Tulong sa Tele2, mga taripa, mga tanong

Ang buong komunidad ng intercontinental ballistic missile, sampu-sampung metro at tonelada ng mga ultra-strong alloys, high-tech na gasolina at advanced na electronics ang kailangan para sa isang bagay lamang - upang makapaghatid ng warhead sa destinasyon nito: isang cone na may isang metro at kalahating taas at kasing kapal sa base bilang isang katawan ng tao.

Tingnan natin ang isang tipikal na warhead (sa katotohanan, maaaring may mga pagkakaiba sa disenyo sa pagitan ng mga warhead). Ito ay isang kono na gawa sa magaan na matibay na haluang metal. Sa loob ay may mga bulkhead, mga frame, isang power frame - halos lahat ay parang sa isang eroplano. Ang power frame ay natatakpan ng matibay na metal na pambalot. Ang isang makapal na layer ng init-proteksiyon na patong ay inilalapat sa pambalot. Ito ay parang isang sinaunang Neolithic basket, sagana na pinahiran ng luad at pinaputok sa mga unang eksperimento ng tao sa init at keramika. Ang pagkakatulad ay madaling ipaliwanag: ang basket at ang warhead ay kailangang labanan ang panlabas na init.

Sa loob ng kono, na nakaayos sa kanilang "mga upuan," mayroong dalawang pangunahing "pasahero" para sa kapakanan kung saan nagsimula ang lahat: isang thermonuclear charge at isang charge control unit, o automation unit. Ang mga ito ay kamangha-manghang compact. Ang yunit ng automation ay ang laki ng limang litro na garapon ng mga adobo na pipino, at ang singil ay kasing laki ng ordinaryong bucket sa hardin. Mabigat at mabigat, ang pagsasama ng isang lata at isang balde ay sasabog ng tatlong daan limampu hanggang apat na raang kiloton. Dalawang pasahero ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng isang koneksyon, tulad ng Siamese twins, at sa pamamagitan ng koneksyong ito ay patuloy silang nagpapalitan ng isang bagay. Ang kanilang pag-uusap ay patuloy sa lahat ng oras, kahit na ang misayl ay nasa combat duty, kahit na ang mga kambal na ito ay inihahatid lamang mula sa planta ng pagmamanupaktura.

Mayroon ding ikatlong pasahero - isang yunit para sa pagsukat ng paggalaw ng warhead o sa pangkalahatan ay kinokontrol ang paglipad nito. Sa huling kaso, ang mga gumaganang kontrol ay itinayo sa warhead, na nagpapahintulot sa trajectory na mabago. Halimbawa, ang pagpapaandar ng mga pneumatic system o powder system. At din ng isang on-board na de-koryenteng network na may mga power supply, mga linya ng komunikasyon na may entablado, sa anyo ng mga protektadong wire at konektor, proteksyon laban sa mga electromagnetic pulse at isang thermostatting system - pinapanatili ang kinakailangang temperatura ng pagsingil.

Ang teknolohiya kung saan ang mga warhead ay pinaghihiwalay mula sa misayl at nakatakda sa kanilang sariling mga kurso ay isang hiwalay na malaking paksa tungkol sa kung aling mga libro ang maaaring isulat.

Una, ipaliwanag natin kung ano ang "isang yunit ng labanan". Ito ay isang aparato na pisikal na naglalaman ng isang thermonuclear charge sa isang intercontinental ballistic missile. Ang rocket ay may tinatawag na warhead, na maaaring maglaman ng isa, dalawa o higit pang mga warhead. Kung marami sa kanila, ang warhead ay tinatawag na multiple warhead (MIRV).

Sa loob ng MIRV mayroong isang napaka-kumplikadong yunit (tinatawag din itong isang disengagement platform), na, pagkatapos na ilunsad ng isang paglulunsad ng sasakyan sa labas ng kapaligiran, ay nagsisimulang magsagawa ng isang bilang ng mga naka-program na aksyon para sa indibidwal na patnubay at paghihiwalay ng mga warhead na matatagpuan sa ito; sa kalawakan, ang mga pormasyon ng labanan ay itinayo mula sa mga bloke at decoy, na una ring matatagpuan sa platform. Kaya, ang bawat bloke ay inilalagay sa isang tilapon na nagsisigurong maabot nito ang isang partikular na target sa ibabaw ng Earth.

Ang mga yunit ng labanan ay iba. Ang mga gumagalaw sa mga ballistic trajectory pagkatapos ng paghihiwalay mula sa platform ay tinatawag na hindi makontrol. Ang mga kontroladong warhead, pagkatapos ng paghihiwalay, ay nagsisimulang "mamuhay ng kanilang sariling buhay." Nilagyan ang mga ito ng mga attitude control engine para sa pagmamaniobra sa outer space, aerodynamic control surface para sa pagkontrol ng flight sa atmospera, mayroon silang inertial control system na nakasakay, ilang mga computing device, isang radar na may sariling computer... At, siyempre, isang combat charge.

Pinagsasama ng isang praktikal na nakokontrol na warhead ang mga katangian ng isang unmanned spacecraft at isang hypersonic unmanned aircraft. Dapat gawin ng device na ito ang lahat ng pagkilos sa kalawakan at sa panahon ng paglipad sa atmospera nang awtomatiko.

Matapos ang paghihiwalay mula sa platform ng pag-aanak, ang warhead ay lumilipad nang medyo mahabang panahon sa isang napakataas na altitude - sa kalawakan. Sa oras na ito, ang control system ng unit ay nagsasagawa ng isang buong serye ng mga reorientation upang lumikha ng mga kondisyon para sa tumpak na kahulugan sariling mga parameter ng paggalaw, na ginagawang mas madaling pagtagumpayan ang zone ng posible mga pagsabog ng nuklear pagtatanggol ng missile...
Bago pumasok sa itaas na kapaligiran, kinakalkula ng on-board na computer ang kinakailangang oryentasyon ng warhead at isinasagawa ito. Sa paligid ng parehong panahon, ang mga sesyon ay gaganapin upang matukoy ang aktwal na lokasyon gamit ang radar, kung saan kailangan ding gumawa ng ilang mga maniobra. Pagkatapos ay ang locator antenna ay pinaputok, at ang atmospheric na bahagi ng paggalaw ay nagsisimula para sa warhead.

Nasa ibaba sa harap ng warhead ang isang malaking, contrastingly makintab mula sa mapanganib na matataas na altitude, na natatakpan ng asul na oxygen na ulap, na natatakpan ng aerosol suspension, ang malawak at walang hangganang ikalimang karagatan. Dahan-dahan at halos hindi kapansin-pansing lumiliko mula sa mga natitirang epekto ng paghihiwalay, ang warhead ay nagpapatuloy sa pagbaba nito sa isang banayad na tilapon. Ngunit pagkatapos ay isang kakaibang simoy ng hangin ang marahang umihip sa kanya. Hinawakan niya ito ng kaunti - at ito ay naging kapansin-pansin, na tinatakpan ang katawan ng isang manipis na alon ng maputlang puting-asul na glow, na umaabot sa likod. Ang alon na ito ay nakamamanghang mataas na temperatura, ngunit hindi pa nito nasusunog ang warhead, dahil ito ay masyadong ethereal. Ang simoy ng hangin na umiihip sa warhead ay electrically conductive. Ang bilis ng kono ay napakataas na literal nitong dinudurog ang mga molekula ng hangin sa epekto nito sa mga fragment na may kuryente, at nangyayari ang impact ionization ng hangin. Ang simoy ng plasma na ito ay tinatawag na high Mach number hypersonic flow, at ang bilis nito ay dalawampung beses ang bilis ng tunog.

Dahil sa mataas na rarefaction, ang simoy ng hangin ay halos hindi napapansin sa mga unang segundo. Lumalaki at nagiging mas siksik habang lumalalim ito sa atmospera, sa una ay umiinit ito nang higit pa kaysa naglalagay ng presyon sa warhead. Ngunit unti-unting sinisimulan nitong isiksik ang kanyang kono nang may lakas. Pinaikot muna ng daloy ang ilong ng warhead. Hindi ito agad na nagbubukas - ang kono ay bahagyang umuugoy pabalik-balik, unti-unting nagpapabagal sa mga oscillations nito, at sa wakas ay nagpapatatag.

Ang pagkondensasyon habang ito ay bumababa, ang daloy ay naglalagay ng higit at higit na presyon sa warhead, na nagpapabagal sa paglipad nito. Habang bumabagal, unti-unting bumababa ang temperatura. Mula sa napakalaking halaga ng simula ng entry, ang asul-puting glow ng sampu-sampung libong Kelvin, hanggang sa dilaw-puting glow na lima hanggang anim na libong degree. Ito ang temperatura ng mga layer sa ibabaw ng Araw. Ang glow ay nagiging nakasisilaw dahil ang air density ay mabilis na tumataas, at kasama nito ang init na dumadaloy sa mga dingding ng warhead. Ang patong na proteksiyon sa init ay nasunog at nagsisimulang masunog.

Hindi ito nasusunog mula sa alitan sa hangin, gaya ng madalas na maling sinabi. Dahil sa napakalaking hypersonic na bilis ng paggalaw (ngayon ay labinlimang beses na mas mabilis kaysa sa tunog), ang isa pang kono ay nag-iiba sa hangin mula sa tuktok ng katawan - isang shock wave, na parang sumasaklaw sa isang warhead. Ang papasok na hangin, na pumapasok sa shock wave cone, ay agad na sinisiksik nang maraming beses at idiniin nang mahigpit sa ibabaw ng warhead. Mula sa biglaan, madalian at paulit-ulit na compression, ang temperatura nito ay agad na tumalon sa ilang libong degree. Ang dahilan nito ay ang nakakabaliw na bilis ng nangyayari, ang matinding dynamism ng proseso. Ang gas-dynamic na compression ng daloy, at hindi friction, ang nagpapainit ngayon sa mga gilid ng warhead.

Ang pinakamasamang bahagi ay ang ilong. Doon nabuo ang pinakamalaking compaction ng paparating na daloy. Ang lugar ng selyo na ito ay umuusad nang bahagya, na parang dinidiskonekta mula sa katawan. At nananatili ito sa harap, na may hugis ng makapal na lente o unan. Ang pormasyon na ito ay tinatawag na "detached bow shock wave." Ito ay ilang beses na mas makapal kaysa sa iba pang ibabaw ng shock wave cone sa paligid ng warhead. Ang frontal compression ng paparating na daloy ay ang pinakamalakas dito. Samakatuwid, ang naka-disconnect na bow shock wave ay may pinakamataas na temperatura at pinakamataas na density ng init. Ang maliit na araw na ito ay sinusunog ang ilong ng warhead sa isang maningning na paraan - nagha-highlight, naglalabas ng init nang direkta sa ilong ng katawan ng barko at nagdudulot ng matinding pagkasunog ng ilong. Samakatuwid, mayroong pinakamakapal na layer ng thermal protection. Ito ay ang bow shock wave na nagpapaliwanag sa lugar sa isang madilim na gabi sa loob ng maraming kilometro sa paligid ng isang warhead na lumilipad sa atmospera.

Ikinonekta ng isang layunin

Ang thermonuclear charge at ang control unit ay patuloy na nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang "dialogue" na ito ay nagsisimula kaagad pagkatapos na mai-install ang isang warhead sa isang misayl, at nagtatapos ito sa sandali ng isang pagsabog ng nuklear. Sa lahat ng oras na ito, inihahanda ng control system ang singil para sa operasyon, tulad ng isang tagapagsanay na naghahanda ng isang boksingero para sa isang mahalagang laban. At sa tamang sandali ay ibibigay niya ang huli at pinakamahalagang utos.

Kapag ang isang misayl ay inilagay sa tungkulin ng labanan, ang singil nito ay nilagyan ng buong pagsasaayos nito: isang pulsed neutron activator, mga detonator at iba pang kagamitan ay naka-install. Ngunit hindi pa siya handa sa pagsabog. Ang pagpapanatili ng isang nuclear missile sa isang silo o sa isang mobile launcher sa loob ng mga dekada, na handang sumabog anumang oras, ay sadyang mapanganib.

Samakatuwid, sa panahon ng paglipad, inilalagay ng control system ang singil sa isang estado ng pagiging handa para sa pagsabog. Nangyayari ito nang paunti-unti, gamit ang mga kumplikadong sequential algorithm batay sa dalawang pangunahing kondisyon: pagiging maaasahan ng paggalaw patungo sa layunin at kontrol sa proseso. Kung ang isa sa mga salik na ito ay lumihis mula sa mga kinakalkula na halaga, ang paghahanda ay ititigil. Inilipat ng electronics ang singil sa mas mataas na antas ng pagiging handa upang magbigay ng utos na gumana sa kinakalkulang punto.

At kapag ang ganap na inihanda na singil ay nagmula sa control unit upang sumabog, ang pagsabog ay magaganap kaagad, kaagad. Ang warhead na lumilipad sa bilis ng bala ng sniper ay maglalakbay lamang ng ilang daan ng isang milimetro, na walang oras na lumipat sa kalawakan kahit na ang kapal ng buhok ng tao, kapag ang thermonuclear reaction sa singil nito ay nagsimula, bubuo, ganap na pumasa at ay nakumpleto, ilalabas ang lahat ng normal na kapangyarihan.

Ang pagkakaroon ng malaking pagbabago sa labas at sa loob, ang warhead ay dumaan sa troposphere - ang huling sampung kilometro ng altitude. Bumagal siya ng husto. Ang hypersonic flight ay bumagsak sa supersonic na bilis ng tatlo hanggang apat na Mach unit. Ang warhead ay kumikinang nang malabo, kumukupas at lumalapit sa target na punto.

Ang isang pagsabog sa ibabaw ng Earth ay bihirang pinaplano - para lamang sa mga bagay na nakabaon sa lupa, tulad ng mga missile silo. Karamihan sa mga target ay nasa ibabaw. At para sa kanilang pinakamalaking pagkawasak, ang pagpapasabog ay isinasagawa sa isang tiyak na taas, depende sa kapangyarihan ng singil. Para sa taktikal na dalawampung kiloton ito ay 400-600 m Para sa isang strategic megaton ang pinakamainam na taas ng pagsabog ay 1200 m Bakit? Ang pagsabog ay nagdulot ng dalawang alon na dumaan sa lugar. Mas malapit sa epicenter, mas maaga tatama ang blast wave. Ito ay babagsak at masasalamin, talbog sa mga gilid, kung saan ito ay sasani sa sariwang alon na kararating lang dito mula sa itaas, mula sa punto ng pagsabog. Dalawang alon - insidente mula sa gitna ng pagsabog at sumasalamin mula sa ibabaw - idagdag, na bumubuo ng pinakamalakas na shock wave sa layer ng lupa, ang pangunahing kadahilanan ng pagkawasak.

Sa panahon ng paglulunsad ng pagsubok, ang warhead ay kadalasang nakakarating sa lupa nang walang harang. Sa board ay may kalahating daang timbang ng mga pampasabog, na pinasabog kapag ito ay bumagsak. Para saan? Una, ang warhead ay isang lihim na bagay at dapat na ligtas na sirain pagkatapos gamitin. Pangalawa, ito ay kinakailangan para sa mga sistema ng pagsukat ng site ng pagsubok - para sa agarang pagtuklas ng punto ng epekto at pagsukat ng mga paglihis.

Isang multi-meter smoking crater ang kumukumpleto sa larawan. Ngunit bago iyon, ilang kilometro bago ang epekto, isang armored storage cassette ang pinaputok mula sa test warhead, na nagre-record ng lahat ng naitala sa board sa panahon ng flight. Ang armored flash drive na ito ay magpoprotekta laban sa pagkawala ng on-board na impormasyon. Siya ay matatagpuan mamaya, kapag ang isang helicopter ay dumating na may isang espesyal na grupo ng paghahanap. At itatala nila ang mga resulta ng isang kamangha-manghang paglipad.

Ang nuclear reactor ay gumagana nang maayos at mahusay. Kung hindi, tulad ng alam mo, magkakaroon ng problema. Ngunit ano ang nangyayari sa loob? Subukan nating bumalangkas ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (nuclear) reactor nang maikli, malinaw, na may mga paghinto.

Sa katunayan, ang parehong proseso ay nangyayari doon tulad ng sa panahon ng isang nuclear pagsabog. Tanging ang pagsabog ay nangyayari nang napakabilis, at sa reaktor ang lahat ay umaabot sa mahabang panahon. Bilang resulta, nananatiling ligtas at maayos ang lahat, at nakakatanggap tayo ng enerhiya. Hindi gaanong lahat ng bagay sa paligid ay masisira nang sabay-sabay, ngunit sapat na upang magbigay ng kuryente sa lungsod.

Bago mo maunawaan kung paano nangyayari ang isang kontroladong reaksyong nuklear, kailangan mong malaman kung ano ito. reaksyong nukleyar sa lahat.

Reaksyon ng nukleyar ay ang proseso ng pagbabagong-anyo (fission) ng atomic nuclei kapag nakikipag-ugnayan sila sa mga elementarya na particle at gamma ray.

Ang mga reaksyong nuklear ay maaaring mangyari sa parehong pagsipsip at pagpapalabas ng enerhiya. Ginagamit ng reactor ang pangalawang reaksyon.

Nuclear reactor ay isang aparato na ang layunin ay mapanatili ang isang kontroladong reaksyong nuklear sa paglabas ng enerhiya.

Kadalasan ang isang nuclear reactor ay tinatawag ding atomic reactor. Tandaan natin na walang pangunahing pagkakaiba dito, ngunit mula sa pananaw ng agham ay mas tama ang paggamit ng salitang "nuklear". Marami na ngayong mga uri ng nuclear reactor. Ang mga ito ay malalaking pang-industriyang reactor na idinisenyo upang makabuo ng enerhiya sa mga power plant, nuclear reactor mga submarino, maliliit na pang-eksperimentong reaktor na ginagamit sa mga siyentipikong eksperimento. Mayroon ding mga reactor na ginagamit upang mag-desalinate ng tubig-dagat.

Ang kasaysayan ng paglikha ng isang nuclear reactor

Ang unang nuclear reactor ay inilunsad noong hindi gaanong kalayuan noong 1942. Nangyari ito sa USA sa pamumuno ni Fermi. Ang reaktor na ito ay tinawag na Chicago Woodpile.

Noong 1946, ang unang reaktor ng Sobyet, na inilunsad sa ilalim ng pamumuno ni Kurchatov, ay nagsimulang gumana. Ang katawan ng reaktor na ito ay isang bola na may diameter na pitong metro. Ang mga unang reactor ay walang sistema ng paglamig, at ang kanilang kapangyarihan ay minimal. Sa pamamagitan ng paraan, ang reaktor ng Sobyet ay may average na kapangyarihan na 20 Watts, at ang Amerikano - 1 Watt lamang. Para sa paghahambing: ang average na kapangyarihan ng mga modernong power reactor ay 5 Gigawatts. Wala pang sampung taon pagkatapos ng paglunsad ng unang reaktor, ang unang pang-industriya na planta ng nuclear power sa mundo ay binuksan sa lungsod ng Obninsk.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (nuclear) reactor

Anumang nuclear reactor ay may ilang bahagi: core Sa panggatong At moderator , Neutron reflector , pampalamig , sistema ng kontrol at proteksyon . Ang mga isotopes ay kadalasang ginagamit bilang panggatong sa mga reaktor. uranium (235, 238, 233), plutonium (239) at thorium (232). Ang core ay isang boiler kung saan dumadaloy ang ordinaryong tubig (coolant). Sa iba pang mga coolant, ang "mabigat na tubig" at likidong grapayt ay hindi gaanong ginagamit. Kung pinag-uusapan natin ang pagpapatakbo ng mga nuclear power plant, kung gayon ang isang nuclear reactor ay ginagamit upang makagawa ng init. Ang kuryente mismo ay nabuo gamit ang parehong paraan tulad ng sa iba pang mga uri ng mga planta ng kuryente - ang singaw ay umiikot sa turbine, at ang enerhiya ng paggalaw ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.

Nasa ibaba ang isang diagram ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor.

Tulad ng nasabi na natin, ang pagkabulok ng isang mabigat na uranium nucleus ay gumagawa ng mas magaan na elemento at ilang mga neutron. Ang mga nagresultang neutron ay bumangga sa iba pang nuclei, na nagiging sanhi din ng mga ito sa fission. Kasabay nito, ang bilang ng mga neutron ay lumalaki tulad ng isang avalanche.

Dapat itong banggitin dito salik ng pagpaparami ng neutron . Kaya, kung ang coefficient na ito ay lumampas sa isang halaga na katumbas ng isa, isang nuclear explosion ang magaganap. Kung ang halaga ay mas mababa sa isa, mayroong masyadong kaunting mga neutron at ang reaksyon ay namamatay. Ngunit kung mapanatili mo ang halaga ng koepisyent na katumbas ng isa, ang reaksyon ay magpapatuloy nang mahaba at matatag.

Ang tanong ay paano ito gagawin? Sa reactor, ang gasolina ay nasa tinatawag na mga elemento ng gasolina (TVELAkh). Ito ay mga tungkod na naglalaman, sa anyo ng maliliit na tableta, nuclear fuel . Ang mga fuel rod ay konektado sa hugis-heksagonal na mga cassette, kung saan maaaring mayroong daan-daan sa isang reaktor. Ang mga cassette na may mga fuel rod ay nakaayos nang patayo, at ang bawat fuel rod ay may isang sistema na nagbibigay-daan sa iyo upang ayusin ang lalim ng paglulubog nito sa core. Bilang karagdagan sa mga cassette mismo, kasama nila control rods At mga tungkod ng proteksyong pang-emergency . Ang mga rod ay gawa sa isang materyal na sumisipsip ng mga neutron nang maayos. Kaya, ang mga control rod ay maaaring ibaba sa iba't ibang kalaliman sa core, at sa gayon ay inaayos ang neutron multiplication factor. Ang mga emergency rod ay idinisenyo upang isara ang reactor kung sakaling magkaroon ng emergency.

Paano nagsimula ang isang nuclear reactor?

Nalaman namin ang prinsipyo ng pagpapatakbo mismo, ngunit paano sisimulan at gawin ang paggana ng reaktor? Sa halos pagsasalita, narito ito - isang piraso ng uranium, ngunit ang chain reaction ay hindi nagsisimula dito sa sarili nitong. Ang katotohanan ay sa nuclear physics mayroong isang konsepto kritikal na masa .

Ang kritikal na masa ay ang masa ng fissile na materyal na kinakailangan upang magsimula ng isang nuclear chain reaction.

Sa tulong ng mga fuel rod at control rod, ang isang kritikal na masa ng nuclear fuel ay unang nilikha sa reaktor, at pagkatapos ay ang reaktor ay dinadala sa pinakamainam na antas ng kapangyarihan sa ilang mga yugto.

Sa artikulong ito, sinubukan naming bigyan ka ng pangkalahatang ideya ng istraktura at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (nuclear) reactor. Kung mayroon kang anumang mga katanungan tungkol sa paksa o tinanong ka ng problema sa nuclear physics sa unibersidad, mangyaring makipag-ugnayan sa mga espesyalista ng aming kumpanya. Gaya ng nakagawian, handa kaming tulungan kang lutasin ang anumang mahalagang isyu tungkol sa iyong pag-aaral. At habang kami ay nasa ito, narito ang isa pang pang-edukasyon na video para sa iyong pansin!

Paputok na karakter

Ang uranium nucleus ay naglalaman ng 92 proton. Ang natural na uranium ay pangunahing pinaghalong dalawang isotopes: U238 (na mayroong 146 neutron sa nucleus nito) at U235 (143 neutron), na may 0.7% lamang ng huli sa natural na uranium. Mga katangian ng kemikal Ang mga isotopes ay ganap na magkapareho, at samakatuwid ay imposibleng paghiwalayin ang mga ito sa pamamagitan ng mga kemikal na pamamaraan, ngunit ang pagkakaiba sa masa (235 at 238 na mga yunit) ay nagpapahintulot na gawin ito sa pamamagitan ng mga pisikal na pamamaraan: ang isang halo ng uranium ay na-convert sa gas (uranium hexafluoride), at pagkatapos ay pumped sa pamamagitan ng hindi mabilang na buhaghag na partisyon. Bagama't ang mga isotopes ng uranium ay hindi nakikilala sa anyo man o sa kemikal, sila ay pinaghihiwalay ng isang bangin sa mga katangian ng kanilang mga nuklear na karakter.

Ang proseso ng fission ng U238 ay isang bayad na proseso: ang isang neutron na dumarating mula sa labas ay dapat magdala ng enerhiya - 1 MeV o higit pa. At ang U235 ay walang pag-iimbot: walang kailangan mula sa papasok na neutron para sa paggulo at kasunod na pagkabulok nito sa nucleus ay sapat na;

Kapag ang isang neutron ay tumama sa isang nucleus na may kakayahang mag-fission, isang hindi matatag na tambalan ang nabubuo, ngunit napakabilis (pagkatapos ng 10−23−10−22 s) ang naturang nucleus ay nahahati sa dalawang fragment na hindi pantay sa masa at “kaagad” (sa loob ng 10 −16−10− 14 c) nagpapalabas ng dalawa o tatlong bagong neutron, upang sa paglipas ng panahon ay maaaring dumami ang bilang ng fissile nuclei (ang reaksyong ito ay tinatawag na chain reaction). Ito ay posible lamang sa U235, dahil ang sakim na U238 ay hindi gustong magbahagi mula sa sarili nitong mga neutron, na ang enerhiya ay isang order ng magnitude na mas mababa sa 1 MeV. Ang kinetic energy ng mga particle ng fission product ay maraming order ng magnitude na mas mataas kaysa sa enerhiya na inilabas sa panahon ng anumang kemikal na reaksyon kung saan ang komposisyon ng nuclei ay hindi nagbabago.

Kritikal na pagpupulong

Ang mga produkto ng fission ay hindi matatag at tumatagal ng mahabang panahon upang "mabawi", na naglalabas ng iba't ibang mga radiation (kabilang ang mga neutron). Ang mga neutron na ibinubuga ng isang makabuluhang oras (hanggang sampu-sampung segundo) pagkatapos ng fission ay tinatawag na naantala, at bagama't ang kanilang bahagi ay maliit kumpara sa mga instantaneous (mas mababa sa 1%), ang papel na ginagampanan nila sa pagpapatakbo ng mga nuclear installation ay ang pinaka mahalaga.

Ang mga produkto ng fission, sa panahon ng maraming banggaan sa mga nakapaligid na atomo, ay nagbibigay ng kanilang enerhiya sa kanila, na nagpapataas ng temperatura. Matapos lumitaw ang mga neutron sa isang pagpupulong na may materyal na fissile, ang kapangyarihan ng paglabas ng init ay maaaring tumaas o bumaba, at ang mga parameter ng isang pagpupulong kung saan ang bilang ng mga fission bawat yunit ng oras ay pare-pareho ay tinatawag na kritikal. Ang pagiging kritikal ng pagpupulong ay maaaring mapanatili sa isang malaki at isang maliit na bilang ng mga neutron (sa isang katumbas na mas mataas o mas mababang kapangyarihan ng paglabas ng init). Ang thermal power ay nadaragdagan alinman sa pamamagitan ng pagbomba ng mga karagdagang neutron sa kritikal na pagpupulong mula sa labas, o sa pamamagitan ng paggawa ng pagpupulong na supercritical (pagkatapos ang mga karagdagang neutron ay ibinibigay ng dumaraming henerasyon ng fissile nuclei). Halimbawa, kung kinakailangan upang madagdagan ang thermal power ng isang reaktor, dinadala ito sa isang rehimen kung saan ang bawat henerasyon ng mga prompt neutron ay bahagyang mas kaunti kaysa sa nauna, ngunit salamat sa naantala na mga neutron, ang reaktor ay halos hindi kapansin-pansing pumasa sa isang kritikal na estado. Pagkatapos ay hindi ito bumibilis, ngunit dahan-dahang nakakakuha ng kapangyarihan - upang ang pagtaas nito ay matigil sa tamang sandali sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga neutron absorbers (mga rod na naglalaman ng cadmium o boron).

Ang mga neutron na ginawa sa panahon ng fission ay madalas na lumilipad sa nakapaligid na nuclei nang hindi nagdudulot ng karagdagang fission. Kung mas malapit sa ibabaw ng isang materyal ang isang neutron ay ginawa, mas malaki ang pagkakataon na ito ay makatakas mula sa fissile na materyal at hindi na bumalik. Samakatuwid, ang anyo ng pagpupulong, pag-save pinakamalaking bilang Ang mga neutron ay isang globo: para sa isang naibigay na masa ng bagay mayroon itong pinakamababang lugar sa ibabaw. Ang isang hindi nakapaligid (nag-iisa) na bola na 94% U235 na walang mga cavity sa loob ay nagiging kritikal na may mass na 49 kg at isang radius na 85 mm. Kung ang isang pagpupulong ng parehong uranium ay isang silindro na may haba na katumbas ng diameter, ito ay nagiging kritikal na may mass na 52 kg. Ang lugar sa ibabaw ay bumababa din sa pagtaas ng density. Iyon ang dahilan kung bakit ang explosive compression, nang hindi binabago ang dami ng fissile material, ay maaaring magdala ng assembly sa isang kritikal na estado. Ang prosesong ito ang sumasailalim sa karaniwang disenyo ng isang nuclear charge.

Pagpupulong ng bola

Ngunit madalas na hindi uranium ang ginagamit sa mga sandatang nuklear, ngunit plutonium-239. Ginagawa ito sa mga reactor sa pamamagitan ng pag-irradiate ng uranium-238 na may malalakas na neutron flux. Ang Plutonium ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang anim na beses na mas mataas kaysa sa U235, ngunit kapag nag-fission, ang Pu239 nucleus ay naglalabas ng average na 2.895 neutrons - higit sa U235 (2.452). Bilang karagdagan, ang posibilidad ng plutonium fission ay mas mataas. Ang lahat ng ito ay humahantong sa katotohanan na ang isang nag-iisang bola ng Pu239 ay nagiging kritikal na may halos tatlong beses na mas kaunting masa kaysa sa isang bola ng uranium, at pinaka-mahalaga, na may mas maliit na radius, na ginagawang posible upang mabawasan ang mga sukat ng kritikal na pagpupulong.

Ang pagpupulong ay gawa sa dalawang maingat na nilagyan ng mga halves sa anyo ng isang spherical layer (guwang sa loob); ito ay malinaw na subcritical - kahit na para sa thermal neutrons at kahit na matapos na napapalibutan ng isang moderator. Ang isang singil ay naka-mount sa paligid ng isang pagpupulong ng napaka-tumpak na nilagyan ng mga bloke ng paputok. Upang mai-save ang mga neutron, kinakailangan upang mapanatili ang marangal na hugis ng bola sa panahon ng pagsabog - para dito, ang layer ng paputok ay dapat na paputukin nang sabay-sabay sa buong panlabas na ibabaw nito, na pinipiga ang pagpupulong nang pantay-pantay. Ito ay malawak na pinaniniwalaan na nangangailangan ito ng maraming electric detonator. Ngunit ito lamang ang nangyari sa bukang-liwayway ng "paggawa ng bomba": upang ma-trigger ang maraming dose-dosenang mga detonator, maraming enerhiya at malaking sukat ng sistema ng pagsisimula ang kinakailangan. Ang mga modernong singil ay gumagamit ng ilang mga detonator na pinili ng isang espesyal na pamamaraan, katulad sa mga katangian, kung saan ang mataas na matatag (sa mga tuntunin ng bilis ng pagsabog) ay na-trigger sa mga grooves na giniling sa isang polycarbonate layer (ang hugis nito sa isang spherical na ibabaw ay kinakalkula gamit ang Riemann geometry pamamaraan). Ang pagsabog sa bilis na humigit-kumulang 8 km/s ay maglalakbay kasama ang mga grooves sa ganap na pantay na mga distansya, sa parehong sandali sa oras na ito ay maaabot ang mga butas at magpapasabog sa pangunahing singil - nang sabay-sabay sa lahat ng kinakailangang mga punto.

Pagsabog sa loob

Ang pagsabog na nakadirekta sa loob ay pinipiga ang pagpupulong na may presyon ng higit sa isang milyong mga atmospheres. Ang ibabaw ng pagpupulong ay bumababa, ang panloob na lukab sa plutonium ay halos mawala, ang density ay tumataas, at napakabilis - sa loob ng sampung microseconds, ang compressible assembly ay pumasa sa kritikal na estado na may mga thermal neutron at nagiging makabuluhang supercritical sa mga mabilis na neutron.

Matapos ang isang panahon na tinutukoy ng hindi gaanong oras ng hindi gaanong pagbagal ng mabilis na mga neutron, ang bawat isa sa bago, mas maraming henerasyon sa kanila ay nagdaragdag ng enerhiya na 202 MeV sa pamamagitan ng fission sa sangkap ng pagpupulong, na sumasabog na sa napakalaking presyon. Sa laki ng mga phenomena na nagaganap, ang lakas ng kahit na ang pinakamahusay na mga bakal na haluang metal ay napakaliit na hindi kailanman nangyayari sa sinuman na isaalang-alang ito kapag kinakalkula ang dinamika ng isang pagsabog. Ang tanging bagay na pumipigil sa pagpupulong na lumipad nang hiwalay ay ang pagkawalang-galaw: upang mapalawak ang isang plutonium ball sa pamamagitan lamang ng 1 cm sa sampu-sampung nanosecond, kinakailangan na magbigay ng isang acceleration sa substance na sampu-sampung trilyong beses na mas malaki kaysa sa acceleration. ng libreng pagkahulog, at hindi ito madali.

Sa huli, ang bagay ay nagkakalat pa rin, humihinto ang fission, ngunit ang proseso ay hindi nagtatapos doon: ang enerhiya ay muling ipinamamahagi sa pagitan ng mga ionized na fragment ng pinaghiwalay na nuclei at iba pang mga particle na ibinubuga sa panahon ng fission. Ang kanilang enerhiya ay nasa sampu at kahit na daan-daang MeV, ngunit tanging ang mga neutral na elektrikal na high-energy na gamma quanta at mga neutron ang may pagkakataong maiwasan ang pakikipag-ugnayan sa bagay at "makatakas." Ang mga naka-charge na particle ay mabilis na nawawalan ng enerhiya sa mga pagkilos ng banggaan at ionization. Sa kasong ito, ang radiation ay ibinubuga - gayunpaman, ito ay hindi na matigas na nuclear radiation, ngunit mas malambot, na may isang enerhiya na tatlong order ng magnitude na mas mababa, ngunit higit pa sa sapat upang patumbahin ang mga electron mula sa mga atomo - hindi lamang mula sa mga panlabas na shell, ngunit mula sa lahat sa pangkalahatan. Isang halo ng hubad na nuclei, mga stripped electron at radiation na may density na gramo bawat cubic centimeter (subukang isipin kung gaano kahusay ang pagkakakulay mo sa ilalim ng liwanag na nakakuha ng density ng aluminyo!) - lahat ng bagay na isang oras na nakalipas ay isang singil - pumapasok sa ilang pagkakahawig ng ekwilibriyo . Sa isang napakabata na bolang apoy, ang temperatura ay umabot sa sampu-sampung milyong digri.

Fireball

Tila kahit na ang malambot na radiation na gumagalaw sa bilis ng liwanag ay dapat na umalis sa bagay na nakabuo nito sa malayo, ngunit hindi ito ganoon: sa malamig na hangin, ang hanay ng quanta ng Kev energies ay sentimetro, at hindi sila gumagalaw sa isang tuwid na linya, ngunit baguhin ang direksyon ng paggalaw, muling naglalabas sa bawat pakikipag-ugnayan. Quanta ionize ang hangin at kumalat dito, tulad ng cherry juice na ibinuhos sa isang basong tubig. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na radiative diffusion.

Ang isang batang pabilog na apoy ng isang 100 kt na pagsabog ng ilang sampu ng nanosecond pagkatapos ng pagtatapos ng pagsabog ng fission ay may radius na 3 m at isang temperatura na halos 8 milyong Kelvin. Ngunit pagkatapos ng 30 microseconds ang radius nito ay 18 m, kahit na ang temperatura ay bumaba sa ibaba ng isang milyong degrees. Ang bola ay kumakain ng espasyo, at ang naka-ionize na hangin sa likod nito ay halos hindi gumagalaw: ang radiation ay hindi makapaglilipat ng makabuluhang momentum dito sa panahon ng pagsasabog. Ngunit nagbobomba ito ng napakalaking enerhiya sa hanging ito, pinainit ito, at kapag naubos ang enerhiya ng radiation, ang bola ay nagsisimulang lumaki dahil sa paglawak ng mainit na plasma, na sumasabog mula sa loob na may dating isang singil. Lumalawak, tulad ng isang napalaki na bula, ang plasma shell ay nagiging mas manipis. Hindi tulad ng isang bula, siyempre, walang nagpapalaki nito: halos walang sangkap na natitira sa loob, lahat ng ito ay lumilipad mula sa gitna sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos, ngunit 30 microseconds pagkatapos ng pagsabog, ang bilis ng paglipad na ito ay higit sa 100 km / s, at ang hydrodynamic pressure sa substance - higit sa 150,000 atm! Ang shell ay hindi nakalaan na maging masyadong manipis;

Alin sa mga mekanismo para sa pagpapadala ng enerhiya ng isang fireball kapaligiran nananaig, depende sa kapangyarihan ng pagsabog: kung ito ay malaki, ang pangunahing papel ay nilalaro ng pagsasabog ng radiation, kung ito ay maliit, ang pagpapalawak ng bubble ng plasma ay gumaganap ng isang pangunahing papel. Malinaw na posible rin ang intermediate case, kapag epektibo ang parehong mekanismo.

Ang proseso ay kumukuha ng mga bagong layer ng hangin, at wala nang sapat na enerhiya upang alisin ang lahat ng mga electron mula sa mga atomo. Ang enerhiya ng ionized layer at mga fragment ng plasma bubble ay nauubusan na; Ngunit kung ano ang hangin bago ang pagsabog ay gumagalaw, humiwalay sa bola, sumisipsip ng higit pa at higit pang mga layer ng malamig na hangin... Nagsisimula ang pagbuo ng isang shock wave.

Shock wave at atomic mushroom

Kapag ang shock wave ay humiwalay mula sa fireball, ang mga katangian ng nagpapalabas na layer ay nagbabago at ang kapangyarihan ng radiation sa optical na bahagi ng spectrum ay tumataas nang husto (ang tinatawag na unang maximum). Susunod, ang mga proseso ng pag-iilaw at mga pagbabago sa transparency ng nakapaligid na hangin ay nakikipagkumpitensya, na humahantong sa pagsasakatuparan ng pangalawang maximum, hindi gaanong malakas, ngunit mas mahaba - kaya't ang output ng light energy ay mas malaki kaysa sa unang maximum. .

Malapit sa pagsabog, lahat ng bagay sa paligid ay sumingaw, mas malayo ito ay natutunaw, ngunit kahit na higit pa, kung saan ang daloy ng init ay hindi na sapat upang matunaw ang mga solido, ang lupa, mga bato, mga bahay ay umaagos na parang likido, sa ilalim ng napakalaking presyon ng gas na sumisira sa lahat ng malalakas na ugnayan. , pinainit hanggang sa puntong hindi mabata para sa ningning ng mga mata.

Sa wakas, ang shock wave ay napupunta malayo mula sa punto ng pagsabog, kung saan ang isang maluwag at humina, ngunit pinalawak ng maraming beses, ulap ng mga singaw ng kung ano ang dating plasma ng singil, at kung ano ang nasa sarili nitong kakila-kilabot na oras naging malapit sa isang lugar kung saan dapat manatili hangga't maaari. Nagsisimulang tumaas ang ulap. Lumalamig ito, binabago ang kulay nito, "naglalagay" ng puting takip ng condensed moisture, na sinusundan ng alikabok mula sa ibabaw ng lupa, na bumubuo ng "binti" ng karaniwang tinatawag na "atomic mushroom".

Pagsisimula ng neutron

Maaaring tantiyahin ng maasikasong mga mambabasa ang paglabas ng enerhiya sa panahon ng pagsabog na may lapis sa kanilang mga kamay. Kapag ang oras ng pagpupulong ay nasa supercritical na estado ay nasa pagkakasunud-sunod ng mga microsecond, ang edad ng mga neutron ay nasa pagkakasunud-sunod ng mga picosecond, at ang multiplication factor ay mas mababa sa 2, halos isang gigajoule ng enerhiya ang inilabas, na katumbas ng ... 250 kg ng TNT. Nasaan ang kilo- at megatons?

Ang katotohanan ay ang fission chain sa pagpupulong ay hindi nagsisimula sa isang neutron: sa kinakailangang microsecond, ang mga ito ay na-injected sa supercritical assembly ng milyun-milyon. Sa mga unang singil sa nukleyar, ang mga mapagkukunan ng isotope na matatagpuan sa isang lukab sa loob ng pagpupulong ng plutonium ay ginamit para dito: polonium-210, sa sandali ng compression, pinagsama sa beryllium at nagdulot ng paglabas ng neutron kasama ang mga alpha particle nito. Ngunit ang lahat ng isotopic na pinagmumulan ay medyo mahina (sa unang produktong Amerikano ay wala pang isang milyong neutron ang nabuo sa bawat microsecond), at ang polonium ay napaka-perishable - sa loob lamang ng 138 araw binabawasan nito ang aktibidad nito ng kalahati. Samakatuwid, ang mga isotopes ay pinalitan ng mga hindi gaanong mapanganib (na hindi naglalabas kapag hindi naka-on), at higit sa lahat, ng mga neutron tube na naglalabas ng mas matindi (tingnan ang sidebar): sa ilang microseconds (ang tagal ng pulso na nabuo ng tube) daan-daang milyong neutron ang ipinanganak. Ngunit kung hindi ito gumana o gumagana sa maling oras, ang isang tinatawag na bang o "zilch" ay magaganap - isang mababang-kapangyarihan na thermal explosion.

Ang pagsisimula ng neutron ay hindi lamang nagpapataas ng paglabas ng enerhiya ng isang pagsabog ng nukleyar sa maraming mga order ng magnitude, ngunit ginagawang posible rin itong i-regulate! Malinaw na, sa pagtanggap ng isang misyon ng labanan, kapag nagtatakda kung saan dapat ipahiwatig ang kapangyarihan ng isang nukleyar na welga, walang sinuman ang nag-disassemble ng singil upang masangkapan ito ng isang plutonium assembly na pinakamainam para sa isang naibigay na kapangyarihan. Sa mga bala na may katumbas na switchable na TNT, sapat na baguhin lamang ang supply boltahe sa neutron tube. Alinsunod dito, magbabago ang ani ng neutron at paglabas ng enerhiya (siyempre, kapag nabawasan ang kapangyarihan sa ganitong paraan, maraming mamahaling plutonium ang nasasayang).

Ngunit nagsimula silang mag-isip tungkol sa pangangailangan na ayusin ang paglabas ng enerhiya sa ibang pagkakataon, at sa mga unang taon pagkatapos ng digmaan ay hindi maaaring pag-usapan ang pagbabawas ng kapangyarihan. Mas malakas, mas malakas at mas malakas! Ngunit lumabas na mayroong mga paghihigpit sa pisikal at hydrodynamic na nuklear sa mga pinahihintulutang sukat ng subcritical sphere. Ang katumbas ng TNT ng isang daang kiloton na pagsabog ay malapit sa pisikal na limitasyon para sa single-phase munitions, kung saan fission lang ang nangyayari. Bilang resulta, ang fission ay inabandona bilang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya, at ang pokus ay sa mga reaksyon ng isa pang klase - pagsasanib.

Nuclear misconceptions

Ang density ng plutonium sa sandali ng pagsabog ay tumataas dahil sa isang phase transition

Ang metalikong plutonium ay umiiral sa anim na yugto, ang density nito ay mula 14.7 hanggang 19.8 g/cm3. Sa mga temperatura sa ibaba 119 °C mayroong isang monoclinic alpha phase (19.8 g/cm3), ngunit ang naturang plutonium ay napakarupok, at sa cubic face-centered delta phase (15.9) ito ay plastik at mahusay na naproseso (ito ang bahaging ito na sinusubukan nilang i-preserve gamit ang mga additives ng alloying). Sa panahon ng detonation compression, walang mga phase transition na maaaring mangyari - ang plutonium ay nasa isang estado ng quasi-liquid. Ang mga phase transition ay mapanganib sa panahon ng produksyon: na may malalaking bahagi, kahit na may kaunting pagbabago sa density, ang isang kritikal na estado ay maaaring maabot. Siyempre, walang pagsabog - ang workpiece ay magpapainit lamang, ngunit ang nickel plating ay maaaring ilabas (at ang plutonium ay napaka-nakakalason).

Pinagmulan ng neutron

Sa isang vacuum neutron tube, ang boltahe ng pulso na 100 kV ay inilalapat sa pagitan ng tritium-saturated target (cathode) (1) at anode assembly (2). Kapag ang boltahe ay pinakamataas, kinakailangan na ang mga deuterium ions ay nasa pagitan ng anode at katod, na kailangang pabilisin. Ginagamit ang ion source para dito. Ang ignition pulse ay inilalapat sa anode nito (3), at ang paglabas, na dumadaan sa ibabaw ng deuterium-saturated ceramics (4), ay bumubuo ng mga deuterium ions. Ang pagkakaroon ng pinabilis, binomba nila ang isang target na puspos ng tritium, bilang isang resulta kung saan ang isang enerhiya na 17.6 MeV ay pinakawalan at ang mga neutron at helium-4 na nuclei ay nabuo.

Sa mga tuntunin ng komposisyon ng butil at maging ang output ng enerhiya, ang reaksyong ito ay magkapareho sa pagsasanib - ang proseso ng pagsasanib ng light nuclei. Noong 1950s, marami ang naniniwala na ito ay pagsasanib, ngunit nang maglaon ay lumabas na ang isang "pagkagambala" ay nangyayari sa tubo: alinman sa isang proton o isang neutron (na bumubuo sa deuterium ion, pinabilis ng isang electric field) ay "natigil" sa target na nucleus (tritium) . Kung ang isang proton ay natigil, ang neutron ay humihiwalay at nagiging libre.

Neutrons - mabagal at mabilis

Sa isang non-fissile substance, "nagba-bounce" off ang nuclei, ang mga neutron ay naglilipat sa kanila ng bahagi ng kanilang enerhiya, mas malaki ang mas magaan (mas malapit sa kanila sa masa) ang nuclei. kaysa sa higit pa mga banggaan, ang mga neutron ay kasangkot, mas bumagal ang mga ito, at pagkatapos, sa wakas, sila ay dumating sa thermal equilibrium kasama ang nakapalibot na bagay - sila ay thermalized (ito ay tumatagal ng milliseconds). Ang bilis ng thermal neutron ay 2200 m/s (enerhiya 0.025 eV). Ang mga neutron ay maaaring makatakas mula sa moderator at nakukuha ng nuclei nito, ngunit sa katamtaman ang kanilang kakayahang pumasok sa mga reaksyong nuklear ay tumataas nang malaki, kaya ang mga neutron na hindi "nawala" ay higit pa sa pagpunan para sa pagbaba ng mga numero.

Kaya, kung ang isang bola ng fissile na materyal ay napapalibutan ng isang moderator, maraming mga neutron ang aalis sa moderator o masisipsip dito, ngunit magkakaroon din ng ilan na babalik sa bola ("magpakita") at, na nawalan ng kanilang enerhiya, ay mas malamang na magdulot ng mga kaganapan sa fission. Kung ang bola ay napapalibutan ng isang 25 mm makapal na layer ng beryllium, pagkatapos ay 20 kg ng U235 ay maaaring i-save at makamit pa rin ang kritikal na estado ng pagpupulong. Ngunit ang ganitong mga pagtitipid ay dumating sa halaga ng oras: ang bawat kasunod na henerasyon ng mga neutron ay dapat munang bumagal bago magdulot ng fission. Ang pagkaantala na ito ay binabawasan ang bilang ng mga henerasyon ng mga neutron na ipinanganak sa bawat yunit ng oras, na nangangahulugan na ang paglabas ng enerhiya ay naantala. Ang mas kaunting fissile na materyal sa pagpupulong, mas maraming moderator ang kinakailangan upang bumuo ng isang chain reaction, at ang fission ay nangyayari sa lalong mas mababang-enerhiya na mga neutron. Sa paglilimita ng kaso, kapag ang pagiging kritikal ay nakamit lamang sa mga thermal neutron, halimbawa sa isang solusyon ng uranium salts sa isang mahusay na moderator - tubig, ang masa ng mga pagtitipon ay daan-daang gramo, ngunit ang solusyon ay pana-panahong kumukulo. Ang pinakawalan na mga bula ng singaw ay binabawasan ang average na density ng fissile substance, ang chain reaction ay humihinto, at kapag ang mga bula ay umalis sa likido, ang fission outbreak ay paulit-ulit (kung barahan mo ang sisidlan, ang singaw ay puputulin ito - ngunit ito ay magiging isang thermal. pagsabog, wala ng lahat ng tipikal na "nuclear" na mga palatandaan).

Video: Mga pagsabog ng nukleyar

Mag-subscribe at basahin ang aming pinakamahusay na mga publikasyon sa Yandex.Zen. Tingnan mo magagandang larawan mula sa buong mundo sa aming pahina sa Instagram

Kung makakita ka ng error, mangyaring pumili ng isang piraso ng teksto at pindutin ang Ctrl+Enter.

Matapos ang pagtatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, mabilis na sinubukan ng mga bansa ng koalisyon na anti-Hitler na mauna sa isa't isa sa pagbuo ng isang mas malakas na bombang nukleyar.

Ang unang pagsubok, na isinagawa ng mga Amerikano sa mga tunay na bagay sa Japan, ay nagpainit sa sitwasyon sa pagitan ng USSR at USA hanggang sa limitasyon. Ang malalakas na pagsabog na dumagundong sa mga lungsod ng Hapon at halos sumira sa lahat ng buhay sa mga ito ay pinilit ni Stalin na talikuran ang maraming pag-angkin sa entablado ng mundo. Karamihan sa mga physicist ng Sobyet ay agarang "itinapon" sa pagbuo ng mga sandatang nuklear.

Kailan at paano lumitaw ang mga sandatang nuklear?

Taon ng kapanganakan bomba atomika maaaring ituring na 1896. Noon natuklasan ng French chemist na si A. Becquerel na ang uranium ay radioactive. Ang chain reaction ng uranium ay lumilikha ng malakas na enerhiya, na nagsisilbing batayan para sa isang kakila-kilabot na pagsabog. Hindi malamang na naisip ni Becquerel na ang kanyang pagtuklas ay hahantong sa paglikha ng mga sandatang nuklear - ang pinakakakila-kilabot na sandata sa buong mundo.

Ang pagtatapos ng ika-19 at simula ng ika-20 siglo ay isang pagbabago sa kasaysayan ng pag-imbento ng mga sandatang nuklear. Sa panahong ito na ang mga siyentipiko iba't ibang bansa Natuklasan ng mundo ang mga sumusunod na batas, sinag at elemento:

• Alpha, gamma at beta ray;
• Maraming isotopes ng mga kemikal na elemento na may radioactive properties ang natuklasan;
• Natuklasan ang batas ng radioactive decay, na tumutukoy sa oras at quantitative dependence ng intensity ng radioactive decay, depende sa bilang ng radioactive atoms sa test sample;
• Ang nuclear isometry ay ipinanganak.

Noong 1930s, nagawa nilang hatiin ang atomic nucleus ng uranium sa unang pagkakataon sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga neutron. Kasabay nito, natuklasan ang mga positron at neuron. Ang lahat ng ito ay nagbigay ng malakas na impetus sa pagbuo ng mga armas na gumamit ng atomic energy. Noong 1939, na-patent ang unang disenyo ng atomic bomb sa mundo. Ginawa ito ng isang physicist mula sa France, si Frederic Joliot-Curie.

Bilang resulta ng karagdagang pananaliksik at pag-unlad sa lugar na ito, ipinanganak ang nuclear bomb. Ang kapangyarihan at radius ng pagkawasak ng mga modernong bomba atomika ay napakalaki na ang isang bansang may potensyal na nukleyar ay halos hindi nangangailangan ng isang malakas na hukbo, dahil ang isang bombang atomika ay maaaring magwasak ng isang buong estado.

Paano gumagana ang atomic bomb?

Ang atomic bomb ay binubuo ng maraming elemento, ang pangunahing mga elemento ay:

• katawan ng bomba ng atom;
• Automation system na kumokontrol sa proseso ng pagsabog;
• Nuclear charge o warhead.

Ang sistema ng automation ay matatagpuan sa katawan ng atomic bomb, kasama ang nuclear charge. Ang disenyo ng pabahay ay dapat na sapat na maaasahan upang maprotektahan ang warhead mula sa iba't ibang panlabas na mga kadahilanan at impluwensya. Halimbawa, iba't ibang mekanikal, temperatura o katulad na mga impluwensya, na maaaring humantong sa isang hindi planadong pagsabog ng napakalaking kapangyarihan na maaaring sirain ang lahat sa paligid.

Ang gawain ng automation ay ganap na kontrol sa pagtiyak na ang pagsabog ay nangyayari sa tamang oras, kaya ang system ay binubuo ng mga sumusunod na elemento:

• Isang aparato na responsable para sa emergency na pagpapasabog;
• supply ng kapangyarihan ng sistema ng automation;
• Sistema ng detonation sensor;
• Cocking device;
• Kagamitang pangkaligtasan.

Noong isinagawa ang mga unang pagsubok, ang mga bombang nuklear ay inihatid sa mga eroplano na pinamamahalaang umalis sa apektadong lugar. Napakalakas ng mga modernong atomic bomb na maaari lamang itong maihatid gamit ang cruise, ballistic o hindi bababa sa anti-aircraft missiles.

Ang mga bomba ng atom ay gumagamit ng iba't ibang mga sistema ng pagpapasabog. Ang pinakasimple sa mga ito ay isang maginoo na aparato na na-trigger kapag ang isang projectile ay tumama sa isang target.

Ang isa sa mga pangunahing katangian ng mga nuclear bomb at missiles ay ang kanilang paghahati sa mga kalibre, na may tatlong uri:

• Maliit, ang kapangyarihan ng mga bombang atomika ng kalibreng ito ay katumbas ng ilang libong tonelada ng TNT;
• Katamtaman (lakas ng pagsabog – ilang sampu-sampung libong tonelada ng TNT);
• Malaki, ang lakas ng pagsingil nito ay sinusukat sa milyun-milyong tonelada ng TNT.

Kapansin-pansin, ang kapangyarihan ng lahat ng bombang nuklear ay kadalasang sinusukat sa katumbas ng TNT, dahil ang mga sandatang atomiko ay walang sariling sukat para sa pagsukat ng lakas ng pagsabog.

Algorithm para sa pagpapatakbo ng mga bombang nuklear

Ang anumang bomba ng atom ay nagpapatakbo sa prinsipyo ng paggamit ng nuclear energy, na inilabas sa panahon ng isang nuclear reaction. Ang pamamaraang ito ay batay sa alinman sa fission ng mabibigat na nuclei o ang synthesis ng mga magaan. Dahil sa panahon ng reaksyong ito isang malaking halaga ng enerhiya ang pinakawalan, at sa pinakamaikling posibleng panahon, ang radius ng pagkawasak ng isang bombang nuklear ay napakaganda. Dahil sa feature na ito mga sandatang nuklear inuri bilang mga armas ng malawakang pagsira.

Sa panahon ng proseso na na-trigger ng pagsabog ng atomic bomb, mayroong dalawang pangunahing punto:

• Ito ang agarang sentro ng pagsabog, kung saan nagaganap ang reaksyong nukleyar;
• Ang epicenter ng pagsabog, na matatagpuan sa lugar kung saan sumabog ang bomba.

Ang enerhiyang nuklear na inilabas sa panahon ng pagsabog ng isang bombang atomika ay napakalakas kung kaya't nagsimula ang pagyanig ng seismic sa lupa. Kasabay nito, ang mga pagyanig na ito ay nagdudulot ng direktang pagkawasak lamang sa layo na ilang daang metro (bagaman kung isasaalang-alang mo ang lakas ng pagsabog ng bomba mismo, ang mga pagyanig na ito ay hindi na nakakaapekto sa anuman).

Mga salik ng pinsala sa panahon ng pagsabog ng nuklear

Ang pagsabog ng isang bombang nuklear ay hindi lamang nagdudulot ng kakila-kilabot na agarang pagkawasak. Ang mga kahihinatnan ng pagsabog na ito ay mararamdaman hindi lamang ng mga taong nahuli sa apektadong lugar, kundi pati na rin ng kanilang mga anak na ipinanganak pagkatapos ng pagsabog ng atom. Ang mga uri ng pagkawasak ng mga sandatang atomiko ay nahahati sa mga sumusunod na grupo:

• Banayad na radiation na direktang nangyayari sa panahon ng pagsabog;
• Ang shock wave na pinalaganap ng bomba kaagad pagkatapos ng pagsabog;
• Electromagnetic pulse;
• Pagpasok ng radiation;
• Radioactive contamination na maaaring tumagal ng ilang dekada.

Bagama't sa unang tingin ay lumilitaw na ang isang flash ng liwanag ay hindi gaanong nagbabanta, ito ay talagang resulta ng pagpapakawala ng napakalaking halaga ng init at liwanag na enerhiya. Ang kapangyarihan at lakas nito ay higit pa sa lakas ng sinag ng araw, kaya ang pinsala mula sa liwanag at init ay maaaring nakamamatay sa layo na ilang kilometro.

Ang radiation na inilabas sa panahon ng pagsabog ay lubhang mapanganib din. Bagaman hindi ito kumikilos nang matagal, nagagawa nitong mahawahan ang lahat ng bagay sa paligid, dahil ang lakas ng pagtagos nito ay hindi kapani-paniwalang mataas.

Ang shock wave sa panahon ng isang atomic na pagsabog ay kumikilos nang katulad sa parehong alon sa panahon ng maginoo na mga pagsabog, tanging ang kapangyarihan at radius ng pagkawasak nito ang mas malaki. Sa ilang segundo, nagdudulot ito ng hindi na mapananauli na pinsala hindi lamang sa mga tao, kundi pati na rin sa mga kagamitan, mga gusali at sa nakapaligid na kapaligiran.

Ang penetrating radiation ay naghihikayat sa pag-unlad ng radiation sickness, at ang electromagnetic pulse ay nagdudulot lamang ng panganib sa mga kagamitan. Ang kumbinasyon ng lahat ng mga kadahilanang ito, kasama ang lakas ng pagsabog, ay ginagawang ang atomic bomb ang pinaka-mapanganib na sandata sa mundo.

Ang unang pagsubok sa armas nukleyar sa mundo

Ang unang bansa na bumuo at sumubok ng mga sandatang nuklear ay ang Estados Unidos ng Amerika. Ang gobyerno ng US ang naglaan ng malaking subsidyo sa pananalapi para sa pagbuo ng mga bagong promising na armas. Sa pagtatapos ng 1941, maraming mga natitirang siyentipiko sa larangan ng atomic development ang inanyayahan sa Estados Unidos, na noong 1945 ay nakapagpakita ng isang prototype na atomic bomb na angkop para sa pagsubok.

Ang mga unang pagsubok sa mundo ng isang atomic bomb na nilagyan ng pampasabog na aparato ay isinagawa sa disyerto sa estado ng New Mexico. Ang bomba, na tinatawag na "Gadget", ay pinasabog noong Hulyo 16, 1945. Positibo ang resulta ng pagsubok, bagama't hiniling ng militar na ang bombang nuklear ay masuri sa totoong kondisyon ng labanan.

Nang makitang isang hakbang na lang ang natitira bago ang tagumpay ng koalisyon ng Hitlerite, at ang gayong pagkakataon ay maaaring hindi na muling lilitaw, nagpasya ang Pentagon na mag-strike. pag-atake ng nukleyar ayon sa huling kaalyado ng Nazi Germany - Japan. Bilang karagdagan, ang paggamit ng isang bombang nuklear ay dapat na malutas ang ilang mga problema nang sabay-sabay:

• Upang maiwasan ang hindi kinakailangang pagdanak ng dugo na hindi maiiwasang mangyari kung ang mga tropang US ay tumuntong sa lupa ng Imperial Japanese;
• Sa isang suntok, iluhod ang hindi sumusukong Hapones, pinipilit silang tanggapin ang mga tuntuning paborable sa Estados Unidos;
• Ipakita sa USSR (bilang posibleng karibal sa hinaharap) na ang US Army ay may natatanging sandata na kayang lipulin ang anumang lungsod sa balat ng lupa;
• At, siyempre, upang makita sa pagsasanay kung ano ang kaya ng mga sandatang nuklear sa totoong mga kondisyon ng labanan.

Noong Agosto 6, 1945, ang unang bomba ng atom sa mundo, na ginamit sa mga operasyong militar, ay ibinagsak sa lungsod ng Hiroshima ng Hapon. Tinawag na "Baby" ang bombang ito dahil may bigat itong 4 na tonelada. Ang pagbagsak ng bomba ay maingat na binalak, at eksaktong tumama ito kung saan ito pinlano. Ang mga bahay na iyon na hindi nawasak ng alon ng pagsabog ay nasunog, dahil ang mga kalan na nahulog sa mga bahay ay nagpasiklab ng apoy, at ang buong lungsod ay nilamon ng apoy.

Ang maliwanag na flash ay sinundan ng isang heat wave na sumunog sa lahat ng buhay sa loob ng radius na 4 na kilometro, at ang kasunod na shock wave ay sumira sa karamihan ng mga gusali.

Ang mga nakaranas ng heatstroke sa loob ng radius na 800 metro ay nasunog ng buhay. Pinunit ng blast wave ang nasunog na balat ng marami. Makalipas ang ilang minuto, nagsimulang bumagsak ang kakaibang itim na ulan, na binubuo ng singaw at abo. Ang mga nahuli sa itim na ulan ay nagdusa ng walang lunas na paso sa kanilang balat.

Yaong iilan na masuwerte na nakaligtas ay dumanas ng radiation sickness, na sa panahong iyon ay hindi lamang hindi pinag-aralan, kundi pati na rin ganap na hindi kilala. Ang mga tao ay nagsimulang magkaroon ng lagnat, pagsusuka, pagduduwal at pag-atake ng kahinaan.

Noong Agosto 9, 1945, ang pangalawang bomba ng Amerika, na tinatawag na "Fat Man," ay ibinagsak sa lungsod ng Nagasaki. Ang bombang ito ay may humigit-kumulang na kapareho ng lakas ng una, at ang mga kahihinatnan ng pagsabog nito ay mapanira, bagaman kalahati ng maraming tao ang namatay.

Ang dalawang atomic bomb na ibinagsak sa mga lungsod ng Japan ay ang una at tanging kaso sa mundo ng paggamit ng atomic weapons. Mahigit 300,000 katao ang namatay sa mga unang araw pagkatapos ng pambobomba. Humigit-kumulang 150 libo pa ang namatay dahil sa radiation sickness.

Matapos ang nukleyar na pambobomba sa mga lungsod ng Hapon, si Stalin ay nakatanggap ng isang tunay na pagkabigla. Naging malinaw sa kanya na ang isyu ng pagbuo ng mga sandatang nuklear sa Sobyet Russia- Ito ay isang bagay ng seguridad para sa buong bansa. Noong Agosto 20, 1945, nagsimulang gumana ang isang espesyal na komite sa mga isyu sa enerhiya ng atom, na agarang nilikha ni I. Stalin.

Bagaman ang pananaliksik sa nuclear physics ay isinagawa ng isang grupo ng mga mahilig sa likod Tsarist Russia, V panahon ng Sobyet hindi siya nabigyan ng sapat na atensyon. Noong 1938, ang lahat ng pananaliksik sa lugar na ito ay ganap na itinigil, at maraming mga nukleyar na siyentipiko ang pinigilan bilang mga kaaway ng mga tao. Matapos ang mga pagsabog ng nuklear sa Japan kapangyarihan ng Sobyet mabilis na nagsimulang ibalik ang industriya ng nukleyar sa bansa.

Mayroong katibayan na ang pag-unlad ng mga sandatang nuklear ay isinagawa sa Nazi Germany, at ang mga siyentipikong Aleman ang nag-modify ng "raw" na bomba ng atom ng Amerika, kaya inalis ng gobyerno ng US mula sa Alemanya ang lahat ng mga espesyalista sa nukleyar at lahat ng mga dokumento na may kaugnayan sa pagbuo ng nukleyar. mga armas.

Ang paaralan ng intelihensya ng Sobyet, na sa panahon ng digmaan ay nagawang lampasan ang lahat ng mga dayuhang serbisyo ng paniktik, inilipat ang mga lihim na dokumento na may kaugnayan sa pagbuo ng mga sandatang nukleyar sa USSR noong 1943. Kasabay nito, ang mga ahente ng Sobyet ay nakapasok sa lahat ng mga pangunahing sentro ng pagsasaliksik ng nuklear ng Amerika.

Bilang resulta ng lahat ng mga hakbang na ito, na noong 1946, ang mga teknikal na pagtutukoy para sa paggawa ng dalawang bombang nuklear na ginawa ng Sobyet ay handa na:

• RDS-1 (na may plutonium charge);
• RDS-2 (na may dalawang bahagi ng uranium charge).

Ang pagdadaglat na "RDS" ay nakatayo para sa "Ginagawa ito ng Russia mismo," na halos ganap na totoo.

Ang balita na handa na ang USSR na ilabas ang mga sandatang nuklear nito ay nagpilit sa gobyerno ng US na gumawa ng mga marahas na hakbang. Noong 1949, binuo ang plano ng Trojan, ayon sa kung saan 70 pinakamalaking lungsod Ang USSR ay nagplano na maghulog ng mga bomba atomika. Tanging ang mga takot sa isang ganting welga ang pumigil sa planong ito na magkatotoo.

Ang nakababahala na impormasyong ito na nagmumula sa mga opisyal ng paniktik ng Sobyet ay pinilit ang mga siyentipiko na magtrabaho sa emergency mode. Noong Agosto 1949, naganap ang mga pagsubok sa unang bomba ng atom na ginawa sa USSR. Nang malaman ng Estados Unidos ang tungkol sa mga pagsubok na ito, ang plano ng Trojan ay ipinagpaliban nang walang katiyakan. Nagsimula ang panahon ng paghaharap sa pagitan ng dalawang superpower, na kilala sa kasaysayan bilang Cold War.

Ang pinakamalakas na bombang nuklear sa mundo, na kilala bilang Tsar Bomba, ay partikular na kabilang sa panahon ng Cold War. Ang mga siyentipiko ng USSR ay lumikha ng karamihan malakas na bomba sa kasaysayan ng sangkatauhan. Ang kapangyarihan nito ay 60 megatons, bagama't binalak itong lumikha ng isang bomba na may lakas na 100 kilotons. Ang bombang ito ay sinubukan noong Oktubre 1961. Ang diameter ng fireball sa panahon ng pagsabog ay 10 kilometro, at ang blast wave ay lumipad sa paligid globo tatlong beses. Ang pagsubok na ito ang nagpilit sa karamihan ng mga bansa sa mundo na pumirma sa isang kasunduan upang tapusin mga pagsubok sa nuklear hindi lamang sa atmospera ng daigdig, kundi maging sa kalawakan.

Bagaman mga sandatang atomiko ay isang mahusay na paraan ng pananakot sa mga agresibong bansa, sa kabilang banda, ito ay may kakayahang puksain ang anumang mga labanang militar sa simula, dahil ang isang pagsabog ng atom ay maaaring sirain ang lahat ng mga partido sa labanan.

Nuclear power generation – moderno at mabilis paraan ng pagbuo produksyon ng kuryente. Alam mo ba kung paano gumagana ang mga nuclear power plant? Ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant? Anong mga uri ng nuclear reactor ang umiiral ngayon? Susubukan naming isaalang-alang nang detalyado ang scheme ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant, suriin ang istraktura ng isang nuclear reactor at alamin kung gaano kaligtas ang nuclear na paraan ng pagbuo ng kuryente.

Anumang istasyon ay isang saradong lugar na malayo sa isang residential area. Mayroong ilang mga gusali sa teritoryo nito. Ang pinakamahalagang istraktura ay ang gusali ng reaktor, sa tabi nito ay ang silid ng turbine kung saan kinokontrol ang reaktor, at ang gusali ng kaligtasan.

Imposible ang scheme nang walang nuclear reactor. Ang atomic (nuclear) reactor ay isang nuclear power plant device na idinisenyo upang ayusin ang isang chain reaction ng neutron fission na may obligadong pagpapalabas ng enerhiya sa prosesong ito. Ngunit ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant?

Ang buong pag-install ng reactor ay matatagpuan sa gusali ng reaktor, isang malaking konkretong tore na nagtatago sa reaktor at maglalaman ng lahat ng mga produkto ng reaksyong nuklear kung sakaling magkaroon ng aksidente. Ang malaking tore na ito ay tinatawag na containment, hermetic shell o containment zone.

Ang hermetic zone sa mga bagong reactor ay may 2 makapal na kongkretong pader - mga shell.
Pinoprotektahan ng 80 cm na makapal na panlabas na shell ang containment zone mula sa mga panlabas na impluwensya.

Ang panloob na shell, 1 metrong 20 cm ang kapal, ay may mga espesyal na bakal na kable na nagpapataas ng lakas ng kongkreto nang halos tatlong beses at mapipigilan ang istraktura na gumuho. Sa loob, ito ay may linya na may manipis na sheet ng espesyal na bakal, na idinisenyo upang magsilbing karagdagang proteksyon para sa containment at, sa kaganapan ng isang aksidente, hindi upang palabasin ang mga nilalaman ng reactor sa labas ng containment zone.

Ang disenyo ng nuclear power plant ay nagbibigay-daan dito na makatiis sa pagbagsak ng eroplano na tumitimbang ng hanggang 200 tonelada, isang magnitude 8 na lindol, isang buhawi at isang tsunami.

Ang unang pressurized shell ay itinayo sa American Connecticut Yankee nuclear power plant noong 1968.

Ang kabuuang taas ng containment zone ay 50-60 metro.

Ano ang binubuo ng nuclear reactor?

Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor, at samakatuwid ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant, kailangan mong maunawaan ang mga bahagi ng reaktor.

• Aktibong sona. Ito ang lugar kung saan inilalagay ang nuclear fuel (fuel generator) at moderator. Ang mga atomo ng gasolina (kadalasan ang uranium ay ang gasolina) ay sumasailalim sa isang chain fission reaction. Ang moderator ay idinisenyo upang kontrolin ang proseso ng fission at nagbibigay-daan para sa kinakailangang reaksyon sa mga tuntunin ng bilis at lakas.
• Neutron reflector. Ang isang reflector ay pumapalibot sa core. Binubuo ito ng parehong materyal bilang moderator. Sa esensya, ito ay isang kahon, ang pangunahing layunin nito ay upang maiwasan ang mga neutron na umalis sa core at pumasok sa kapaligiran.
• Coolant. Ang coolant ay dapat sumipsip ng init na inilabas sa panahon ng fission ng mga atomo ng gasolina at ilipat ito sa iba pang mga sangkap. Ang coolant ay higit na tumutukoy kung paano idinisenyo ang isang nuclear power plant. Ang pinakasikat na coolant ngayon ay tubig.
  Sistema ng kontrol ng reaktor. Mga sensor at mekanismo na nagpapagana sa isang nuclear power plant reactor.

Panggatong para sa mga nuclear power plant

Ano ang pinapatakbo ng nuclear power plant? Ang gasolina para sa mga nuclear power plant ay mga elemento ng kemikal na may mga katangian ng radioactive. Sa lahat ng mga nuclear power plant, ang elementong ito ay uranium.

Ang disenyo ng mga istasyon ay nagpapahiwatig na ang mga nuclear power plant ay gumagana sa kumplikadong composite fuel, at hindi sa isang purong kemikal na elemento. At upang kunin ang uranium fuel mula sa natural na uranium, na na-load sa isang nuclear reactor, maraming mga manipulasyon ang dapat isagawa.

Pinagyamang uranium

Ang uranium ay binubuo ng dalawang isotopes, iyon ay, naglalaman ito ng nuclei na may iba't ibang masa. Pinangalanan sila sa bilang ng mga proton at neutron isotope -235 at isotope-238. Ang mga mananaliksik noong ika-20 siglo ay nagsimulang kumuha ng uranium 235 mula sa ore, dahil... mas madaling mabulok at mabago. Ito ay lumabas na ang naturang uranium sa kalikasan ay 0.7% lamang (ang natitirang porsyento ay napupunta sa ika-238 na isotope).

Ano ang gagawin sa kasong ito? Nagpasya silang pagyamanin ang uranium. Ang pagpapayaman ng uranium ay isang proseso kung saan maraming kinakailangang 235x isotopes ang nananatili dito at kakaunti ang hindi kinakailangang 238x isotopes. Ang gawain ng mga enrichers ng uranium ay gawing 0.7% ang halos 100% na uranium-235.

Ang uranium ay maaaring pagyamanin gamit ang dalawang teknolohiya: gas diffusion o gas centrifuge. Upang magamit ang mga ito, ang uranium na nakuha mula sa ore ay na-convert sa isang gas na estado. Ito ay pinayaman sa anyo ng gas.

Uranium powder

Ang enriched uranium gas ay na-convert sa isang solid state - uranium dioxide. Ang purong solidong uranium 235 na ito ay lumilitaw bilang malalaking puting kristal, na kalaunan ay dinurog sa uranium powder.

Mga tabletang uranium

Ang mga uranium tablet ay mga solidong metal na disc, dalawang sentimetro ang haba. Upang bumuo ng mga naturang tablet mula sa uranium powder, ito ay halo-halong may isang sangkap - isang plasticizer, na nagpapabuti sa kalidad ng pagpindot sa mga tablet.

Ang mga pinindot na puck ay inihurnong sa temperatura na 1200 degrees Celsius nang higit sa isang araw upang bigyan ang mga tablet ng espesyal na lakas at paglaban sa mataas na temperatura. Kung paano gumagana ang isang nuclear power plant nang direkta ay depende sa kung gaano kahusay ang uranium fuel ay na-compress at inihurnong.

Ang mga tablet ay inihurnong sa mga kahon ng molibdenum, dahil tanging ang metal na ito ay may kakayahang hindi matunaw sa "impiyerno" na temperatura na higit sa isa at kalahating libong degree. Pagkatapos nito, ang uranium fuel para sa mga nuclear power plant ay itinuturing na handa.

Ano ang TVEL at FA?

Ang reactor core ay mukhang isang malaking disk o pipe na may mga butas sa dingding (depende sa uri ng reactor), 5 beses na mas malaki. katawan ng tao. Ang mga butas na ito ay naglalaman ng uranium fuel, ang mga atomo nito ay nagsasagawa ng nais na reaksyon.

Imposibleng magtapon lamang ng gasolina sa reaktor, mabuti, maliban kung gusto mong sumabog ang buong istasyon at isang aksidente na may mga kahihinatnan para sa isang pares ng mga kalapit na estado. Samakatuwid, ang uranium fuel ay inilalagay sa mga fuel rod at pagkatapos ay kinokolekta sa mga fuel assemblies. Ano ang ibig sabihin ng mga pagdadaglat na ito?

• Ang TVEL ay isang elemento ng gasolina (hindi dapat malito sa parehong pangalan ng kumpanyang Ruso na gumagawa ng mga ito). Ito ay mahalagang isang manipis at mahabang zirconium tube na gawa sa zirconium alloys kung saan inilalagay ang mga uranium tablet. Nasa fuel rods na ang uranium atoms ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa isa't isa, na naglalabas ng init sa panahon ng reaksyon.

Ang Zirconium ay pinili bilang isang materyal para sa produksyon ng mga fuel rods dahil sa refractoriness at anti-corrosion properties nito.

Ang uri ng mga fuel rod ay depende sa uri at istraktura ng reactor. Bilang isang patakaran, ang istraktura at layunin ng mga rod ng gasolina ay hindi nagbabago ang haba at lapad ng tubo.

Ang makina ay nag-load ng higit sa 200 uranium pellets sa isang zirconium tube. Sa kabuuan, humigit-kumulang 10 milyong uranium pellets ang gumagana nang sabay-sabay sa reaktor.
FA - pagpupulong ng gasolina. Tinatawag ng mga manggagawa ng NPP ang mga bundle ng fuel assemblies.

Mahalaga, ang mga ito ay ilang mga rod ng gasolina na pinagsama-sama. Ang FA ay tapos na ang nuclear fuel, kung saan pinapatakbo ang isang nuclear power plant. Ito ay ang mga fuel assemblies na ikinarga sa nuclear reactor. Mga 150 – 400 fuel assemblies ang inilalagay sa isang reactor.
Depende sa reactor kung saan gagana ang mga fuel assemblies, maaari silang maging iba't ibang hugis. Minsan ang mga bundle ay nakatiklop sa isang kubiko, minsan sa isang cylindrical, minsan sa isang heksagonal na hugis.

Ang isang pagpupulong ng gasolina sa loob ng 4 na taon ng operasyon ay gumagawa ng parehong dami ng enerhiya tulad ng kapag nagsusunog ng 670 mga kotse ng karbon, 730 na mga tangke na may natural na gas o 900 na mga tangke na puno ng langis.
Ngayon, ang mga pagtitipon ng gasolina ay ginawa pangunahin sa mga pabrika sa Russia, France, USA at Japan.

Upang maghatid ng gasolina para sa mga nuclear power plant sa ibang mga bansa, ang mga fuel assemblies ay selyado sa mahaba at malalawak na metal pipe, ang hangin ay ibinubomba palabas ng mga tubo at inihatid ng mga espesyal na makina sa cargo aircraft.

Ang nuclear fuel para sa mga nuclear power plant ay napakabigat, dahil... Ang uranium ay isa sa pinakamabibigat na metal sa planeta. Ang tiyak na gravity nito ay 2.5 beses na mas malaki kaysa sa bakal.

Nuclear power plant: prinsipyo ng pagpapatakbo

Ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant? Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant ay batay sa isang chain reaction ng fission ng mga atoms ng isang radioactive substance - uranium. Ang reaksyong ito ay nangyayari sa core ng isang nuclear reactor.

MAHALAGANG MALAMAN:

Nang hindi pumasok sa mga intricacies ng nuclear physics, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant ay ganito:
Pagkatapos ng pagsisimula ng isang nuclear reactor, ang mga absorber rod ay tinanggal mula sa mga fuel rod, na pumipigil sa uranium mula sa reacting.

Sa sandaling maalis ang mga tungkod, ang mga uranium neutron ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa isa't isa.

Kapag ang mga neutron ay nagbanggaan, ang isang maliit na pagsabog ay nangyayari sa antas ng atomic, ang enerhiya ay inilabas at ang mga bagong neutron ay ipinanganak, ang isang chain reaction ay nagsisimulang mangyari. Ang prosesong ito ay bumubuo ng init.

Ang init ay inililipat sa coolant. Depende sa uri ng coolant, ito ay nagiging singaw o gas, na umiikot sa turbine.

Ang turbine ay nagtutulak ng electric generator. Siya ang talagang gumagawa ng electric current.

Kung hindi mo sinusubaybayan ang proseso, ang mga uranium neutron ay maaaring magbanggaan sa isa't isa hanggang sa sumabog ang mga ito sa reaktor at basagin ang buong planta ng nuclear power sa magkapira-piraso. Ang proseso ay kinokontrol ng mga sensor ng computer. Nakikita nila ang pagtaas ng temperatura o pagbabago sa presyon sa reaktor at maaaring awtomatikong huminto sa mga reaksyon.

Paano naiiba ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant sa thermal power plants (thermal power plants)?

May mga pagkakaiba sa trabaho lamang sa mga unang yugto. Sa isang nuclear power plant, ang coolant ay tumatanggap ng init mula sa fission ng mga atom ng uranium fuel sa isang thermal power plant, ang coolant ay tumatanggap ng init mula sa combustion ng organic fuel (karbon, gas o langis). Matapos ang alinman sa uranium atoms o gas at karbon ay naglabas ng init, ang mga scheme ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant at thermal power plant ay pareho.

Mga uri ng nuclear reactor

Kung paano gumagana ang isang nuclear power plant ay depende sa eksakto kung paano gumagana ang nuclear reactor nito. Ngayon, mayroong dalawang pangunahing uri ng mga reaktor, na inuri ayon sa spectrum ng mga neuron:
Isang mabagal na neutron reactor, na tinatawag ding thermal reactor.

Para sa operasyon nito, ginagamit ang uranium 235, na dumadaan sa mga yugto ng pagpapayaman, paglikha ng mga uranium pellets, atbp. Ngayon, ang karamihan sa mga reactor ay gumagamit ng mabagal na neutron.
Mabilis na neutron reactor.

Ang mga reactor na ito ay ang hinaharap, dahil... Gumagana ang mga ito sa uranium-238, na isang dime isang dosenang likas na katangian at hindi na kailangang pagyamanin ang elementong ito. Ang tanging downside ng naturang mga reactor ay ang napakataas na halaga ng disenyo, konstruksiyon at startup. Ngayon, ang mga mabilis na neutron reactor ay nagpapatakbo lamang sa Russia.

Ang coolant sa mga fast neutron reactor ay mercury, gas, sodium o lead.

Ang mga slow neutron reactor, na ginagamit ng lahat ng nuclear power plant sa mundo ngayon, ay may iba't ibang uri din.

Ang organisasyon ng IAEA (International Atomic Energy Agency) ay lumikha ng sarili nitong klasipikasyon, na kadalasang ginagamit sa industriya ng enerhiyang nukleyar sa mundo. Dahil ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant ay higit na nakasalalay sa pagpili ng coolant at moderator, ibinatay ng IAEA ang klasipikasyon nito sa mga pagkakaibang ito.

Mula sa isang kemikal na pananaw, ang deuterium oxide ay isang perpektong moderator at coolant, dahil ang mga atom nito ay pinakamabisang nakikipag-ugnayan sa mga uranium neutron kumpara sa iba pang mga sangkap. Sa madaling salita, ginagawa ng mabigat na tubig ang gawain nito na may kaunting pagkalugi at pinakamataas na resulta. Gayunpaman, ang produksyon nito ay nagkakahalaga ng pera, habang ang ordinaryong "liwanag" at pamilyar na tubig ay mas madaling gamitin.

Ang ilang mga katotohanan tungkol sa mga nuclear reactor...

Ito ay kagiliw-giliw na ito ay tumatagal ng hindi bababa sa 3 taon upang makabuo ng isang nuclear power plant reactor!
Upang makabuo ng isang reaktor, kailangan mo ng mga kagamitan na nagpapatakbo sa isang electric current na 210 kiloamperes, na isang milyong beses na mas mataas kaysa sa kasalukuyang na maaaring pumatay ng isang tao.

Ang isang shell (structural element) ng isang nuclear reactor ay tumitimbang ng 150 tonelada. Mayroong 6 na gayong elemento sa isang reaktor.

May presyon na reaktor ng tubig

Nalaman na natin kung paano gumagana ang isang nuclear power plant sa pangkalahatan;
Sa buong mundo ngayon, ginagamit ang henerasyon 3+ na may presyon ng tubig reactors. Ang mga ito ay itinuturing na pinaka maaasahan at ligtas.

Ang lahat ng mga reactor na may presyon ng tubig sa mundo, sa lahat ng mga taon ng kanilang operasyon, ay nakaipon na ng higit sa 1000 taon ng walang problemang operasyon at hindi kailanman nagbigay ng malubhang paglihis.

Ang istraktura ng mga nuclear power plant na gumagamit ng mga reactor na may presyon ng tubig ay nagpapahiwatig na ang distilled water na pinainit hanggang 320 degrees ay umiikot sa pagitan ng mga fuel rod. Upang maiwasang mapunta ito sa isang estado ng singaw, ito ay pinananatili sa ilalim ng presyon ng 160 atmospheres. Ang diagram ng nuclear power plant ay tinatawag itong primary circuit water.

Ang pinainit na tubig ay pumapasok sa generator ng singaw at ibinibigay ang init nito sa pangalawang circuit na tubig, pagkatapos nito ay "bumalik" muli sa reaktor. Sa panlabas, mukhang ang mga tubo ng tubig ng unang circuit ay nakikipag-ugnay sa iba pang mga tubo - ang tubig ng pangalawang circuit, inililipat nila ang init sa isa't isa, ngunit ang tubig ay hindi nakikipag-ugnay. Ang mga tubo ay nakikipag-ugnayan.

Kaya, ang posibilidad ng radiation na pumapasok sa pangalawang circuit na tubig, na higit na lalahok sa proseso ng pagbuo ng kuryente, ay hindi kasama.

Kaligtasan sa pagpapatakbo ng NPP

Ang pagkakaroon ng natutunan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant, dapat nating maunawaan kung paano gumagana ang kaligtasan. Ang pagtatayo ng mga nuclear power plant ngayon ay nangangailangan ng mas mataas na atensyon sa mga panuntunan sa kaligtasan.
Ang mga gastos sa kaligtasan ng NPP ay humigit-kumulang 40% ng kabuuang halaga ng planta mismo.

Kasama sa disenyo ng nuclear power plant ang 4 na pisikal na hadlang na pumipigil sa paglabas ng mga radioactive substance. Ano ang dapat gawin ng mga hadlang na ito? Sa tamang sandali, magagawang ihinto ang nuclear reaction, tiyakin ang patuloy na pag-alis ng init mula sa core at ang reactor mismo, at maiwasan ang paglabas ng radionuclides na lampas sa containment (hermetic zone).

• Ang unang hadlang ay ang lakas ng uranium pellets. Mahalaga na hindi sila nawasak ng mataas na temperatura sa isang nuclear reactor. Karamihan sa kung paano gumagana ang isang nuclear power plant ay depende sa kung paano ang uranium pellets ay "inihurnong" sa panahon ng unang yugto ng pagmamanupaktura. Kung ang uranium fuel pellets ay hindi nai-bake nang tama, ang mga reaksyon ng uranium atoms sa reactor ay hindi mahuhulaan.
• Ang pangalawang hadlang ay ang higpit ng mga baras ng gasolina. Ang mga tubong zirconium ay dapat na mahigpit na selyado; kung ang selyo ay nasira, kung gayon ang reaktor ay masisira at ang trabaho ay titigil, sa pinakamasama, ang lahat ay lilipad sa hangin.
• Ang ikatlong hadlang ay isang matibay na sisidlan ng bakal na reaktor a, (ang parehong malaking tore - hermetic zone) na "naglalaman" ng lahat ng radioactive na proseso. Kung ang pabahay ay nasira, ang radiation ay lalabas sa atmospera.
• Ang pang-apat na hadlang ay mga pang-emerhensiyang pamalo ng proteksyon. Ang mga rod na may mga moderator ay sinuspinde sa itaas ng core ng mga magnet, na maaaring sumipsip ng lahat ng neutron sa loob ng 2 segundo at huminto sa chain reaction.

Kung, sa kabila ng disenyo ng isang nuclear power plant na may maraming antas ng proteksyon, hindi posible na palamig ang reactor core sa tamang oras, at ang temperatura ng gasolina ay tumaas sa 2600 degrees, kung gayon ang huling pag-asa ng sistema ng kaligtasan ay papasok sa laro. - ang tinatawag na melt trap.

Ang katotohanan ay na sa temperatura na ito ang ilalim ng sisidlan ng reaktor ay matutunaw, at ang lahat ng mga labi ng nuclear fuel at tinunaw na mga istraktura ay dadaloy sa isang espesyal na "salamin" na sinuspinde sa itaas ng reactor core.

Ang matunaw na bitag ay pinalamig at hindi masusunog. Ito ay puno ng tinatawag na "sacrificial material", na unti-unting humihinto sa fission chain reaction.

Kaya, ang disenyo ng nuclear power plant ay nagpapahiwatig ng ilang antas ng proteksyon, na halos ganap na nag-aalis ng anumang posibilidad ng isang aksidente.