เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์: ประวัติความเป็นมาของการสร้างและหลักการทำงาน วัตถุประสงค์และขอบเขตการใช้งาน เครื่องปฏิกรณ์ในวิศวกรรมไฟฟ้าคืออะไร

เครื่องปฏิกรณ์ที่มีการระบายความร้อนด้วยอากาศตามธรรมชาติหรือแบบบังคับได้รับการออกแบบมาเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรในเครือข่ายไฟฟ้าและรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าในการติดตั้งระบบไฟฟ้าในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในระบบไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 และ 60 เฮิรตซ์ในสภาวะอากาศเย็นปานกลาง และในสภาพอากาศเขตร้อนที่แห้งและชื้นสำหรับการติดตั้งทั้งภายในและภายนอก

เครื่องปฏิกรณ์ใช้ในวงจรของสถานีไฟฟ้าและสถานีย่อยที่มีพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าตามข้อมูลหนังสือเดินทาง

การใช้เครื่องปฏิกรณ์ทำให้สามารถจำกัดกระแสปิดที่กำหนดของเบรกเกอร์วงจรเชิงเส้นได้ และรับประกันความต้านทานความร้อนของสายเคเบิลขาออก ต้องขอบคุณเครื่องปฏิกรณ์ เส้นที่ไม่เสียหายทั้งหมดอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าใกล้กับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (เครื่องปฏิกรณ์จะรักษาแรงดันไฟฟ้าบนบัสบาร์) ซึ่งจะเพิ่มความน่าเชื่อถือของการติดตั้งระบบไฟฟ้าและอำนวยความสะดวกในสภาพการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า

เครื่องปฏิกรณ์ได้รับการออกแบบให้ใช้งานกลางแจ้ง (UHL การปรับเปลี่ยนภูมิอากาศ, ตำแหน่ง T หมวด 1 ตาม GOST 15150-69) และในพื้นที่ปิดที่มีการระบายอากาศตามธรรมชาติ (UHL การปรับเปลี่ยนภูมิอากาศ, หมวดตำแหน่ง T 2, 3 ตาม GOST 15150-69)

ข้อกำหนดการใช้งาน:

• ความสูงในการติดตั้งเหนือระดับน้ำทะเล, ม. 1,000;
• ประเภทของบรรยากาศที่สถานที่ติดตั้งประเภท I หรือประเภท II ตาม GOST 15150-69 และ GOST 15543-70
• ค่าการทำงานของอุณหภูมิอากาศแวดล้อม °C จากลบ 50 ถึงบวก 45
• ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศที่อุณหภูมิบวก 27 °C, % 80;
• ความต้านทานต่อแผ่นดินไหวในระดับ MSK-64 GOST 17516-90 จุดที่ 8 - สำหรับการติดตั้งในแนวตั้งและขั้นบันได (มุม) 9 - สำหรับการติดตั้งในแนวนอน

แผนผังการเชื่อมต่อและตำแหน่งของเฟสเครื่องปฏิกรณ์

ตามรูปแบบการเชื่อมต่อเครือข่าย เครื่องปฏิกรณ์จะแบ่งออกเป็นเครื่องเดี่ยวและคู่ เครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวที่มีกระแสไฟพิกัดสูงกว่า 1600 A สามารถมีขดลวดแบบหน้าตัดของสองส่วนที่เชื่อมต่อแบบขนานได้ แผนผังสำหรับการสลับเฟสแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 - แผนผังของการสลับเฟส

ขึ้นอยู่กับตำแหน่งการติดตั้งและลักษณะของสวิตช์เกียร์ ชุดเครื่องปฏิกรณ์สามเฟสสามารถมีการจัดเรียงเฟสในแนวตั้ง ขั้นบันได (เชิงมุม) และแนวนอน ดังแสดงในรูปที่ 2, 3, 4

รูปที่ 2 - การจัดเรียงแนวตั้ง (เชิงมุม)

รูปที่ 3 - การจัดเรียงแบบขั้นบันได

รูปที่ 4 - การจัดเรียงแนวนอน

เครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ เครื่องปฏิกรณ์กลางแจ้ง (ประเภทตำแหน่ง 1) และเครื่องปฏิกรณ์สำหรับระดับแรงดันไฟฟ้า 20 kV ผลิตขึ้นโดยมีการจัดเฟสแนวนอนเท่านั้น เฟสเครื่องปฏิกรณ์ที่ผลิตขึ้นสำหรับการติดตั้งในแนวตั้งสามารถใช้ได้ทั้งสำหรับการติดตั้งแบบขั้นบันได (เชิงมุม) และแนวนอน เฟสเครื่องปฏิกรณ์ที่ผลิตขึ้นสำหรับการติดตั้งแบบขั้นบันได (มุม) สามารถใช้สำหรับการติดตั้งในแนวนอนได้เช่นกัน เฟสเครื่องปฏิกรณ์ที่ผลิตสำหรับการติดตั้งในแนวนอนไม่สามารถใช้สำหรับการติดตั้งในแนวตั้งหรือขั้นบันได (เชิงมุม)

เครื่องปฏิกรณ์ได้รับการออกแบบเป็นเฟส

แต่ละเฟสของเครื่องปฏิกรณ์ (ดูรูปที่ 5, 6) เป็นตัวเหนี่ยวนำที่มีรีแอคแตนซ์อินดัคทีฟเชิงเส้นโดยไม่มีแกนแม่เหล็กที่เป็นเหล็ก ขดลวดขดลวดถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบการพันสายเคเบิลในรูปแบบของการหมุนศูนย์กลางซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยเสารองรับที่อยู่ในแนวรัศมี (โครงสร้างคอนกรีตหรือสำเร็จรูป) ลำโพงติดตั้งอยู่บนฉนวนรองรับ ซึ่งมีระดับฉนวนที่จำเป็นสำหรับระดับแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน ขดลวดพันด้วยสายไฟขนานตั้งแต่หนึ่งเส้นขึ้นไป ขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่กำหนด ขดลวดเฟสทำจากลวดปฏิกรณ์หุ้มฉนวนพิเศษพร้อมตัวนำอะลูมิเนียม คอยล์เฟสแบบ "C" สำหรับแนวตั้งและแบบ "SG" สำหรับการติดตั้งแบบขั้นบันได (เชิงมุม) มีทิศทางขดลวดตรงข้ามกับเฟสคอยล์แบบ "B", "H" ซึ่งรับประกันการกระจายแรงที่เกิดขึ้นในขดลวดในระหว่าง ไฟฟ้าลัดวงจร สายนำที่คดเคี้ยวทำในรูปแบบของแผ่นอลูมิเนียม และลวดตะกั่วแต่ละเส้นจะมีแผ่นสัมผัสของตัวเอง การออกแบบนี้ทำให้การติดตั้งและการติดตั้งบัสบาร์ของเครื่องปฏิกรณ์ทำได้ง่ายและสะดวก

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวที่มีขดลวดแบบขวาง ขดลวดจะประกอบด้วยส่วนที่เชื่อมต่อแบบขนานสองส่วนของขดลวดที่พันในทิศทางตรงกันข้าม

ในเครื่องปฏิกรณ์แบบคู่ ขดลวดของขดลวดประกอบด้วยขดลวดสองกิ่งที่มีการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันสูงและมีทิศทางการพันของขดลวดของกิ่งที่เหมือนกัน

มุม (Ψ) ระหว่างขั้วของขดลวดเฟสจะแสดงในรูปที่ 7, 8, 9 และโดยปกติจะเป็น 0 องศา; 90°; 180°; 270°. มุมจะถูกนับทวนเข็มนาฬิกาและกำหนดโดย:

• สำหรับเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยว:
  • จากขั้วล่างถึงขั้วบน - สำหรับการพันแบบง่าย
  • จากขั้วล่างและบนถึงขั้วกลาง - สำหรับการพันขดลวด
• สำหรับเครื่องปฏิกรณ์คู่ - จากเทอร์มินัลด้านล่างถึงเทอร์มินัลกลาง และจากเทอร์มินัลกลางไปยังเทอร์มินัลด้านบน

รูปที่ 7 - มุมระหว่างขั้วขดลวดเฟสของเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยว

รูปที่ 8 - มุมระหว่างขั้วขดลวดเฟสของเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวที่มีขดลวดแบบตัดขวาง

รูปที่ 9 - มุมระหว่างขั้วขดลวดเฟสของเครื่องปฏิกรณ์คู่

เครื่องหมายขั้วต่อจะอยู่ที่ด้านบนสุดของแถบขั้วต่อแต่ละแถบ

หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นั้นขึ้นอยู่กับการเพิ่มค่ารีแอกแตนซ์ของขดลวด ณ เวลาที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการลด (ข้อ จำกัด ) ของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและทำให้สามารถรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าของการเชื่อมต่อที่ไม่เสียหายได้ในขณะนี้ ของการลัดวงจร

เครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวอนุญาตให้มีรูปแบบปฏิกิริยาหนึ่งหรือสองขั้นตอน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งการติดตั้งในรูปแบบการเชื่อมต่อเฉพาะ เครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวจะใช้เป็นแบบเส้นตรง (เดี่ยว) กลุ่มและแบบตัดกัน

แผนผังสำหรับการใช้เครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวแสดงในรูปที่ 10

รูปที่ 10 - แผนผังสำหรับการใช้เครื่องปฏิกรณ์เดี่ยว

เครื่องปฏิกรณ์แบบเส้น L1 จำกัดกำลังไฟฟ้าลัดวงจรบนสายขาออก ในเครือข่าย และที่สถานีย่อยที่ป้อนบนสายนี้ แนะนำให้ติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์แบบเส้นหลังเบรกเกอร์ ในกรณีนี้กำลังการแตกหักของเบรกเกอร์เชิงเส้นจะถูกเลือกโดยคำนึงถึงข้อ จำกัด ของกำลังไฟฟ้าลัดวงจรโดยเครื่องปฏิกรณ์เนื่องจากไม่น่าจะเกิดอุบัติเหตุในส่วน "สวิตช์ - เครื่องปฏิกรณ์"

เครื่องปฏิกรณ์กลุ่ม L2 ใช้ในกรณีที่สามารถเชื่อมต่อการเชื่อมต่อพลังงานต่ำเข้าด้วยกันในลักษณะที่เครื่องปฏิกรณ์ที่จำกัดการเชื่อมต่อทั้งกลุ่มไม่นำไปสู่แรงดันไฟฟ้าตกที่ยอมรับไม่ได้ในโหมดปกติ เครื่องปฏิกรณ์แบบกลุ่มช่วยให้คุณประหยัดปริมาตรของสวิตช์เกียร์ (RU) เมื่อเทียบกับตัวเลือกในการใช้เครื่องปฏิกรณ์เชิงเส้น

เครื่องปฏิกรณ์ L3 แบบตัดขวางใช้ในระบบสวิตช์เกียร์ของสถานีและสถานีย่อยที่ทรงพลัง โดยการแยกแต่ละส่วน จะจำกัดกำลังไฟฟ้าลัดวงจรภายในตัวสถานีและสวิตช์เกียร์ การใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบหน้าตัดมีความเกี่ยวข้องกับการจำกัดระดับที่สำคัญของกำลังไฟฟ้าลัดวงจร ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงแรงดันไฟฟ้าตกขนาดใหญ่ในโหมดพิกัด เราควรพยายามเพื่อให้ได้ค่าสูงสุดของตัวประกอบกำลัง "cos" ที่ผ่าน เครื่องปฏิกรณ์แบบโหลด เครื่องปฏิกรณ์แบบตัดขวางไม่ได้มาแทนที่เครื่องปฏิกรณ์เชิงเส้นและแบบกลุ่ม เนื่องจากในกรณีที่ไม่มีเครื่องปฏิกรณ์แบบหลัง กระแสลัดวงจรจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางเครื่องจึงไม่ถูกจำกัด

เครื่องปฏิกรณ์คู่ช่วยให้สามารถจำกัดกระแสลัดวงจรในขั้นตอนเดียวได้อย่างสมบูรณ์โดยทำปฏิกิริยาโดยตรงกับวงจรกำเนิดหลัก (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า) และจัดให้มี: ทำให้แผนภาพการเดินสายและการออกแบบสวิตช์เกียร์ง่ายขึ้น การปรับปรุงตัวประกอบกำลัง การปรับปรุงระบอบการปกครองของความเครียดโดยมีสาขาที่โหลดเท่ากันโดยประมาณ กำลังผลิตเชื่อมต่อกับขั้วต่อหน้าสัมผัสตรงกลาง อนุญาตให้ใช้อัตราส่วนโหลดสาขาใดๆ ภายในขีดจำกัดของกระแสโหลดปัจจุบันที่อนุญาตในระยะยาว รีแอกแตนซ์ของสาขาเครื่องปฏิกรณ์ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงาน ในโหมดการทำงาน (การเชื่อมต่อแบบ back-to-back) คุณสมบัติการจำกัด การสูญเสียพลังงาน และพลังงานรีแอกทีฟจะมีเพียงเล็กน้อย

ในโหมดลัดวงจร ปฏิกิริยาของสาขาเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งเชื่อมต่อที่เสียหายนั้นถูกแสดงออกมาอย่างเต็มที่ เนื่องจากอิทธิพลของกระแสการทำงานที่ค่อนข้างเล็กของสาขาของการเชื่อมต่อที่ไม่เสียหายนั้นไม่มีนัยสำคัญ ในกรณีที่มีกำลังผลิตอยู่ที่ด้านข้างของสาขาเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งเป็นช่องทางที่การเชื่อมต่อที่เสียหายถูกป้อนเข้าไป กระแสไฟฟ้าในทั้งสองสาขาของเครื่องปฏิกรณ์คู่จะผ่านไปแบบอนุกรม (เปิดสวิตช์อย่างสม่ำเสมอ) และเนื่องจากปฏิกิริยาเพิ่มเติมที่เกิดจากการเหนี่ยวนำร่วมกัน ของกิ่งก้านนั้น คุณสมบัติการจำกัดกระแสของเครื่องปฏิกรณ์จะแสดงออกมาอย่างสมบูรณ์

เครื่องปฏิกรณ์คู่ถูกใช้เป็นกลุ่มและแบบตัดขวาง (ดูรูปที่ 11)

รูปที่ 11 - แผนผังสำหรับการใช้เครื่องปฏิกรณ์คู่

เครื่องปฏิกรณ์จะต้องถูกใช้ตามวัตถุประสงค์และทำงานในสภาวะที่สอดคล้องกับการออกแบบทางภูมิอากาศและประเภทตำแหน่ง

ในกรณีที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแสเพื่อจุดประสงค์อื่นนอกเหนือจากจุดประสงค์ที่ตั้งใจไว้ ควรคำนึงถึงความเป็นไปได้ของอิทธิพลของแบบวิธีการทำงาน (โหลดเกิน แรงดันไฟเกิน ผลกระทบอย่างเป็นระบบของกระแสช็อก) ต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของเครื่องปฏิกรณ์ บัญชี.

โหมดโหลดและการทำความเย็นของเครื่องปฏิกรณ์จะต้องสอดคล้องกับข้อมูลหนังสือเดินทาง

โหลดแรงกระแทกที่กระทำในทิศทางที่แตกต่างกันบนกิ่งก้านของเครื่องปฏิกรณ์คู่ จากการสตาร์ทด้วยตนเองของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่อยู่ด้านหลังเครื่องปฏิกรณ์ ไม่ควรเกินกระแสไฟฟ้าที่กำหนดห้าเท่าและคงอยู่นานกว่า 15 วินาที ไม่แนะนำให้ปล่อยให้เครื่องปฏิกรณ์สัมผัสกับแรงกระแทกดังกล่าวมากกว่า 15 ครั้งต่อปี

เมื่อใช้เครื่องปฏิกรณ์คู่ในวงจรที่กระแสไฟฟ้าเริ่มต้นเองของเครื่องจักรไฟฟ้าในทิศทางที่ต่างกันในกิ่งก้านของเครื่องปฏิกรณ์สามารถเกินกระแสไฟที่กำหนดของเครื่องปฏิกรณ์ได้ 2.5 เท่า ต้องเปิดกิ่งสลับสลับกับการหน่วงเวลาอย่างน้อย 0.3 วินาที

ควรติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ภายในอาคารในห้องที่แห้งและมีอากาศถ่ายเท ซึ่งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างไอเสียและอากาศที่จ่ายไม่เกิน 20 ºС

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ต้องการอุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับที่โหลดที่กำหนด ขดลวดเฟสจะต้องถูกเป่าด้วยอากาศที่อัตราการไหลของอากาศ 3 - 5 ลบ.ม./นาที ต่อกิโลวัตต์ของการสูญเสีย* การจ่ายอากาศเย็นจากด้านล่างผ่านรูตรงกลางฐานรากจะมีประสิทธิภาพมากที่สุด**

ควรติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์กลางแจ้งในสถานที่ที่กำหนดเป็นพิเศษซึ่งมีรั้วตามข้อบังคับปัจจุบัน

เพื่อป้องกันขดลวดเฟสจากการสัมผัสกับฝนและแสงแดดโดยตรง สามารถติดตั้งกันสาดทั่วไปหรือหลังคาป้องกันได้โดยติดตั้งแยกกันในแต่ละเฟส

ต้องติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์บนฐานราก ซึ่งมีความสูงระบุไว้ในเอกสารข้อมูลเครื่องปฏิกรณ์

ที่สถานที่ติดตั้งไม่อนุญาตให้มีวงจรลัดวงจรชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกในผนังของสถานที่ที่กำหนดไว้สำหรับการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ในโครงสร้างของฐานรากและรั้ว การปรากฏตัวของวัสดุแม่เหล็กจะเพิ่มการสูญเสีย ความร้อนที่มากเกินไปของชิ้นส่วนโลหะที่อยู่ติดกันเป็นไปได้ และในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจร แรงที่เป็นอันตรายจะเกิดขึ้นกับองค์ประกอบโครงสร้างที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก สิ่งที่อันตรายที่สุดจากมุมมองของความร้อนสูงเกินไปที่ยอมรับไม่ได้คือโครงสร้างโลหะส่วนปลาย - พื้นเพดาน

ในกรณีที่มีวัสดุแม่เหล็กอยู่จำเป็นต้องรักษาระยะห่างในการติดตั้ง X, Y, Y1, h, h1 จากเครื่องปฏิกรณ์ไปยังโครงสร้างอาคารและรั้วที่ระบุในหนังสือเดินทางของเครื่องปฏิกรณ์

ในกรณีที่ไม่มีวัสดุแม่เหล็กและวงจรนำไฟฟ้าแบบปิดในโครงสร้างอาคารและรั้ว ระยะการติดตั้งสามารถลดลงเป็นระยะห่างของฉนวนได้ตามกฎการติดตั้งระบบไฟฟ้า (PUE)

เมื่อติดตั้งเฟสเครื่องปฏิกรณ์ในแนวนอนและแบบขั้นตอน (เชิงมุม) จำเป็นต้องปฏิบัติตามระยะทางขั้นต่ำ S และ S1 อย่างเคร่งครัดระหว่างแกนของเฟสที่ระบุในหนังสือเดินทางซึ่งกำหนดโดยแรงกระทำในแนวนอนที่อนุญาตพร้อมรับประกันความต้านทานไฟฟ้าไดนามิก

ระยะห่างเหล่านี้สามารถลดลงได้ ถ้าในแผนภาพการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ ค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ของกระแสไฟกระชากน้อยกว่าค่าของกระแสไฟฟ้าที่ทนต่อไฟฟ้าไดนามิก ระบุไว้ในหนังสือเดินทางของเครื่องปฏิกรณ์.

* ปริมาณอากาศเย็นเป็นไปตามเอกสารข้อมูลเครื่องปฏิกรณ์
** โซลูชันการออกแบบสำหรับการจ่ายอากาศเย็นถูกกำหนดและนำไปใช้โดยผู้บริโภคโดยอิสระ

สำหรับทุกเฟสของเครื่องปฏิกรณ์ของการติดตั้งในแนวตั้งและเฟส "B" และ "SG" ของเครื่องปฏิกรณ์ของการติดตั้งแบบขั้นบันได (เชิงมุม) แผ่นสัมผัสของขั้วต่อเดียวกัน (ล่าง, กลาง, บน) ระหว่างการติดตั้งจะต้องอยู่ในแนวตั้งเดียวกัน เหนือสิ่งอื่นใด

ในการเลือกตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดของหมุดจากมุมมองของการเชื่อมต่อกับบัสบาร์ อนุญาตให้หมุนแต่ละเฟสโดยสัมพันธ์กับอีกเฟสหนึ่งรอบแกนแนวตั้งที่มุมเท่ากับ 360°/N โดยที่ N คือจำนวน คอลัมน์เฟส

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยว ให้ใช้ขั้ว “L2” ด้านล่างทั้งหมดหรือขั้ว “L1” ด้านบนทั้งหมดเป็นขั้วจ่าย (ดูรูปที่ 7)

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวที่มีขดลวดแบบตัดขวาง ให้ใช้ "L2" ด้านล่างและด้านบนเป็นขั้วจ่าย หรือขั้วต่อ “L1” ตรงกลาง (ดูรูปที่ 8)

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์คู่ - กำลังผลิตต้องต่อเข้ากับขั้วกลาง “L1-M1”จากนั้นขั้วล่างของ “M1” จะเป็น หนึ่งและขั้วบน “L2” จะเป็น อื่นการเชื่อมต่อสามเฟส (ดูรูปที่ 9)

เพื่อป้องกันเทอร์มินัลเครื่องปฏิกรณ์จากแรงไฟฟ้าลัดวงจร บัสบาร์จะต้องจ่ายให้กับเครื่องปฏิกรณ์ในทิศทางแนวรัศมีโดยยึดไว้ที่ระยะห่างไม่เกิน 400-500 มม.

ก่อนเริ่มการติดตั้งจำเป็นต้องตรวจสอบความต้านทานของฉนวนของขดลวดเฟสที่สัมพันธ์กับตัวยึดทั้งหมด ความต้านทานของฉนวนวัดด้วยเมกเกอร์ที่มีแรงดันไฟฟ้า 2,500 V (อนุญาตให้ใช้เมกเกอร์ 1,000 V) ค่าความต้านทานของฉนวนต้องมีอย่างน้อย 0.5 MOhm ที่อุณหภูมิบวก (10-30) °C

การบำรุงรักษาเครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยการตรวจสอบภายนอก (ทุกๆ สามเดือนของการทำงาน) การทำความสะอาดฉนวนและขดลวดจากฝุ่นด้วยอากาศอัด และการตรวจสอบการต่อลงดิน

การบรรจุเฟสของเครื่องปฏิกรณ์ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยในระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษา

บรรจุภัณฑ์สำหรับการขนส่งเป็นกล่องแผงสำเร็จรูปตาม GOST 10198-91 ซึ่งประกอบจากแต่ละแผง (แผงด้านล่าง ด้านข้างและด้านท้าย ฝาปิด) ยึดด้วยตะปู

แต่ละเฟสจะบรรจุในกล่องแยกต่างหากพร้อมกับส่วนประกอบและตัวยึดที่จำเป็นสำหรับการติดตั้งและการเชื่อมต่อ

เฟสถูกติดตั้งที่ด้านล่างบนแผ่นไม้และติดกับด้านล่างโดยใช้บล็อกไม้ที่อยู่ระหว่างเสารองรับ แถบถูกตอกตะปูไปที่ด้านล่างและป้องกันไม่ให้เฟสเคลื่อนที่ในกล่องในระนาบแนวนอน

เฟสที่ส่งไปยังพื้นที่ห่างไกลซึ่งขนส่งทางน้ำได้รับการรักษาความปลอดภัยเพิ่มเติมด้วยลวดสลิง ซึ่งป้องกันเฟสไม่ให้เคลื่อนที่ในกล่องในระนาบแนวตั้ง

ตัวยึดจะบรรจุในถุงพลาสติกและวางไว้ภายในขดลวดเฟส

เอกสาร (หนังสือเดินทาง คู่มือ) บรรจุในถุงพลาสติกและวางไว้ระหว่างการหมุนของการพันเฟส

โดยทั่วไป ชุดเครื่องปฏิกรณ์สามเฟสประกอบด้วย:

• เฟส;
• แทรก*;
• สนับสนุน*;
• หน้าแปลน;
• อะแดปเตอร์ *;
• ฉนวน;
• รัด;
• ชุดป้องกันสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง**.

____________________

* สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์ RT
** สำหรับเครื่องปฏิกรณ์กลางแจ้ง (ซีรี่ส์ RB, RT) ตามคำขอของผู้บริโภค

โครงสร้างระดับตำนาน

เครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์ RB

1. สัญลักษณ์ของเครื่องปฏิกรณ์คอนกรีตจำกัดกระแสที่มีการจัดเรียงเฟสแนวตั้ง พร้อมระบบระบายความร้อนด้วยอากาศตามธรรมชาติ ระดับแรงดันไฟฟ้า 10 kV พร้อมพิกัดกระแสไฟฟ้า 1,000 A พร้อมค่ารีแอกแตนซ์อินดัคทีฟที่พิกัด 0.45 โอห์ม เวอร์ชันภูมิอากาศ UHL ประเภทตำแหน่ง 1
   RB 10 - 1,000 - 0.45 UHL 1 GOST 14794-79
2. เช่นเดียวกับการจัดเรียงเฟสแนวนอน โดยบังคับการระบายความร้อนด้วยอากาศ ระดับแรงดันไฟฟ้า 10 kV ด้วยพิกัดกระแส 2500 A พร้อมรีแอคแตนซ์อินดัคทีฟ 0.35 โอห์ม เวอร์ชันภูมิอากาศ UHL หมวดตำแหน่ง 3
   RBDG 10 - 2500 - 0.35 UHL 3 GOST 14794-79

เครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์ RT

1. สัญลักษณ์ของเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวจำกัดกระแสไฟสามเฟสที่ตั้งค่าไว้ด้วยการจัดเรียงเฟสแนวตั้ง ระดับแรงดันไฟฟ้า 10 กิโลโวลต์ ด้วยกระแสไฟที่กำหนด 2,500 A โดยมีปฏิกิริยาอินดัคทีฟระบุ 0.14 โอห์ม พร้อมขดลวดของลวดเครื่องปฏิกรณ์ที่มีตัวนำอะลูมิเนียม พร้อมระบบระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ รุ่นภูมิอากาศ UHL ประเภทที่พัก 3
   RTV 10-2500-0.14 AD UHL 3 TU 3411-020-14423945-2009.
2. เช่นเดียวกับการจัดเรียงเฟสแนวนอนระดับแรงดันไฟฟ้า 20 kV ด้วยกระแสไฟที่กำหนด 2,500 A โดยมีปฏิกิริยารีแอคแตนซ์เล็กน้อยที่ 0.25 โอห์มพร้อมขดลวดของเครื่องปฏิกรณ์ด้วยตัวนำอะลูมิเนียม (หรือทองแดง) พร้อมการระบายความร้อนด้วยอากาศตามธรรมชาติ การออกแบบภูมิอากาศ ยานพาหนะ ประเภทตำแหน่งที่ 1
   RTG 20-2500-0.25 TS 1 TU 3411-020-14423945-2009

ข้อมูลทางเทคนิค

ข้อมูลพื้นฐานและพารามิเตอร์ทางเทคนิคแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1- ข้อกำหนดทางเทคนิค

ชื่อพารามิเตอร์	ค่าพารามิเตอร์	บันทึก
ระดับแรงดันไฟฟ้า kV	6, 10, 15, 20
แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการสูงสุด kV	7,2; 12; 17,5; 24	ตามระดับแรงดันไฟฟ้า
ความถี่ เฮิรตซ์	50
ประเภทของการดำเนินการ	เดี่ยว; แฝด	วิธีการเชื่อมต่อเครือข่าย
จัดอันดับกระแส A	400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000
รีแอคแทนซ์อุปนัยที่กำหนด, โอห์ม 1)	0,14; 0,18; 0,20; 0,22; 0,25; 0,28; 0,35; 0,40; 0,45; 0,56
การรวมกันของกระแสที่กำหนดและรีแอคแตนซ์แบบเหนี่ยวนำ: - เดี่ยวสำหรับ 6 และ 10 kV - เดี่ยวสำหรับ 15 และ 20 kV - สองเท่าสำหรับ 6 และ 10 kV	400-0.35; 400-0.45; 630-0.25;630-0.40; 630-0.56; 1,000-0.14; 1,000-0.22; 1,000-0.28; 1,000-0.35; 1,000-0.45; 1,000-0.56; 1600-0.14; 1600-0.20; 1600-0.25; 16.00-0.35 น. 2500-0.14; 2500-0.20; 2500-0.25; 2500-0.35; 4000-0.10; 4000-0.181000-0.45; 1,000-0.56; 1600-0.25; 16.00-0.35 น. 2500-0.14; 2500-0.20; 2500-0.25; 2500-0.352×630-0.25; 2×630-0.40;2×630-0.56; 2×1,000-0.14;2×1,000-0.22; 2×1,000-0.28;2×1,000-0.35; 2×1,000-0.45;2×1,000-0.56; 2×1600-0.14;2×1600-0.20; 2×1600-0.25;2×1600-0.35; 2×2500-0.14;2×2500-0.20	เครื่องปฏิกรณ์ประเภท RB ซีรีส์ RT ซีรีส์ RT ซีรีส์ RB ซีรีส์
การจัดเรียงเฟส	แนวตั้ง ก้าว (เชิงมุม) แนวนอน
ความคลาดเคลื่อนต่อค่าที่กำหนด, %: - รีแอคแทนซ์แบบเหนี่ยวนำ - การสูญเสียกำลัง - สัมประสิทธิ์การเชื่อมต่อ	จาก 0 ถึง +15+15+10
ระดับความต้านทานความร้อนของฉนวน	ก; อี; ยังไม่มี*	* สำหรับลวดทองแดง

เครื่องปฏิกรณ์เป็นอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าแบบคงที่ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้ความเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้า หนึ่ง. ปล. เครื่องปฏิกรณ์แบบ AC และ DC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในตู้รถไฟดีเซล: เครื่องปฏิกรณ์แบบปรับให้เรียบ - เพื่อปรับจังหวะของกระแสไฟฟ้าที่แก้ไขให้เรียบ; หัวต่อหัวเลี้ยว - สำหรับการสลับขั้วหม้อแปลง การแบ่ง - เพื่อการกระจายกระแสโหลดที่สม่ำเสมอระหว่างวาล์วที่เชื่อมต่อแบบขนาน การจำกัดกระแส - เพื่อจำกัดกระแสลัดวงจร การปราบปรามสัญญาณรบกวน - เพื่อระงับสัญญาณรบกวนทางวิทยุที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ไฟฟ้า การสับเปลี่ยนอุปนัย - สำหรับการกระจายกระแสในระหว่างกระบวนการชั่วคราวระหว่างขดลวดกระตุ้นของมอเตอร์ฉุดและตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนานกับพวกมัน ฯลฯ

ขดลวดที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติกในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเมื่อขดลวดที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติกเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (รูปที่ 231, a) กระแสที่ไหลผ่านจะถูกกำหนดโดยฟลักซ์ที่ต้องสร้างขึ้นเพื่อให้เกิดการเหนี่ยวนำในขดลวด d.s. e L เท่ากันและตรงกันข้ามในเฟสกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ กระแสนี้เรียกว่ากระแสแม่เหล็ก ขึ้นอยู่กับจำนวนรอบของขดลวด ความต้านทานแม่เหล็กของวงจรแม่เหล็ก (เช่น พื้นที่หน้าตัด ความยาวและวัสดุของวงจรแม่เหล็ก) แรงดันไฟฟ้าและความถี่ของการเปลี่ยนแปลง เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่คุณใช้กับคอยล์เพิ่มขึ้น ฟลักซ์ F จะเพิ่มขึ้น แกนกลางของมันจะอิ่มตัว ซึ่งทำให้กระแสแม่เหล็กเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นขดลวดดังกล่าวจึงแสดงถึงปฏิกิริยารีแอคแตนซ์แบบไม่เชิงเส้น X L ซึ่งค่านั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ลักษณะแรงดันกระแสของขดลวดที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติก (รูปที่ 231, b) มีรูปแบบคล้ายกับเส้นโค้งสนามแม่เหล็ก ดังที่แสดงในบทที่ 3 ความต้านทานแม่เหล็กของวงจรแม่เหล็กยังถูกกำหนดโดยขนาดของช่องว่างอากาศที่มีอยู่ในวงจรแม่เหล็กด้วย ดังนั้นรูปร่างของลักษณะเฉพาะแรงดันกระแสของคอยล์จึงขึ้นอยู่กับช่องว่างอากาศในวงจรแม่เหล็ก ยิ่งช่องว่างนี้ใหญ่ขึ้น กระแส i ไหลผ่านขดลวดที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดก็จะยิ่งมากขึ้น ดังนั้น ค่ารีแอกแตนซ์ X L ของขดลวดก็จะยิ่งต่ำลง ในทางกลับกัน ยิ่งความต้านทานแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยช่องว่างอากาศมีมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับความต้านทานแม่เหล็กของส่วนเฟอร์โรแมกเนติกของวงจรแม่เหล็ก กล่าวคือ ยิ่งช่องว่างมีขนาดใหญ่เท่าใด คุณลักษณะแรงดันกระแสของขดลวดก็จะเข้าใกล้เส้นตรงมากขึ้นเท่านั้น

รีแอคแตนซ์อินดัคทีฟ X L ของคอยล์ที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติกสามารถปรับได้ไม่เพียงแต่โดยการเปลี่ยนช่องว่างอากาศ 8 แต่ยังโดยการไบอัสแกนของมันด้วยกระแสตรงด้วยยิ่งกระแสไบแอสมากขึ้น ความอิ่มตัวที่สร้างขึ้นในวงจรแม่เหล็กของขดลวดก็จะยิ่งมากขึ้น และความต้านทานแบบเหนี่ยวนำก็จะลดลง X L . ขดลวดที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติกที่ถูกแม่เหล็กด้วยกระแสตรงเรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบอิ่มตัว

การใช้เครื่องปฏิกรณ์เพื่อควบคุมและจำกัดกระแสในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับแทนตัวต้านทานช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมาก เนื่องจากในเครื่องปฏิกรณ์ไม่เหมือนกับตัวต้านทาน การสูญเสียพลังงานไม่มีนัยสำคัญ (ถูกกำหนดโดยความต้านทานเชิงแอ็กทีฟต่ำของสายเครื่องปฏิกรณ์) .

เมื่อขดลวดที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติกเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสที่ไหลผ่านจะไม่เป็นไซน์ซอยด์ เนื่องจากความอิ่มตัวของแกนคอยล์ "จุดสูงสุด" ในกราฟ i ในปัจจุบันจึงมีขนาดใหญ่ขึ้น ความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้น (รูปที่ 231, c)

เครื่องปฏิกรณ์ปรับให้เรียบบนตู้รถไฟไฟฟ้าและรถไฟฟ้า AC พร้อมวงจรเรียงกระแส เครื่องปฏิกรณ์ปรับให้เรียบที่ทำในรูปแบบของขดลวดที่มีแกนเหล็กถูกนำมาใช้เพื่อทำให้การเต้นเป็นจังหวะของกระแสไฟฟ้าที่แก้ไขในวงจรของมอเตอร์ฉุดราบรื่น ความต้านทานแบบแอคทีฟของคอยล์มีขนาดเล็กมากดังนั้นจึงแทบไม่ส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบโดยตรงของกระแสที่แก้ไข สำหรับส่วนประกอบที่กระแสสลับของกระแสไฟฟ้า ขดลวดจะสร้างปฏิกิริยารีแอคแตนซ์ X L = ? L ยิ่งมากความถี่ยิ่งสูง? ฮาร์มอนิกที่สอดคล้องกัน เป็นผลให้แอมพลิจูดของส่วนประกอบฮาร์มอนิกของกระแสที่แก้ไขลดลงอย่างรวดเร็วและส่งผลให้กระแสกระเพื่อมลดลง หนึ่ง. ปล. กระแสสลับที่มีวงจรเรียงกระแสทำงานจากเครือข่ายหน้าสัมผัสที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์ ซึ่งเป็นฮาร์มอนิกพื้นฐานของวงจรเรียงกระแส

กระแสไฟฟ้าที่มีแอมพลิจูดมากที่สุดคือฮาร์มอนิกที่มีความถี่ 100 เฮิรตซ์ ในการปราบปรามอย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องรวมเครื่องปฏิกรณ์แบบปรับให้เรียบที่มีการเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ กล่าวคือ มีขนาดค่อนข้างสำคัญ ดังนั้นในทางปฏิบัติ เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบในลักษณะที่จะลดค่าสัมประสิทธิ์การกระเพื่อมในปัจจุบันลงเหลือ 25-30%

ความเหนี่ยวนำของเครื่องปฏิกรณ์และขนาดโดยรวมของมัน ขึ้นอยู่กับการมีแกนเฟอร์โรแมกเนติกอยู่ภายใน ในกรณีที่ไม่มีแกน เพื่อให้ได้ค่าความเหนี่ยวนำที่ต้องการ เครื่องปฏิกรณ์จะต้องมีขดลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสำคัญและมีรอบจำนวนมาก เครื่องปฏิกรณ์แบบไม่มีคอร์ได้รับการติดตั้งที่สถานีย่อยแบบฉุดลากเพื่อลดกระแสกระเพื่อมที่เข้าสู่เครือข่ายหน้าสัมผัสจากวงจรเรียงกระแส มีขนาดใหญ่และน้ำหนักและต้องใช้ทองแดงมาก บน e.p.s. ไม่สามารถติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวได้

อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องปฏิกรณ์ที่มีแกนเหล็กปิด เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า เนื่องจากส่วนประกอบกระแสตรงที่ไหลผ่านขดลวดของมันจะทำให้แกนอิ่มตัวอย่างรุนแรง และลดความเหนี่ยวนำของเครื่องปฏิกรณ์ภายใต้ภาระหนัก ดังนั้นระบบปรับให้เรียบด้วยแม่เหล็ก
เครื่องปฏิกรณ์ต้องได้รับการออกแบบเพื่อไม่ให้อิ่มตัวด้วยส่วนประกอบกระแสตรง เพื่อจุดประสงค์นี้ วงจรแม่เหล็ก 1 ของเครื่องปฏิกรณ์จะถูกเปิด (รูปที่ 232, a) เพื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กของมันผ่านอากาศบางส่วนหรือปิด แต่มีช่องว่างอากาศขนาดใหญ่ (รูปที่ 232, b) เพื่อลดการใช้ทองแดงและลดน้ำหนัก
และขนาดโดยรวมของเครื่องปฏิกรณ์ ขดลวด 2 ของมันได้รับการออกแบบเพื่อเพิ่มความหนาแน่นกระแสและระบายความร้อนอย่างเข้มข้น บนตู้รถไฟไฟฟ้าและไฟฟ้า

รถไฟใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบบังคับระบายความร้อนด้วยอากาศ เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวถูกหุ้มไว้ในท่อทรงกระบอกพิเศษ อากาศเย็นไหลผ่านช่องระหว่างแกนกลางกับขดลวด นอกจากนี้ยังมีการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งติดตั้งแกนพร้อมขดลวดในถังที่มีน้ำมันหม้อแปลง เพื่อลดกระแสหมุนวน ซึ่งลดการเหนี่ยวนำของเครื่องปฏิกรณ์ แกนของเครื่องปฏิกรณ์จึงถูกประกอบจากแผ่นเหล็กไฟฟ้าที่หุ้มฉนวน

การสับเปลี่ยนแบบเหนี่ยวนำมีการออกแบบที่คล้ายกัน ซึ่งในระหว่างกระบวนการชั่วคราวทำให้มั่นใจได้ว่ามีการกระจายกระแสที่ต้องการระหว่างขดลวดกระตุ้นของมอเตอร์ฉุดและตัวต้านทานสับเปลี่ยน (เมื่อควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์โดยการลดฟลักซ์แม่เหล็ก)

เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแส- หนึ่ง. ปล. กระแสสลับที่มีวงจรเรียงกระแสแบบเซมิคอนดักเตอร์ ในบางกรณี เครื่องปฏิกรณ์แบบจำกัดกระแสจะรวมอยู่ในอนุกรมพร้อมกับการติดตั้งวงจรเรียงกระแส วาล์วเซมิคอนดักเตอร์มีความสามารถในการโอเวอร์โหลดต่ำและล้มเหลวอย่างรวดเร็วที่กระแสสูง ดังนั้นเมื่อใช้งานจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการพิเศษเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและถอดการติดตั้งวงจรเรียงกระแสออกจากแหล่งพลังงานอย่างรวดเร็วก่อนที่กระแสไฟฟ้านี้จะถึงค่าที่เป็นอันตรายต่อวาล์ว ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรในวงจรโหลดและการพังทลายของวาล์ว ความเหนี่ยวนำของเครื่องปฏิกรณ์จะจำกัดกระแสไฟฟ้า ไฟฟ้าลัดวงจร (ประมาณ 4-5 เท่าเมื่อเทียบกับกระแสที่ไม่มีเครื่องปฏิกรณ์) และทำให้อัตราการเพิ่มขึ้นช้าลง เป็นผลให้ในช่วงเวลาที่อุปกรณ์ป้องกันในการทำงานกระแสไฟฟ้าลัดวงจรไม่มีเวลาที่จะเพิ่มเป็นค่าอันตราย ในเครื่องปฏิกรณ์แบบจำกัดกระแส บางครั้งมีการใช้ขดลวดเพิ่มเติมเพื่อทำหน้าที่เป็นขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า เมื่อเกิดการลัดวงจร กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดหลักของเครื่องปฏิกรณ์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และฟลักซ์แม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เกิดพัลส์แรงดันไฟฟ้าในขดลวดเพิ่มเติม พัลส์นี้ทำหน้าที่เป็นสัญญาณเพื่อกระตุ้นอุปกรณ์ป้องกันซึ่งจะปิดการติดตั้งวงจรเรียงกระแส

: ... ค่อนข้างซ้ำซาก แต่ถึงกระนั้นฉันก็ยังไม่พบข้อมูลในรูปแบบที่ย่อยได้ - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เริ่มทำงานได้อย่างไร ทุกอย่างเกี่ยวกับหลักการและโครงสร้างของงานถูกเคี้ยวมาแล้วกว่า 300 ครั้งและชัดเจน แต่นี่คือวิธีที่ได้มาของเชื้อเพลิงและจากอะไรและทำไมจึงไม่เป็นอันตรายจนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์และเหตุใดจึงไม่ทำปฏิกิริยาก่อนที่จะถูกสร้าง ถูกแช่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์! - ท้ายที่สุดแล้วมันจะร้อนขึ้นเฉพาะภายในเท่านั้น อย่างไรก็ตามก่อนที่จะโหลดเชื้อเพลิงจะเย็นและทุกอย่างเรียบร้อยดี ดังนั้นสาเหตุที่ทำให้องค์ประกอบร้อนขึ้นนั้นไม่ชัดเจนทั้งหมด พวกมันได้รับผลกระทบอย่างไร และอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่ใช่ในทางวิทยาศาสตร์)

แน่นอนว่าเป็นเรื่องยากที่จะวางกรอบหัวข้อดังกล่าวในลักษณะที่ไม่เป็นวิทยาศาสตร์ แต่ฉันจะพยายาม ก่อนอื่นเรามาดูกันว่าแท่งเชื้อเพลิงเหล่านี้คืออะไร

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์เป็นเม็ดสีดำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 ซม. และสูงประมาณ 1.5 ซม. ประกอบด้วยยูเรเนียมไดออกไซด์ 235 2% และยูเรเนียม 238, 236, 239 98% ในทุกกรณี ไม่ว่าจะมีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จำนวนเท่าใดก็ได้ การระเบิดนิวเคลียร์ไม่สามารถพัฒนาได้ เนื่องจากสำหรับลักษณะปฏิกิริยาฟิชชันที่รวดเร็วเหมือนหิมะถล่มของการระเบิดนิวเคลียร์ จำเป็นต้องมีความเข้มข้นของยูเรเนียม 235 มากกว่า 60%

เม็ดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สองร้อยเม็ดถูกบรรจุลงในท่อที่ทำจากโลหะเซอร์โคเนียม ความยาวของท่อนี้คือ 3.5 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.35 ซม. ท่อนี้เรียกว่า ธาตุเชื้อเพลิง - ธาตุเชื้อเพลิง แท่งเชื้อเพลิง 36 แท่งถูกประกอบเข้าในตลับ (อีกชื่อหนึ่งคือ "ชุดประกอบ")

การออกแบบองค์ประกอบเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK: 1 - ปลั๊ก; 2 - เม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์; 3 - เปลือกเซอร์โคเนียม; 4 - สปริง; 5 - บุชชิ่ง; 6 - เคล็ดลับ

การเปลี่ยนแปลงของสารจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานอิสระก็ต่อเมื่อสารมีพลังงานสำรองเท่านั้น อย่างหลังหมายความว่าอนุภาคขนาดเล็กของสารอยู่ในสถานะที่มีพลังงานนิ่งมากกว่าสถานะอื่นที่เป็นไปได้ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองจะถูกป้องกันโดยอุปสรรคด้านพลังงานเสมอ เพื่อเอาชนะสิ่งที่อนุภาคขนาดเล็กจะต้องได้รับพลังงานจำนวนหนึ่งจากภายนอก - พลังงานกระตุ้น ปฏิกิริยาคายพลังงานประกอบด้วยความจริงที่ว่าในการเปลี่ยนแปลงหลังจากการกระตุ้น พลังงานจะถูกปล่อยออกมามากกว่าที่จำเป็นในการกระตุ้นกระบวนการ มีสองวิธีในการเอาชนะอุปสรรคพลังงาน: เนื่องจากพลังงานจลน์ของอนุภาคที่ชนกัน หรือเนื่องจากพลังงานยึดเหนี่ยวของอนุภาคที่เชื่อมต่อกัน

หากเราคำนึงถึงขนาดมหภาคของการปล่อยพลังงาน อนุภาคของสสารทั้งหมดหรืออย่างน้อยบางส่วนในขั้นต้นจะต้องมีพลังงานจลน์ที่จำเป็นในการกระตุ้นปฏิกิริยา สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิของตัวกลางให้เป็นค่าที่พลังงานของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนเข้าใกล้ขีดจำกัดพลังงานที่จำกัดวิถีของกระบวนการ ในกรณีของการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุล กล่าวคือ ปฏิกิริยาเคมี การเพิ่มขึ้นดังกล่าวมักจะเป็นหลายร้อยองศาเคลวิน แต่ในกรณีของปฏิกิริยานิวเคลียร์ จะมีค่าอย่างน้อย 107 K เนื่องจากระดับความสูงที่สูงมากของอุปสรรคคูลอมบ์ของการชนนิวเคลียส การกระตุ้นความร้อนของปฏิกิริยานิวเคลียร์จะดำเนินการในทางปฏิบัติเฉพาะในระหว่างการสังเคราะห์นิวเคลียสที่เบาที่สุดเท่านั้น ซึ่งอุปสรรคของคูลอมบ์มีน้อยที่สุด (ฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์)

การกระตุ้นด้วยการรวมอนุภาคไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานจลน์ขนาดใหญ่ ดังนั้น จึงไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวกลาง เนื่องจากมันเกิดขึ้นเนื่องจากพันธะที่ไม่ได้ใช้ซึ่งมีอยู่ในแรงดึงดูดของอนุภาค แต่เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยา อนุภาคเองก็จำเป็น และถ้าเราหมายถึงไม่ใช่ปฏิกิริยาแยกกัน แต่เป็นการผลิตพลังงานในระดับมหภาค สิ่งนี้จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่เท่านั้น อย่างหลังเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่กระตุ้นปฏิกิริยาปรากฏขึ้นอีกครั้งเป็นผลจากปฏิกิริยาคายพลังงาน

ในการควบคุมและปกป้องเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ มีการใช้แท่งควบคุมที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ตลอดความสูงทั้งหมดของแกนกลาง แท่งทำจากสารที่ดูดซับนิวตรอนอย่างรุนแรง เช่น โบรอนหรือแคดเมียม เมื่อเสียบแท่งเข้าไปลึก ปฏิกิริยาลูกโซ่จะเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากนิวตรอนจะถูกดูดซับอย่างรุนแรงและถูกดึงออกจากโซนปฏิกิริยา

แท่งจะถูกย้ายจากแผงควบคุมจากระยะไกล เมื่อมีการเคลื่อนไหวเล็กน้อยของแท่ง กระบวนการของลูกโซ่จะพัฒนาหรือจางหายไป ด้วยวิธีนี้พลังงานของเครื่องปฏิกรณ์จึงถูกควบคุม

Leningrad NPP เครื่องปฏิกรณ์ RBMK

เริ่มการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์:

ในช่วงเวลาเริ่มต้นหลังจากการเติมเชื้อเพลิงครั้งแรก ไม่มีปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันในเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องปฏิกรณ์อยู่ในสถานะต่ำกว่าวิกฤต อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นน้อยกว่าอุณหภูมิในการทำงานอย่างมาก

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วในที่นี้ เพื่อให้ปฏิกิริยาลูกโซ่เริ่มต้นขึ้น วัสดุฟิสไซล์จะต้องก่อตัวเป็นมวลวิกฤติ ซึ่งเป็นปริมาณที่เพียงพอของวัสดุฟิสไซล์ที่เกิดขึ้นเองได้เองในพื้นที่ขนาดเล็กเพียงพอ ซึ่งเป็นสภาวะที่จำนวนนิวตรอนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการฟิชชันของนิวเคลียร์จะต้องเท่ากับ มากกว่าจำนวนนิวตรอนที่ถูกดูดซับ ซึ่งสามารถทำได้โดยการเพิ่มปริมาณยูเรเนียม-235 (ปริมาณแท่งเชื้อเพลิงที่บรรจุ) หรือโดยการชะลอความเร็วของนิวตรอนเพื่อไม่ให้พวกมันลอยผ่านนิวเคลียสของยูเรเนียม-235

เครื่องปฏิกรณ์ได้รับพลังงานในหลายขั้นตอน ด้วยความช่วยเหลือของตัวควบคุมการเกิดปฏิกิริยา เครื่องปฏิกรณ์จะถูกถ่ายโอนไปยังสถานะวิกฤตยิ่งยวด Kef>1 และกำลังของเครื่องปฏิกรณ์จะเพิ่มขึ้นเป็นระดับ 1-2% ของสถานะที่ระบุ ในขั้นตอนนี้ เครื่องปฏิกรณ์จะถูกให้ความร้อนตามพารามิเตอร์การทำงานของสารหล่อเย็น และอัตราการทำความร้อนจะถูกจำกัด ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน ส่วนควบคุมจะรักษาระดับพลังงานให้คงที่ จากนั้นจึงเริ่มปั๊มหมุนเวียนและระบบกำจัดความร้อนเริ่มทำงาน หลังจากนี้ สามารถเพิ่มกำลังของเครื่องปฏิกรณ์เป็นระดับใดก็ได้ในช่วงตั้งแต่ 2 ถึง 100% ของกำลังรับพิกัด

เมื่อเครื่องปฏิกรณ์ร้อนขึ้น ปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความหนาแน่นของวัสดุแกนกลาง บางครั้งในระหว่างการทำความร้อน ตำแหน่งสัมพัทธ์ของแกนและองค์ประกอบควบคุมที่เข้าหรือออกจากแกนจะเปลี่ยนไป ทำให้เกิดผลต่อการเกิดปฏิกิริยาในกรณีที่ไม่มีการเคลื่อนไหวที่ใช้งานอยู่ขององค์ประกอบควบคุม

ควบคุมโดยองค์ประกอบดูดซับที่เป็นของแข็งและเคลื่อนที่ได้

หากต้องการเปลี่ยนปฏิกิริยาอย่างรวดเร็ว ในกรณีส่วนใหญ่ จะใช้ตัวดูดซับแบบแข็งที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ ในเครื่องปฏิกรณ์ RBMK แท่งควบคุมจะมีบุชชิ่งโบรอนคาร์ไบด์อยู่ในท่อโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 หรือ 70 มม. ก้านควบคุมแต่ละอันจะถูกวางในช่องแยกต่างหากและระบายความร้อนด้วยน้ำจากวงจรระบบควบคุมและป้องกัน (ระบบควบคุมและป้องกัน) ที่อุณหภูมิเฉลี่ย 50 ° C ตามจุดประสงค์ แท่งจะถูกแบ่งออกเป็น AZ (การป้องกันฉุกเฉิน) ) แท่ง มีแท่งดังกล่าว 24 อันใน RBMK ก้านควบคุมอัตโนมัติ - 12 ชิ้น, ก้านควบคุมอัตโนมัติในพื้นที่ - 12 ชิ้น, ก้านควบคุมแบบแมนนวล - 131 และแท่งดูดซับแบบสั้น 32 อัน (USP) มีทั้งหมด 211 ท่อน ยิ่งไปกว่านั้น แท่งที่สั้นลงจะถูกสอดเข้าไปในแกนจากด้านล่าง ส่วนที่เหลือจากด้านบน

เครื่องปฏิกรณ์ VVER 1,000 1 - ระบบควบคุมไดรฟ์; 2 - ฝาครอบเครื่องปฏิกรณ์; 3 - ตัวเครื่องปฏิกรณ์; 4 - บล็อกท่อป้องกัน (BZT); 5 - เพลา; ตู้ 6 แกน; 7 - ชุดประกอบเชื้อเพลิง (FA) และแท่งควบคุม

องค์ประกอบดูดซับที่เผาไหม้ได้

เพื่อชดเชยการเกิดปฏิกิริยาส่วนเกินหลังจากโหลดเชื้อเพลิงใหม่ มักใช้ตัวดูดซับที่เผาไหม้ได้ หลักการทำงานก็คือพวกมันเหมือนกับเชื้อเพลิงหลังจากจับนิวตรอนแล้วก็จะหยุดดูดซับนิวตรอน (เผาไหม้) ในเวลาต่อมา ยิ่งไปกว่านั้น อัตราการลดลงอันเป็นผลมาจากการดูดซึมนิวตรอนโดยนิวเคลียสของตัวดูดซับจะน้อยกว่าหรือเท่ากับอัตราการลดลงอันเป็นผลมาจากการแยกตัวของนิวเคลียสเชื้อเพลิง หากเราโหลดแกนเครื่องปฏิกรณ์ด้วยเชื้อเพลิงที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานเป็นเวลาหนึ่งปี จะเห็นได้ชัดว่าจำนวนนิวเคลียสของเชื้อเพลิงฟิชไซล์เมื่อเริ่มต้นการทำงานจะมากกว่าเมื่อสิ้นสุดการทำงาน และเราต้องชดเชยปฏิกิริยาส่วนเกินโดยการวางตัวดูดซับ ในแกนกลาง หากใช้แท่งควบคุมเพื่อจุดประสงค์นี้ เราต้องเคลื่อนย้ายแท่งควบคุมอย่างต่อเนื่องเมื่อจำนวนนิวเคลียสเชื้อเพลิงลดลง การใช้ตัวดูดซับที่เผาไหม้ได้ช่วยลดการใช้แท่งที่เคลื่อนที่ ในปัจจุบัน สารดูดซับที่เผาไหม้ได้มักถูกเติมลงในเม็ดเชื้อเพลิงโดยตรงในระหว่างการผลิต

การควบคุมปฏิกิริยาของของไหล

โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการใช้กฎระเบียบดังกล่าวในระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ประเภท VVER กรดบอริก H3BO3 ที่มีนิวเคลียสดูดซับนิวตรอน 10B ถูกนำเข้าไปในสารหล่อเย็น โดยการเปลี่ยนความเข้มข้นของกรดบอริกในเส้นทางน้ำหล่อเย็น ดังนั้นเราจึงเปลี่ยนปฏิกิริยาในแกนกลาง ในช่วงแรกของการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อมีนิวเคลียสของเชื้อเพลิงจำนวนมาก ความเข้มข้นของกรดจะสูงสุด เมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ ความเข้มข้นของกรดจะลดลง

กลไกปฏิกิริยาลูกโซ่

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถทำงานที่กำลังไฟฟ้าที่กำหนดเป็นเวลานานได้ก็ต่อเมื่อมีปฏิกิริยาสำรองที่จุดเริ่มต้นของการทำงานเท่านั้น ข้อยกเว้นคือเครื่องปฏิกรณ์ใต้วิกฤตที่มีแหล่งนิวตรอนความร้อนภายนอก การปลดปล่อยปฏิกิริยาที่ถูกผูกไว้ในขณะที่ลดลงเนื่องจากเหตุผลทางธรรมชาติทำให้มั่นใจได้ว่าจะมีการบำรุงรักษาสถานะวิกฤตของเครื่องปฏิกรณ์ในทุกช่วงเวลาของการทำงานของเครื่อง ปริมาณสำรองการเกิดปฏิกิริยาเริ่มต้นถูกสร้างขึ้นโดยการสร้างแกนที่มีขนาดเกินกว่าแกนวิกฤตอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องปฏิกรณ์กลายเป็นสภาวะวิกฤตยิ่งยวด k0 ของตัวกลางในการผสมพันธุ์จะถูกรีดิวซ์แบบเทียมไปพร้อมๆ กัน ซึ่งสามารถทำได้โดยการแนะนำสารดูดซับนิวตรอนเข้าไปในแกนกลาง ซึ่งสามารถกำจัดออกจากแกนกลางได้ในภายหลัง เช่นเดียวกับองค์ประกอบควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ สารดูดซับจะรวมอยู่ในวัสดุของแท่งของหน้าตัดด้านใดด้านหนึ่งที่เคลื่อนที่ผ่านช่องทางที่สอดคล้องกันในแกนกลาง แต่หากหนึ่งหรือสองหรือหลายแท่งเพียงพอสำหรับการควบคุม จำนวนแท่งก็อาจสูงถึงร้อยเพื่อชดเชยปฏิกิริยาส่วนเกินเริ่มต้น แท่งเหล่านี้เรียกว่าแท่งชดเชย แท่งควบคุมและชดเชยไม่จำเป็นต้องแสดงถึงองค์ประกอบการออกแบบที่แตกต่างกัน แท่งชดเชยจำนวนหนึ่งสามารถเป็นแท่งควบคุมได้ แต่การทำงานของทั้งสองจะแตกต่างกัน แท่งควบคุมได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาสถานะวิกฤติได้ตลอดเวลา เพื่อหยุดและสตาร์ทเครื่องปฏิกรณ์ และเพื่อเปลี่ยนจากระดับพลังงานหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง การดำเนินการทั้งหมดนี้ต้องมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการเกิดปฏิกิริยา แท่งชดเชยจะค่อยๆ ถูกนำออกจากแกนเครื่องปฏิกรณ์ เพื่อให้มั่นใจว่ามีสถานะวิกฤติตลอดระยะเวลาการทำงาน

บางครั้งแท่งควบคุมไม่ได้ทำจากวัสดุดูดซับ แต่มาจากวัสดุฟิสไซล์หรือวัสดุกระจาย ในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อน สารเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นตัวดูดซับนิวตรอน และไม่มีตัวดูดซับนิวตรอนเร็วที่มีประสิทธิผล ตัวดูดซับเช่นแคดเมียม แฮฟเนียม และอื่นๆ จะดูดซับเฉพาะนิวตรอนความร้อนอย่างรุนแรงเท่านั้น เนื่องจากอยู่ใกล้การสั่นพ้องครั้งแรกกับบริเวณความร้อน และภายนอกตัวดูดซับก็ไม่ต่างจากสารอื่นในคุณสมบัติการดูดซับ ข้อยกเว้นคือโบรอนซึ่งหน้าตัดการดูดกลืนนิวตรอนจะลดลงตามพลังงานช้ากว่าสารที่ระบุมากตามกฎ l / v ดังนั้นโบรอนจึงดูดซับนิวตรอนเร็วถึงแม้จะอ่อน แต่ก็ดีกว่าสารอื่นๆ บ้าง วัสดุดูดซับในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วต้องเป็นโบรอนเท่านั้น หากเป็นไปได้ เสริมสมรรถนะด้วยไอโซโทป 10B นอกจากโบรอนแล้ว วัสดุฟิสไซล์ยังใช้สำหรับแท่งควบคุมในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วอีกด้วย แท่งชดเชยที่ทำจากวัสดุฟิสไซล์ทำหน้าที่เหมือนกับแท่งดูดซับนิวตรอน โดยจะเพิ่มปฏิกิริยาของเครื่องปฏิกรณ์ในขณะที่ลดลงตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม แท่งดังกล่าวจะแตกต่างจากตัวดูดซับตรงที่ตั้งอยู่นอกแกนกลางที่จุดเริ่มต้นของการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ จากนั้นจึงนำเข้าไปในแกนกลาง

วัสดุกระจายที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์เร็วคือนิกเกิล ซึ่งมีหน้าตัดของการกระเจิงสำหรับนิวตรอนเร็วที่มีขนาดใหญ่กว่าหน้าตัดของสารอื่นๆ เล็กน้อย แท่งกระจายตั้งอยู่ตามรอบนอกของแกนกลางและการจุ่มลงในช่องที่สอดคล้องกันทำให้การรั่วไหลของนิวตรอนจากแกนกลางลดลง และส่งผลให้ปฏิกิริยาเกิดเพิ่มขึ้น ในกรณีพิเศษบางกรณี จุดประสงค์ของการควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่คือส่วนที่เคลื่อนที่ได้ของตัวสะท้อนนิวตรอน ซึ่งเมื่อเคลื่อนที่ จะทำให้การรั่วไหลของนิวตรอนจากแกนกลางเปลี่ยนไป แท่งควบคุม การชดเชย และแท่งฉุกเฉิน พร้อมด้วยอุปกรณ์ทั้งหมดที่รับประกันการทำงานตามปกติ จะก่อให้เกิดระบบควบคุมและป้องกันเครื่องปฏิกรณ์ (CPS)

การป้องกันเหตุฉุกเฉิน:

การป้องกันเหตุฉุกเฉินของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คือชุดอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อหยุดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ในแกนเครื่องปฏิกรณ์อย่างรวดเร็ว

การป้องกันเหตุฉุกเฉินแบบแอคทีฟจะถูกกระตุ้นโดยอัตโนมัติเมื่อพารามิเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถึงค่าที่อาจนำไปสู่อุบัติเหตุได้ พารามิเตอร์ดังกล่าวอาจรวมถึง: อุณหภูมิ ความดันและการไหลของน้ำหล่อเย็น ระดับและความเร็วของกำลังที่เพิ่มขึ้น

องค์ประกอบเชิงบริหารของการป้องกันเหตุฉุกเฉิน ในกรณีส่วนใหญ่คือแท่งที่มีสารดูดซับนิวตรอนได้ดี (โบรอนหรือแคดเมียม) บางครั้ง เพื่อปิดเครื่องปฏิกรณ์ ตัวดูดซับของเหลวจะถูกฉีดเข้าไปในวงจรน้ำหล่อเย็น

นอกเหนือจากการป้องกันแบบแอคทีฟแล้ว การออกแบบที่ทันสมัยจำนวนมากยังรวมองค์ประกอบของการป้องกันแบบพาสซีฟด้วย ตัวอย่างเช่น เครื่องปฏิกรณ์ VVER เวอร์ชันใหม่มี “ระบบทำความเย็นแกนฉุกเฉิน” (ECCS) ซึ่งเป็นถังพิเศษที่มีกรดบอริกอยู่เหนือเครื่องปฏิกรณ์ ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุพื้นฐานการออกแบบสูงสุด (การแตกของวงจรทำความเย็นแรกของเครื่องปฏิกรณ์) สิ่งที่บรรจุอยู่ในถังเหล่านี้จะจบลงภายในแกนเครื่องปฏิกรณ์ตามแรงโน้มถ่วง และปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์จะถูกดับลงด้วยสารที่มีโบรอนจำนวนมาก ซึ่งดูดซับนิวตรอนได้ดี

ตาม “กฎความปลอดภัยทางนิวเคลียร์สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกเครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์” ระบบปิดเครื่องปฏิกรณ์ที่ให้ไว้อย่างน้อยหนึ่งระบบจะต้องทำหน้าที่ป้องกันเหตุฉุกเฉิน (EP) การป้องกันเหตุฉุกเฉินจะต้องมีองค์ประกอบการทำงานอิสระอย่างน้อยสองกลุ่ม ที่สัญญาณ AZ ชิ้นส่วนทำงานของ AZ จะต้องเปิดใช้งานจากตำแหน่งทำงานหรือตำแหน่งกลางใดๆ

อุปกรณ์ AZ จะต้องประกอบด้วยชุดแยกกันอย่างน้อยสองชุด

อุปกรณ์ AZ แต่ละชุดจะต้องได้รับการออกแบบในลักษณะที่ให้การป้องกันในช่วงการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของนิวตรอนฟลักซ์จาก 7% ถึง 120% ของค่าเล็กน้อย:

1. โดยความหนาแน่นฟลักซ์นิวตรอน - ไม่น้อยกว่าสามช่องอิสระ
2. ตามอัตราการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของนิวตรอนฟลักซ์ - ไม่น้อยกว่าสามช่องอิสระ

อุปกรณ์ป้องกันเหตุฉุกเฉินแต่ละชุดจะต้องได้รับการออกแบบในลักษณะที่ตลอดช่วงของการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีที่กำหนดในการออกแบบโรงงานเครื่องปฏิกรณ์ (RP) การป้องกันเหตุฉุกเฉินนั้นจัดทำโดยช่องทางอิสระอย่างน้อยสามช่องสำหรับพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีแต่ละรายการ ซึ่งจำเป็นต้องมีการป้องกัน

คำสั่งควบคุมของแต่ละชุดสำหรับแอคชูเอเตอร์ AZ จะต้องส่งผ่านอย่างน้อยสองช่องทาง เมื่อช่องหนึ่งในชุดอุปกรณ์ AZ ชุดใดชุดหนึ่งถูกเลิกใช้งานโดยไม่ได้ชุดนี้ออกจากการทำงาน สัญญาณเตือนควรถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติสำหรับช่องนี้

จะต้องกระตุ้นการป้องกันฉุกเฉินอย่างน้อยในกรณีต่อไปนี้:

1. เมื่อไปถึงการตั้งค่า AZ สำหรับความหนาแน่นของนิวตรอนฟลักซ์
2. เมื่อไปถึงการตั้งค่า AZ สำหรับอัตราการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของนิวตรอนฟลักซ์
3. หากแรงดันไฟฟ้าหายไปในชุดอุปกรณ์ป้องกันฉุกเฉินและบัสจ่ายไฟ CPS ที่ยังไม่ได้ใช้งาน
4. ในกรณีที่ช่องป้องกันสองในสามช่องใดช่องหนึ่งล้มเหลวสำหรับความหนาแน่นของนิวตรอนฟลักซ์หรืออัตราการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์นิวตรอนในชุดอุปกรณ์ AZ ใด ๆ ที่ยังไม่ได้เลิกใช้งาน
5. เมื่อถึงการตั้งค่า AZ ด้วยพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีที่ต้องดำเนินการป้องกัน
6. เมื่อทริกเกอร์ AZ จากคีย์จากจุดควบคุมบล็อก (BCP) หรือจุดควบคุมสำรอง (RCP)

บางทีอาจมีบางคนสามารถอธิบายสั้น ๆ ด้วยวิธีที่เป็นวิทยาศาสตร์น้อยกว่าว่าหน่วยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เริ่มดำเนินการอย่างไร -

จำหัวข้อเช่น บทความต้นฉบับอยู่บนเว็บไซต์ InfoGlaz.rfลิงก์ไปยังบทความที่ทำสำเนานี้ -

การใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์- ในเครื่องปฏิกรณ์ กระบวนการปล่อยพลังงานจะเกิดขึ้นทีละน้อย เนื่องจากนิวตรอนในปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันจะไม่ถูกปล่อยออกมาพร้อมกัน นิวตรอนส่วนใหญ่ผลิตได้ในเวลาน้อยกว่า 0.001 วินาที ซึ่งเรียกว่านิวตรอนพรอมต์ อีกส่วนหนึ่ง (ประมาณ 0.7%) ก่อตัวขึ้นหลังจากผ่านไป 13 วินาที ซึ่งเป็นนิวตรอนล่าช้า ทำให้สามารถควบคุมความเร็วของปฏิกิริยาลูกโซ่ได้โดยใช้แท่งพิเศษที่ดูดซับนิวตรอนส่วนเกิน แท่งเหล็กถูกนำเข้าไปในแกนเครื่องปฏิกรณ์และทำให้กระบวนการคูณนิวตรอนมีความเสถียรในระดับที่ปลอดภัย

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คืออะไร?

เครื่องปฏิกรณ์มีสองประเภทหลัก - เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน (ช้า) และเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว ในอนาคตเราจะพูดถึงเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน

องค์ประกอบหลักของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คือ แกนกลางซึ่งมีการโหลดองค์ประกอบเชื้อเพลิง (แท่งเชื้อเพลิง) มันอยู่ในองค์ประกอบเหล่านี้ที่เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ ทีวีเอลเครื่องปฏิกรณ์ RBMK เป็นท่อเซอร์โคเนียมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. และยาว 3.5 ม. หลอดประกอบด้วยเม็ดยายูเรเนียมไดออกไซด์ (UO 2) แท่งเชื้อเพลิงจะถูกวางไว้ในโมเดอเรเตอร์ ในเครื่องปฏิกรณ์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ RBMK เชอร์โนบิลกราไฟท์ถูกใช้เป็นตัวหน่วง อย่างไรก็ตาม นี่คือสิ่งที่ทำให้สถานการณ์เลวร้ายลงอย่างมากในเดือนเมษายน พ.ศ. 2529 การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อื่นๆ ใช้น้ำเป็นตัวหน่วง

ความร้อนที่ปล่อยออกมาในแท่งเชื้อเพลิงอันเป็นผลมาจากฟิชชันของยูเรเนียมจะถูกกำจัดออกโดยใช้สารหล่อเย็น (เช่น น้ำ) สารหล่อเย็นจะไหลเวียนผ่านแกนอย่างต่อเนื่อง น้ำ 37,500 ลูกบาศก์เมตรไหลผ่านเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 ทุกๆ ชั่วโมง การทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ได้รับการควบคุมโดยใช้ระบบควบคุมและป้องกัน (CPS) ซีพีเอสช่วยให้มั่นใจในการสตาร์ทและปิดเครื่องปฏิกรณ์และยังควบคุมพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์ด้วย ซึ่งรวมถึงแท่งที่เต็มไปด้วยสารที่ดูดซับนิวตรอนอย่างรุนแรง (แคดเมียม โบรอน ฯลฯ ) การสอดแท่งเข้าไปในแกนจะทำให้เครื่องปฏิกรณ์ปิดตัวลง และโดยการเอาแท่งออกจากเครื่องปฏิกรณ์ พลังงานก็จะถูกปรับ เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนมีลักษณะพิเศษคือการมีตัวหน่วงอยู่ในแกนกลาง (น้ำและกราไฟต์)

มีเครื่องปฏิกรณ์ประเภทอื่นๆ จำนวนมาก ซึ่งแตกต่างกันในด้านการออกแบบ ประเภทของสารหล่อเย็น พลังงานของนิวตรอนที่ใช้ เป็นต้น

แผนผังของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ( แกนกลาง) ดังแสดงในรูป

ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิล

มีการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ RBKM-1000 สี่เครื่องที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิล คำย่อ RBMK– เครื่องปฏิกรณ์แบบช่องสัญญาณกำลังสูง ตัวเลข 1,000 บ่งบอกถึงกำลังของโรงไฟฟ้าซึ่งสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 1,000 เมกะวัตต์ต่อชั่วโมง ควรสังเกตว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นอกเหนือจากพลังงานแล้ว ยังมีพลังงานความร้อนในการสร้างความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์อีกด้วย พลังงานความร้อนคือ 3,000 เมกะวัตต์ การใช้สองค่านี้ (ค่าความร้อนและพลังงาน) คุณสามารถคำนวณประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ RBKM-1000 ได้อย่างง่ายดาย - 31%

คุณสมบัติที่สำคัญของอุปกรณ์ RBMKคือการมีช่องในแกนกลางซึ่งสารหล่อเย็น (น้ำ) เคลื่อนที่ผ่าน นั่นคือการมีช่องทางในความหนาของตัวหน่วงทำให้สารหล่อเย็นเคลื่อนที่ได้ซึ่งเมื่อถูกความร้อนจะกลายเป็นไอน้ำซึ่งจะผลิตกระแสไฟฟ้า โครงการผลิตพลังงานนี้ทำให้สามารถออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ที่ทรงพลังได้ ดังนั้นแกน RBMK จึงมีรูปทรงทรงกระบอกแนวตั้ง สูง 7 เมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 11.8 เมตร ปริมาตรภายในทั้งหมดของเครื่องปฏิกรณ์เต็มไปด้วยบล็อกกราไฟท์ขนาด 25x25x60 ซม. 3 น้ำหนักรวมของกราไฟท์ในเครื่องปฏิกรณ์คือ 1,850 ตัน

บล็อกกราไฟท์มีรูทรงกระบอกตรงกลางซึ่งเป็นช่องทางที่น้ำไหลผ่านซึ่งเป็นสารหล่อเย็น บล็อกกราไฟท์ที่อยู่รอบนอกของเครื่องปฏิกรณ์ไม่มีรูหรือช่อง บล็อกเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนแสง ความหนาของชั้นนี้คือหนึ่งเมตร

กองกราไฟท์ล้อมรอบด้วยถังโลหะทรงกระบอกที่บรรจุน้ำ มีบทบาทในการปกป้องทางชีวภาพ กราไฟท์วางอยู่บนแผ่นซึ่งประกอบด้วยโครงสร้างโลหะ และกราไฟท์ก็ถูกปิดด้วยแผ่นที่คล้ายกันด้านบน แผ่นปิดด้านบนเพื่อป้องกันรังสีถูกปูด้วยพื้นเพิ่มเติม

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิล: โครงสร้างเครื่องปฏิกรณ์ RBMK

โครงสร้างทั่วไปของเครื่องปฏิกรณ์RBMK:

1 – รองรับโครงสร้างโลหะ

2 – ท่อส่งน้ำส่วนบุคคล

3 – โครงสร้างโลหะส่วนล่าง

4 – การป้องกันทางชีวภาพด้านข้าง

5 – อิฐกราไฟท์;

6 – ตัวแยกดรัม;

7 – ท่อส่งไอน้ำแต่ละท่อ

8 – โครงสร้างโลหะส่วนบน

9 – เครื่องขนถ่ายและขนถ่าย;

10 – เพดานกลางด้านบน;

11 – การทับซ้อนกันด้านบน;

12 – ระบบตรวจสอบความหนาแน่นของการหุ้มองค์ประกอบเชื้อเพลิง

13 – ปั๊มหมุนเวียนหลัก

ในเครื่องปฏิกรณ์เช่น RBMKมีช่อง 1,661 ช่องสำหรับวางเทปคาสเซ็ตพร้อมเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์คือยูเรเนียมไดออกไซด์ซึ่งถูกอบเป็นเม็ด แท็บเล็ตดังกล่าวมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งเซนติเมตรและสูงหนึ่งเซนติเมตรครึ่ง แท็บเล็ตจะถูกรวบรวมเป็นคอลัมน์จำนวนสองร้อยชิ้นและบรรจุลงใน TVEL ทีวีเอล– กระบอกเซอร์โคเนียมกลวงที่มีส่วนผสมของไนโอเบียม (1%) ยาว 3.5 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 13.5 มม. แท่งเชื้อเพลิง 36 แท่งถูกประกอบเข้าในตลับซึ่งเสียบเข้าไปในช่องเครื่องปฏิกรณ์ น้ำหนักรวมของยูเรเนียมที่บรรจุเข้าไป เครื่องปฏิกรณ์– 190 ตัน. ในอีก 211 ช่องของเครื่องปฏิกรณ์ แท่งดูดซับจะเคลื่อนที่

แหล่งวรรณกรรม:

• Bar"yakhtar V.G. และใน การแผ่รังสี เรารู้อะไรเกี่ยวกับเรื่องนี้ / V.G. Bar"yakhtar, V.I. Strizhak, V.O. Poyarkov ก.: นุ๊ก ดำกา, 1991. – 32 น.
• มูคิน เค.เอ็น. ฟิสิกส์นิวเคลียร์ทดลอง: มี 2 เล่ม ต.1. ฟิสิกส์ของนิวเคลียสของอะตอม – อ.: Atomizdat, 1974 – 584 หน้า
• Prister B.S., Loschilov N.A., Nemets O.F., Poyarkov V.A. พื้นฐานรังสีวิทยาเกษตร – เคียฟ: การเก็บเกี่ยว, 1988. - 256 น.

อุปกรณ์และหลักการทำงานขึ้นอยู่กับการเริ่มต้นและการควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบยั่งยืนในตัวเอง ใช้เป็นเครื่องมือในการวิจัย ในการผลิตไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี และเป็นแหล่งพลังงานสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

หลักการทำงาน (โดยย่อ)

สิ่งนี้ใช้กระบวนการที่นิวเคลียสหนักแตกออกเป็นสองชิ้นเล็ก ๆ ชิ้นส่วนเหล่านี้อยู่ในสถานะตื่นเต้นอย่างมากและปล่อยนิวตรอน อนุภาคย่อยของอะตอมอื่นๆ และโฟตอนออกมา นิวตรอนสามารถทำให้เกิดฟิชชันใหม่ ส่งผลให้มีการปลดปล่อยออกมามากขึ้น และอื่นๆ การแยกต่อเนื่องกันอย่างต่อเนื่องด้วยตนเองเช่นนี้เรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ สิ่งนี้จะปล่อยพลังงานจำนวนมากซึ่งการผลิตมีจุดประสงค์เพื่อใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คือประมาณ 85% ของพลังงานฟิชชันจะถูกปล่อยออกมาภายในระยะเวลาอันสั้นมากหลังจากเริ่มปฏิกิริยา ส่วนที่เหลือเกิดจากการสลายกัมมันตภาพรังสีของผลิตภัณฑ์ฟิชชันหลังจากที่ปล่อยนิวตรอนออกมา การสลายกัมมันตภาพรังสีเป็นกระบวนการที่อะตอมมีสถานะเสถียรมากขึ้น ดำเนินต่อไปหลังจากการแบ่งกลุ่มเสร็จสิ้น

ในระเบิดปรมาณู ปฏิกิริยาลูกโซ่จะเพิ่มความรุนแรงจนกระทั่งวัสดุส่วนใหญ่เกิดฟิชชัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเร็วมาก ทำให้เกิดการระเบิดที่ทรงพลังอย่างยิ่งตามแบบฉบับของระเบิดดังกล่าว หลักการออกแบบและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์นั้นขึ้นอยู่กับการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ให้อยู่ในระดับที่ควบคุมได้และเกือบจะคงที่ มันถูกออกแบบมาในลักษณะที่ไม่สามารถระเบิดเหมือนระเบิดปรมาณูได้

ปฏิกิริยาลูกโซ่และวิกฤต

ฟิสิกส์ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิชชันคือ ปฏิกิริยาลูกโซ่ถูกกำหนดโดยความน่าจะเป็นที่นิวเคลียสจะแตกตัวหลังจากปล่อยนิวตรอนออกมา ถ้าประชากรกลุ่มหลังลดลง อัตราการแบ่งก็จะลดลงเหลือศูนย์ในที่สุด ในกรณีนี้ เครื่องปฏิกรณ์จะอยู่ในสถานะต่ำกว่าวิกฤติ หากรักษาจำนวนประชากรนิวตรอนให้อยู่ในระดับคงที่ อัตราฟิชชันจะยังคงคงที่ เครื่องปฏิกรณ์จะอยู่ในสภาพวิกฤติ สุดท้ายนี้ หากจำนวนนิวตรอนเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป อัตราฟิชชันและพลังงานก็จะเพิ่มขึ้น สถานะของแกนกลางจะกลายเป็นวิกฤตยิ่งยวด

หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีดังนี้ ก่อนที่จะมีการเปิดตัว ประชากรนิวตรอนจะเข้าใกล้ศูนย์ จากนั้นผู้ปฏิบัติงานจะถอดแท่งควบคุมออกจากแกนกลาง เพื่อเพิ่มการแยกตัวของนิวเคลียร์ ซึ่งจะดันเครื่องปฏิกรณ์เข้าสู่สถานะวิกฤตยิ่งยวดชั่วคราว หลังจากถึงกำลังพิกัดแล้ว ผู้ปฏิบัติงานจะคืนแท่งควบคุมบางส่วนเพื่อปรับจำนวนนิวตรอน ต่อจากนั้น เครื่องปฏิกรณ์จะได้รับการบำรุงรักษาให้อยู่ในสภาพวิกฤต เมื่อจำเป็นต้องหยุด ผู้ปฏิบัติงานจะสอดแท่งลงไปจนสุด สิ่งนี้จะระงับฟิชชันและถ่ายโอนแกนกลางไปสู่สถานะต่ำกว่าวิกฤต

ประเภทเครื่องปฏิกรณ์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนใหญ่ของโลกเป็นโรงไฟฟ้าที่ผลิตความร้อนที่จำเป็นในการหมุนกังหันที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีเครื่องปฏิกรณ์วิจัยอีกมากมาย และบางประเทศมีเรือดำน้ำหรือเรือผิวน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานปรมาณู

การติดตั้งพลังงาน

เครื่องปฏิกรณ์ประเภทนี้มีหลายประเภท แต่มีการนำการออกแบบน้ำเบามาใช้กันอย่างแพร่หลาย ในทางกลับกันก็สามารถใช้น้ำแรงดันหรือน้ำเดือดได้ ในกรณีแรก ของเหลวแรงดันสูงจะได้รับความร้อนจากความร้อนของแกนกลางและเข้าสู่เครื่องกำเนิดไอน้ำ ที่นั่น ความร้อนจากวงจรหลักจะถูกถ่ายโอนไปยังวงจรรองซึ่งมีน้ำอยู่ด้วย ไอน้ำที่เกิดขึ้นในท้ายที่สุดจะทำหน้าที่เป็นของเหลวทำงานในวงจรกังหันไอน้ำ

เครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือดทำงานบนหลักการของวัฏจักรพลังงานโดยตรง น้ำที่ไหลผ่านแกนกลางจะถูกนำไปต้มที่ความดันปานกลาง ไอน้ำอิ่มตัวจะไหลผ่านชุดตัวแยกและเครื่องอบแห้งที่อยู่ในถังปฏิกรณ์ ซึ่งทำให้เครื่องเกิดความร้อนยวดยิ่ง จากนั้นไอน้ำร้อนยวดยิ่งจะถูกใช้เป็นของเหลวทำงานเพื่อหมุนกังหัน

ระบายความร้อนด้วยแก๊สอุณหภูมิสูง

เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊สอุณหภูมิสูง (HTGR) เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีหลักการทำงานโดยใช้ส่วนผสมของกราไฟท์และไมโครสเฟียร์เชื้อเพลิงเป็นเชื้อเพลิง มีการออกแบบที่แข่งขันกันสองแบบ:

• ระบบ "เติม" ของเยอรมันที่ใช้องค์ประกอบเชื้อเพลิงทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 60 มม. ซึ่งเป็นส่วนผสมของกราไฟท์และเชื้อเพลิงในเปลือกกราไฟท์
• เวอร์ชันอเมริกาในรูปแบบของปริซึมหกเหลี่ยมกราไฟท์ที่เชื่อมต่อกันเพื่อสร้างแกน

ในทั้งสองกรณี สารหล่อเย็นประกอบด้วยฮีเลียมภายใต้ความกดดันประมาณ 100 บรรยากาศ ในระบบของเยอรมัน ฮีเลียมจะผ่านช่องว่างในชั้นขององค์ประกอบเชื้อเพลิงทรงกลม และในระบบของอเมริกา ฮีเลียมจะผ่านรูในปริซึมกราไฟท์ที่อยู่ตามแนวแกนของโซนกลางของเครื่องปฏิกรณ์ ตัวเลือกทั้งสองสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงมาก เนื่องจากกราไฟต์มีอุณหภูมิการระเหิดที่สูงมาก และฮีเลียมมีความเฉื่อยทางเคมีโดยสิ้นเชิง ฮีเลียมร้อนสามารถนำมาใช้โดยตรงเป็นของเหลวทำงานในกังหันก๊าซที่อุณหภูมิสูง หรือความร้อนของฮีเลียมสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างไอน้ำวัฏจักรของน้ำได้

โลหะเหลวและหลักการทำงาน

เครื่องปฏิกรณ์เร็วแบบระบายความร้อนด้วยโซเดียมได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงทศวรรษปี 1960 และ 1970 ดูเหมือนว่าความสามารถในการผสมพันธุ์ของพวกมันจะจำเป็นในไม่ช้าเพื่อผลิตเชื้อเพลิงสำหรับอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ที่กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็ว เมื่อเป็นที่แน่ชัดในช่วงทศวรรษ 1980 ว่าความคาดหวังนี้ไม่สมจริง ความกระตือรือร้นก็ลดน้อยลง อย่างไรก็ตาม มีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ประเภทนี้จำนวนหนึ่งในสหรัฐอเมริกา รัสเซีย ฝรั่งเศส สหราชอาณาจักร ญี่ปุ่น และเยอรมนี ส่วนใหญ่ใช้ยูเรเนียมไดออกไซด์หรือผสมกับพลูโตเนียมไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม ในสหรัฐอเมริกา ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกิดขึ้นได้กับเชื้อเพลิงโลหะ

แคนดู

แคนาดากำลังมุ่งเน้นไปที่เครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ยูเรเนียมธรรมชาติ สิ่งนี้ทำให้ไม่จำเป็นต้องหันไปใช้บริการของประเทศอื่นเพื่อเพิ่มคุณค่า ผลลัพธ์ของนโยบายนี้คือเครื่องปฏิกรณ์ดิวทีเรียม-ยูเรเนียม (CANDU) มันถูกควบคุมและระบายความร้อนด้วยน้ำหนัก หลักการออกแบบและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประกอบด้วยการใช้ถังเก็บความเย็น D 2 O ที่ความดันบรรยากาศ แกนกลางถูกเจาะด้วยท่อที่ทำจากโลหะผสมเซอร์โคเนียมที่มีเชื้อเพลิงยูเรเนียมธรรมชาติ ซึ่งน้ำเย็นจะไหลเวียนผ่านนั้น ไฟฟ้าผลิตโดยการถ่ายโอนความร้อนแบบฟิชชันในน้ำหนักมวลไปยังสารหล่อเย็นที่ไหลเวียนผ่านเครื่องกำเนิดไอน้ำ ไอน้ำในวงจรทุติยภูมิจะผ่านวงจรกังหันแบบธรรมดา

สิ่งอำนวยความสะดวกการวิจัย

สำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์มักใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลักการทำงานคือการใช้องค์ประกอบเชื้อเพลิงยูเรเนียมหล่อเย็นด้วยน้ำและรูปแผ่นในรูปแบบของชุดประกอบ สามารถทำงานได้ในระดับพลังงานที่หลากหลายตั้งแต่หลายกิโลวัตต์ไปจนถึงหลายร้อยเมกะวัตต์ เนื่องจากการผลิตไฟฟ้าไม่ใช่จุดประสงค์หลักของเครื่องปฏิกรณ์วิจัย จึงมีลักษณะเฉพาะด้วยพลังงานความร้อนที่ผลิตได้ ความหนาแน่น และพลังงานระบุของนิวตรอนหลัก เป็นพารามิเตอร์เหล่านี้ที่ช่วยวัดปริมาณความสามารถของเครื่องปฏิกรณ์วิจัยในการทำวิจัยเฉพาะ โดยทั่วไประบบพลังงานต่ำจะพบได้ในมหาวิทยาลัยและใช้สำหรับการสอน ในขณะที่ระบบพลังงานสูงจำเป็นในห้องปฏิบัติการวิจัยสำหรับการทดสอบวัสดุและประสิทธิภาพ และการวิจัยทั่วไป

ที่พบมากที่สุดคือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการวิจัยซึ่งมีโครงสร้างและหลักการทำงานดังนี้ แกนกลางของมันตั้งอยู่ที่ด้านล่างของแอ่งน้ำลึกขนาดใหญ่ วิธีนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการสังเกตและการวางช่องสัญญาณที่ลำแสงนิวตรอนสามารถส่องผ่านได้ ที่ระดับพลังงานต่ำ ไม่จำเป็นต้องสูบน้ำหล่อเย็น เนื่องจากการหมุนเวียนของน้ำหล่อเย็นตามธรรมชาติช่วยระบายความร้อนที่เพียงพอเพื่อรักษาสภาพการทำงานที่ปลอดภัย ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนมักจะอยู่บนพื้นผิวหรือที่ด้านบนของสระน้ำซึ่งมีน้ำร้อนสะสมอยู่

การติดตั้งเรือ

การใช้งานเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบดั้งเดิมและหลักคือการใช้ในเรือดำน้ำ ข้อได้เปรียบหลักของพวกเขาคือ ไม่เหมือนกับระบบการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลตรงที่พวกเขาไม่ต้องการอากาศเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ดังนั้น เรือดำน้ำนิวเคลียร์จึงสามารถจมอยู่ใต้น้ำได้เป็นเวลานาน ในขณะที่เรือดำน้ำดีเซล-ไฟฟ้าแบบธรรมดาจะต้องขึ้นสู่ผิวน้ำเป็นระยะเพื่อยิงเครื่องยนต์กลางอากาศ มอบความได้เปรียบเชิงกลยุทธ์ให้กับกองทัพเรือ ด้วยเหตุนี้ คุณจึงไม่จำเป็นต้องเติมเชื้อเพลิงที่ท่าเรือต่างประเทศหรือจากเรือบรรทุกน้ำมันที่มีความเสี่ยงสูง

หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนเรือดำน้ำถูกจำแนกประเภท อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันว่าในสหรัฐอเมริกา ใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง และถูกทำให้ช้าลงและทำให้เย็นลงด้วยน้ำเบา การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใต้น้ำเครื่องแรก USS Nautilus ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากศูนย์วิจัยอันทรงพลัง คุณลักษณะเฉพาะของมันคือปริมาณสำรองการเกิดปฏิกิริยาขนาดใหญ่มาก ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่ยาวนานโดยไม่ต้องเติมเชื้อเพลิง และความสามารถในการรีสตาร์ทหลังจากหยุดรถ โรงไฟฟ้าในเรือดำน้ำจะต้องเงียบมากเพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับ เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของเรือดำน้ำประเภทต่างๆ จึงมีการสร้างโรงไฟฟ้ารุ่นต่างๆ ขึ้นมา

เรือบรรทุกเครื่องบินของกองทัพเรือสหรัฐฯ ใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งเชื่อกันว่าหลักการทำงานยืมมาจากเรือดำน้ำที่ใหญ่ที่สุด รายละเอียดของการออกแบบยังไม่ได้รับการเผยแพร่

นอกจากสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร ฝรั่งเศส รัสเซีย จีน และอินเดีย ยังมีเรือดำน้ำนิวเคลียร์อีกด้วย ในแต่ละกรณีการออกแบบไม่ได้รับการเปิดเผย แต่เชื่อกันว่าทั้งหมดคล้ายกันมาก - นี่เป็นผลมาจากข้อกำหนดเดียวกันสำหรับคุณสมบัติทางเทคนิค รัสเซียยังมีกองเรือขนาดเล็กที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบเดียวกับเรือดำน้ำโซเวียต

การติดตั้งทางอุตสาหกรรม

เพื่อวัตถุประสงค์ในการผลิต จะใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งมีหลักการทำงานที่ให้ผลผลิตสูงและมีการผลิตพลังงานในระดับต่ำ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพลูโตเนียมอยู่ในแกนกลางเป็นเวลานานทำให้เกิดการสะสมของ 240 Pu ที่ไม่ต้องการ

การผลิตไอโซโทป

ปัจจุบันวัสดุหลักที่ผลิตโดยระบบดังกล่าวคือไอโซโทป (3H หรือ T) - ประจุของพลูโตเนียม-239 มีครึ่งชีวิตยาวนานถึง 24,100 ปี ดังนั้นประเทศที่มีคลังแสงอาวุธนิวเคลียร์ที่ใช้ธาตุนี้จึงมีแนวโน้มที่จะมีมากกว่านั้น เกินความจำเป็น ต่างจาก 239 Pu ทริเทียมมีครึ่งชีวิตประมาณ 12 ปี ดังนั้น เพื่อรักษาปริมาณที่จำเป็น จึงต้องมีการผลิตไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่อง ในสหรัฐอเมริกา แม่น้ำสะวันนา (เซาท์แคโรไลนา) ดำเนินการเครื่องปฏิกรณ์น้ำหนักหนักหลายเครื่องที่ผลิตไอโซโทป

หน่วยพลังงานลอยตัว

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ได้ถูกสร้างขึ้นซึ่งสามารถให้ความร้อนไฟฟ้าและไอน้ำไปยังพื้นที่ห่างไกล ตัวอย่างเช่น ในรัสเซีย โรงไฟฟ้าขนาดเล็กที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อรองรับการตั้งถิ่นฐานในแถบอาร์กติกพบว่ามีประโยชน์ ในประเทศจีน HTR-10 ขนาด 10 เมกะวัตต์ให้ความร้อนและพลังงานแก่สถาบันวิจัยที่ตั้งอยู่ การพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ควบคุมอัตโนมัติขนาดเล็กที่มีความสามารถคล้ายคลึงกันกำลังดำเนินการในสวีเดนและแคนาดา ระหว่างปี 1960 ถึง 1972 กองทัพสหรัฐฯ ใช้เครื่องปฏิกรณ์น้ำขนาดกะทัดรัดเพื่อจ่ายพลังงานให้กับฐานทัพห่างไกลในกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกา ถูกแทนที่ด้วยโรงไฟฟ้าที่ใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง

การพิชิตพื้นที่

นอกจากนี้ เครื่องปฏิกรณ์ยังได้รับการพัฒนาสำหรับการจ่ายพลังงานและการเคลื่อนย้ายในอวกาศ ระหว่างปี 1967 ถึง 1988 สหภาพโซเวียตได้ติดตั้งหน่วยนิวเคลียร์ขนาดเล็กบนดาวเทียมซีรีส์คอสมอสเพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์และระบบโทรมาตร แต่นโยบายดังกล่าวกลายเป็นเป้าหมายของการวิพากษ์วิจารณ์ ดาวเทียมเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งดวงได้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ทำให้เกิดการปนเปื้อนของสารกัมมันตภาพรังสีในพื้นที่ห่างไกลของแคนาดา สหรัฐอเมริกาปล่อยดาวเทียมพลังงานนิวเคลียร์เพียงดวงเดียวในปี พ.ศ. 2508 อย่างไรก็ตาม โครงการเพื่อใช้ในการบินอวกาศระยะไกล การสำรวจดาวเคราะห์ดวงอื่นโดยมนุษย์ หรือบนฐานดวงจันทร์ถาวร ยังคงได้รับการพัฒนาต่อไป นี่จะต้องเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบระบายความร้อนด้วยแก๊สหรือโลหะเหลว ซึ่งหลักการทางกายภาพของมันจะให้อุณหภูมิสูงสุดที่เป็นไปได้ซึ่งจำเป็นในการลดขนาดของหม้อน้ำ นอกจากนี้ เครื่องปฏิกรณ์สำหรับเทคโนโลยีอวกาศจะต้องมีขนาดกะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดปริมาณวัสดุที่ใช้สำหรับกำบัง และเพื่อลดน้ำหนักระหว่างการปล่อยตัวและการบินในอวกาศ การจ่ายเชื้อเพลิงจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ตลอดระยะเวลาการบินในอวกาศ