны (при поглощении мы просто потеряем драгоценный нейтрон), но очень хорошо рассеивают нейтроны с обменом энергией между нейтроном и ядром. Если вы забыли, это пункт 3. Нейтрон сталкивается с ядром и передаёт часть своей энергии движения ядру, а сам замедляется и изменяет направление движения. Ну или по-простому, нейтрон замедляется, а вещество, которое замедляет его называется замедлитель.

Так вот в реакторе ВВЭР замедлителем является тоже вещество, что и является теплоносителем – вода. Она работает за двоих, и улучшает ядерную реакцию, и переносит тепловую энергию.

А теперь кратко о том, что вы и так знали, а именно о цепной реакции деления.

Рисунок 7. Цепная реакция деления.

Когда один нейтрон, пролетев замедлитель и снизив свою скорость, налетает на ядро урана-235, он делит его на два осколка и выделяется энергия, которая нагревает теплоноситель, но на этом реакция не останавливается, потому что кроме двух осколков и энергии, из разрушенного ядра вылетает ещё 2 – 3 нейтрона, которые в свою очередь, замедлившись в замедлителе, делят другие ядра урана-235 из которых выделяется ещё больше энергии и больше нейтронов и так до взрыва. Чтобы взрыва не было, реакцию нужно контролировать, что делают СУЗы. Про СУЗы было немного в прошлой статье. СУЗ сделаны из такого вещества, которое хорошо поглощает нейтроны (пункт 1), но не делится с образованием энергии, как в случае с ураном. Сузы висят сверху активной зоны реактора и регулируют цепную реакцию. Если её нужно замедлить, их опускают в активную зону и нейтроны начинают поглощаться в СУЗах, а если цепная реакция начинает падать и мощность реактора, соответственно, тоже, то СУЗы поднимают вверх, убирая из активной зоны.

Кстати, СУЗ не единственный способ управлять цепной реакцией деления. Есть ещё так называемое борное регулирование. Есть такое вещество – борная кислота. Она тоже хорошо поглощает нейтроны, но вводят в активную зону её по-другому, а именно растворяют в теплоносителе. Если цепную реакцию нужно снизить, растворяют, а если нужно увеличить, то вымывают.

Какое количество борной кислоты нужно растворить или как глубоко ввести в активную зону СУЗы, что мощность реактора была стабильна? Нужно, чтобы скорость генерации новых нейтронов была равна скорости их поглощения и вылету за пределы активной зоны (такое тоже имеет место быть). Другими словами, сколько нейтронов пришло, столько и ушло и реакция стабильна.

Теперь немного о уране-238. Многие считают, что раз уран обогащают для повышения концентрации изотопа урана-235, то это значит, что уран-238 ненужный мусор, но нет. Он тоже играет свою роль. Дело в том, что он сам не делится нейтронами, но хорошо поглощает нейтроны (пункт 1, поглощение нейтроном) и поглотив нейтрон, становится новым веществом – плутонием 239 (после двух b-распадов, для придирчивых). А плутоний, в первом приближении, такое же топливо, как и уран-235. Кстати, сам уран-238 тоже делится, не так сильно как уран-235, но достаточно, чтобы физикам-ядерщикам в расчетах реакторов необходимо было его учитывать. В любом случае, в реакторе уран-238 несет достаточно большой энергетический вклад, как непосредственно, так и постепенно превращаясь в плутоний. Но есть небольшой нюанс. Уран-238 очень хорошо поглощает быстрые, не замедлившиеся нейтроны и тогда уже становится плутонием. А в ВВЭР используются замедленные, тепловые нейтроны, так как уран-235, да и наработанный плутоний-239, делятся именно такими нейтронами. Конструкторы решили эту проблему в какой-то мере.

Рисунок 8. Расстояние между твэлами

ТВС состоят из твэлов, между которыми течет замедлитель/теплоноситель. Расположение сгруппированных твэлов называют решеткой. Так вот в ВВЭР используется так называемая тесная решетка, когда твэлы очень рядом к друг другу. Нейтрон, вылетев из твэла, проходит слишком короткий путь через замедлитель(воду) до следующего твэла с топливом и не успевает потерять много скорости (энергии) и влетая с большой энергией, он поглощается ядром урана-238. Далее образуется энергетически важный плутоний. Но вы скажете, что с другой стороны раз он не замедляется, то и не делит уран-235. А нет, не правда, ведь это только два соседних твэлов. Другой нейтрон просто пролетит через всю активную зону, успеет замедлиться и вызвать деления далеко от места рождения в твэле.

Надеюсь, я примерно осветил в простых словах, всё что хотел по данной теме.

И просто ради рекламы без задней мысли, мой телеграм канал, куда я публикую тоже самое =)

https://t.me/tiny_atom_page

Я: Не могу понять почему я постоянно в депрессии. Видимо, у меня проблемы со здоровьем.
Мои проблемы со здоровьем:

Всем привет.

Прошел год, как я изучаю английский язык. Начал я от уровня "могу сказать своё имя". Сей-час я cмог сдать на сертификат на B2.

В процессе учёбы, я успел попробовать разные методики и много пофилософствовать на тему построения занятий и их эффективности.

Решил от нечего делать немного описать свой опыт изучения языка в виде совокупности некоторых идей, которые пусть и субъективны, но более на мой взгляд правдивы, чем множество информации в интернете с первых страниц гугл-запросов.

Начнем.

1. Главное в языке - понимать и быть понятым

Эту фразу я услышал из уст Дмитрия Петрова, которые известен своей серией видео-уроков и так называемой "методикой", хотя ничего инновационного в ней нет.

Многие задаются вопросом: как долго учить язык? сколько времени у меня это займёт?

Обычно предлагаемый ответ состоит в том, что язык учат всю жизнь и бесконечно совершенствуют.

Так оно и есть, но не нужно забывать о цели, которую мы преследуем. Если мы можем справиться в необходимой ситуации: сказать что хотим и понять, что хотят от нас, разве этого не достаточно?

Пусть половину мысли мы показали жестами, а другую половину сказали с подсказками собеседника - мы поговорили на иностранном языке, без сомнений, а более умные слова и красивые речевые обороты придут с дальнейшими занятиями и опытом, однако, нужно быть мотивированным тем, что общаться на английском уже возможно, а на сколько хорошо, уже другой вопрос.

2. Мотивация

Многие слышали, что без мотивации никуда в любом деле и, как говорят, при изучении языка мотивация необходима.

На мой взгляд - и да, и нет. Если нет мотивации, вам не справиться, но на одной мотивации не уедешь. Она быстро утекает после нескольких занятий и уроки превращаются в рутину.

Что же действительно нужно? На мой взгляд, это любовь к языку. Вам действительно должен нравится английский и чтобы этого достичь, к сожалению, его нужно знать на уровне хотя бы ниже среднего. Когда вы можете использовать язык для реальных повседневных задач - читать, общаться, смотреть фильмы, - всё это катализатор, который запускает реакцию погружения в английский и нежелание выходить из него.

Расскажу свой опыт. Если я не занимаюсь языком какой-то промежуток времени, потом втягиваться в него очень сложно. Появляется лень, от простого использования вскипает мозг и хочется всё бросить, но постепенно используя его, я начинаю снова любить его всё больше и больше.

Любовь к английскому - это не любовь между мужчиной и женщиной. Тут всё наоборот - чем дольше вы вместе, тем любовь крепче.

Это нужно почувствовать на собственном опыте.

3. Система

Этот пункт относится к любым наукам, которые вы можете начать изучать. Нельзя смотреть каналы на ютубе, где ведущий с улыбкой рассказывает вам очередной факт или правило из языка в одном из выпусков, и реально изучать язык. Такие каналы носят развлекательный характер.

А в чем разница, спросите вы? В структурированности информации. В таких передачах темы выбираются совершенно рандомно. Там чуть чуть узнал, тут чуть чуть узнал, а в итоге куча правил, которые не понятно как использовать.

Я рекомендую взять учебник для вашего уровня и проходить его постепенно от корки до корки, не пропуская темы. Если в учебник для уровня A2, а в нем, например, 90 юнитов, вы можете учить по ниту в день и стать B1 за 3 месяца. Цифры я взял из головы, но в данном случае вы точно знаете, куда двигать, что учить и где конец пути, а так же вы сможете наметить свой путь.

Учебник - то что вам нужно 100%.

4. Выбирайте учебные материалы авторитетных изданий.

Сей-час полно книг в духе "выучить английский за неделю". Во-первых, вы и сами понимаете, что такого не бывает. В таких книгах очень много мотивирующей болтовни, которая по факту не несёт пользы. А дойдя до конца 300 страничный книги, вы узнаете основы языка, которые изложены на первых 5 страницах какого-нибудь Мёрфи.

На самом деле, изучение английского - это наука, которая изучена уже вдоль и поперёк за многие годы. Авторитетные учебники написаны так, чтобы сделать изучение языка на столько эффективным, на сколько это возможно для нашего человеческого организма. И пусть они кажутся более занудными и скучными, чем "супер-пупер система английского за 1 день", они реально работают и во всем мире вам это подтвердят, в отличии от, простите, большинства мусора на полках магазинов.

5. Учитель желателен, при возможности

Если финансы позволяют, ищите учителя. Занимайтесь один на один или в группе. В мире есть примеры великих самоучек, но большинство их и сами говорят, что  учителем дело бы у них шло быстрее.

В любом деле самообучение менее эффективно, чем под крылом учителя. На самом деле, любое обучение - самообучение и 90% времени учебы вы обязаны тратить самостоятельно. Но вот иметь мудрого наставники не лишнее. Вы можете 100 раз наступить на грабли и потратить уйму времени или же ваш преподаватель за ручку проведет вас мимо этих граблей.

Всем спасибо за внимание.