صفحه 1:
ال ۰
راکتور 4
9 واحد
تالیف : دکتر سعید محمدی
دانشیار فيزيك هسته ای دانشگاه پیام نور
تابستان 1909
صفحه 2:
SS lt
4 راکتور
* این یک درس تخصصی الزامی برای دانشجویان
کارشناسی فیزیک هسته ای می باشد.
* با گرفتن اين دریس» دانشجو با برخی از مفاهیم نظیر
واکنشهای شکافت» طرز کار و اصول ساخت راکتور آشنا
می شود.
* پیشنیاز این درس. فیزیک هسته ای می باشد.
صفحه 3:
" ال et
رئوس مطالب
" فصل اول: نوترون و بر همکنش آن با ماده
* فصل دوم: واکتش زنجیره ای و اصول راکتورهای هسته ای
* فصل سوم: نظریه راکتورهای هسته ای-راکتورهای حرارتی همگن
* فصل چهارم: نظریه راکتورهای هسته ای-مباحث دیگر
* فصل پنجم: مواد مورد نیاز در راکتورهای هسته ای
صفحه 4:
2S 00
منابع
"" - آشنايي با فيزيك هسته اي - کنت کرین - ترجمه
ابوكاظمي و رهبر- مرکز نشردانشگاهي» 970
"ا ©- فيزيك نوین هانس اهانیان - ترجمه پاشايي راد و
COPE cle US «gales
* 0 مبانی نیروگاههای هسته ای» بنت و تامسون» ترجمه
رحیم کوهی فایق» انتشارات کوهرنگ؛ 4970
صفحه 5:
SSS ۲۲
4 راکتور
#ا از ميان تمام تکنولرژيي. جدید» كکتوارژي راکذرر همق اي
از این جهت که خيلي سریع تکامل یافته است» منحصر به
فرد است.
* فاصله بين كشف شکافت (90/2/660) و اولین
واکنش زنجیره اي (1950/096۴9) فقط چهار سال
بود.
صفحه 6:
Se
مقدمه
Sl glace tl gpa lS پل gl ian AS
هسته ي سنكين به دو هسته با ول لتيكافة
جرم کمتر شکافته مي sa
1a نش خی ان
زمني كه يك وكش شكافت هسته اي اج مى پر
انرژي زيادي تولید مي شود . 5 پدی
راكتور 0
صفحه 7:
* این واکنش به صورت زنجيري ادامه مي یابد واگر اين
واکنش کنترل نشود (يعني به آهستگي صورت نگیرد )
ممکن است به انفجار عظيمي منجر شود .
0 راکتورها به گونه اي طراحي مي شوند که در آنها
واکنش شکافت به صورت کنترل شده انجام شود.
7 راكتور 0
صفحه 8:
مقدمه
* فرمی و زیلارد نخستین کسانی بودند که توانستند يك
واكنش زنجیره ای کامل را در يك راکتورهسته ای انجام
دهند.
* آنها در دهه ۱۹۴۰ که بر روی پروژه ساخت بمب هسته
ای برای ایالات متحده (منهتن) کار می کردند» درب دانشگاه
شیکاگو این کار را انجام دادند.
8 راكتور 0
صفحه 9:
۹۹۰۰۰۰
مقدمه
* راکتورها دارای کاربردهای کاملاً دوگانه هستند. در
مصارف صلح آمیز با بهره گیری از حرارت تولیدی در
شکافت هسته ای کار می کنند.
* اين حرارت جهت گرم کردن آب» تبدیل آن به بخار و
استفاده از بخار برای حرکت توربین ها بهره گرفته می
0
شود.
9 راكتور 0
صفحه 10:
* . همچنین اگر قصد ساخت بمب های پلوتونیومی در کار
باشد نيز اورانیوم غنی شده را به راکتورهای هسته ای
منتقل می کنند.
"ا در قسمت مركزي هر راکتور هسته اي محفظه اي
وجوددارد که ماده شکافت پذیر (سوخت) در درون آن جاي
مي گیرد.
assy 10
صفحه 11:
"ا به دليل رخداد واكنشهاي زنجیره اي منظم و مداوم اين ماده
در درون محفظه انرژي تولید مي شود .
راکتورهای هستهای در کل از دو نوع شکافتی و همجوشی
تشکیل شدهاند و خود اینها با توجه به شرایط حاکم و اهداف
مورد نظر به دستههای مختلفی تقسیم میشوند.
11 راكتور 0
صفحه 12:
فصل اول: نوترون و بر همکنش آن با ماده
( کشف نوترون :
# در سال COCO رادرفورد اظهار. داشت که پروتون
درون هسته ممکن است داراي یک الکترون باشد و در
چنین صورتي اين الکترون چنان محکم به آن بسته شده که
یک ذره خنثی ایجاد کرده است.
رادرفورد حتي براي این ذره فرضي نام نوترون را
پیشنهاد کرد .
صفحه 13:
a
فصل اول: نوترون و بر همکنش آن با ماده
» طبق فرضیه چادویک» وقتي عنصري همچون بریلیم با
ذره آلفا بمباران مي شود واکنش هسته اي زیر صورت مي
كيرد كه نوترون توليد مي كند:
جر بقل م 8+ 7۵ ر
صفحه 14:
فصل اول: نوترون و بر همکنش آن با ماده
# دراین جا نماد ار نمایانگر نوترون است.
"ا نوتروني که بنا بر فرض چادویک بار صفر و جرمي
برابر 0 دارد.
این ذره به علت اين که بار الكترويكي ندارد مي تواند در
اجراي ماده متراكمي همچون سرب نفوذ کند بدون آن که
انرژي خود را از دست بدهد.
14 راكتور 0
صفحه 15:
فصل اول: نوترون و بر همکنش آن با ماده
* وقتي نوترون ها به درون پارافین راه مي یابند گاه و بي كاه
با هسته هاي هیدروژن (پروتونها) برخوردهاي رو در رو
پیدا مي کنند.در این صورت به علت يونشي که تولید مي
کنند پروتونهايي پس زده مشاهده مي شود.
* پس فرضیه ذره بي بار چادویک مي تواندبه طریق كيفي
آثار مشاهده شده تابشي را که نفوذي مرموز دارد» توجیه
نماید
صفحه 16:
SS
لا
4 he
واکنشهای هسته ای
واکنش هاي هسته اي فرآيندي هستند که در طي آن» تغيبربي ""
در ساختار هسته انم اتفاق مي افند» و هسته اي اولیه به
هسته هاي ديگري تبدیل مي شوند.
مثل همجوشي هسته اي و یا شکافت هسته ای .
16 راكتور 0
صفحه 17:
ELE
لا
4 ae
واکنشهای هسته ای
واکنش شکافت هسته اي یا بصورت خودبخودي اتفاق مي
افتد مثل هسته هاي رادیو اکتیو ویا در نتیجه بمباران کردن
هسته توسط ذرات ویا پرتوهاي گاما رخ مي دهد.
در اين فصل به انواع واکنش هاي شکافت هسته اي» می *
پردازیم.
راكتور 0
صفحه 18:
eee
# واکنش هاي هسته اي را بشکل سمبولیک بصورت زیر
نمایش میدهند :
+۲ بج +۸2
صفحه 19:
۰ ۵3۵ ۲ ۲ ۲ مس
شکل خلاصه شده واکنش هسته اي به صورت زیر مي
باشد : 437 ع ره 42 بر
نوع واکنش هسته اي توسط ذربات بمباران کننده وآزاد شده
بعد از از واکنش تعيين مي شود.سمبل هاي مار مي توانند
نوترون» پروتون ذرات آلفا » اشعله گاماء هسته اتم هاي
دیگر و... باشند
19 راكتور 0
صفحه 20:
eee
* واکنش هاي هسته اي اغلب در دو مرحله انجام مي شوند:
8 اولین مرحله, مرحله اي است که شامل جذب ذره بمباریان
کننده توسط هسته هدف و تشکیل هسته مياني که در
وضعیت تحریک شده قرار دارد» مي شود.
زمان عمر چنین هسته اي 107*6960 -**10 است.
20 راكتور 0
صفحه 21:
eee
* دومین مرحله واکنش مرحله اي است که هسته تحریک شده
واپاشي مي کند و به همراه آن ذره ما نیز آزاد مي شود.در
صورت آزاد شدن همان ذره بمباران کننده يعني ببجاي
واکنش هسته اي شاهد پراكندگي هسته خواهیم بود.
* در واکنش هاي هسته اي مثل تمام واپاشي هاي رادیو اکنیو»
قوانین بقاي انرژي » تکانه» تعداد نوکلئون وبار الكتريکي
رعایت مي شود.
21 راكتور 0
صفحه 22:
eee
sls راكتورهاي هسته اي» واکنش هاي هسته اي حاصل
از تاثیر متقابل نوترون ها با هسته اتم ها از اهمیت ویژه اي
برخوردار است.
تفاوت نوترون و ذرات باردار دیگر در اين است که
نوترون ذره اي خنثي است و نيازي به انرژي زیاد براي
غلبه بر نيريوي الکترو استاتیک ندارد .
22 راكتور 0
صفحه 23:
ز. طرف دیگر نوترون داراي جرم زيادي است و و
انرزي جنبشي لازم براي نفوذ به درون هسته اتم ريا به
همراه خود دارد. به همين دليل نوترون ها بشكل كاملا
موثري باعث ایجاد واکنش هاي هسته اي مي شوند.
"" در راكتورهاي هسته اي» واکنش هاي هسته اي با نوترون
هاي داراي انرژي جنبشي کمتر از (00200) ©-© اهمیت
ویژه اي دارند.
23 راكتور 0
صفحه 24:
۰ ۳۲۲۲۳ "
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
پراكندگي (برخورد) کشسان : وضعیت داخلي ذرات در اين
نوع برخورد تغییر نمي کند و انرژي جنبشي مجموع هسته-
نوترون نیز ثابت مي ماند. فقط انرژي جنبشي فوق الذکر. به
صورت ديگري بین هسته ونوترون تقسیم مي شود.
1 1 1 1
0ن +11 تن جر
صفحه 25:
0 ۳۲۲۲۲۲۲۲ ۲
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
"" پراكندگي (برخورد) ناکشسان : وضعیت داخلي ذرات در
اين نوع برخورد تغییر مي کند. هسته نوترون را جذب
کرده و نوتروني با انرژي جنبشي کمتر گسیل می کند» در
نهایت هسته اشعه گاما نیز تابش می کند.
238+ چور ب 238 جورم y
صفحه 26:
2S 00
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
* جذب پرتوزاي نوترون ها: واكنشي است که با جذب
نوترون و تبدیل هسته به یک نوکلید جدید همراه بوده
وهسته بعد از جذب نوترون» اشعه گاما منتشر مي کند.
as “Cd+ mb as'“Cd+ y
صفحه 27:
2S 00
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
بعضي از موارد استفاده از این نوع واکنش عبارتست از :
در ميله هاي كنترل راكتورهاي هسته اي» در ميله هاي
جاذب نوترون سوختني» در توليد نوكليدهاي جديد (از جمله
نوكليدهاي شکافت پذیر) و یا در حفاظ بيولوژيكي این
واکنش اتفاق مي افتد.
باید در نظر داشت که این واکنش باعث از دست رفتن
نوترون ها وبخشي از نوكليدهاي شکافت پذیر مي شود و
در ضمن منبع تشعشع کامای ثانوي نیز است.
صفحه 28:
a
واکنث هاي ۸ 4 اي alis انواع
واکنش هسته اي با فوتون : واکنش خارج شدن نوترون از
هسته دو تریم و بریلیم بوسیله تابش گاما را واکنش هسته
اي با فوتون مي ALS که نقش مهمي در راه | ندازي هاي
مجدد راكتورهاي هسته اي که از آب یا بریلیم در قلب آنها
استفاده شده است» ایفا می کند*
2 D+ y> | H+in
راكتور 0
صفحه 29:
2S
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
واکنش همراه را آزاد شدن ذرات آلفا : واکنش انتشار ذرات
آلفا» تحت تاثیر پروتون ها ونوترون ها ریا مي گویند.
واكنشهاي جانشيني : واکنش هاي هسته اي که همراه با
جذب یک ذره و تولید ذره ديگريي هستند را واکنش هاي
جانشيني مي گویند.
صفحه 30:
a
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
"ا براي راكتورهاي هسته اي واکنش زیر از اهمیت ویژه اي
برخوردار است:
بن +زر] "و مور+ ]و
* ازاين واکنش در اتاقک هاي یونیز اسیون که در سیستم
اندازیه گيري قدرت راکتور بکار می رود» استفاده مي شود.
30 راكتور 0
صفحه 31:
SS ets
w
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
اتاقک هاي یونیزاسیون براي اندازه گيري قدرت راکتور
در اطراف راکتور ودر حوزه قلب آن نصب شده و با اندازه
گيري شار نوترون هاي نشتي اطراف راکتور» قدرت
راکتور را تعیین مي کنند .
"ا اين انتخاب بعلت توانايي زياد ذرات آلفا در يونيزه كردن
است .
assy 31
صفحه 32:
a
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
* بیشترین اهميت عملي را در بين واكنش هاي شكافت»
واكنش شكافت هسته هاي سنكين كه در اثر برخورد
نوترون با آنها بوجود مى آيدء دارد.
در نتيجه شكافت هر كدام از اين هسته اي سنكين علاوه
بر مقدار زيادي انرژي» نوترون هاي آزاد جديدي ظاهر
مي شوند که خود مي توانند باعث شکافت هاي بعدي شوند.
32 راكتور 0
صفحه 33:
a
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
در بين واكنش هاي هسته اي با نوترون فقط اين واكنش *
شكافت است كه مي تواند به صورت زنجيره وار ادامه بيدا
كند.
۴ ایجاد واکنش هسته اي زنجیره اي در فربایند آزنادسازيي
انرژي هسته اي» مهمترین عامل مي باشد.
33 راكتور 0
صفحه 34:
a
انواع مختلف واکنش هاي هسته اي
"ا واکنش هاي هسته اي از واکنش هاي شيميايي خيلي پیچیده
ترند زیرا تمام نوكلشونهاي موجود در هسته در واکنش
شركت مي كنند»
"ا در حالي كه در يى واكنش شيميايي فقط بيروني ترين
الكترونهايي اتم شركت دارند.
assy 34
صفحه 35:
۰ ۵3۵ ۲ ۲ ۲ مس
فصل دوم: واکنش زنجیره ای و اصول راکتورهای هسته ای
"ا يس از آنکه ژولیو و كوري نشان دادند بعضي از
محصولات واكنشهاي هسته اي رادیو اکتیواند ؛ فرمي و
همکاران اودر ایتالیا مطالعه سازمان يافته ای را درباره آن
گونه واكنشهاي هسته اي که با نوترون القا مي شوند» به
عمل آوردند.
"ا يكي از اهداف این تحقیق تولید نوكلئيدهاي جدید بود.
35 راكتور 0
صفحه 36:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* در طي 6 سال آزمايشهاي متعددي درباره بمباران
نوتروني اورانیم به عمل آمد.
براي تابش حاصل از هدفه نیم عمرهاي رادیواکتیو
بسيارمتفاوتي یافته شد» ليكن تلاش براي تشخيص عناصر
خاصي كه اين نيم عمرها را داشتند» حاصلى نداشت.
assy 36
صفحه 37:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
# روشهايي که براي تشخیص مورد استفاده قرار مي گرفت
همان روشهايي بودکه براي بررسي عناصر رادیواکتیو
مصنوعي به کار برده مي شد .
8 اما اشکال تشخیص بیشتر از اینها بود» زیرا نوکلئید تشکیل
شده فقط به مقدار فوق العاده کم در ناحیه هدف وجودداشت
و بنابراین لازم بود که براي جداسازي این کمیتهای ناچیز
روشهاي جديدي به وجود آید.
37 راكتور 0
صفحه 38:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* در اوایل سال 900 دو فیزیکدان آلماني اتوهان و فریتز
اشتراسمان آشکارا نشان دادند که يكي از عناصر بمباران
اورانیم در واقع ايزوتوپي از باریم است» و اين امر از
روي نیم عمر OO دقيقه اي و رفتار شيميايي آن معلوم
8 نوکلنید ديگري از بمباران نوتروني اورانیم به دست آمد
که معلوم شد لانتان با نیم عمرِ (60 ساعت است.
38 راكتور 0
صفحه 39:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
"ا توليد نوكلئيدهاى «وم,. و 235 از اورانيم؛ نوكلئيدي با عدد
اتمي ©© و عدد جرمي تقريباً (600© » مستلزم نوعي
واکنش هسته اي ناشناخته بود» واكنشي که در جریان آن
هسته سنگین به دو نیم شکافته مي شود.
"ا جنين جيزي قبلاً شناخته نشده بود.
assy 39
صفحه 40:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* اگر چنین فرايندي واقعاً صورت مي گرفت. مي باید امکان
يافت شدن «نيمه ديكر» يعني يافت شدن نوكلئيدهايي به
جرم بین 900 و 020 و اعداد اتمي حدود 06 نیز
وجود مي داشت
"ا در واقع هان و اشتراسمان توانستند در ماده هدف ایزوتوپ
راديواكتيوي از استرنسیم (L= 30) a و ايزوتوپي از ایتریم
(2۵,) که چنین شرايطي را برآورده مي کند بیابند .
40 راكتور 0
صفحه 41:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* آنان همچنین ايزوتوپهايي از کریپتون (20,) و گزنون
(1,266۴) به دست آوردند.
ml با توجه به شواهد شيميايي آشکاربود که هسته اورانیم
وقتي با نوترون بمباران مي شود به دو هسته با جرم اتمي
متوسط شکافته مي شود.
41 راكتور 0
صفحه 42:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
شکل الف نمودار طرح گونه ای از شکافت اورانیوم را
نشان می دهد.
* گامي را که هان و اشتراسمان از برداشتن آن ابا داشتند»
در 9 ژانویه سال ©0229 به وسيله دو فيزيكدان
اتريشيء ليزه ميتنر و اتو.آر.فريش برداشته شد.
assy 42
صفحه 43:
شکل الف : نمودار طرح گونه ای از شکافت اورانیوم
صفحه 44:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
Jail ایشان چنین بود که نوترون» فروپاشي هسته اورانیم به
«دو هسته تقریبا برابر» را تحریک و تسریع مي کند.
آنان این فرایند را در مقایسه با تقسیم یا شکافته شدن یک
سلول زنده به دو جزء «شکافت هسته» نامیدند.
44 راكتور 0
صفحه 45:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* . اين نتيجه كيري يس از چندي از طریق آزمایش تایید شد.
* با این همه پس از مدتي کوتاه معلوم شد که عناصر ماوراي
اورانیم نیز ممکن است از بمباران اورانیم با نوترون
تشکیل شوند.
45 راكتور 0
صفحه 46:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
# به عبارت دیگر گیر افتادن یک نوترون به وسیله هسته
اورانیم گاه ممکن است موجب شکافت و گاه به واپاشی بتا
منجر شود.
8 نتیجهء واپاشی بتا تشکیل ايزوتوپهاي عناصري با عدد
اتمي 60 و 66 است که بعداً نپتونیم و پلوتونیم نامیده
شدند.
46 راكتور 0
صفحه 47:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* ويژگيهاي شکافت را با بررسي شکافت اورانیم 59
توضیح خواهیم داد» اما شکافت چهار ایزوتوپ دیگر هم
اساسا به همين صورت است.
" ا ولين مرحله واكنش جذب يك نوترون توسط 53 و
تشكيل 2357 در يى حالت برانكيخته است.
assy 4
صفحه 48:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* فراورده هاي شکافت عبارت اند از:
* دو پاره شکافت که اعداد جرمي آنها بین 20 تا 490
متغير است»
بين صفر تا ينج نوترون» ذرات تابش كاماء نوترينو» و
انرژي.
* نمودار این فرآورده ها در شکل ب نمایش داده شده است.
48 راكتور 0
صفحه 49:
a
شکل ب: چهار مرحله فرایند شکافت
صفحه 50:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
"ا هویت دقیق فراورده هاي شكافت وتعداد نوترون ها از یک
رویداد شکافت به رویداد دیگر فرق مي کند» اما واکنش
زیر یک شکافت نوعی است:
seed ۱
ور اور جر وج رو م ]درو 9 "U+" 92°
50 راكتور 0
صفحه 51:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
همانطور که ملاحظه مي شود جرمهاي دو فرآورده
شکافت در مثال فوق» یعنی لانتانم و برم برابر نیستند»
# شکافت نامتقارنی مانند این خيلي محتمل تر از شكافتي
است که در آن دو جرم مساوي باشند.
51 راكتور 0
صفحه 52:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
"ا طیف فراورده هاي شکافت را در شکل پ (اسلاید بعد)
نمايش داده ایم.
به سادگي ملاحظه مي شود که اعداد جرمي همه فرآورده
هاي شكافت بين ۳۵ و 0 قرار دارند.
"ا و محتمل ترین اعداد جرمي که در حدود 0.6 درصد از
شکافتها حاصل مي شوند حدود 6 و TOG هستند.
52 راكتور 0
صفحه 53:
Mass number
°
0.10
Fission yield, %
صفحه 54:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
" تعداد نوترون هاي گسیل شده به ازاي هر شکافت. از یک
رویداد به رویداد دیگر فرق مي كند»
و به ايزوتوپي که دستخوش شکافت مي شود و همچنین
انرژي نوترون فرودي بستگي دارد.
54 راكتور 0
صفحه 55:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* تعداد متوسط نوترون هايي که به ازاي هر شکافت گسیل
مي شوندء ۰7 يكي از مهمترین پارامترها در مهندسي
هسته اي است.
تغییرات بر حسب انرژيي نقریباً به صوریت MB =o HGF
است وبعضي از مقدارهاي آن در جدول 0-/نشان داده است.
55 راكتور 0
صفحه 56:
SS با
جدول(-): تعداد نوترونهای گسیل شده به ازای هر شکافت
2 يزو توب انرژی وترون فرودی
rt ره ۵ OU
Yay ۱ ۱ 7 Mev 0
Yar كلآت ۵ مره Pu
eet \ MeV |
۲۴٩ مره ۲۵ eV my i
۲ هر \ MeV
7ك 1,0 Mev | Th
yt ره 7 ۳۳ |
56 راكتور 0
صفحه 57:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* نوترون هاي شکافت با انرژيهاي گوناگوني گسیل مي شوند
که مي توان آنها را با یک توزیع پیوسته يا طیف انرژي
شکافت توصیف کرد. اگر (<02(1)0) © تعداد نسبي
نوترون هاي شکافت باانرژي بین 02 ,20 + ظ) باشد.
عبارت عموما پذیرفته شده (9)6۶) عبارت است از :
IB - 077105
صفحه 58:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* متوسط انرژی نوترونهای شکافت از معادله زیر به دست
می آید وبرابر ©©.0720(0))استء اما معمولاً برابر
©0020 فرض مي شود :
_ fEXEdE
FE -—-o
عله ار 9
0
صفحه 59:
a
شکل ت: طیف انرژی نوترون شکافت
S(E) ۲ SUE) = WwW Ee re
۷ ۶ 2 3 7
انرژی نوترود ۸461
59 راكتور 0
صفحه 60:
مایم * ۳ 5 .
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* تابش گاما نیز هم به صورت آني در لحظه شکافت» و هم
در مرحله اي دیرتر در خلال واپاشي فرآورده هاي شکافت
گسیل مي شود.
* تابش بتا و نوترینوها در خلال واپاشي فرآورده هاي
شکافت گسیل مي شوند.
60 راكتور 0
صفحه 61:
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
* تابش گاماء با قدرت نفوذ زيادي که دارد» از نظر
استحفاظي یک مساله بالقوه ایجاد مي کند. اما معمولاً
راکتورها به حدي بزرگ اند که بیشتر تابش گاما را درون
خود جذب مي کنند.
* ذرات بتا هم درون رآکتور جذب مي شوند» اما نوترینوها به
خارج جریان مي یابند و انرژي آنها هدر مي رود ولي
براي سلامتي و از نظر ايمني خطري ندارند .
61 راكتور 0
صفحه 62:
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
این حقیقت که در شکافت ایوتوپها با نوترون به طور
متوسط در هر شکافت بیش از یک نوترون گسیل مي شود
به امکان وقوع واکنش زنجیره اي در جرمي از ماده
شکافت پذیر منجر مي شود.
ثابت ماندن» زیاد شدن یا کم شدن واکنش زنجیره اي بستگي
دارد به تولید نوترونها به وسیله شکافت و اتلاف نوترونها
از طريق انواعي از فرايندها از قبيل كيرا اندازي غير
شكافتي نوتريونهاء و نشت نوترونها از سطح سيستم
assy 62
صفحه 63:
a
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
63
سيستمي که در آن مواد شکافت پذیر و شکافت ناپذیر
طوري ترئیب یافته باشند که واکنش زنجیره اي بتواند به
گونه کنترل شده اي پیش رود راکتور هسته اي نامیده مي
شود.
در مقابل بمب اتمي چنان طرح شده است که در آن تولید
واکنش زنجیره اي تا حد انفجار افزایش مي یابد.
راكتور 0
صفحه 64:
a
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
راکتور هسته اي منبعي است براي محصولات
فرایندشکافت» يعني انرژي» نوترون» و ايزوتوپهاي پرتوزا.
# در هر شكافتي که دریک اتم از ماده شکافت پذیر با عدد
جرمي 609 رخ مي دهد» 0020290000 انريزي آزاد
مي شود.
64 راكتور 0
صفحه 65:
a
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
"ا یک راکتور مي تواندبه عنوان چشمه اي از نوترون» در
واحد زمان تعداد زيادي نوترون در گستره وسيعي از
انرژییها به وجود آورد .
از ۷ نوترون گسیل شده در هر شکافت. تنها یک
نوترون براي ایجاد شکافت دیگر و حفظ واکنش زنجیره اي
در آهنگي یکنواخت» لازم خواهد بود
65 راكتور 0
صفحه 66:
a
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
"" براي آنکه واکتش زنجيري در یک نمونهء اورانیم با
سرعتي یکنواخت ادامه یابد»
"ا بايد توازين مناسبي بين توليد خالص نوترونهاي حاصل از
عمل شكافت واز دست رفتن نوترونها در جريان سه فرايند
زير وجود داشته باشد :
assy 66
صفحه 67:
a
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
* - گیرافتادن نوترون به وسیله اورانیم بدون حصول
شکافت »
"ا 0 گیر افتادن نوترون به وسیله دیگر مواد موجود در
نمونه یا دستگاهي که نمونه را در بردارد»
" .- فرار. نوترون از نمونه بدون گیر افتادن .
67 راكتور 0
صفحه 68:
a
واکتش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
* اگر نوترونهاي بسیار زيادي بگریزند یا دردستگاه يا سیستم
)48 راکتور نامیده مي شود) جذب شوند» نوترون كافي باقي
نمي ماند که واکنش زنجيري ادامه یابد.
* هرگاه نوترونهاي بسیار, اندكي بگریزند یا جذب شوند»
واکنش ادامه مي یابد ونوترونهاي هر چه بیشتری ساخته
مي شوند.
68 راكتور 0
صفحه 69:
69
Sh
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
راكتورهاي هسته اي که به عنوان منبع انرژي به کار مي
روند شامل یافتن اندازه هاء شکلها وموارد مناسبي است که
توازن بین نوترون تولید شده و نوترون از دست رفته
راکنترل کند.
چون هسته فقط جزء ناچيزي از حجم یک اتم است» شانس
برخورد یک نوترون با یک هسته اورانیم اندک است.
راكتور 0
صفحه 70:
2S
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
درصد قابلت توجهي از نوترونهاي حاصل از شکافت»
بدون ايجاد شكافت بيشترء از دستگاه مي گريزند.
"" «نشت» نوترونها ممکن است آن قدر زیاد باشد که یک
واکنش زنجيري نتواند ادامه یابد.
"ا عده نوترونهاي تولید شده همواره متناسب با حجم مي باشد.
لیکن عده نوترونهايي که مي گریزند متناسب با مساحت
سطح است.
70 راكتور 0
صفحه 71:
a
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
* اگر را » اندازه خطي دستگاه زیاد شود» حجم ومساحت به
ترتیب متناسب با مکعب ومجذور را فزوني مي یابد» به
طوري که با بزرگ شدن اندازه» تولید نوترون سریعتر از
فرار نوترون افزايش مي یابد.
براي ترکیب معيني از مواد (اورانیم ودیگر مواد
ساختماني که ممکن است مورد نیاز باشد) اندازه معيني
براي راکتوروجود دارد که آن را اندازه بحراني مي نامند.
صفحه 72:
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
* در اندازه بحراني تولید خالص نوترونهاي حاصل از
شكافت درست برابر از دست رفتن نوترونها به وسیله فرار
و گیر افتادن آنها بدون شکافته شدن هسته است.
اگر اندازه راکتور کوچکتر. از اندازه بحراني باشد» واکنش
زنجيري نمي تواند ادامه پیدا کند.
72 راكتور 0
صفحه 73:
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
"" همین که واکنش زنجیره اي آغاز شد ضريب تكثير موثر
) تعیین خواهد کرد که واکنش زنجیره اي با آهنگي
یکنواخت. افزاينده» یا کاهنده ادامه خواهد یافت.
ضریب تکثیر موثر بنا به تعریف عبارت است از نسبت
آهنك تولید نوترونها ۳) به مجموع آهنگ جذب 9) و
آهنگ نشت را نوترونهاء يا
صفحه 74:
0
a
واکتش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
بط
+ *
صفحه 75:
a
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
هنگامي که 5-1 باشد» واکنش زنجیره اي شکافت
بحراني یا یکنواخت خواهد بود وهنگامي که 1< ی
باشد» واکتش زنجیره اي افزاینده یا فوق بحراني و به
هنگامي که 1:>1 باشد» واکنش میرا يا زیر بحراني خواهد
بود.
راكتور 0
صفحه 76:
A
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
اگر ۴) نمایانگر آهنگ وقوع فرایند شکافت و نمایشگر
میانگین نوترونهاي گسیل شده در هر شکافت باشد» آنگاه
خواهیم داشت:
P=Fv
صفحه 77:
a
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
پس مي توان به صورت زیر نوشت :
صفحه 78:
a
) اکنش زنجیره اي و کنترل آن به و يله ر
wm) i وا
هايا
7 1
بجتسي يا
)+21
صفحه 79:
0
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
# نسبت 02/09 به مقدار ماده شکافت پذیر و شکافت ناپذیر و
سطح مقطع آنها براي شکافت و گيراندازي نوترون بستكي
دارد.
* نسبت 9/,| بستگي دارد به توانايي راکتور در حفظ و جذب
نوترونها پیش از آنکه بتوانند از سطح آن فرار کنند.
راكتور 0
صفحه 80:
a
واکتش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
# هریچه اندازيه راكتور كاهش یابد آهنگ نشث نوترون از
طریق سطح افزایش و آهنگ جذب نوترون کاهش مي یابد.
در این صورت نسبت (/را افزایش یافته و به بي نهایت
نزدیک مي شود
۴ از اين رو در حد K, به صفر مي رسد.
80 راكتور 0
صفحه 81:
eee
a
واکتش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
# هرچه اندازه راکتور بزرگتر شود (/را به سمت صفر
کاهش یافته و به سمت مقدار حد69/) ۷ افزایش مي يابد.
_بنابراین اگر ترکیب ساختماني راکتور طوري باشد که
vVF[/A>1
صفحه 82:
eee
w
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
# در آن صورت براي این راکتور. اندازه اي وجود خواهد
داشت که به ازاي آن 2<0) مي شود.
راکتور به ازاي اين اندازه بحراني مي شود.
gl اندازه را اندازه بحراني مي نامند و جرم ماده شكافت
پذیر در اين اندازه راکتور را جرم بحراني مي خوانند.
82 راكتور 0
صفحه 83:
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
* ناحیه در برگیرنده ماده شکافت پذیر را قلب راکتور مي
نامند.
" قلب راکتور ممکن است توسط مواد شکافت ناپذيري که
قابلیت بازتاب نوترونها را به داخل قلب دارند» احاطه شده
باشد.
"ا در جنين موردي هم اندازه بحراني و هم جرم بحراني
كاهش مي يابند.
assy 83
صفحه 84:
84
ل
واكنش زنجيره اي و كنترل آن به وسيله راكتور
از طرف دیگر اگر مقدار ماده شکافت پذیر در قلب راکتور
به اندازه كافي Ly cables مقداري ماده جاذب اضافي در آن
وجود داشته باشد به طوري که ۷/۸1 شود» حتي اگر
از بازتابنده هم در راکتور استفاده شود براي هيج اندازه
اي از راکتور واکنش زنجیره اي یکنواخت صورت نخواهد
گرفت.
راكتور 0
صفحه 85:
a
فصل سوم: نظریه راکتورهای هسته ای-راکتورهای حرارتی همگن
# طبقه بندي راكتورهاي هسته اي بر اساس نوع سوخت ,
مدراتور(کندساز) و سرد کننده اي که در آنها استفاده مي
شود صورت مي پذیرد.
* در حال حاضر پنج نوع مختلف راکتور هسته اي وجود
دارد که عبارتند از:
85 راكتور 0
صفحه 86:
فصل سوم: نظریه راکتورهای هسته ای-راکتورهای حرارتی همگن
* - راكتورهاي آب سبك: (00)
" © راكتورهاي آب سنگین: (704)
* 0 راكتورهايي که با گاز خنك مي شوند: (BOR)
۴ - راكتورهايي که دماي بسیار زیاد تولید مي کنند: )٩۲۵(
# 0 راكتورهاي زاياي (P@R) : go
صفحه 87:
a
(LOR) sles راكتورهاي آب -0
"ا در اين راکتورها که متداولترین نوع راکتور در سطح
جهان هستند از آب معمولي کاملا تصفیه شده هم به عنوان
مدراتور(کندساز) و هم خنك کننده استفاده مي شود.
"" اين ركتورها خود نيزبه دو نوع (0008© ) و (BOR)
طبقه بندي مي شوند.
صفحه 88:
88
SS
),۴( راكتورهاي آب سبك:
Presourized water reactor—
a commen type of Light Water عم ممه
00
مس
راكتور 0
صفحه 89:
0 ۳۲۲۲۲۲۲۲ ۲
4)راکتور آب تحت فشار (POR)
8 همانطور که در شکل(الف) مشاهده مي شود این راکتور از
دوقسمت مجزا تشکیل شده است که درحقیقت شامل دومدار
جریان آب جداگانه است .
درمداراولیه که در شکل با رنگ آبي تیره نمایش داده
شده است (قسمتهاي )تا 5شکل الف) آب بطور پیوسته در
فشار ثابت بسیار بالايي( حدودا بین 90 « تا 490)
نگه داشته مي شود.
صفحه 90:
90
راكتور 0
شكل(الف
(
صفحه 91:
eee
w
قسمتهای مختلف راکتور آب تحت فشار
)- دیگ راکتور 0.- اجزاي سوخت 0- میله هاي کنترل
سوخت*-جلوبر میله هاي کنترل سوخت 0. فشارافزا 0-
مولدبخار 2- پمپ اصلي مدار 0- انتقال دهنده بخار 0-
تغذیه كننده آب (00- مولد فشار بالا 00- مولد فشار يايين
©) زنراتور ©0- استارتر *06- جكالنده 06- خنك
کننده آب0)- پمپ تغذیه کننده آب172)- پیش گرم کننده آب
09 حفاظ بتوني 18- پمپ خنك کننده آب.
صفحه 92:
4)راکتور آب تحت فشار (POR)
"ا اين عمل باعث مي شودتا دماي آب بدون رسیدن به نقطه ي
جوش بالا رود.( انتخاب نام براي اين نوع نيز بر اساس
همین ويژگي است.)
# هنگامي که فشار در دیگ کاهش مي یابد بوسیله ي يك
گرمکن الكتريكي دماي فشار افزا ( قسمت © (SSE
ودرنتیجه فشارآن افزایش مي یابد تا آب به فشار اولیه
برگردد. ۱
92 راكتور 0
صفحه 93:
93
a
(POR) 4)راکتور آب تحت فشار
اگر فشار افزایش یابد مقدارري اب سردخنك کننده به فشار
افزا تزریق مي شود تا با کاهش دما فشار آن را دوباره
کاهش دهد. مدار. اولیه حرارتش را از. طریق لوله هاي
خميده كوچكي به مدار ثانویه جریان آب در مولد
بخار(قسمت (ISSO منتقل کرده وسرد مي شود ودوباره با
دماي پایین تري به دیگ راکتور بر مي گردد.
راكتور 0
صفحه 94:
a
0-الراكتور آب تحت فشار ()6000)
"ا با اين انتقال حرارت آب در مولد بخار به جوش آمده وبه
بخار تبديل مي شود.
Ol ايجاد شده به توربين فشار بالا(قسمت(00) وفشار
يايين (قسمت00) ودرنهايت سبب جرخش
ژنراتور(قسمت 19) و تولید الکتریسیته مي گردد.
صفحه 95:
a
(POR) 4)راکتور آب تحت فشار
# بخار پس از عبور از توربین سرد شده ودر چگالنده به مایع
تبدیل مي شود.
a پس از آن بوسیله ي پمپ(قسمت 4) مجددا و با عبوراز
پیش گرم کننده دوباره به مولد بخار بر مي گردد.
95 راكتور 0
صفحه 96:
a
)6000)( 0-الراكتور آب تحت فشار
* جون آب دومدار اوليه وثانويه معمولا با هم مخلوط نمي
شونداز انتقال آب آلوده به مواد راديو اكتيوبه محيط خارج
از راكتور نيز جلوكيري به عمل مي آيد.
معمولا سوخت اين نوع راكتورها اكسيد اورانيوم
Pero درصد غني شده است .
صفحه 97:
a
4راکتور آب تحت فشار (POR)
گاهي اوقات ازمخلوط اکسید اورانیوم وپلوتونیم نیز استفاده
مي شود. در راکتور هاي ۳0(6۹) امروزي فشار آب در
مدار اولیه معمولا بین HOD EMCO بار مي باشد به
گونه اي که دمادر خنك کننده چيزي در حدود )تا
0 درجه سلیسیوس است .
نزديك به MOR انرژي هسته اي جهان توسط اين نوع
راکتورها تامین مي شود.
صفحه 98:
©-0راكتور آب جوش (60008 )
8 در يك راکتور آب جوش (شکل ب ) , آب سبك (0نم1ك )
نقش مدراتور و سرد کننده را ایفا مي کند .
قسمتي از آب مي جوشد ,دور از میله هاي فشار راکتور ,
سپس يك مخلوط آب و بخار هسته راکتور را ترك مي کند .
98 راكتور 0
صفحه 99:
(شكل ب )
صفحه 100:
2/راکتور آب جوش (60008 )
8 . بخار هدایت شده مستقیما به توربین مي رود . بنابراین
بخار و رطوبت باید جدا باشد ( آبي که از بخار مي چکد
مي تواند به لبه هاي توربین آسیب بزند ).
"ا بخاري که توربین را ترك مي کند در يك متراکم کننده ,
متراکم مي شود وسپس بعد از دوباره گرم کردن به راکتور
بر مي گردد .
100 راكتور 0
صفحه 101:
2/راکتور آب جوش (60008 )
آبي که در میله هاي راکتور تبخیر نشده است در ته میله ها
جمع مي شود و باآب پمپاژ شده ي برگشت داده شده مخلوط
مي گردد .
انز زماني كه عمل جوشاندن در راكتورها شروع مي
شود فشار از ۳6(68) ها کمتر مي شود (در حدود OO
تام با ) .
101 راكتور 0
صفحه 102:
a
راکتور آب جرش (OR)
"ا سوخت عموما اورانیوم دي اکسید است . غني سازيي
سوخت تازه معمولا پایین تراز )۳۵(٩ هاست .
"ا فايده اين نوع در این است که ساده ترین ساختار را دارد و
ساختن آن هزینه کمتري دارد .9۵9/0 از کل انرژي
که در حال حاظر. در فعالیت هسته اي Power Phaat >
حال انجام است توسط 96(6) تامین مي شود .
102 راكتور 0
صفحه 103:
)1,6( راكتورهاي آب سنگین: -<O
" دراین راکتور.ها(شکل(پ)) از آب سنگین ((),0) هم به
عنوان مدراتور و هم خنك کننده استفاده مي شود.
« مزیت بزرگ آن از اين واقعیت سرچشمه مي گیرد که آب
سنگین يك مایع گران قیمت است و ارزش آن بالاست , که
بهترین مدراتور است .
صفحه 104:
صفحه 105:
6. راكتورهاي آب سنگین: (106)
سوخت Us ob WOR تاحدودي ud) 02
ازاورانیوم غني شده یا حتي اورانیوم طبيعي باشد.
* آب سنگین نباید جوشانده شود , بنابرراین باید همانند POR
ها در جریان اول با فشار زیاد موجود باشد .
صفحه 106:
6. راكتورهاي آب سنگین: (106)
* نماینده اصلي راکتور نوع آب سنگین راکتور 669006000
كانادايي است در این راکتورها سرد کننده ومدراتور
مخصوصا جدا هستند .
* مدراتور در يك تانك بزرگ ( کالاندریا ) قرار دارد , که
درآن لوله هاي فشار که مجتمع سوخت را احاطه کرده است
وجود دارد .
صفحه 107:
hh
60900000 راکتور
Containment structure
صفحه 108:
a
(WOR) :oSau راكتورهاي آب 2
سرد کننده فقط در این لوله ها جریان دارد . فایده این
طراحي این است که تمام تانك نیاز ندارد زیر فشار زياد
باشد فقط كافي است به سرد کننده که در لوله ها جریان
. دارد فشار آوریم
اين آرايش لوله ها ي تحت فشار راکتور نامیده مي شود.
108 راكتور 0
صفحه 109:
a
6. راكتورهاي آب سنگین: (106)
* گرم شدن مدراتور خيلي کمتراز سرد کننده است که به
راحتي با تولید گرما يا تولید بخار از بين مي رود .
سرد کننده با دماي زیاد و فشار بالا همانند نوع
8 ,به ژنراتور. بخار مي رود که در گوشه دیگر, آب
سبك مي جوشد.
assy 109
صفحه 110:
راكتورهاي آب سنگین: (LOR)
" فايده ديكر اين نوع اين است كه سوخت مي تواند در طي
عمليات جايكزين شود و بنابراين نيازي به لوله خروج
" نوع ديكر راكتورهاي آب سنكين , راكتورهاي آب سنكين
تحت فشار است (PWOR) , در اين نوع كه سرد كننده
و مدراتور به همان گونه است و میله هاي راکتور در
فشار زیاد قرار دارند .
صفحه 111:
راكتورهاي آب سنگین: (LOR)
" راکتور آب سنگین 969/6 از کل انرژي <0(6۳0) جهان
را مي دهد در حالي که 9۵/9 از ظرفیت POOER
۲ ر)ساختمان هسته اي از اين نوع به دست مي آید .
يك دلیل همین امنیت آن است و دیگر اين که فاکتور تغییر
آن بالاست بدین معني است که در طول عملیات مقدار
زيادي از مواد شكافتتي از D-COO بوسیله گیرانداززی
نوترون ساخته مي شود .
صفحه 112:
0 2
a
-O راكتورهايي که با گاز خنك مي شوند (906))
" مدراتور این راکتورها گرافیت » خنك کننده آنها گاز دي
اکسیدکرین و سوخت مصرفي آنها اورانیم طبيعي است که
در درون پوششي بنام مگناکس (اکسید منیزیم) قرار. دارد .
* این به قديمي ترین انواع راکتور برمي گردد.
112 راكتور 0
صفحه 113:
©- راكتورهايي که با گاز خنك مي شوند (906))
اولين 5008 نیروگاه برق راکتور اهب" طلای) بود که
در سال 0866 در انگلستان ساخته شد .
"ا اين راکتورها 9001/6 تمام قدرت 0(6(60) جهان را میدهد و
دیگر ساخته نمي شود . )9690٩ (راکتور. پیشرفته که با گاز
سرد مي شود ).
صفحه 114:
eee
(BOR) راكتورهايي كه با كاز خنك مي شوند -©
يك دستكاه توسعه يافته از 690(000() است . روكش *
سوخت هم كمي غني شده 9 Cua Dac فلزي
است ,مدراتور نيز كرافيت و سرد كننده 626)مي باشد.
سهم كل ظرفيت جهان ۵6/0 است ,که اکنون . نیز 8
ساخته نمي شود.
صفحه 115:
115
راكتورهايي كه با كاز خنك مي شوند (GOR)
heat
exchanger
صفحه 116:
a
(WDB) راكتورهايي که دماي بسیار زیاد تولید مي کنند: -
مدراتور این قبیل راکتورها گرافیت» خنك کننده آنها گاز *
هلیم و سوخت مصرفي آنها اورانیم 9۵99 غني شده
. اورانیوم 000 است
"ا وجدیدترین نوع را كتورهايي که با گاز سرد مي شوند مي
باشند
116 راكتور 0
صفحه 117:
a
- راكتورهايي که دماي بسیار زیاد تولید مي 2255 (WTGR)
در این راکتورها دماي سرد كنندهاي به اندازه 660
درجه سانتیگراد مي تواند به دست آید.
"" تولید نوع توسعه یافته راکتور توربین گازي قياسي هلیوم
(۷,۵/-/0)) اخیرا ممکن است تقریبا به اندازه 60
درصد باشد .
117 راكتور 0
صفحه 118:
a
4 راکتورهای هستهای با دمای بالا
* راکتورهای هستهای با دمای بالا ((1۷,/۳۵) میتوانند در
دماهاى بسيار بالا » گرما تولید کنند.
" كاربرد اين راكتورها بيشتر براى توليد كرما و بويزه براى
تولید هیدروژن یا ماده قابل احتراق ترکیبی و به اين ترتیب
تغيير تمام عادات مصرف انرژی است.
118 راكتور 0
صفحه 119:
0
0 راکتورهای هستهای با دمای بالا
"ا اين راکتورها از نوع راکتورهای با نوترونهای حرارتی »
با گردش هلیوم که تقریبا به دمای ۲26000 درجه سانتیگراد
برده میشود»
" در تجمعی از گرافیت و ذرات قابل شکافت به دمای کمتر
از 02000 درجه سانتیگراد برده میشوند.
119 راكتور 0
صفحه 120:
a
6-0 راکتورهای هستهای با دمای بالا
* این راکتورها بسیار مطمنن هستند» هلیوم گازیی بدون خطر
و رادیو اکتيویته آن کمتر و گستره دما بسیار بزرگ است.
پسماندها و ضایعات آن بسیار کم است و میتوانند
الکتریسیته» آب گرم » بخار آب تولید کنند و در آینده دور
میتوان از آن به هیدروکربورها یا به توسط واکنشهای
داخلی هیدروژن تولید کرد و بخشی ان مسئله نفت ریا حل
کرد.
120 راكتور 0
صفحه 121:
a
۳2 راكتورهاي با دماي بالاي توریوم (TATA)
راكتورهاي دماي بالاي با سوخت توریوم(شکل ت) يك نوع
مخصوص از راكتورهاي با گاز سرد شونده است.
فقط يكي از اين نوع بین سالهاي 969-19809 در
آلمان تا کنون کار کرده است.
" قدرت گرمايي راكتور 0700229600 بود.
صفحه 122:
122
8
وت
UOs + Thos
or
Uc +The
‘graphite laye:
وه ما
ram
راكتور 0
صفحه 123:
a
(TTR) psi sil slab gla rssh ۵
فایده دیگر این نوع ,امنیت فوق العاده آن است . عناصر
سوخت ۳/۳6۲0 ,گويهايي با قطر 0 سانتیمتر
بودند که در هر يك از آنها 0600000 گوي کوچکتر
(قطر بين 6/0 و 2/0 میلیمتر ) قراردارد.
* هر گوي کوچك شامل يك مقدار مشخص از 095) و ده
برابر از اين مقدار ۳۷,۹9۹ به عنوان ماده تولید کننده
است.
صفحه 124:
uw
(TTR) psi sil slab gla rssh ۵
"ا در اثر تسخیر نوتروني ٩9٩ () از. ۹96 ۳٩۷, ساخته مي
شود که براي نوترونهاي کند شکافت پذیر است .
8 در اين رابطه ,در طول عملیات راکتور خودش قسمتي از
سوخت را تولید مي کند.
* مدراتور گرافیت به شکل لایه هايي بین گويهاي کوچك
است.
صفحه 125:
uw
(TTR) psi sil slab gla rssh ۵
gla S " تولید شده در راکتور با استفاده از هلیوم منتقل مي
شود که هلیوم با دماي 0000 درجه سانتیگراد از بالاي
راکتور داخل مي شد و با دماي 60 درجه سانتیگراد از
* (نام به اين دماي بالا مربوط مي شود که پاسخگوي تولید
بالا مي باشد).
صفحه 126:
a
(TTR) psi sil slab gla rssh ۵
* هلیوم گرمایش را به حلقه آب - بخار در شش گرماي
مبادله کننده مي داد که فقط دو تا از آنها در شکل قابل رو
یت است .
براي كنترل و خاموش كردن راكتور )© ميله كنترل
مي توانند بين كويها ان بالا جاسازي شوند.
صفحه 127:
eee
a
2 راكتورهاي با دماي بالاي توریوم )۲٩,/۲۵(
ماشيني که سوختگيري مجدد مي کند و در لوله هاي
راکتور ساخته مي شوند امکان این را مي دهد که گويهاي
سوختهاي مصرف شده را با جدیدها در طول عملیات
جایگزین کنیم .در ۳0۳۵۲0 تفریبا 0000 گوي
هر روزه با گويهاي تازه جایگزین مي شود ,گويهاي سه
سال در راکتور مي مانند و در طول این دوره اطراف
صفحه 128:
a
(PTR) راكتورهاي با دماي بالاي توریوم
صفحه 129:
تا *
راکتور ROOK
۴ 08000006 يك نوع راكتور منحصر به فرد است : مدراتور
آن گرافیت است ( از اين جنبه شبيه به 0005085 است.),
سرد كننده آب سبك در حال جوش است ( شبيه به مورد
20085 ) , علاوه بر اين , اين راكتور يك لوله فشار دارد
) مانند 000060 ).
ROOK &b oles Power phrat Gl راكتور هسته Gals!
. Obvicsh (OSA) بود
صفحه 130:
2
ROOK راکتور
( Cherub) de sive 59815 Siar 4p by yo & si oy ""
. حادثه را به وجود آورد th (QOO dy] CO 5348 ay:
# هسته هاي راکتور شامل بلوکه هاي گرافيتي است , در میان
آنها لوله هاي فشار به صورت رأسي قرار دارد .
اینها به اجتماع هاي سوخت ودر میان سرد کننده جاري جسم
مي دهند .
130 راكتور 0
صفحه 131:
يا
لا
راكتور ROOK
يك مخلوط آب و بخار از هسته خارج مي شود (از. اين رو
راکتور يك نوع آب جوشي است ) که به جدا کننده مخلوط
مي رود .
"ا بخارهاي تفكيك شده به توربين مي روند و سيس بعد از
متراكم كردن و قبلا كرم كردن به راكتور بر مي كردد .
assy 131
صفحه 132:
راکتور ROOK
راکتورر 36960 تنها در تعداد کمي در جمهوریهای
سایق شوروی( () بعرم) ) قبلي کار مي کند.
"ا سهم اين نوع در کل ظرفیت <66() جهان 96۵6۴ است .
صفحه 133:
از *
راکتور ROOK
راكتور 0
صفحه 134:
2
ROOK راکتور
" این نوع راکتور دو فایده اصلي دارد : اولي قدرت فوق
العاده اي است که به آن مي توان دست يافت .
"ا زماني که سرد کننده تحت فشار در وله ها جریان مي یابد
و بنابراین میله هاي فشار مورد نیاز نیستند .
134 راكتور 0
صفحه 135:
راکتور ROOK
M علاوه بر این مخصوصا هر مقدار لوله هاي فشار مي
توانند در داخل يكک راکتور ساخته شوند .
"ا هیچ محدودیت تئوريكي براي قدرتي كه 00920006 مي
تواندتولید کند وجود ندارد.
135 راكتور 0
صفحه 136:
2
ROOK راکتور
"" قدرت راکتورچرنوبیل 0700000000 الكتريكي بود ولي يك
نوع 00009000000 نيز طراحي شده بود.
" فايده ديكر اين نوع در مقابل راكتورهاي آب سبك ديكر اين
است که هیچ نيازي براي راه خروجي براي سوختگيري
مجدد نیست .
صفحه 137:
2
ROOK راکتور
"" اجتماع هاي سوخت مي توانند در طي عملیات جایگزین
شوند(مانند (COMODO s
بايد بر يك ضرر اين نوع تأكيد كنيم : هسته خيلي
بزرگ است پس کنترل آن خيلي مشکل است .
صفحه 138:
2
ROOK راکتور
"ا در چرنوبیل به عنوان مثال , 0600 میله کنترل وجود
داشت ( به عنوان مقايسه در 93 € me OP Lid Paks
وجود دارد ).
يك مورد دیگر هم هست که در حادثه چرنوبیل حتي نقش
مهمتري داشت .
صفحه 139:
تا *
راکتور ROOK
* عامل مشترك عاري از واکتش, مي تواند در موارد خاصي
مثبت باشد به اين معني كه در شرح بي نهايت سرد كننده ,
جوش آورنده بود , شايد باعث افزايش در ميزان واكنش
"ا اين يك فيد بك مثبت است و دليل آن اين واقعيت است كه
سرد كننده كه آب سبك است واز مدراتور که گرافیت است
مقدار بيشتري نوترون جذب مي کند .
139 راكتور 0
صفحه 140:
تا *
راکتور ROOK
* , زماني که آب ( که به عنوان يك جذب کننده نوترون مي
تواند در نظر گرفته شود ) مي جوشد , چگالي آن کاهش
مي یابد و بنا براین تعداد نوترونها افزایش مي یابد .
6 ( در يك راکتور Poke OOER به خوبي POR rk
, عامل مشترك خالي همواره منفي است در حالي که
مدرائور همانند سرد کننده است .
140 راكتور 0
صفحه 141:
2
ROOK راکتور
a يك مورد پتانسیل در حال جوش , تعداد هسته هاي
هیدروژن , که نوترونهاي کند شونده دارند کاهش مي یابند.
* بنابراین تعداد كمتري نوترون قادر خواهند بود تا عمل
شکافت را دوباره تحريك کند .
14 راكتور 0
صفحه 142:
2
ROOK راکتور
": سرانجام نتيجه فرآيند اين است که واکنش زنجیره اي
متوقف مي شود ).
در تعداد زيادي از راكتورهاي 4۷6900 , عامل مشترك
خالي به دست آمده است که مخصوصا صفر. شود و در اين
راه امنیت آنها افزايش يافته است .
142 راكتور 0
صفحه 143:
تا *
راکتور ROOK
* با وجود این در (60 تا راكتورهاي با مدراتور گرافیت و
سرد کننده آب سبك در 06969) براي تولید پلوتونیوم استفاده
مي شوند این نوع نمي تواند در Power phoot ها منتشر
شود به خاطر. این که آمریکاییها اثرات مخرب این نوع را
دریافتند .
بعد از حادثه چرنوبیل حتي راكتورهاي با مدراتور گرافیت
راكد نيز خاموش شدند .
assy 143
صفحه 144:
)۳96( : راكتورهاي زاياي سریع -S
سوخت این راکتورها اورانیم 9606 غني شده یا پلوتونیم
است .
* این دسته از راکتورها به ميزاني بیشتر از سوخت
مصرفیشان ماده شکاف پذیر. تولید مي کنند (به همین دلیل به
نام راكتورهاي "زایا" معروفند).
صفحه 145:
a
)۳96( : راكتورهاي زاياي سریع -S
* آنها مدراتور ندارند و ماده خنك کننده آنهانیز بیشتر يك فلز
مايع مانند سديم مايع مي باشد.
POR " هاو 60008 ها يك مقدار عظيمي از واكنش
GUI D-COS - O54 GR 22 )4 كه فقط (0/ 9/220
اورانیوم طبيعي را تشکیل مي دهد. در طول ساختن سوخت
براي اين راكتورها , به درصد كمي غني مي شود .
صفحه 146:
a
(POR) : راكتورهاي زاياي سریع
. بر اين اساس , در راكتورهاي ذکر شده ( گاهي اوقات به
عنوان راكتورهاي حرارتي از آنها یاد مي شود )
8 060.- )به ندرت به عنوان ماده ي تقسیم شونده به کار
برده مي شود .
"ا به هر حال به مجرد تسخیر Osis ch هسته 9960-()
مي تواند به ۵9-,<) تبدیل شود.
صفحه 147:
9 راكتورهاي زاياي سريع : (6)060)
* كه يك ماده شكافتني است و براي 996 ,<) عمل شکافت
همچنین مي تواند با استفاده از نوترونهاي سریع انجام شود.
7 راكتورهاي (Rust breeder 8 دوواکنش را استفاده مي
صفحه 148:
6 "
راكتورهاي زاياي سریع : (POR)
* بزرگترین ۷ جررم۳) هسته اي با يك راکتور ۳)
ام مور دصر در فرانسه است که در سال
89 شروع به کار کرد .
" قدرت حرارتي آن Cul DOSOOO »_ حالي که
قدرت الكتريكي آن 6060()() مي باشد (که كارايي
9 را نشان مي دهد ).
صفحه 149:
0 ۳۲۲۲۲۲ ۲
-S راكتورهاي زاياي سریع : (۳96)
* راکتورهاي طلسم بیم<) سهمي کمتر از 900 در کل
202 هسته اي جهان را دارد .
"ا هسته ي راكتورهاي Su) Cand ga elt (Past breeder
: میله سوخت که شامل مخلوطي از اورانیوم دي- اکسید و
پلوتونیوم دي اکسید است که در قسمت داخلي قرار دارد .
صفحه 150:
a
)۳96( : راكتورهاي زاياي سریع -S
" . در اینجا واکنش هاي شکافت انجام مي گیرد در حالي که
در قسمت خارجي واکنش غالب تبدیل ۹56 ) به
8 99و ی Cul
# این قسمت شامل مي شود اورانیوم خالي شده را
( مخصوصا اورانیوم در حالي که محتویات 9۶ () حتي
کمتر از ٩۵۳۳/۵ است ).
صفحه 151:
)۳96( : راكتورهاي زاياي سریع -S
* در چنین راكتورهايي می توان به هسته پلوتونیوم شكافتني
دست يافت. در همان زمان در حالي که تعداد هسته هاي
شكافتني که شکافت را تحمل کرده اند .
* ( از اين رو آن را بریدر( «طلحس) ) نامیده اند ) بیشتر
از آنچه كه مي توانست تولید شود .
صفحه 152:
راكتورهاي زاياي سریع : (POR)
* از طرف دیگر زماني که نوترونها حرارت ندیده اند
نوترون هاي سریع به واکنش هاي ياد شده بالا نياز دارند .
"ا در راكتورهاي بریدر مهی۳) فرانسه 600 واکنش فیژن
اندازه گيري شده است که تقریبا 108 تا هسته شكافتني
تولید کرده اند .
صفحه 153:
9 راكتورهاي زاياي سريع : (6)060)
* بر این اساس مواد شكافتني بيشتري ازآنچه مصرف شده
تولید مي شود.
8 و این مي تواند در آینده در راكتورهاي حرارتي (مانند
مدراتور هاي Gl سبك ) و بریدر استفاده شود.
153 راكتور 0
صفحه 154:
)۳96( : راكتورهاي زاياي سریع -S
8 آشکار است در يك سرا بو۳) هیچ مدراتور. اي نباید
باشد پس آب هم اصلا يك سرد کننده خوب نیست به جاي
اين يك فلز مایع ( معمولا سدیم ) استفاده مي شود .
۴ در »نویر سدیم در دماي 998 درجه
سانتیگراد وارد هسته مي شود و در دماي 6650 درجه
سانتیگراد خارج مي گردد .
صفحه 155:
)۳96( : راكتورهاي زاياي سریع -S
در حالي که نقطه جوش سدیم بسیار بالاست حتي در حالت
مقایسه در يك فشار كم (در 00 بار حدود 0000© درجه
سانتيكراد ) .
" هيج نيازي نيست كه يك فشار زياد در دور اوليه نكه داريم
و بنابراين ساختار مهندسي ميله هاي راكتور ساده تر
است .
155 راكتور 0
صفحه 156:
9 راكتورهاي زاياي سريع : (6)060)
گرماي سدیم اولیه به سدیم ثانویه انتقال مي یابد در يك تبادل
گرمايي متوسط در حالي که سومین تبادل کننده دما ,
ژنراتور بخار است .
درخواست سر پیچ واجب هست به خاطر يك سربي
ملاحظات امنبتي.
صفحه 157:
)۳96( : راكتورهاي زاياي سریع -S
سدیم مایع خيلي خطرناكك است . سدیم اولیه خيلي رادیواکتبو #
است به خاطر فعالیت نوترونها که به ۹8 () منجر مي
شود .
"" پيچيدگي سدیم ثانویه از تماس اتفاقي سدیم رادیواکتیو با آب
صفحه 158:
با SS
راكتورهاي زاياي سریع : (۳86))
صفحه 159:
فصل چهارم: نظریه یاکتورهای هسته ای-مباحث دیگر
"ا همجوشی هستهای یک منبع انرژی پتانسیل است که
آلودگی آن نسبتا کم » تقریبا پایان ناپذیر » ارزان قیمت و
میتواند در دسترس همگان قرار گیرد.
* توکاماک یکی از انواع راکتورهای همجوشی هستهای است.
"" این نوع راکتور عمل محصورسازی را به خوبی انجام
میدهد.
159 راكتور 0
صفحه 160:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
"ا طرح توکاماک در دهه پنجاه میلادی توسط روسها پیشنهاد
* کلمه توکاماک از کلمات ۰ "موه ۰ مالس
نمی" "و به معنی " اتاقک مغناطیسی چنبرهای"
گرفته شده است.
160 راكتور 0
صفحه 161:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* یکی از دلایل و توجیهاتی که برای چنبرهای بودن محفظههای
محصور سازی میشود بیان کرد اين است که: توپ پر مویی را
تصور کنید که شما قصد دارید موهای این توپ را شانه بزنید.
a
" شما هر طور و از هر طرف که بخواهید این کار را بکنید هميشه
دو طرف از موهاى توب شانه نشده و نامنظم باقی میماند.
161 راكتور 0
صفحه 162:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
« حال به جاى توب فرض كنيد كه یک کره مغناطیسی
داريم. مىخواهيم كه بردارهاى ميدان در سراسر اطراف
اين كريه يكنواخت و منظم باشند (در واقع همه در يك
"" بنا به مثال اين كار غير ممكن بوده و نامنظمى در دو
طرف کره باعث عدم يايدارى محصور ساز مىشود.
assy 162
صفحه 163:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
ولی در یک محصور ساز چنبرهای چنین مشکلی وجود "
ندارد و یکنواختی میدان سراسر محصور ساز (توکاماک)
باعث پایداری آن میشود.
"ا مهمترین و حیاتیترین وظیفه یک ابزار همجوشی پایدار
نگه داشتن پلاسما است.
163 راكتور 0
صفحه 164:
اک ۳
راکتورهای همجوشی هستهای
* اسفرومک نوع دیگری از راکتورهای همجوشی هستهای
است.
"ا كه بر خلاف توکاماک که چنبرهای میباشد شکلی کروی
دارد.
صفحه 165:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
البته تفاوت اسفرومک با توکاماک در این است که در
مرکز اسفرومک هیچ جسم مادی وجود ندارد.
* اسفرومک متأسفانه با بی توجهی مواجه شده و به اندازه
توکاماک مورد بر رسی قرار نگرفت.
"ا در حالی که اسفرومک مدت زیادی بعد از توکاماک اختراع
0
شد.
165 راكتور 0
صفحه 166:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
" در دهه گذشته اغلب تحقیقات در بخش انرژی همجوشی
مغناطیسی روی توکاماک چنبرهای شکل برای رسیدن به
واکنشهای همجوشی در سطح بالا متمرکز شده است.
* کار توکاماک در ایالات متحده و خارج آن ادامه دارد» ولی
سازمان دانشمندان انرژی همجوشی در حال بازدید از
اسفرومک هستند.
166 راكتور 0
صفحه 167:
يا
لا
a » an
راکثورهای همجوشی هستهای
# قسمت زیادی از علاقه تجدید شده به پروژه اسفرومک
روی تحقیقات فعالی در لاورنس لیورمور در گروهی به
نام( GSGCXK (Gustaiced Gpkerowaly Pkysive)
دعص نوس 2) متمركز شده است.
صفحه 168:
eee
a
راکتورهای همجوشی هستهای
8 در 0)ژوئن 996 در مرلسمییا حضور
نمايندملىواز 070602 و با همكارىدالنشمندلنىاز له © و
آزمايشكام ملولسآ-لهوسآغاز به كار كرد.
"" ()9)9)یکسری از آزمایشاتاستکه برایلینطرلحی
شدم که تولناییلسفرومکوا در لینمورد که لسفرومک
جقدر لينكيفيتوا داراستكه يلاسماهاودلغ سوخت
همجوشیرا درونخوددلشته باشدمشخصکند.
صفحه 169:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
"ا به عقيده رهبر پروژه 9096) توکاماک با دمای بالایی
که در آن قابل دسترسی است (بیشتر. از. 000))میلیون
درجه سلسیوس که بارها بیشتر. از دمای مرکز. خورشید
است) فعلا برنده جریان رهبری پروژههای همجوشی به
حساب می آید.
169 راكتور 0
صفحه 170:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* . با اين حال میدانهای مغناطیسی توکاماک بوسیله کویل سیم
پیچهای بیرونی بسیار بزرگ که چنبره رآکتور را كاملا
احاطه میکنند تولید میشوند
. اين کویلهای بسیار بزرگ هزینه بسیار زیاد و بینظمی و
اختلالاتی در کار رآکتور خواهندداشت.
170 راكتور 0
صفحه 171:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* در حالی که اسفرومکها پلاسمای بسیار داغ را در یک
سیستم میدان مغناطیسی ساده و فشرده که فقط از یک سربی
ساده از کویلهای کوچک پایدار کننده استفاده میکند بوجود
میآورد.
"! میدانهای مغناطیسی قوی لازم درون پلاسما با چیزی که
دینام مغناطیسی نامیده میشود تولید میشوند.
171 راكتور 0
صفحه 172:
SS ets
راکتورهای همجوشی هستهای
درنوعی از رآکتورهای شکافت هستهای بوجود آوردن
زنجیره واکنشها بوسیله برخورد دادن یک نوترون پر
انرژی با هسته یک اتم ۹۹۹60 انجام می شود.
"ا به این صورت که وقتی که اين نوترون وارد هسته اتم
٩9600 میشود آن را به یک هسته ۹5660 تبدیل میکند.
172 راكتور 0
صفحه 173:
اک ۳
راکتورهای همجوشی هستهای
# از آنجا که این هسته ناپایدار است به سرعت واپاشی
میکرده و اتمهای سبکتری به همراه سه نوترون پر انرژی
دیگر را تولید میکند.
توضیح کاملتر اینکه در هستههای سنگین پایدار, مثل
اورانيوم بین نیروهای الکترو استاتیکی که مایل هستند
ذرات تشکیل دهنده اتم را از هم دور کنند و نیروی هستهای
که آنها را کنار هم نگه میدارد تعادل بسیار حساسی وجود
دارد .
173 راكتور 0
صفحه 174:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* این تعادل را میتوان براحتی و به روشی که گفته شد به هم
زده و واکنش شکافت هسته ای را شروع کنیم.
"ا واکنش حاصل از یک اتم با تولید کردن سه نوترون پر
انرژی دیگر باعث میشود سه اتم اورانیوم دیگر وارد
واپاشی بشوند.
"ا به همین ترتیب واکنش اصطلاحا زنجیرهای میشود.
174 راكتور 0
صفحه 175:
اس
راکتورهای همجوشی هستهای
8 قدر مسلم یک راکتور همجوشی ایده آل رآکتوریست که در
آن واکنشهای زنجیره ای داریم.
"ا در واقع هدف اساسی در راه ساخت رآکتور همجوشی
هستهای زنجیرهای کردن آن است.
175 راكتور 0
صفحه 176:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* اگر قرار باشد که ما در اين راه انرژی صرف کنیم تا یک
مقدار کمتر از آنرا بدست بياوريم»
" مطمئنا اين واكنش نه زنجیرهایست و نه مفید .
صفحه 177:
We
we
4 » an
راکثورهای همجوشی هستهای
دانشمندان این رشته مفهومی به نام گیرانش را تعریف Mm
کردهاند که به معنی این است که مقداری انرژی صرف
شروع واکنش کنیم و انرژی بیشتر از سلسله واکنشها
بكيريم»
* در واقع در شرایط گیرانش واکنش زنجیرهای میشود.
177 راكتور 0
صفحه 178:
اس
راکتورهای همجوشی هستهای
یعنی نه تنها انرژی تولیدی یک واکنش بربای انجام واکنش
بعد کافیست. بلکه مقدار زیادی از آن هم اضافه است؛
* و میتواند در اختیار ما برای تولید برق قرار بگیرد.
128 راكتور 0
صفحه 179:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* اگر بخواهیم توکامك یا هر وسیله دیگر که همجوشی در آن
اتجام Bus le Mayol URIS 8 Baal
باید شرایط خاصی داشته باشد.
برای آنکه احتمال برخورد ذرات (یونهای)نامزد همجوشی
بالا برود» اولا باید دمای خیلی بالایی درون آن تولید بشود
و راکتور هم بتواند بخوبی دمای بالا را تحمل کند.
179 راكتور 0
صفحه 180:
a
راکثورهای همجوشی هستهای
اين دما در محدوده ده به توان هفت درجه کلوین میباشد!.
ثانيآ رآکتور باید این توانایی را داشته باشد که درونش چگالی زیاد
از يونها را وارد کرد »
* و سوم اينکه زمان محصور سازی در آن طولانی باشد.
180 راكتور 0
صفحه 181:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
" دمای بالا برای آن است که بتوانیم تقریبا مطمئن باشیم كه
میتوانیم از سد محکم پتانسیل کولنی هستهها بگذریم.
* چگالی زیاد هم برای این است که هر چه بیشتر احتمال
برخوردهای کارا بالا برود.
* در این مسیر قانونی وجود دارد که نام آن معیار لاوسون
است.
اسلاید بعد يك توكامك را نشان مي دهد.
assy 181
صفحه 182:
صفحه 183:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* به کمک این معیار میشود محاسبه کرد که آیا شرایط
طوری هست که واکتش به گیرانش برسد یا نه.
" طبق معيار لاوسن بايد مقدار چگالی در مدت زمان
محصور سازى » ده به توان (0© ذره در متر مكعب باشد
تا اين واكنش به كيرانش برسد (البته بستكى مستقيم با دماى
يلاسما دارد).
assy 183
صفحه 184:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* برای رسیدن به شرایط مطلوب در واکنشهای گرما
هستهای که در آنها از سوخت دوتریم - تریتیم استفاده
مىشود دماى يلاسما (TM) باید در محدوده یک الی سه
ضرب در ده به توان هشت درجه کلوین و زمان
محصورسازی 6 باید در حدود یک الی سه تانیه و
چگالی («) باید حوالی یک الى سه ضرب در ده به توان
بيست ذره بر متر مكعب باشد.
assy 184
صفحه 185:
۰ يا
ل
راكتورهاى همجوشى هستهاى
* . برای آغاز بکار رآکتور یعنی برای رسیدن به کمینه دمای
حدود 1620 كلوين بايد از وسیله گرما ساز کمکی استفاده
کرد.
8 بعد از محترق شدن سوخت مخلوط پلاسما باذرات آلفایی که
در اثر احتراق اولیه بوجود آمدهاند گرم شده و میتوانیم
دستگاه کمکی را از مدار خارج کنیم.
185 راكتور 0
صفحه 186:
a
راکتورهای همجوشی هستهای
* از آن به بعد سرعت فعالیتهای همجوشی با افزایش دادن
چگالی پلاسما افزایش پیدا میکند.
" با اين وجود افزایش چگالی به بالای مرزهای تعبین شده و
مطمننا به معنی به هم خوردن پایداری پلاسما و یا اينکه
خاموش شدن رأآکتور را در پی خواهد داشت یا فاجعه.
186 راكتور 0
صفحه 187:
" SSS tw
راکتورهای همجوشی هستهای
به عبارت دیگر (در صورت افزايش چگالی پلاسما)
برای پایدار کردن پلاسما زمان محصور سازی و
دمای احتراق و صد البته حجم پلاسما و نقطه
پایداری پلاسما با افزايش چگالی بالاتر رفته و
شرایط را برای کار سختتر میکند.
صفحه 188:
تا ۳۲۲۲۲ ۲
راکتورهای همجوشی هستهای
# به حالت تعادل در آوردن اين مستلزمات با شکل
بتدی بر آکتور ذر کوچکترین اسپکت ریتو که به شکل
بندی مغناطیسی آن بستگی دارد مقدور میشود.
* نسبت ©) به ه را اسپکتریتو میگویند.
صفحه 189:
اک ۳
راکتورهای همجوشی هستهای
* طبق شکل (ت) که تصویری از سطح مقطع راکتور را
نشان می دهد نحوه کنترل و خاریج کردن پسماندهای واکنش
که همان هلیوم باشند را مشاهده می کنید.
6 8 لسم مجموعه لیستکه اولینر لکتور همجوشی
جهانرا که از نوع توکاماکخولهد بود» در فرانسه
خولهند ساختٍ
صفحه 190:
صفحه 191:
راکتورهای همجوشی هستهای
* این مجموعه متشکل است از کشورهای: روسبه » اروپا »
ژاپن » کانادا . چین » ایالات متحده و جمهوری کره.
آنها در اين راه از فوق هادیها برای قسمتهای مغناطیسی
رآکتور استفاده می کنند.
* توان خروجی این توکامک 6060 مگا وات خواهد بود.
191 راكتور 0
صفحه 192:
0 ۳۲۲۲۲۲۲۲ ۲
كاربردهاي راكتورهاي هسته اي
* از راكتورهاي هسته اي مي توان براي تحقق چهار هدف عمده
استفاده کرد :
6 - تولید برق
-O MF به حرکت درآوردن موتور شناورهاي دريايي به ویژه
زیردریاییها
" © - آزمایش مواد و تحقیق و استفاده هاي آزمايشي
8 - تولید پلوتونیم که در ساخت بمب هاي هسته اي کاربرد دارد.
192 راكتور 0
صفحه 193:
a
فصل پنجم: مواد مورد نیاز در راکتورهای هسته ای
" خواص فيزيكي مواد» اهمیت ویژه اي در کاربرد آنها در
راكتورهاي هسته اي دارد.
"ا خواصي چون استحکام سختي» قابلیت کشش. نقطه ذوب»
نقطه جوشء چگالي ورسانندگي گرمايي همه موارد آشنايي
هستند که مهندسان به هنگام انتخاب مواد براي كاربردهاي
خاص به آنها توجه مي کنند.
193 راكتور 0
صفحه 194:
SS
لا
فصل ينجم: مواد مورد نياز در راكتورهاى هسته اى
" . سطح مقطع نوترون که در انتخاب اغلب مواد مورد
استفاده در قلب ر.اکتورنقش اساسي دارد (پیش از اختراع
راکتورها) چندان شناخته شده نبود.
"ا بیشتر اجزاي یک راکتور تحت دماها و تنشهاي بالايي قرار
مي گیرند و رفتار آنها را تحت چنین شرايطي باید
مورديررسي قرار داد.
194 راكتور 0
صفحه 195:
8
فصل پنجم: مواد مورد نیاز در راکتورهای هسته ای
"" همچنین لازم است که همه واکنشهاي شيميايي ممکن بين
مواد به کار رفته در یک راکتور را بشناسیم.
* مثلاً خنک کننده در دماي بالا با چند جز دیگر راکتور
ومبادله کن هاي گرما در تماس است» و هر واکنش ممکني
همچون خوردگي در اين اجزا باید به خوبي معلوم باشد.
195 راكتور 0
صفحه 196:
a
معيارهاي مقایسه و انتخاب موادراکتور
"" معيارهاي چندي را به منظورمقایسه و انتخاب موادراکتور
مي توان بر شمرد. از جمله :
* - خواص مکانيکي خوب شامل (هرجا لازم باشد)
رسانندگي گرمايي» گرماي ویژه » چگالي» استحکام؛ نرمي؛
نقطه ذوب يا نقطه جوش بالا و ضریب انبساط پایین.
يايد
"ا ©- سطح مقطع جذب يايين نوترون براي همه مواد درون
قلب جز سوخت و ميله هاي كنترل (وسموم قابل سوخت,
در صورت استفاده از آنها).
196 راكتور 0
صفحه 197:
a
معيارهاي مقایسه و انتخاب موادراکتور
8 2 پايداري شيميايي همه مواد دردماها و فشارهاي راکتور. عدم
وجود خطر اکسایش تجزیه انفجار یا واكنشهاي شيميايي دیگر.
- عدم وجود تغبیر فازهاي متالوژيكي در دماهاي عملياتي که
ممکن است منجر به تغییرات ابعادي شوند.
8 0 مقاوت در برابر آسیب ناشي از تابش در طول عمر مواددرون
راکتور.
0 دسترس پذيري آسان و ارزان نوع خالصء سادگي ساخت و
سمي نبودن مواد انتخابي .
197 راكتور 0
صفحه 198:
2
انواع سوخت
* اورانیم :
"ا اورانیم» در شكلهاي مختلف متداول ترین ماده سوخت براي
راكتورهاي هسته اي است. (در مقایسه با اورانیم» کاربرد
تورییم و پلوتونیم خيلي محدودتر است.) اورانیم را مي توان
به صورت خالص» يعني اورانیم فلزي؛ یا به صورت
ترکیب مثل اکسید اورانیم 7و یا کربور اورانیم 70 به
کار برد.
198 راكتور 0
صفحه 199:
2
انواع سوخت
* اورانیم» فلز نسبتاً نرم وقابل كششي است که در دماي YU
به آساني در هوا و آب اکسیده مي شود. نقطه ذوب آن
9 است.
* اورانيم» بسته به دماء در سه شکل وجود دارد. اين سه
شکل مختلف فازهاي آلفاء بتا و گاما نام دارند» وتغيير هاي
از یک فاز به فاز دیگر در اثر تغيير دماء با تغییر چگالي
همراه هستند.
199 راكتور 0
صفحه 200:
انواع سوخت
چگالي اورانیم در فاز آلفا موب وررسانندگي گرمايي
أن بين ©©00/06) در دماي ©©0 تا 00/0662
در COG GLa متغیر است. انتقال از فاز آلفا به فاز بتا كه
دراين دما رخ مي دهد با تغییرات ابعادي در ساختار بلوري
اورانیم همراه است .برا ي جلوگيري از تغییر شکل ناشي
از این تغییر بعدهاي ناهمسانگرد» دماي 006 را ماکزیمم
دماي کار اورانیم در نظر مي گيرند.
200 راكتور 0
صفحه 201:
لا
انواع سوخت
* اکسید اورانیم پودر سیاه رنگي است که با پرس سرد و
سخت کردن در دماي بالا مي توان آن را به صورت
قرصهاي استوانه اي شکل كوچکي در آورده .
* این شکل» متداول ترین ماده براي سوخت راكتورهاي
تجارتي است.
201 راكتور 0
صفحه 202:
انواع سوخت
" در اين شكل سراميکي اکسید اورانیوم داراي پايداري
خوبي در دماي بالا و مقاومت خوبي در مقابل آسیب ناشي
از تابشل است وباعث مي شود که بتوان آن را تا سوختگي
YL Ga به کار برد. نقطه ذوب آن 609 درجه و
چگالي نظري آن 00.0 رواب است. هر چند که در
عمل چگالي قرصهايي که به روش بالا ساخته مي شوند
حدود 040 موب است.
202 راكتور 0
صفحه 203:
لا
انواع سوخت
* اکسید اورانیم دردماهاي GIL YL واکنش انجام نمي دهد» و
اين خاصيت بسيار خوبي است»
8 چرا که در غير اينصورت واماندكي غلاف كذاري در
راكتورهايي که با آب خنک مي شوند به واكنشهاي
خطرناكي منجر- مي شد.
203 راكتور 0
صفحه 204:
انواع سوخت
# کریور اورانیم» ۰60 سوخت سراميكي جالب ديگري
است اما به اندازه اکسید اورانیوم گسترش نیافته يا مورد
استفاده قرار. نگرفته است. اين ترکیب ممکن است دارباي
مزيتهايي باشد» مثل رسانندگي گرمايي بالاتر وچگالي
بالاتر که چگالي بالاتر منجر به حضوراتم هاي اورانیم
بيشتري در واحد حجم سوخت مي شود که در راکتور یک
مزیت است.
204 راكتور 0
صفحه 205:
انواع سوخت
# کربور اورانیم با آب واکنش مي کند» در نتيجه براي
راكتورهايي که با آب خنک مي شوند مناسب نیست»
۴ اما زیر 00 درجه سانتیگرباد با سدیم واکنش نمي کند»
بنابراین مي توان آن را در راكتورهاي سریع به کار برد.
205 راكتور 0
صفحه 206:
SS ۲ ۲ ۲ 3 ۰ ۰
انواع سوخت
* پلوتونیم :
"ا چون فلز پلوتونیم خالص تا رسیدن به نقطه ذوب OPO
درجه سانتیگراد» داراي تعداد زيادي فاز بلوري است؛
سوخت مناسب براي راکتور نمي باشد.
" رسانندگي گرمايي آن نیز خيلي پایین حدود
در دماي اتاق است.
206 راكتور 0
صفحه 207:
انواع سوخت
* فلز پلوتونیم در هواي مرطوب خيلي فعال است. اما مي
توان آن را در هواي خشک ودماي پایین انبار کرد.
پلوتونیم به علت اينكه يرتوزاء سمي و ماده اصلي سلاحهاي
هسته اي استء ماده خيلي خطرناكي مي باشدء و از نظر
سلامتي نیز خطر بالقوه اي است» مخصوصاً اكر به
صورت گرد و غبار در هوا وجود داشته باشد و از طریق
تنفس وارد ریه ها بشود.
207 راكتور 0
صفحه 208:
2
انواع سوخت
* توریم :
"ا به جز درچند راکتور با خنک کننده گازي دمابالاء توریم تا
کنون به عنوان سوخت رراکتور کاربرد زيادي نداشته است.
" توریم 606 ایزوتوپ باروري است که از آن اورانیم
0 تولید مي شود و از جنبه نظري مي توان با استفاده
از اين ترکیب در راكتورهاي حرارتي و سریع به نسبتهاي
زايش بالايي دست يافت.
assy 208
صفحه 209:
Sh
انواع سوخت
" به علت پايداري بهتر این عصنر برتر از اورانیم است اما
به صورت خالص به عنوان سوخت به کار نمي رود.
# بلکه آن را به صورت دي اکسید توریم یا کربور ترویم
بکار مي برند.
209 راكتور 0
صفحه 210:
لا
انواع سوخت
"ا تا اميوز اين تريكيبات فقط به مقدار اندک و در معدودي از
راكتورهاي با خنک کننده گازي دمابالا بکار رفته اندددي
اکسید توریم از چند جهت شبیه اکسید اورانیم است.
"" روش تهیه آن همان روشهاي متالوژي پودر است» و از
نظر شيميايي بي اثر» و در مقابل آسیب ناشي از تابش
مقاوم است.
210 راكتور 0
صفحه 211:
اس
کند کننده ها
" ويژگيهاي لازم براي کند کننده راكتورهاي حرارتي؛ يعني
عدد جرمي پایین» سطح مقطع جذب نوترون خيلي پایین» و
سطح مقطع پراكندگي بالا گزینش را به چند ماده محدود مي
"" هیدروژن وایزوتوپ ان دوتریم» کربن و برلیم تنها
عناصري هستند که براي كندكنندگي مناسب اند
211 راكتور 0
صفحه 212:
کند کننده ها
* هیدروژن و دو تریم به علت گاز بودن, به اندازه كافي
چگال نیستند و باید به صورت ترکیب به کار روند» آب و
آب سنگین انتخابهايي بديهي هستند.
* کاربرد تركيبهاي هيدروكربني نیز آزمایش شده است اما
موفق نبوده است و اینگونه مواد به عنوان کند کننده به کار
نمي روند.
912 راكتور 0
صفحه 213:
کند کننده ها
* اما ياداوري اين نکته جالب است که فرمي در آزمايشهاي
اولیه اش در اواخر دهه 02000/09221600 از يارافين براي
كند كردن نوترون ها و مطالعه برهم كنش هاي آنهابا
عناصر استفاده كرد.
"" بنابراين او يكي از نخستين علمايي بود كه از آثار كند
سازي نوترون اطلاع داشت.
213 راكتور 0
صفحه 214:
اس
کند کننده ها
*# برلیم داراي سطح مقطع جذب نوترون خيلي پایین
(0.)0009)بارن) نقطه ذوب بالاء و استحکام خوبي است؛
و زمانی به نظر مي آمد که شاید بتوان در راكتورهاي
حرارتي آن را به عنوان iS کننده و یا غلاف سوخت به
کاربرد. اما برلیم و ترکیبات آن سمي هستند» و خود برلیم
چکش خواري کمي دارد و مقاومت آن هم در برابر
خوردگي ضعیف است.
214 راكتور 0
صفحه 215:
کند کننده ها
* اکسید برلیم (926) » هم داراي خواص نامطلوبي است. در
نتیجه این شرایط نه برلیم و نه اکسید آن كاربردي در
راكتورهاي قدرت پیدا نکرده اند» و به نظر نمي ايد كه در
آینده هم كاربردي بيدا کنند.
* بنابراين» انتخاب كند كننده ها براي راكتورهاي حرارتي به
سه ماده-آب» آب سنكين و كريبن به شكل گرافیت- محدود
مي شود.
assy 215
صفحه 216:
tw يا
کند کننده ها
* آب :
* آب. يك انتخاب بديهي براي کند کننده راكتورهاي حرارتي
است» و مي تواند به عنوان خنك کننده هم به کار رود. آب
از نظر کند كنندگي نوترون داراي خواص بسیار خوبي
است که باعث مي شوند راكتورهاي با خنك کننده آب دارباي
قلب بسیار کوچك تري نسبت به سایر راکتورها باشند.
216 راكتور 0
صفحه 217:
tw يا
a
کند کننده ها
سطح مقطع جذب آب نسبتاً بالا است (0.00)بارن بر
مولکول) بطوریکه راكتورهاي با خنك کننده و کند کننده آب
برياي بحراني شدن نیاز به اورانیم غني شده داریند.
* البته آب فراوان و ارزان است و به راحتي با خلوص بالا
تهیه مي شود.
217 راكتور 0
صفحه 218:
218
اس
کند کننده ها
مساله اصلي در استفاده از آب به عنوان خنك کننده و کند
کننده راكتورهاي قدرت خواص نامطلوب ترموديناميكي آن
است.
رابطه فشار و دماي اشباع به گونه اي است که براي
جلوگيري از جوشیدن آن در دماهاي بالا به فشارهاي بالايي
نیاز داریم. مثلا براي آنکه آب بدون جوشیدن به دماي
00 برسد فشار باید 900 بار باشد.
راكتور 0
صفحه 219:
اس
کند کننده ها
خالص نگه داشتن آب در, راکتورهاي با خنك کننده و کند
کننده آب از آن جهت مهم است که اولا خوردگي به las
برسد و ثانیاً از پرتوزا شدن آب به هنگام عبور ازقلب
راکتور جلوگيري شود.
* میزان تابش در آب مي تواند بر سطح دز دريافتي کارکنان
نیربوگاه تاثیر بگذارد» و حفظ خلوص بالاي آب به کاهش
پرتوگيري کارکنان كمك مي کند.
219 راكتور 0
صفحه 220:
We
کند کننده ها
* آب سنگین :
# بسياري از خواص فيزيكي و ترموديناميكي آب سنگین شبیه
آب معمولي است. فرق اساسي آب سنگین با آب معمولي در
این است که دو تریم سطح مقطع جذب خيلي كمتري نسبت
به هیدروژن دارد و سطح مقطع جذب آب سنگین فقط
0 بارن است.
* اما دوتریم از حیث کندكنندگي به خوبي هیدروژن نیست.
220 راكتور 0
صفحه 221:
اس
کند کننده ها
. در نتیجه» راكتورهايي که با اب سنگین خنك و کند مي
شوند از اورانیم طبيعي به عنوان سوخت استفاده مي کنند»
اما ابعاد قلب آنها بزرگتر از قلب راكتورهايي است که با
آب معمولي کند مي شوند.
" فرق مهم ديكرء اين است که تولید آب سنگین از طریق
جداسازي آن از آب معمولي خيلي گران است» و اتلاف آن
در اثر نشت باید به حداقل رسانده شود.
221 راكتور 0
صفحه 222:
SS
كند كننده ها
: كرافيت *
اولين راكتور هسته اي دنياء 0025-0 (ييل ) شيكاكو) يا "
كرافيت كند مي شدء و با وجوديكه يس از آن از اين ماده در
راكتورهاي تجارتي آمريكا استفاده نشده است.
"" در راكتورهاي بریتانیا به نحو گسترده اي مورد استفاده
قرار گرفته است.
222 راكتور 0
صفحه 223:
اس
کند کننده ها
* ويژگيهاي هسته اي اين ماده مثل قدرت کند كنندگي و سطح
مقطع جذب به خوبي ويژگيهاي آب سنگین نیستنده اما نوع
خالص آن را به آساني مي توان با قیمت مناسبي تهیه کرد و
به خوبي قابل ماشین كاري است.
" خواص ساختاري و گرمايي آن خوب است اما در دماهاي
بالا با اب و هوا تركيب مي شود.
assy 223
صفحه 224:
a
کند کننده ها
گرافیت داراي رسانندگي گرمايي بالايي (-600 7/()
00) است و در دماي 90600 درجه بدون ذوب شدن
تصعید مي شود. بنابراین براي تمام منظورهاي عملي» هیچ
حدي بر دماي بيشینه آن وجود ندارد. قلبهاي گرافيتي
راکتور از اجتماع تعداد زيادي (چند هزارب) بلوك مکعب
مستطيلي شکل که در آنها سوراخهايي برباي عناصر سوخت
و میله هاي کنترل تعبیه شده است» به وجود مي آیند.
224 راكتور 0
صفحه 225:
ا تك
a
كند كننده ها
"ا اثر تابش طولاني مدت نوترون بر گرافیت خيلي مهم است»
زير اين تابش باعث تغييرات ابعادي و انباشت انرزي
ذخيره شده در ساختار بلوري مي شود.
"ا تغييرات ابعادي» ناشي از ساختار بلوري ناهمسانكرد
گرافیت هسنند» و به دماي گرافیت در خلال تابش بستگي
دارد.
225 راكتور 0
صفحه 226:
اس
کند کننده ها
* در دماي پایین تر از 726000 ۰ در امتداد يك محور
انقباض» و در امتداد محوري دیگر انبساط رخ مي دهد. در
دماهاي بالاتر در همه امتدادها انقباض رخ مي دهد.
# طرح قلب گرافيتي و بست هايي که هر بلوك را نسبت به
بلوكهاي مجاور آن در جاي خود نگه مي دارند باید اين
تغییرات ابعادي را بدون رسیدن آسیب به قلب یا اعوجاج آن
ممکن بسازند.
226 راكتور 0
صفحه 227:
ا يا
لا
كند كننده ها
"" انرژي ذخیره شده» كه بعضي اوقات انرژي ویگنر خوانده
مي شود ناشي از انرژي لازم براي جابجا کردن اتمها در
ساختار بلوري گرافیت است.
تابن نوتووية:بائعت phi legal glad و اگز لبق
اتمها به مكانهاي اولیه خود بر نگردند» اين انرژي در بلور
باقي مي ماند.
227 راكتور 0
صفحه 228:
کند کننده ها
# راكتورهاي گازي فعلي بریتانیا با دماهاي گرافیت حدود
DOF OO کار مي کنند.
* در اين دماها بهبود خود بخود و دائم آشفتگي گرافیت و
آزاد شدن انرژي تنش ویگنر وجود دارد» و احتمال تکرار
حادثه وینداسکیل وجود ندارد.
228 راكتور 0
صفحه 229:
a
خنك كننده ها
8 هر خنك كننده راكتور هسته اي باید داراي شرايط اصلي
زیر باشد :
* - خواص ترموديناميكي خوب. يعني رسانندگي گرماي»
چگالي» و كرماي ویژه بالاء و چسبندگي پایین.
0- عدم بر هم کنش شيميايي با قسمتهاي دیگر راکتور.
- سطح مقطع جذب نوتريوني خيلي پایین.
-P 8 پرتوزا نشدن هنگام عبور خنك کننده از 8 قلب راکتور.
229 راكتور 0
صفحه 230:
SS
a
خنک کننده ها
در میان خنك کننده هاي گازي» برخي را مي توان به
دلايلي حذف کرد.
8 اکسیژن و هیدروژن هر دو از نظر شيميايي فعال اند» و
حتي هیدروژن ممکن است ایجاد انفجار هم بکند.
* ازت داراي سطح مقطع جذب قابل ملاحظه
اي 0.0( بارن) است.
230 راكتور 0
صفحه 231:
اس
خنک کننده ها
"ا هوا که مخلوطي از اکسیژن و ازت است را نیز مي توان
حذف کرد.
"" اکسیژن 49 با نوترونهاي انرژي بالا (مثلا نوترونهاي
شکافت) دستخوش واکنش (مرب) شده ازت 49 تولید مي
کند که پرتوزا است» اما نیم عمر آن فقط تانیه است؛
بطوریکه خطر پرتوزايي» کوتاه-عمر است.
231 راكتور 0
صفحه 232:
خنك كننده ها
* مهم ترین خنك کننده هاي گازيي دي اکسید کربن و هلیم مي
باشند.
" دي اکسید کربن گاز تقریباً نابر هم کنش گري است» اما در
دماهاي بالا با گرافیت و بعضي از انواع فولاد ترکیب مي
شود.
232 راكتور 0
صفحه 233:
۹۹۰۰۰۰
خنك كننده ها
"ا مزاياي دي اكسيد كربن عبارت اند از:
" بي ار بودن شيميايي؛
"ا 3- دسترس پذیر بودن و ارزاني»
"ا ©- سطوح مقطع جذب بسیار پایین کربن و اکسیژن.
233 راكتور 0
صفحه 234:
خناک کننده ها
"ا كربن )۰ که کسر كوچكي از کربن طبيعي را تشکیل مي
دهد به میزان کمي با جذب نوترون به کربن *0) پرتوزا
تبدیل مي شود.
" کرین 60 خطر بسیار كوچكي را در هنگام نشت دي اکسد
کربن از راکتور یاخروج آن به جو در اثر تهویه راکتور به
همراه دارد.
234 راكتور 0
صفحه 235:
ا يا
لا
خنك كننده ها
"" هلیوم گازي است بي اثر» داراي خواص ترموديناميكي
خوب و خطر تابش هم ایجاد نمي کند» بنابراین ظاهرا مي
توان آن را به عنوان خنك کننده ايده آل راكتورهاي گازي
تلقي کرد.
" اما متاسفانه به سادگي مقدار زيادي از آن در دسترس نیست
و گران هم هست,
235 راكتور 0
صفحه 236:
SS
لا
خاک کند ۵ ها ۰
"ا فلزات مايع؛ به دلیل خواص ترموديناميكي خوبشان»
بخصوص رسانندگي گرمايي بالاي آنها که منجر به
ضرایب انتقال گرماي خيلي خوبي مي شود خنك کننده
هاي بالقوه خيلي خوبي براي راکتورها هستند.
8 سدیم لیتیم» جیوه و آلياژهاي سدیم-پتاسیم همه امكانهاي
قابل توجهي هستند.
236 راكتور 0
صفحه 237:
SS
a
خنك كننده ها
از اين ميان اينها فقط سديم به مقدار قابل ملاحظه اي» ""
منحصراً در راكتورهاي سريع زاينده» مورد استفاده قرار
گرفته است.
"" آليازهاي سديم-يتاسيم هم ممكن است مورد استفاده بيشتري
قرار بگیرند.
237 راكتور 0
صفحه 238:
SS ۲ ۲ ۲ 3 ۰ ۰
a
خنك كننده ها
" جیوه» خيلي گران و سمي استء مضافاً اينكه سطح مقطع
جذب آن بالاتر از آن است که بتوان آن را در راكتورهاي
حرارتي به کار برد.
* لیتیم از بسياري جهات شبیه سدیم است. اما داراي نقطه
ذوب خيلي بالاتري است و گران تر نیز هست.
238 راكتور 0
صفحه 239:
خنك كننده ها
* سدیم خنك كننده استاندارد براي هنوز تعداد نسبتاً كمي
راكتور سريع زاينده است كه در جهان كار مي كنند.
8 نقطه ذوب آن 00" و نقطه جوش آن در فشار جو
022 است بنابراین لازم نیست که سدیم را در فشاري
بالاتر از فشار جو به کار برد و این خود مزیت بزرگي
است.
239 راكتور 0
صفحه 240:
خنك كننده ها
سديم با هوا و آب شديداً تركيب مي شود؛ بنابراين» براي
جلوكيري از نشت آنء به لوله كشي و مبادله كن هاي
كرماي كاملاً بي عيبي نياز داريم.
سديم سطح مقطع جذب نوترون نسبتاً ياييني دارد.
assy 240
صفحه 241:
خنك كننده ها
* اگر میزان اکسیژن موجود در راکتور پایین نگه داشته
شود سدیم در اغب مواد راکتور ایجاد خوردگي نمي کند.
تشكيل اكسيد سديم در مدار خنك کننده ممکن است منجر. به
گرفتگي شود مگر آنکه آن را توسط تله هاي سرد خارج
241 راكتور 0
صفحه 242:
eee
مواد مناسب براي غلاف
"" مواد مناسب براي غلاف سوخت باید داراي
"" [)- سطح مقطع جذب نوترون خيلي پایین؛
8 ©- رسانندگي گرمايي بالاه
6 0- استحکام خوب در دماهاي بالا براي مقاومت در مقابل
تنش حرارتي تغیر شکل سوخت و فشار ناشي از انباشت
پاره هاي گازي شکافت در داخل غلاف باشند.
242 راكتور 0
صفحه 243:
مواد مناسب براي غلاف
8 علاوه بر اين مواد ياد شده بايد سخت بوده و دستخوشس
خوردكي يا واكشنهاي شيميايي ديكر با سوخت يا خنك كننده
نشوند.
" فلزهاي زیر و آلياژهاي آنها برخي» اگر نه همهی شرایط
بالا را دارند و براي غلاف سوخت در نظر گرفته شده اند:
* آلومینیوم برلیم» منیزیم» زيركونيم؛ و فولاد زنك نزن.
assy 243
صفحه 244:
a
مواد مناسب براي غلاف
* همان طور که قبلاً به گفتیم» برلیم ماده خوبي براي کاربرد
در راکتور نیست» و براي غلاف نیز منظور نمي شود.
* آلومینیم به عنوان غلاف در راكتورهاي پژوهشي توان-
پایین که در آنها دما به ندرت از حدود 10060) 62" تجاوز
مي کند به کار رفته است.
244 راكتور 0
صفحه 245:
a
مواد مناسب براي غلاف
" سطح مقطع جذب أن نسبتاً يايين ©©.1)(بارن) اما خواص
مكانيكي آن مانند استحكام و سختي خيلي يايين است و در
وضعيتهاي تنش بالا يا دماهاي بیش از. 066000" نمي
توان از آن به عنوان غلاف استفاده کرد.
بنابراین آلومینیوم را نمي توان به عنوان غلاف در
نيروگاههاي هسته اي به کار برد .
245 راكتور 0
صفحه 246:
a
مواد مناسب براي غلاف
"ا منيزيم داراي سطح مقطع جذب خيلي ياييني (©6©9. 00
بارين) است اما مثل آلومينيم فلز نرم بدون استحكامي با
دماي کار حداكثر 690 60 است.
#* منیزیم از نظر شيميايي هم خيلي فعال است» و به سادگي
در هوا اكسيد مي شود.
صفحه 247:
eee
w
مواد مناسب براي غلاف
خواص منيزيم» بخصوص اکسید شدن آن را مي توان با
افزیودن مقدار کمي (کمتر. از 4 درصد) آلومینیم و برلیم به
آن بهبود بخشید.
٩ آلياژي که به اين ترتیب ایجاد مي شود موسوم به
مگنوکس به میزان زيادي به صورت غلاف در
راكتورهاي گازي بریتانیا به کار رفته است.
راكتور 0
صفحه 248:
a
مواد مناسب براي غلاف
# زیرکونیم داراي سطح مقطع جذب پایین 6.199( بارن)۰
نقطه ذوب بالا (°C TOGO) خواص مكانيكي خوب و
مقاومت بالايي در برابر خوردگي در آب است.
اين خواصء زيركونيم را به يك ماده عالي براي غلاف
سوخت راكتورها تبديل مي كنند.
assy 248
صفحه 249:
a
مواد مناسب براي غلاف
* خواص مكانيكي زیرکونیم و مقاومت آن در برابر خوردگي
را مي توان با آلیاژ کردن آن با مقدار, كمي قلع (1.9)
درصد). آهن (0.6) تا 0.6)» کرم (0.0) درصد) و
نيكل (تا .0) درصد) بهبود بخشید. آليازهاي حاصل
زيركولي 0 و زيركولي 6 » در وسعت زياد به عنوان
غلاف و مواد ساختماني درون قلب راكتورهاي آبي و آب
سنگین به کار مي روند. اين آلیاژها در حال حاضر بهترین
مواد براي غلاف هستند.
صفحه 250:
a
مواد مناسب براي غلاف
"ا در دماهاي خيلي بالاء فراتر از حدود (0000000” »
زیرکونیم و آلياژهاي زيركولي با بخار. آب ترکیب شده تولید
هیدروژن مي کنند» که خيلي خطرناك است. شرايطي که
ممکن است منجر به این واکنش شوند مي توانند ناشي از
گرم شدن بیش از حد سوخت و غلاف به علت انتقال ناكافي
گرماي حاصل از واپاشي فراورده هاي شکافت؛ که خود
زاییده تلف شدن خنك کننده راکتور در اثر يك حادثه است؛
باشند
250 راكتور 0
صفحه 251:
a
مواد مناسب براي غلاف
فولاد زنگ نزن از. نظر خواصل مكانيكي عالي و مقاومت
در برابر خوردگي» مشهور است.
8 متاسفانه سطح مقطع جذب آن که به نوع فولاد و مقادیر
دقیق کرم و نیکل موجود در آن بستگي دارد بالات از آن
است که بتوان از آن به عنوان يك ماده ايده آل براي غلاف
یا كاربردهاي دیگر در قلب راکتور یاد کرد.
251 راكتور 0
صفحه 252:
a
مواد مناسب براي غلاف
8 از این ماده در حال حاضر به عنوان غلاف سوخت در
راكتورهاي اب تحت فشار استفاده نمي شود اما در
راكتورگازي پیشرفته و در راكتورهاي زاینده کاربرد دارد.
" فولاد زنگ نزن به علت مقاومت عالي در مقابل
خوردگي» كاربردهاي بیرون قلب وسيعي در راكتورهاي
POR , POR
252 راكتور 0
صفحه 253:
اس
مواد كنترل
Gal ge * که براي کنترل راکتور مورد استفاده قرار مي گیرند
باید داراي سطح مقطع جذب بالايي باشند.
* چندین ماده از اين نوع وجود دارد. علاوه بر اين» از مواد
با سطح مقطع پایین تر. هم مي توان در قلب راکتور براي
شکل دهي به شار و کنترل هاي ظریف راکتور استفاه کرد.
* بدین منظور. مي توان از میله هاي فولاد زنگ نزن استفاده
کرد.
253 راكتور 0
صفحه 254:
ااا يي
مواد كنترل
"ا از ميان مواد كنترل» بور متداول تريين است.
" از بور به تنهايي نمي توان استفاده كردء اما مي توان آن را
با فولاد در آميخت يا به صوريت كربور بور محبوس در
كيسول هاي فولادي مورد استفاده قرار داد.
assy 254
صفحه 255:
Sh
مواد كنترل
#* ایندیم و کادمیم هر دو سطوح مقطع جذب بالايي دارند (به
ترتیب» 99 بارن و 00۳600 بارن) اما نقطه ذوب آنها
پایین تر از آن است که بتوان از آنها در راكتورهاي قدرت
استفاده کرد.
* از این مواد» به صورت يك آلیاژ شامل 000 درصد نقره»
(IG درصد ایندیم و 6 درصد کادمیم» در ميله هاي کنترل
راكتورهاي آب تحت فشار استفاده مي شود .
255 راكتور 0
صفحه 256:
eee
u
مواد كنترل
"ا هافنیم که داراي استحکام مكانيكي كافي و مقاومت خوبي
در برابر خوردگي است. ماده کنترل خوبي است. با اين
همه این ماده گران تر از آن است که بتوان از آن در
مقياسي وسیع در راكتورهاي تجارتي استفاده کرد.
"ا كادولينيم در بعضي راکتورهاء مانند راکتور گازيي
پیشرفته» به عنوان سم قابل سوختن به کار مي رود.
256 راكتور 0
صفحه 257:
راکتور 4
موفق باشید