Цөмийн реакторын үйл ажиллагааны зарчим, дизайныг ойлгохын тулд өнгөрсөн үе рүү богино хэмжээний аялал хийх хэрэгтэй. Цөмийн реактор бол хүн төрөлхтний шавхагдашгүй эрчим хүчний эх үүсвэрийн тухай олон зуун жилийн түүхтэй боловч бүрэн хэрэгжээгүй ч мөрөөддөг зүйл юм. Түүний эртний "өвөг дээдэс" нь хуурай мөчрөөр хийсэн гал бөгөөд нэгэн цагт бидний алс холын өвөг дээдсийн хүйтнээс аврал олсон агуйн хонгилуудыг гэрэлтүүлж, дулаацуулж байв. Хожим нь хүмүүс нүүрсустөрөгчийг эзэмшсэн - нүүрс, занар, газрын тос, байгалийн хий.
Үймээн самуунтай боловч богино хугацааны уурын эрин үе эхэлсэн бөгөөд энэ нь цахилгаан эрчим хүчний илүү гайхалтай эрин үеээр солигдсон юм. Хотууд гэрлээр дүүрч, цехүүд цахилгаан мотороор хөдөлдөг өнөөг хүртэл үзэгдээгүй машинуудын дуугаар дүүрэв. Тэгээд ахиц дэвшил дээд цэгтээ хүрсэн юм шиг санагдсан.
Бүх зүйл өөрчлөгдсөн XIX сүүлФранцын химич Антуан Анри Беккерел ураны давс нь цацраг идэвхт бодис гэдгийг санамсаргүйгээр олж мэдсэн. 2 жилийн дараа түүний нутаг нэгтнүүд Пьер Кюри, түүний эхнэр Мария Склодовска-Кюри нар тэднээс радий, полоний гаргаж авсан бөгөөд цацраг идэвхт байдлын түвшин нь тори, уранаас хэдэн сая дахин их байв.
Цацраг идэвхт цацрагийн мөн чанарыг нарийвчлан судалсан Эрнест Рутерфорд бороохойг барьжээ. Ийнхүү дэлхийд хайртай үрээ авчирсан атомын эрин үе эхэлсэн. атомын реактор.
Анхны цөмийн реактор
"Ууган" нь АНУ-аас ирсэн. 1942 оны 12-р сард анхны гүйдлийг уг реактор үйлдвэрлэсэн бөгөөд түүнийг бүтээгч, энэ зууны агуу физикчдийн нэг Э.Фермигийн нэрээр нэрлэжээ. Гурван жилийн дараа Канадад ZEEP цөмийн байгууламж ашиглалтад оров. "Хүрэл" нь 1946 оны сүүлээр хөөргөсөн Зөвлөлтийн анхны F-1 реакторт очсон. И.В.Курчатов дотоодын цөмийн төслийн тэргүүн болжээ. Өнөөдөр дэлхий дээр 400 гаруй цөмийн эрчим хүчний нэгж амжилттай ажиллаж байна.
Цөмийн реакторын төрлүүд
Тэдний гол зорилго нь цахилгаан үйлдвэрлэдэг хяналттай цөмийн урвалыг дэмжих явдал юм. Зарим реакторууд изотоп үүсгэдэг. Товчхондоо эдгээр нь гүнд байгаа зарим бодисыг их хэмжээний дулааны энерги ялгаруулж бусад бодис болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм. Энэ бол оронд нь нэг төрлийн "зуух" юм уламжлалт төрлүүдТүлш нь ураны изотопуудыг "шатдаг" - U-235, U-238, плутони (Pu).
Жишээлбэл, хэд хэдэн төрлийн бензинд зориулагдсан машинаас ялгаатай нь цацраг идэвхт түлшний төрөл тус бүр өөрийн гэсэн реактортой байдаг. Тэдгээрийн хоёр нь удаан (U-235-тай) ба хурдан (U-238 ба Pu-тай) нейтронтой. Ихэнх атомын цахилгаан станцууд удаан нейтрон реактортой байдаг. Атомын цахилгаан станцаас гадна судалгааны төв, цөмийн шумбагч онгоц гэх мэт байгууламжууд "ажилладаг".
Реактор хэрхэн ажилладаг
Бүх реакторууд ойролцоогоор ижил хэлхээтэй байдаг. Түүний "зүрх" нь идэвхтэй бүс юм. Үүнийг ердийн зуухны галын хайрцагтай харьцуулж болно. Зөвхөн түлээний оронд зохицуулагч - түлшний саваа бүхий түлшний элемент хэлбэрээр цөмийн түлш байдаг. Идэвхтэй бүс нь нэг төрлийн капсул дотор байрладаг - нейтрон тусгал. Түлшний саваа нь хөргөлтийн бодис - усаар "угаагдана". Учир нь "зүрхэнд" маш их байдаг өндөр түвшинцацраг идэвхт байдал, энэ нь найдвартай цацрагийн хамгаалалтаар хүрээлэгдсэн байдаг.
Операторууд хоёрыг ашиглан суулгацын ажиллагааг хянадаг чухал системүүд– гинжин урвалын зохицуулалт, алсын удирдлагатай систем. Яаралтай нөхцөл байдал үүссэн тохиолдолд яаралтай хамгаалалтыг нэн даруй идэвхжүүлнэ.
Реактор хэрхэн ажилладаг вэ?
Процесс нь цөмийн задралын түвшинд явагддаг тул атомын "дөл" нь үл үзэгдэх юм. Гинжин урвалын явцад хүнд цөмүүд нь өдөөгдсөн төлөвт байх үедээ нейтрон болон бусад субатомын хэсгүүдийн эх үүсвэр болдог жижиг хэсгүүдэд задардаг. Гэхдээ үйл явц үүгээр дуусахгүй. Нейтронууд "хуваагдах" хэвээр байгаа бөгөөд үүний үр дүнд маш их энерги ялгардаг, өөрөөр хэлбэл ямар атомын цахилгаан станцууд баригдсаны төлөө юу болдог.
Ажилтны гол ажил бол хяналтын саваагаар гинжин урвалыг тогтмол, тохируулж болох түвшинд байлгах явдал юм. Энэ нь цөмийн задралын үйл явц нь хяналтгүй, хүчтэй дэлбэрэлт хэлбэрээр хурдан явагддаг атомын бөмбөгөөс гол ялгаа юм.
Чернобылийн атомын цахилгаан станцад болсон явдал
Гамшгийн гол шалтгаануудын нэг Чернобылийн атомын цахилгаан станц 1986 оны 4-р сард - 4-р эрчим хүчний нэгжид урсгал засвар хийх явцад ашиглалтын аюулгүй байдлын дүрмийг ноцтой зөрчсөн. Дараа нь дүрэм журмын дагуу зөвшөөрөгдсөн 15-ын оронд 203 бал чулуу савааг нэгэн зэрэг цөмөөс зайлуулсан. Үүний үр дүнд эхэлсэн хяналтгүй гинжин урвал нь дулааны дэлбэрэлт, эрчим хүчний нэгжийг бүрэн устгахад хүргэсэн.
Шинэ үеийн реакторууд
Сүүлийн 10 жилийн хугацаанд Орос улс дэлхийн цөмийн эрчим хүчний салбарт тэргүүлэгчдийн нэг болсон. Асаалттай Энэ мөч"Росатом" төрийн корпораци дэлхийн 12 улсад атомын цахилгаан станц барьж байгаа бөгөөд тэнд 34 эрчим хүчний нэгж баригдаж байна. Ийм өндөр эрэлт хэрэгцээ нь Оросын орчин үеийн цөмийн технологи өндөр түвшинд байгаагийн нотолгоо юм. Дараагийн ээлжинд 4-р үеийн шинэ реакторууд байна.
"Брест"
Тэдний нэг нь Breakthrough төслийн хүрээнд бүтээгдэж буй Брест юм. Одоо үйлдлийн системүүднээлттэй циклийн системүүд нь бага баяжуулсан уран дээр ажилладаг бөгөөд маш их хэмжээний зарцуулсан түлшийг хаях ёстой бөгөөд энэ нь асар их зардал шаарддаг. "Брест" - хурдан нейтрон реактор нь хаалттай циклээрээ өвөрмөц юм.
Үүний дотор ашигласан түлш нь хурдан нейтрон реакторт зохих боловсруулалт хийсний дараа дахин бүрэн хүчин чадалтай түлш болж, түүнийг ижил суурилуулалтанд буцааж ачаалах боломжтой.
Брест нь аюулгүй байдлын өндөр түвшинд ялгагдана. Хамгийн ноцтой осолд ч хэзээ ч “тэсрэхгүй”, “шинэчлэгдсэн” уранаа дахин ашигладаг учраас маш хэмнэлттэй, байгаль орчинд ээлтэй. Үүнийг зэвсгийн зориулалттай плутони үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжгүй бөгөөд энэ нь түүнийг экспортлох хамгийн өргөн боломжийг нээж өгдөг.
VVER-1200
VVER-1200 нь 1150 МВт хүчин чадалтай 3+ үеийн шинэлэг реактор юм. Техникийн өвөрмөц чадавхийн ачаар энэ нь бараг үнэмлэхүй аюулгүй ажиллагаатай байдаг. Реактор нь эрчим хүчний хангамжгүй байсан ч автоматаар ажиллах идэвхгүй аюулгүй байдлын системээр элбэг дэлбэг тоноглогдсон байдаг.
Үүний нэг нь идэвхгүй дулаан зайлуулах систем бөгөөд реакторыг бүрэн хүчдэлгүй болгох үед автоматаар идэвхждэг. Энэ тохиолдолд яаралтай тусламжийн гидравлик танкийг хангадаг. Хэрэв анхдагч хэлхээнд хэвийн бус даралтын уналт байвал реакторт бор агуулсан их хэмжээний ус орж эхэлдэг бөгөөд энэ нь цөмийн урвалыг унтрааж, нейтроныг шингээдэг.
Өөр нэг ноу-хау нь хамгаалалтын бүрхүүлийн доод хэсэгт байрладаг - хайлмал "хавх". Хэрэв ослын үр дүнд цөм нь "нэвчих" бол "хавх" нь хамгаалалтын бүрхүүл нурж, цацраг идэвхт бодисыг газарт нэвтрүүлэхээс сэргийлнэ.
Их гүрний цөмийн сөргөлдөөний түүх, анхны цөмийн бөмбөгийн дизайны талаар олон зуун ном бичсэн. Гэхдээ орчин үеийн цөмийн зэвсгийн тухай олон домог байдаг. "Алдартай механик" энэ асуудлыг тодруулж, хүний зохион бүтээсэн хамгийн хор хөнөөлтэй зэвсэг хэрхэн ажилладаг талаар ярихаар шийджээ.
Тэсрэх шинж чанар
Ураны цөм нь 92 протон агуулдаг. Байгалийн уран нь үндсэндээ U238 (цөмд нь 146 нейтрон агуулдаг) ба U235 (143 нейтрон) гэсэн хоёр изотопын холимог бөгөөд сүүлийнх нь ердөө 0.7% нь байгалийн уранд байдаг. Химийн шинж чанаризотопууд нь туйлын ижил байдаг тул бид тэдгээрийг салгаж авдаг химийн аргуудболомжгүй, гэхдээ массын ялгаа (235 ба 238 нэгж) нь үүнийг хийх боломжийг олгодог физик аргаар: Ураны хольцыг хий (уран гексафторид) болгон хувиргаж, дараа нь тоо томшгүй олон сүвэрхэг хуваалтаар шахдаг. Хэдийгээр ураны изотопууд аль алинаар нь ялгагдахгүй Гадаад төрх, химийн хувьд ч тэд цөмийн тэмдэгтүүдийн шинж чанараараа ангалаар тусгаарлагддаг.
U238-ийн задралын процесс нь төлбөртэй процесс юм: гаднаас ирж буй нейтрон нь 1 МэВ ба түүнээс дээш энергийг авчрах ёстой. Мөн U235 нь амин хувиа хичээдэггүй: өдөөлтөд орж ирж буй нейтроноос юу ч шаардагдахгүй бөгөөд түүний цөм дэх холболтын энерги хангалттай байдаг.
Нейтронд цохиулах үед уран-235 цөм амархан задарч, шинэ нейтрон үүсгэдэг. Тодорхой нөхцөлд гинжин урвал эхэлдэг.
Нейтрон задрах чадвартай цөмд хүрэх үед тогтворгүй нэгдэл үүсдэг боловч маш хурдан (10−23−10−22 секундын дараа) ийм цөм нь массын хувьд тэнцүү биш хоёр хэлтэрхий болон “нэн даруй” (10 дотор) хуваагддаг −16−10− 14 в) хоёр буюу гурван шинэ нейтрон ялгаруулах, ингэснээр цаг хугацааны явцад хуваагдмал цөмийн тоо үржих боломжтой (энэ урвалыг гинжин урвал гэж нэрлэдэг). Энэ нь зөвхөн U235-д л боломжтой, учир нь шунахай U238 нь энерги нь 1 МэВ-ээс бага хэмжээтэй нейтроноосоо хуваалцахыг хүсдэггүй. Бөөмийн кинетик энерги буюу задралын бүтээгдэхүүн нь аливаа үйл явдлын үед ялгарах энергиэс хэд дахин их байдаг. химийн урвал, үүнд бөөмийн найрлага өөрчлөгддөггүй.
Металл плутони нь зургаан үе шаттай байдаг бөгөөд нягтрал нь 14.7-19.8 кг/см3 хооронд хэлбэлздэг. Цельсийн 119 хэмээс доош температурт моноклиник альфа фаз (19.8 кг / см 3) байдаг боловч ийм плутони нь маш эмзэг бөгөөд куб нүүр төвтэй дельта үе шатанд (15.9) хуванцар бөгөөд сайн боловсруулагдсан байдаг (энэ нь энэ юм. хайлшлах нэмэлтийг ашиглан хадгалахыг оролдож буй үе шат). Тэсэлгээний шахалтын үед фазын шилжилт үүсэхгүй - плутони нь бараг шингэн төлөвт байдаг. Үйлдвэрлэлийн явцад фазын шилжилт аюултай: хэзээ том хэмжээтэйхэсгүүдийн нягтрал бага зэрэг өөрчлөгдсөн ч гэсэн хүрэх боломжтой хүнд нөхцөл. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь дэлбэрэлтгүйгээр явагдах болно - ажлын хэсэг зүгээр л халах боловч никель бүрэх ялгадас гарч болзошгүй (мөн плутони нь маш хортой).
Чухал чуулган
Явах бүтээгдэхүүн нь тогтворгүй бөгөөд янз бүрийн цацраг (үүнд нейтрон гэх мэт) ялгаруулж, "сэргээхэд" удаан хугацаа шаарддаг. Хуваалсны дараа нэлээд хугацааны дараа (хэдэн арван секунд) ялгардаг нейтроныг хойшлуулсан гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийн эзлэх хувь нь хурдан (1% -иас бага) боловч ажилд гүйцэтгэх үүрэг нь бага байдаг. цөмийн байгууламжууд, хамгийн чухал нь.
Тэсрэх линз нь нэгдэх долгионыг үүсгэсэн. Найдвартай байдлыг блок бүрт хос тэслэгчээр хангасан.
Хүрээлэн буй атомуудтай олон тооны мөргөлдөх үед задралын бүтээгдэхүүнүүд нь эрчим хүчээ өгч, температурыг нэмэгдүүлдэг. Явах материалтай угсралтад нейтронууд гарч ирсний дараа дулаан ялгаруулах хүч нэмэгдэж эсвэл буурч болох ба нэгж хугацаанд хуваагдах тоо тогтмол байдаг угсралтын параметрүүдийг чухал гэж нэрлэдэг. Угсралтын эгзэгтэй байдлыг их ба цөөн тооны нейтроны аль алинд нь (харгалзах их эсвэл бага дулаан ялгаруулах чадалтай) хадгалж болно. Дулааны хүчийг гаднаас нэмэлт нейтрон шахах, эсвэл угсралтыг хэт эгзэгтэй болгох замаар нэмэгдүүлнэ (дараа нь нэмэлт нейтронууд нь хуваагддаг цөмүүдийн улам бүр нэмэгдсээр байна). Жишээлбэл, хэрэв реакторын дулааны хүчийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай бол түргэн нейтроны үүсэлт бүр өмнөхөөсөө арай бага байх горимд шилжүүлдэг боловч саатсан нейтронуудын ачаар реактор бараг мэдэгдэхүйц биш юм. эгзэгтэй байдал. Дараа нь энэ нь хурдасдаггүй, харин аажмаар хүчээ авдаг - ингэснээр нейтрон шингээгч (кадми эсвэл бор агуулсан саваа) нэвтрүүлэх замаар түүний өсөлтийг зөв цагт зогсоож болно.
Плутонийн угсралт (төв хэсэгт байгаа бөмбөрцөг давхарга) нь уран-238, дараа нь хөнгөн цагааны давхаргаар хүрээлэгдсэн байв.
Явах явцад үүссэн нейтронууд нь ихэвчлэн хуваагдал үүсгэхгүйгээр эргэн тойрон дахь цөмийн хажуугаар нисдэг. Материалын гадаргууд ойртох тусам нейтрон нь задрах материалаас зугтаж, хэзээ ч эргэж ирэхгүй байх магадлал өндөр байдаг. Тиймээс хамгийн олон тооны нейтроныг хэмнэдэг угсралтын хэлбэр нь бөмбөрцөг юм: тухайн материйн массын хувьд энэ нь хамгийн бага гадаргуугийн талбайтай байдаг. Дотор хөндийгүй 94% U235-ийн хүрээгүй (ганц) бөмбөг нь 49 кг масстай, 85 мм радиустай чухал болж хувирдаг. Хэрэв ижил ураны угсралт нь диаметртэй тэнцүү урттай цилиндр байвал 52 кг масстай чухал ач холбогдолтой болно. Нягтрал ихсэх тусам гадаргуугийн талбай багасдаг. Тийм ч учраас задрах материалын хэмжээг өөрчлөхгүйгээр тэсрэх шахалт нь угсралтыг эгзэгтэй байдалд хүргэж болзошгүй юм. Цөмийн цэнэгийн нийтлэг дизайны үндэс нь энэ процесс юм.
Анхны цөмийн зэвсгийг нейтроны эх үүсвэр болгон полони, бериллий (төв) ашигласан.
Бөмбөгний угсралт
Гэхдээ ихэвчлэн цөмийн зэвсэгт уран биш, харин плутони-239 ашигладаг. Энэ нь уран-238-ыг хүчирхэг нейтроны урсгалаар цацруулж реакторуудад үйлдвэрлэдэг. Плутони нь U235-аас зургаа дахин их үнэтэй боловч хуваагдах үед Pu239 цөм нь дунджаар 2.895 нейтрон ялгаруулдаг нь U235 (2.452) -аас их байдаг. Үүнээс гадна плутонийн задралын магадлал өндөр байна. Энэ бүхэн нь Pu239-ийн дан бөмбөлөг нь ураны бөмбөгөөс бараг гурав дахин бага масстай, хамгийн чухал нь жижиг радиустай, чухал ач холбогдолтой угсралтын хэмжээсийг багасгах боломжийг олгодог.
Тэсрэх бодисыг дэлбэлсний дараа ховордох долгионыг багасгахын тулд хөнгөн цагааны давхаргыг ашигласан.
Угсралт нь бөмбөрцөг давхарга (дотор нь хөндий) хэлбэрээр болгоомжтой суурилуулсан хоёр хагасаас бүрдэнэ; Энэ нь дулааны нейтроны хувьд ч, зохицуулагчаар хүрээлэгдсэний дараа ч гэсэн шүүмжлэлтэй байх нь тодорхой. Маш нарийн суурилуулсан тэсрэх блокуудын угсралтын эргэн тойронд цэнэг суурилуулсан. Нейтроныг хэмнэхийн тулд дэлбэрэлтийн үеэр бөмбөгний сайхан хэлбэрийг хадгалах шаардлагатай - үүний тулд тэсрэх бодисын давхаргыг бүхэлд нь нэгэн зэрэг дэлбэлэх шаардлагатай. гадна гадаргуу, угсралтыг жигд дарах. Үүнд маш их цахилгаан тэслэгч хэрэгтэй гэж олон нийт үздэг. Гэхдээ энэ нь зөвхөн "бөмбөг бүтээх" эхэн үед л тохиолдсон: олон арван тэслэгчийг ажиллуулахын тулд маш их энерги, асар их хэмжээний эхлүүлэх систем шаардлагатай байв. Орчин үеийн цэнэгүүд нь шинж чанараараа ижил төстэй тусгай техникээр сонгогдсон хэд хэдэн тэслэгчийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн дотроос өндөр тогтвортой (тэсэлгээний хурдны хувьд) тэсрэх бодисыг поликарбонат давхаргад тээрэмдсэн ховилд (бөмбөрцөг гадаргуу дээрх хэлбэрийг Риманы геометрээр тооцдог) ажиллуулдаг. аргууд). Ойролцоогоор 8 км/с хурдтай тэсрэлт нь ховилын дагуу туйлын тэнцүү зайд явж, яг тэр мөчид нүхэнд хүрч үндсэн цэнэгийг шаардлагатай бүх цэгүүдэд нэгэн зэрэг дэлбэлнэ.
Цөмийн цэнэгийн галт бөмбөлгийн амьдралын эхний мөчүүдийг харуулсан болно - цацрагийн тархалт (a), халуун плазмын тэлэлт, "цэврүү" үүсэх (б) ба тусгаарлах үед харагдахуйц мужид цацрагийн хүч нэмэгдэж байна. цочролын долгионы (c).
Дотор дэлбэрэлт
Дотогшоо чиглэсэн дэлбэрэлт нь угсралтыг сая гаруй атмосферийн даралтаар шахдаг. Угсралтын гадаргуу нь багасч, плутонид бараг алга болдог дотоод хөндий, нягт нь нэмэгдэж, маш хурдан - арван микросекундын дотор шахагдсан угсралт нь дулааны нейтронтой чухал төлөвийг дамжуулж, хурдан нейтронтой бол мэдэгдэхүйц суперкритик болдог.
Хурдан нейтронуудын өчүүхэн удаашралын өчүүхэн хугацаанд тодорхойлогддог хугацааны дараа тэдгээрийн шинэ, илүү олон үеийнхэн бүр нь 202 МэВ-ийн энергийг үүсгэсэн хуваагдалаар дамжуулж, аль хэдийн аймшигт бодисоор дүүрч байгаа угсралтын бодисыг нэмж өгдөг. даралт. Болж буй үзэгдлийн цар хүрээгээр хамгийн сайн хайлштай гангийн хүч чадал нь маш өчүүхэн тул дэлбэрэлтийн динамикийг тооцоолохдоо үүнийг тооцох нь хэнд ч санаанд ордоггүй. Чуулганыг салгахад саад болдог цорын ганц зүйл бол инерци юм: плутонийн бөмбөгийг хэдэн арван наносекундэд ердөө 1 см-ээр тэлэхийн тулд бодис руу хурдатгалаас хэдэн арван их наяд дахин их хурдатгал өгөх шаардлагатай. чөлөөт уналт, энэ нь амар биш юм.
Эцсийн эцэст, бодис тархсан хэвээр, хуваагдал зогссон боловч үйл явц үүгээр дуусдаггүй: энерги нь хуваагдсан цөмийн ионжсон хэсгүүд болон хуваагдлын үед ялгардаг бусад хэсгүүдийн хооронд дахин хуваарилагддаг. Тэдний энерги нь хэдэн арван, бүр хэдэн зуун МеВ хүртэл байдаг ч зөвхөн цахилгаан саармаг өндөр энергитэй гамма квантууд болон нейтронууд л бодистой харилцан үйлчлэхээс зайлсхийж, "зугтах" боломжтой байдаг. Цэнэглэсэн тоосонцор нь мөргөлдөх, иончлох үед эрчим хүчээ хурдан алддаг. Энэ тохиолдолд цацраг ялгардаг - гэхдээ энэ нь хатуу цөмийн цацраг байхаа больсон, гэхдээ илүү зөөлөн, энерги нь 3 дахин бага боловч атомаас электроныг устгахад хангалттай - зөвхөн гадна бүрхүүлээс ч биш, харин бүх зүйлээс ерөнхийдөө. Нүцгэн цөм, хуулсан электрон, нэг шоо см-ийн нягтралтай цацрагийн холимог (хөнгөн цагааны нягтралыг олж авсан гэрэлд хэр сайн шарлаж болохыг төсөөлөөд үз дээ!) - хормын өмнө цэнэг байсан бүх зүйл - орж ирдэг. тэнцвэрийн зарим дүр төрх. Маш залуу галт бөмбөгөнд температур хэдэн арван сая градус хүрдэг.
Гал бөмбөг
Гэрлийн хурдаар хөдөлж буй зөөлөн цацраг ч түүнийг үүсгэсэн бодисыг хол орхих ёстой юм шиг санагддаг, гэхдээ энэ нь тийм биш юм: хүйтэн агаарт Кев энергийн квантуудын хүрээ нь сантиметр бөгөөд тэдгээр нь хөдөлдөггүй. шулуун шугам, гэхдээ хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчил, харилцан үйлчлэл болгон дахин ялгаруулна. Шилэн усанд цутгасан интоорын шүүс шиг кванта агаарыг ионжуулж, түүгээр тархдаг. Энэ үзэгдлийг цацрагийн тархалт гэж нэрлэдэг.
100 кт тэсрэлттэй залуу галт бөмбөлөг нь хуваагдал дууссаны дараа хэдэн арван наносекундын дараа 3 м радиустай, бараг 8 сая Кельвин температуртай. Гэвч 30 микросекундын дараа түүний радиус нь 18 м байна, гэхдээ температур сая градусаас доош буурдаг. Бөмбөлөг орон зайг залгиж, урд талынх нь ионжсон агаар бараг хөдөлдөггүй: тархалтын үед цацраг туяа нь түүнд мэдэгдэхүйц импульс дамжуулж чадахгүй. Гэвч энэ агаарт асар их энергийг шахаж, халааж, цацрагийн энерги нь дуусахад халуун плазмын тэлэлтээс болж бөмбөг ургаж эхэлдэг ба дотроос нь цэнэгтэй байсан. Хийсэн бөмбөлөг шиг өргөжиж, плазмын бүрхүүл нимгэн болдог. Мэдээжийн хэрэг, бөмбөлөгөөс ялгаатай нь юу ч түүнийг хөөргөдөггүй: хамт доторбараг ямар ч хамаагүй, бүгд төвөөс инерцээр нисдэг, гэхдээ дэлбэрэлтээс хойш 30 микросекундын дараа энэ нислэгийн хурд 100 км/с, бодис дахь гидродинамик даралт нь 150,000 атм-аас их байна! Хэтэрхий их болох нимгэн бүрхүүлхувь тавилангүй, энэ нь дэлбэрч, "цэврүү" үүсгэдэг.
Вакуум нейтрон хоолойд тритий ханасан зорилт (катод) 1 ба анодын угсралт 2 хооронд зуун киловольтын импульсийн хүчдэлийг хэрэглэнэ. Хүчдэл хамгийн их байх үед анод ба катодын хооронд дейтерийн ионууд байх шаардлагатай бөгөөд үүнийг хурдасгах шаардлагатай. Үүний тулд ионы эх үүсвэрийг ашигладаг. Гал асаах импульс нь түүний анод 3-д үйлчилдэг ба дейтерийн ханасан керамик 4-ийн гадаргуугийн дагуу дамждаг ялгадас нь дейтерийн ионуудыг үүсгэдэг. Хурдасгасны дараа тэд тритиумаар ханасан байг бөмбөгдөж, үүний үр дүнд 17.6 МэВ энерги ялгарч, нейтрон ба гелий-4 цөм үүсдэг. Бөөмийн найрлага, тэр ч байтугай энергийн гаралтын хувьд энэ урвал нь хайлуулахтай ижил байдаг - гэрлийн цөмүүдийг нэгтгэх үйл явц. 1950-иад оны үед олон хүн үүнд итгэдэг байсан боловч хожим нь хоолойд "эвдрэл" тохиолддог: протон эсвэл нейтрон (дейтерийн ионыг бүрдүүлдэг хурдасгасан) цахилгаан орон) зорилтот цөмд (тритиум) "гацдаг". Хэрэв протон гацвал нейтрон салж, чөлөөтэй болно.
Галт бөмбөгний энергийг дамжуулах механизмын аль нь вэ орчиндавамгайлж, дэлбэрэлтийн хүчнээс хамаарна: хэрэв энэ нь том бол цацрагийн тархалт гол үүрэг гүйцэтгэдэг, хэрэв энэ нь бага бол плазмын бөмбөлөг тэлэлт гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Хоёр механизм үр дүнтэй байх үед завсрын тохиолдол бас боломжтой нь тодорхой байна.
Энэ процесс нь агаарын шинэ давхаргыг барьж, бүх электроныг атомаас салгахад хангалттай энерги байхгүй болно. Ионжсон давхарга ба плазмын бөмбөлөг хэсгүүдийн энерги дуусч, урд нь байгаа асар том массыг хөдөлгөж, мэдэгдэхүйц удаашрах болно. Харин дэлбэрэлт болохоос өмнө агаар байсан зүйл хөдөлж, бөмбөгнөөс тасарч, хүйтэн агаарыг улам олон давхаргад шингээж авдаг ... Цочролын долгион үүсч эхэлдэг.
Цочролын долгион ба атомын мөөг
Цочролын долгион нь галт бөмбөлөгөөс салах үед ялгаруулах давхаргын шинж чанар өөрчлөгдөж, спектрийн оптик хэсэгт цацрагийн хүч огцом нэмэгддэг (эхний дээд хэмжээ гэж нэрлэдэг). Дараа нь гэрэлтүүлгийн үйл явц, хүрээлэн буй орчны тунгалаг байдлын өөрчлөлтүүд хоорондоо өрсөлдөж, хоёр дахь дээд хэмжээ, хүч чадал багатай, гэхдээ илүү удаан үргэлжлэхэд хүргэдэг - гэрлийн энергийн гаралт эхний максимумаас их байх болно. .
Дэлбэрэлтийн ойролцоо түүний эргэн тойрон дахь бүх зүйл ууршиж, илүү хол хайлдаг, гэхдээ бүр цаашилбал дулааны урсгал хайлахад хүрэлцэхгүй болсон. хатуу бодис, хөрс, чулуулаг, байшингууд хийн аймшигт даралтын дор шингэн мэт урсаж, бүх хүчтэй холбоог устгаж, нүдэнд тэсвэрлэхийн аргагүй туяанд халдаг.
Эцэст нь цочролын долгион нь дэлбэрэлтийн цэгээс хол явж, сул, суларсан боловч олон удаа өргөжиж, хураангуй уурын үүл үүсдэг бөгөөд энэ нь цэнэгийн плазм, юунаас үүссэн өчүүхэн бөгөөд маш цацраг идэвхт тоос болж хувирдаг. аль болох хол байх ёстой газар аймшигтай цагт ойрхон байв. Үүл дээшилж эхэлнэ. Энэ нь хөргөж, өнгийг нь өөрчилж, өтгөрүүлсэн чийгтэй цагаан малгайг "өмсөж", дараа нь дэлхийн гадаргуугаас тоос шороо болж, "атомын мөөг" гэж нэрлэгддэг "хөл" -ийг бүрдүүлдэг.
Нейтроны эхлэл
Анхааралтай уншигчид гартаа харандаа бариад дэлбэрэлтийн үед энерги ялгарахыг тооцоолж чадна. Угсралтын хэт эгзэгтэй төлөвт байх хугацаа нь микросекундын дарааллаар, нейтронуудын нас нь пикосекундын дарааллаар, үржүүлэх хүчин зүйл нь 2-оос бага үед ойролцоогоор гигажоуль энерги ялгардаг нь тэнцүү байна. ... 250 кг тротил. Кило ба мегатонууд хаана байна?
Нейтронууд - удаан, хурдан
Зуурдаггүй бодисын хувьд цөмөөс "үсэрч" нейтронууд энергийнхаа нэг хэсгийг тэдэнд шилжүүлдэг, цөм нь илүү хөнгөн (тэдэнд ойртох тусам) болно. Үүнээс илүү илүүмөргөлдөөн, нейтронууд оролцдог, тэд удааширч, эцэст нь хүрээлэн буй бодистой дулааны тэнцвэрт байдалд ордог - тэдгээр нь дулаан болдог (энэ нь миллисекунд болдог). Дулааны нейтроны хурд 2200 м/с (энерги 0.025 эВ). Нейтронууд зохицуулагчаас зугтаж, цөмд нь баригддаг боловч дунд зэрэг байх тусам цөмийн урвалд орох чадвар нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэг тул "алдаагүй" нейтронууд нь тооны бууралтыг нөхөхөөс илүү байдаг.
Тиймээс, хэрэв хуваагдмал материалын бөмбөгийг зохицуулагчаар хүрээлсэн бол олон нейтрон зохицуулагчийг орхиж эсвэл түүнд шингэх боловч зарим нь бөмбөг рүү буцаж ирэх ("тусгах") байх бөгөөд эрч хүчээ алдаж, задралын үйл явдлыг үүсгэх магадлал илүү өндөр байдаг. Хэрэв бөмбөгийг 25 мм зузаантай бериллийн давхаргаар хүрээлсэн бол 20 кг U235 хэмнэж, угсралтын эгзэгтэй байдалд хүрэх боломжтой. Гэхдээ ийм хэмнэлт нь цаг хугацааны зардлаар ирдэг: нейтроны дараагийн үе бүр хуваагдал үүсэхээс өмнө удаашрах ёстой. Энэ саатал нь нэгж хугацаанд төрөх нейтроны үеийн тоог бууруулдаг бөгөөд энэ нь эрчим хүчний ялгаралт хойшлогдож байна гэсэн үг юм. Угсармал дахь хуваагдмал материал бага байх тусам гинжин урвалыг бий болгоход илүү зохицуулагч шаардагддаг бөгөөд бага энергитэй нейтронуудын хуваагдал үүсдэг. Онцгой тохиолдолд, зөвхөн дулааны нейтроноор, жишээлбэл, ураны давсны уусмалд сайн зохицуулагч - усанд ууссан тохиолдолд угсралтын масс нь хэдэн зуун грамм байдаг боловч уусмал нь үе үе буцалгана. Гарсан уурын бөмбөлгүүд нь задрах бодисын дундаж нягтыг бууруулж, гинжин урвал зогсч, бөмбөлгүүд шингэнийг орхиход хуваагдлын дэгдэлт давтагдана (хэрэв та савыг бөглөвөл уур нь хагарна - гэхдээ энэ нь дулаан байх болно. бүх ердийн "цөмийн" шинж тэмдэггүй дэлбэрэлт).
Баримт нь угсралтын хуваагдлын гинж нь нэг нейтроноор эхэлдэггүй: шаардлагатай микросекундэд тэдгээрийг сая саяар хэт эгзэгтэй угсралтад шахдаг. Эхний цөмийн цэнэгийн хувьд плутонийн угсралтын доторх хөндийд байрлах изотопын эх үүсвэрийг үүнд ашигласан: шахалтын үед полони-210 нь бериллитэй нийлж, түүний альфа тоосонцортой нейтрон ялгаруулдаг. Гэхдээ бүх изотопын эх үүсвэрүүд харьцангуй сул байдаг (Америкийн анхны бүтээгдэхүүн нь нэг микросекундэд нэг сая нейтрон үүсгэдэг), полони нь маш амархан мууддаг - энэ нь ердөө 138 хоногийн дотор үйл ажиллагаагаа хоёр дахин бууруулдаг. Тиймээс изотопуудыг бага аюултай (асаагүй үед ялгардаггүй), хамгийн чухал нь илүү эрчимтэй ялгаруулдаг нейтрон хоолойнууд (хажуугийн самбарыг үзнэ үү): хэдхэн микросекундэд (хоолойноос үүссэн импульсийн үргэлжлэх хугацаа) сольсон. ) хэдэн зуун сая нейтрон төрдөг. Гэхдээ энэ нь ажиллахгүй эсвэл буруу цагт ажиллахгүй бол тэсрэлт буюу "зилч" гэж нэрлэгддэг бага хүчин чадалтай дулааны дэлбэрэлт үүснэ.
Нейтроны эхлэл нь цөмийн дэлбэрэлтийн эрчим хүчний ялгаралтыг олон тооны дарааллаар нэмэгдүүлээд зогсохгүй үүнийг зохицуулах боломжтой болгодог! Цөмийн цохилтын хүчийг зааж өгөх ёстой байлдааны даалгаврыг хүлээн авсны дараа хэн ч түүнийг тухайн хүчин чадалд тохирсон плутонийн угсралтаар тоноглохын тулд цэнэгийг задлахгүй байх нь тодорхой байна. Солих боломжтой TNT-тэй тэнцэх сумны хувьд нейтрон хоолойд тэжээлийн хүчдэлийг өөрчлөхөд л хангалттай. Үүний дагуу нейтроны гарц, энерги ялгарах нь өөрчлөгдөнө (мэдээж эрчим хүчийг ингэж бууруулснаар маш их үнэтэй плутонийг дэмий үрдэг).
Гэхдээ тэд эрчим хүчний ялгаралтыг зохицуулах хэрэгцээний талаар нэлээд хожуу, эхний үед бодож эхэлсэн дайны дараах жилүүдхүчин чадлыг бууруулах тухай яриа байж болохгүй. Илүү хүчирхэг, илүү хүчтэй, илүү хүчтэй! Гэхдээ дэд критикийн бөмбөрцгийн зөвшөөрөгдөх хэмжээнүүдэд цөмийн физик болон гидродинамик хязгаарлалтууд байдаг нь тогтоогдсон. Зуун килотонн тэсрэлттэй тэнцэх TNT нь зөвхөн хуваагдал үүсдэг нэг фазын сумны физикийн хязгаарт ойрхон байна. Үүний үр дүнд хуваагдлыг эрчим хүчний гол эх үүсвэр болгон орхиж, өөр ангиллын урвалд анхаарлаа хандуулав - нэгдэл.
Цөмийн реактор саадгүй, үр ашигтай ажилладаг. Үгүй бол таны мэдэж байгаагаар асуудал гарах болно. Гэхдээ дотор нь юу болж байна вэ? Цөмийн (цөмийн) реакторын ажиллах зарчмыг товч, тодорхой, зогсолттойгоор томъёолохыг хичээцгээе.
Ер нь цөмийн дэлбэрэлтийн үеийн үйл явц тэнд өрнөж байна. Зөвхөн дэлбэрэлт маш хурдан явагддаг бөгөөд реакторт энэ бүхэн үргэлжилдэг урт хугацаа. Үүний үр дүнд бүх зүйл аюулгүй, эрүүл хэвээр үлдэж, бид эрчим хүчийг хүлээн авдаг. Эргэн тойрон дахь бүх зүйл нэг дор сүйрэх нь тийм ч их биш, харин хотыг цахилгаан эрчим хүчээр хангахад хангалттай юм.
Хяналттай цөмийн урвал хэрхэн явагддагийг ойлгохын өмнө энэ нь юу болохыг мэдэх хэрэгтэй цөмийн урвал бүх.
цөмийн урвал хувирах (хуваах) үйл явц юм атомын цөмүүдтэдгээр нь энгийн бөөмс ба гамма туяатай харилцан үйлчлэх үед.
Цөмийн урвал нь энергийг шингээх, ялгаруулах аль алинд нь тохиолдож болно. Реактор нь хоёр дахь урвалыг ашигладаг.
Цөмийн реактор нь энерги ялгаруулж, хяналттай цөмийн урвалыг хадгалах зорилготой төхөөрөмж юм.
Ихэнхдээ цөмийн реакторыг атомын реактор гэж нэрлэдэг. Энд зарчмын ялгаа байхгүй, гэхдээ шинжлэх ухааны үүднээс "цөм" гэдэг үгийг ашиглах нь илүү зөв болохыг анхаарна уу. Одоо олон төрлийн цөмийн реакторууд байдаг. Эдгээр нь цахилгаан станцуудад эрчим хүч үйлдвэрлэх зориулалттай асар том үйлдвэрлэлийн реакторууд, шумбагч онгоцны цөмийн реакторууд, шинжлэх ухааны туршилтанд ашигладаг жижиг туршилтын реакторууд юм. Далайн усыг давсгүйжүүлэх реактор хүртэл байдаг.
Цөмийн реактор бий болсон түүх
Анхны цөмийн реакторыг 1942 онд холгүйхэн ажиллуулж байжээ. Энэ нь Фермигийн удирдлаган дор АНУ-д болсон. Энэ реакторыг Чикагогийн модон овоолго гэж нэрлэдэг байв.
1946 онд Курчатовын удирдлаган дор Зөвлөлтийн анхны реактор ажиллаж эхэлсэн. Энэхүү реакторын бие нь долоон метрийн диаметртэй бөмбөг байв. Эхний реакторууд хөргөлтийн системгүй байсан бөгөөд тэдний хүч хамгийн бага байв. Дашрамд дурдахад, Зөвлөлтийн реактор дунджаар 20 ватт, харин Америкийн реактор ердөө 1 ватт чадалтай байв. Харьцуулбал: орчин үеийн эрчим хүчний реакторуудын дундаж хүч нь 5 гигаватт юм. Анхны реактор ашиглалтад орсноос хойш арав хүрэхгүй жил бол дэлхийн анхны аж үйлдвэрийн цөмийн цахилгаан станцОбнинск хотод.
Цөмийн (цөмийн) реакторын ажиллах зарчим
Аливаа цөмийн реактор хэд хэдэн хэсгээс бүрдэнэ. гол -тай түлш Тэгээд зохицуулагч , нейтрон тусгал , хөргөлтийн шингэн , хяналт, хамгаалалтын систем . Изотопуудыг ихэвчлэн реакторуудад түлш болгон ашигладаг. уран (235, 238, 233), плутони (239) ба торий (232). Идэвхтэй бүс нь урсдаг бойлер юм энгийн ус(хөргөлтийн шингэн). Бусад хөргөлтийн бодисуудаас "хүнд ус" ба шингэн бал чулууг бага ашигладаг. Хэрэв бид атомын цахилгаан станцуудын үйл ажиллагааны талаар ярих юм бол цөмийн реакторыг дулаан үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Цахилгаан эрчим хүчийг өөрөө бусад төрлийн цахилгаан станцтай ижил аргаар үйлдвэрлэдэг - уур нь турбиныг эргүүлж, хөдөлгөөний энерги нь цахилгаан энерги болж хувирдаг.
Цөмийн реакторын үйл ажиллагааны диаграммыг доор харуулав.
Ураны хүнд цөмийн задрал нь хөнгөн элементүүд болон хэд хэдэн нейтрон үүсгэдэг. Үүссэн нейтронууд нь бусад цөмтэй мөргөлдөж, улмаар хуваагдахад хүргэдэг. Үүний зэрэгцээ нейтроны тоо нуранги шиг өсдөг.
Үүнийг энд дурдах хэрэгтэй нейтрон үржүүлэх хүчин зүйл . Тэгэхээр, хэрэв энэ коэффициент нэгтэй тэнцүү утгаас хэтэрсэн бол, цөмийн дэлбэрэлт. Хэрэв утга нь нэгээс бага бол нейтрон хэт цөөхөн байх ба хариу урвал зогсдог. Гэхдээ хэрэв та коэффициентийн утгыг нэгтэй тэнцүү байлгах юм бол урвал удаан бөгөөд тогтвортой үргэлжлэх болно.
Асуулт бол үүнийг яаж хийх вэ? Реакторт түлш гэж нэрлэгддэг зүйлд байдаг түлшний элементүүд (TVELah). Эдгээр нь жижиг шахмал хэлбэрээр агуулагдах саваа юм. цөмийн түлш . Түлшний саваа нь зургаан өнцөгт хэлбэртэй хуурцагт холбогдсон бөгөөд реакторт хэдэн зуун байж болно. Түлшний саваа бүхий кассетууд нь босоо байрлалтай бөгөөд түлшний саваа бүр нь цөмд дүрэх гүнийг тохируулах системтэй байдаг. Өөрсдөө хуурцагнаас гадна тэдгээр нь орно хяналтын саваа Тэгээд яаралтай хамгаалах саваа . Саваа нь нейтроныг сайн шингээдэг материалаар хийгдсэн байдаг. Тиймээс хяналтын савааг цөмд өөр өөр гүнд буулгаж, улмаар нейтрон үржүүлэх коэффициентийг тохируулж болно. Аваарын саваа нь яаралтай үед реакторыг унтраах зориулалттай.
Цөмийн реактор хэрхэн эхэлсэн бэ?
Бид үйл ажиллагааны зарчмыг өөрөө олж мэдсэн, гэхдээ реакторыг хэрхэн эхлүүлэх, ажиллуулах вэ? Товчоор хэлбэл, энэ бол ураны нэг хэсэг боловч гинжин урвал нь өөрөө эхэлдэггүй. Цөмийн физикт нэг ойлголт байдаг нь баримт юм чухал масс .
Критик масс гэдэг нь цөмийн гинжин урвалыг эхлүүлэхэд шаардагдах задрах материалын масс юм.
Түлшний саваа ба хяналтын савны тусламжтайгаар эхлээд реакторт цөмийн түлшний чухал массыг бий болгож, дараа нь реакторыг хэд хэдэн үе шаттайгаар оновчтой чадлын түвшинд хүргэдэг.
Энэ нийтлэлд бид цөмийн (цөмийн) реакторын бүтэц, үйл ажиллагааны зарчмын ерөнхий ойлголтыг өгөхийг хичээсэн. Хэрэв танд энэ сэдвийн талаар асуух зүйл байвал, эсвэл их сургуулийн цөмийн физикийн талаар асуусан асуулт байвал холбогдоно уу. манай компанийн мэргэжилтнүүдэд. Бид таны суралцахтай холбоотой тулгамдсан асуудлыг шийдвэрлэхэд тань туслахад бэлэн байна. Бид үүнийг хийж байх хооронд өөр нэг боловсролын видеог танд зориулж байна!
Цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэх нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх орчин үеийн, хурдацтай хөгжиж буй арга юм. Атомын цахилгаан станцууд хэрхэн ажилладагийг та мэдэх үү? Атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим юу вэ? Өнөөдөр ямар төрлийн цөмийн реакторууд байдаг вэ? Бид атомын цахилгаан станцын үйл ажиллагааны схемийг нарийвчлан авч үзэх, цөмийн реакторын бүтцийг судалж, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх цөмийн арга хэр аюулгүй болохыг олж мэдэхийг хичээх болно.
Аливаа өртөө бол суурьшлын бүсээс алслагдсан хаалттай бүс юм. Түүний нутаг дэвсгэр дээр хэд хэдэн барилга байгууламж байдаг. Хамгийн чухал байгууламж бол реакторын барилга, түүний хажууд реакторыг удирддаг турбины өрөө, аюулгүй байдлын барилга юм.
Уг схемийг цөмийн реакторгүйгээр хийх боломжгүй. Атомын (цөмийн) реактор нь нейтроныг задлах гинжин урвалыг зохион байгуулах зориулалттай цөмийн цахилгаан станцын төхөөрөмж юм. заавал хуваарилахЭнэ үйл явц дахь энерги. Харин атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим юу вэ?
Реакторын суурилуулалтыг бүхэлд нь реакторын барилгад байрлуулсан бөгөөд реакторыг нуудаг том бетонон цамхаг бөгөөд ослын үед цөмийн урвалын бүх бүтээгдэхүүнийг агуулна. Энэхүү том цамхагийг хамгаалалт, герметик бүрхүүл эсвэл хамгаалалтын бүс гэж нэрлэдэг.
Шинэ реакторуудын герметик бүс нь 2 зузаан бетон хана - бүрхүүлтэй.
80 см зузаантай гадна бүрхүүл нь хамгаалалтын бүсийг гадны нөлөөллөөс хамгаална.
1 метр 20 см зузаантай дотоод бүрхүүл нь бетоны бат бөх чанарыг бараг гурав дахин нэмэгдүүлж, бүтцийг нурахаас сэргийлдэг тусгай ган кабельтай. Дотор талд нь үйлчлэх зориулалттай тусгай гангаар хийсэн нимгэн хуудас доторлогоотой байна нэмэлт хамгаалалтсаатуулах ба осол гарсан тохиолдолд реакторын агуулгыг хорио цээрийн бүсээс гадагш гаргаж болохгүй.
Атомын цахилгаан станцын ийм загвар нь 200 тонн хүртэл жинтэй онгоцны сүйрэл, 8 баллын газар хөдлөлт, хар салхи, цунами зэргийг тэсвэрлэх боломжийг олгодог.
Анхны битүүмжилсэн бүрхүүлийг 1968 онд Америкийн Коннектикут Янкигийн атомын цахилгаан станцад барьсан.
Хамгаалалтын бүсийн нийт өндөр нь 50-60 метр.
Цөмийн реактор юунаас бүрддэг вэ?
Цөмийн реакторын үйл ажиллагааны зарчим, улмаар цөмийн цахилгаан станцын ажиллах зарчмыг ойлгохын тулд реакторын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ойлгох хэрэгтэй. 
- Идэвхтэй бүс. Энэ нь цөмийн түлш (түлшний генератор) болон зохицуулагчийг байрлуулсан газар юм. Түлшний атомууд (ихэнхдээ уран бол түлш юм) гинжин задралын урвалд ордог. Зохицуулагч нь хуваагдлын процессыг хянах зорилготой бөгөөд хурд, хүч чадлын хувьд шаардлагатай урвалыг хийх боломжийг олгодог.
- Нейтрон тусгал. Тусгал нь цөмийг хүрээлдэг. Энэ нь зохицуулагчтай ижил материалаас бүрдэнэ. Нэг ёсондоо энэ бол хайрцаг бөгөөд түүний гол зорилго нь нейтроныг цөмөөс гарч, хүрээлэн буй орчинд нэвтрэхээс урьдчилан сэргийлэх явдал юм.
- Хөргөлтийн шингэн. Хөргөгч нь түлшний атомыг задлах явцад ялгарах дулааныг шингээж, бусад бодис руу шилжүүлэх ёстой. Атомын цахилгаан станцыг хэрхэн зохион бүтээхийг хөргөх бодис нь ихээхэн тодорхойлдог. Өнөөдөр хамгийн алдартай хөргөлтийн бодис бол ус юм.
Реакторын хяналтын систем. Атомын цахилгаан станцын реакторыг тэжээдэг мэдрэгч ба механизмууд.
Атомын цахилгаан станцын түлш
Атомын цахилгаан станц юун дээр ажилладаг вэ? Атомын цахилгаан станцын түлш нь цацраг идэвхт шинж чанартай химийн элементүүд юм. Бүх атомын цахилгаан станцуудад энэ элемент нь уран юм.
Станцуудын загвар нь атомын цахилгаан станцууд цэвэр түлшээр биш харин нарийн төвөгтэй нийлмэл түлшээр ажилладаг гэсэн үг юм химийн элемент. Мөн цөмийн реакторт ачигдсан байгалийн уранаас ураны түлш гаргаж авахын тулд маш олон заль мэх хийх шаардлагатай болдог.
Баяжуулсан уран
Уран нь хоёр изотопоос бүрддэг, өөрөөр хэлбэл өөр өөр масстай цөм агуулдаг. Тэдгээрийг протон ба нейтроны тоогоор нэрлэсэн изотоп -235, изотоп-238. 20-р зууны судлаачид уран 235-ыг хүдрээс гаргаж авч эхэлсэн, учир нь... задарч, хувиргахад хялбар байсан. Байгаль дээрх ийм уран нь ердөө 0.7% байдаг (үлдсэн хувь нь 238-р изотопт ордог). 
Энэ тохиолдолд юу хийх вэ? Тэд уран баяжуулахаар шийдсэн. Ураны баяжуулалт нь түүнд шаардлагатай 235x олон изотоп, шаардлагагүй 238x изотопууд үлддэг процесс юм. Уран баяжуулагчдын даалгавар бол 0.7% -ийг бараг 100% уран-235 болгох явдал юм.
Ураныг хийн диффуз буюу центрифуг гэсэн хоёр технологи ашиглан баяжуулж болно. Тэдгээрийг ашиглахын тулд хүдрээс гаргаж авсан ураныг хийн төлөвт шилжүүлдэг. Энэ нь хий хэлбэрээр баяжуулсан.
Ураны нунтаг
Баяжуулсан ураны хий нь хатуу төлөвт - ураны давхар исэл болж хувирдаг. Энэхүү цэвэр хатуу уран 235 нь том цагаан талстууд шиг харагддаг бөгөөд дараа нь ураны нунтаг болгон буталдаг.
Ураны шахмал
Ураны шахмалууд нь хоёр см урт хатуу металл диск юм. Ураны нунтагаас ийм шахмал үүсгэхийн тулд бодисыг хольсон - хуванцаржуулагч нь шахмалыг дарах чанарыг сайжруулдаг;
Шахмал шахмалуудад онцгой хүч чадал, өндөр температурт тэсвэртэй байхын тулд шахмал шахмалыг 1200 градусын температурт нэг хоногоос дээш хугацаагаар жигнэх хэрэгтэй. Атомын цахилгаан станц хэрхэн ажиллах нь ураны түлшийг хэр сайн шахаж, жигнэхээс шууд хамаардаг. 
шахмал молибдений хайрцагт шатаасан байна, учир нь Зөвхөн энэ металл нь нэг ба хагас мянга гаруй градусын "там" температурт хайлахгүй байх чадвартай. Үүний дараа АЦС-ын ураны түлш бэлэн болсон гэж үзэж байна.
TVEL ба FA гэж юу вэ?
Реакторын цөм нь 5 дахин том хэмжээтэй (реакторын төрлөөс хамаарч) хананд нүхтэй асар том диск эсвэл хоолой шиг харагдаж байна. Хүний бие. Эдгээр нүхэнд ураны түлш агуулагддаг бөгөөд атомууд нь хүссэн урвалыг гүйцэтгэдэг.
Бүхэл бүтэн станцыг дэлбэрч, ойролцоох хэд хэдэн мужид үр дагавартай осол гаргахыг хүсэхгүй л бол реактор руу түлш асгах боломжгүй юм. Тиймээс ураны түлшийг түлшний саваанд хийж, дараа нь түлшний угсралтад цуглуулдаг. Эдгээр товчлолууд юу гэсэн үг вэ?
- TVEL - түлшний элемент (ижил нэртэй андуурч болохгүй Оросын компани, тэдгээрийг үйлдвэрлэдэг). Энэ нь үндсэндээ цирконы хайлшаар хийгдсэн нимгэн, урт циркони хоолой бөгөөд ураны шахмалуудыг байрлуулдаг. Түлшний саваанд ураны атомууд хоорондоо харилцан үйлчилж, урвалын явцад дулаан ялгаруулдаг.
Цирконийг галд тэсвэртэй, зэврэлтээс хамгаалах шинж чанартай тул түлшний саваа үйлдвэрлэх материал болгон сонгосон.
Түлшний савааны төрөл нь реакторын төрөл, бүтцээс хамаарна. Дүрмээр бол түлшний саваа бүтэц, зорилго нь өөрчлөгддөггүй, хоолойн урт, өргөн нь өөр байж болно. 
Уг машин нь нэг циркон хоолойд 200 гаруй ураны үрэл ачдаг. Нийтдээ 10 сая орчим ураны үрэл реакторт нэгэн зэрэг ажиллаж байна.
FA - түлшний угсралт. АЦС-ын ажилчид түлшний угсралтын багц гэж нэрлэдэг.
Үндсэндээ эдгээр нь хоорондоо бэхлэгдсэн хэд хэдэн түлшний саваа юм. FA нь цөмийн цахилгаан станц юун дээр ажилладаг бэлэн цөмийн түлш юм. Энэ нь цөмийн реакторт ачаалагдсан түлшний хэсгүүд юм. Нэг реакторт 150-400 түлшний угсралт байрладаг.
Түлшний угсралтууд ажиллах реактороос хамааран тэдгээр нь байж болно янз бүрийн хэлбэрүүд. Заримдаа боодол нь куб, заримдаа цилиндр хэлбэртэй, заримдаа зургаан өнцөгт хэлбэртэй байдаг.
4 жилийн хугацаанд нэг түлшний угсралт нь 670 автомашин нүүрс, 730 танк байгалийн хий, 900 цистерн газрын тос шатаахтай ижил хэмжээний эрчим хүч үйлдвэрлэдэг.
Өнөөдөр түлшний угсралтыг ихэвчлэн Орос, Франц, АНУ, Япон дахь үйлдвэрүүдэд үйлдвэрлэдэг.
Атомын цахилгаан станцын түлшийг бусад улс оронд хүргэхийн тулд түлшний хэсгүүдийг урт, өргөн металл хоолойд битүүмжилж, хоолойноос агаар соруулж, тусгай машинуудачааны онгоцонд хүргэгдсэн.
Атомын цахилгаан станцын цөмийн түлш нь асар их жинтэй, учир нь... уран бол хамгийн хүнд металлуудгариг дээр. Түүний тодорхой татах хүчгангаас 2.5 дахин их.
Атомын цахилгаан станц: үйл ажиллагааны зарчим
Атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим юу вэ? Атомын цахилгаан станцын үйл ажиллагааны зарчим нь цацраг идэвхт бодис болох ураны атомын задралын гинжин урвал дээр суурилдаг. Энэ урвал нь цөмийн реакторын цөмд тохиолддог.
МЭДЭХ НЬ ЧУХАЛ:
Цөмийн физикийн нарийн ширийнийг судлахгүйгээр атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим дараах байдалтай байна.
Цөмийн реакторыг ажиллуулсны дараа түлшний саваагаас шингээгч саваа гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь ураны урвалд орохоос сэргийлдэг.
Саваа арилгасны дараа ураны нейтронууд хоорондоо харилцан үйлчилж эхэлдэг.
Нейтронууд мөргөлдөх үед атомын түвшинд мини-дэлбэрэлт үүсч, энерги ялгарч, шинэ нейтронууд төрж, гинжин урвал үүсч эхэлдэг. Энэ процесс нь дулааныг үүсгэдэг.
Дулаан нь хөргөлтийн шингэн рүү шилждэг. Хөргөлтийн төрлөөс хамааран турбиныг эргүүлдэг уур эсвэл хий болж хувирдаг.
Турбин нь цахилгаан үүсгүүрийг хөдөлгөдөг. Чухамдаа тэр л цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.
Хэрэв та үйл явцыг хянахгүй бол ураны нейтронууд реакторыг дэлбэлж, атомын цахилгаан станцыг бүхэлд нь цохих хүртэл бие биетэйгээ мөргөлдөж болно. Процессыг компьютерийн мэдрэгчээр удирддаг. Тэд реактор дахь температурын өсөлт эсвэл даралтын өөрчлөлтийг илрүүлж, урвалыг автоматаар зогсоож чаддаг.
Атомын цахилгаан станцуудын үйл ажиллагааны зарчим нь дулааны цахилгаан станцаас (дулааны цахилгаан станц) юугаараа ялгаатай вэ?
Зөвхөн эхний үе шатанд ажлын ялгаа байдаг. Атомын цахилгаан станцад хөргөлтийн бодис нь дулааны цахилгаан станц дахь ураны түлшний атомуудын задралаас дулааныг хүлээн авдаг бол хөргөлтийн бодис нь органик түлш (нүүрс, хий эсвэл газрын тос) шаталтаас дулааныг хүлээн авдаг. Ураны атом эсвэл хий, нүүрс дулаанаа гаргасны дараа атомын цахилгаан станц, дулааны цахилгаан станцын үйл ажиллагааны схем ижил байна.
Цөмийн реакторын төрлүүд
Атомын цахилгаан станц хэрхэн ажиллах нь цөмийн реактор нь яг яаж ажиллахаас хамаарна. Өнөөдөр реакторын үндсэн хоёр төрөл байдаг бөгөөд эдгээрийг нейронуудын спектрийн дагуу ангилдаг.
Удаан нейтрон реакторыг дулааны реактор гэж нэрлэдэг.
Ашиглалтын хувьд уран 235-ыг ашигладаг бөгөөд энэ нь баяжуулах, ураны үрэл бий болгох гэх мэт үе шатуудыг дамждаг. Өнөөдөр реакторуудын дийлэнх нь удаан нейтрон ашигладаг.
Хурдан нейтрон реактор.
Эдгээр реакторууд нь ирээдүй, учир нь... Тэд уран-238 дээр ажилладаг бөгөөд энэ нь байгалиасаа хэдхэн зоостой, энэ элементийг баяжуулах шаардлагагүй юм. Ийм реакторуудын цорын ганц сул тал бол зураг төсөл, барилга угсралтын ажил, эхлүүлэхэд маш өндөр өртөгтэй байдаг. Өнөөдөр хурдан нейтрон реакторууд зөвхөн Орост ажилладаг.
Хурдан нейтрон реактор дахь хөргөлтийн бодис нь мөнгөн ус, хий, натри эсвэл хар тугалга юм.
Өнөөдөр дэлхийн бүх атомын цахилгаан станцууд ашигладаг удаан нейтрон реакторууд хэд хэдэн төрлөөр ирдэг.
ОУАЭА байгууллага (олон улсын агентлаг цөмийн эрчим хүч) нь дэлхийн цөмийн эрчим хүчний салбарт ихэвчлэн хэрэглэгддэг өөрийн гэсэн ангиллыг бий болгосон. Атомын цахилгаан станцын үйл ажиллагааны зарчим нь хөргөлтийн болон зохицуулагчийн сонголтоос ихээхэн хамаардаг тул ОУАЭХА эдгээр ялгаан дээр үндэслэн ангиллаа.
Химийн үүднээс авч үзвэл дейтерийн оксид нь хамгийн тохиромжтой зохицуулагч ба хөргөлтийн бодис юм, учир нь Түүний атомууд нь бусад бодисуудтай харьцуулахад ураны нейтронуудтай хамгийн үр дүнтэй харилцан үйлчилдэг. Энгийнээр хэлбэл, хүнд ус нь хамгийн бага алдагдал, хамгийн их үр дүн бүхий үүргээ гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч түүний үйлдвэрлэл нь мөнгө шаарддаг бол энгийн "хөнгөн", танил усыг ашиглахад илүү хялбар байдаг.
Цөмийн реакторын тухай цөөн хэдэн баримт...
Нэг атомын цахилгаан станцын реактор барихад дор хаяж 3 жил шаардагддаг нь сонирхолтой юм!
Реактор барихын тулд 210 килоампер цахилгаан гүйдлээр ажилладаг төхөөрөмж хэрэгтэй бөгөөд энэ нь хүний аминд хүрэх гүйдлээс сая дахин их юм.
Цөмийн реакторын нэг бүрхүүл (бүтцийн элемент) нь 150 тонн жинтэй. Нэг реакторт ийм 6 элемент байдаг.
Даралтат усны реактор
Атомын цахилгаан станц ерөнхийдөө хэрхэн ажилладагийг бид аль хэдийн олж мэдсэн бөгөөд хамгийн алдартай даралтат усан цөмийн реактор хэрхэн ажилладагийг харцгаая.
Өнөөдөр дэлхий даяар 3+ үеийн даралтат усан реакторуудыг ашиглаж байна. Тэдгээрийг хамгийн найдвартай, аюулгүй гэж үздэг.
Дэлхийн бүх даралтат усны реакторууд ашиглалтын хугацаандаа 1000 гаруй жилийн турш ямар ч асуудалгүй ажилласан бөгөөд хэзээ ч ноцтой хазайлт үзүүлж байгаагүй. 
Даралтат усны реактор ашигладаг атомын цахилгаан станцуудын бүтэц нь түлшний саваа хооронд 320 градус хүртэл халсан нэрмэл ус эргэлддэг гэсэн үг юм. Уурын төлөвт орохгүйн тулд 160 атмосферийн даралтанд байлгадаг. Атомын цахилгаан станцын диаграммыг анхдагч хэлхээний ус гэж нэрлэдэг.
Халсан ус нь уурын генератор руу орж, дулаанаа хоёрдогч хэлхээний ус руу өгч, дараа нь дахин реактор руу "буцаж" ирдэг. Гаднах нь эхний хэлхээний усны хоолой нь бусад хоолойтой - хоёр дахь хэлхээний устай харьцаж байгаа мэт харагддаг, тэдгээр нь дулааныг бие биедээ дамжуулдаг боловч ус нь холбоо барихгүй. Хоолойнууд хоорондоо холбоотой байдаг.
Тиймээс цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх үйл явцад цаашид оролцох хоёрдогч хэлхээний ус руу цацраг туяа орох боломжийг үгүйсгэдэг.
АЦС-ын ашиглалтын аюулгүй байдал
Атомын цахилгаан станцын үйл ажиллагааны зарчмыг мэдэж авсны дараа бид аюулгүй байдал хэрхэн ажилладагийг ойлгох ёстой. Өнөөдөр атомын цахилгаан станцын зураг төсөл нь аюулгүй байдлын дүрэмд илүү их анхаарал хандуулахыг шаарддаг.
АЦС-ын аюулгүй ажиллагааны зардал нь станцын нийт зардлын 40 орчим хувийг эзэлдэг. 
Атомын цахилгаан станцын загварт цацраг идэвхт бодис ялгарахаас сэргийлдэг 4 физик саадыг багтаасан болно. Эдгээр саад бэрхшээлүүд юу хийх ёстой вэ? Тохиромжтой үед цөмийн урвалыг зогсоож, цөм болон реактороос дулааныг тогтмол зайлуулж, цацраг идэвхт бодисыг агуулахаас (герметик бүс) гадагшлуулахаас сэргийлнэ.
- Эхний саад бол ураны үрлийн бат бөх чанар юм.Цөмийн реактор дахь өндөр температурт тэдгээрийг устгахгүй байх нь чухал юм. Атомын цахилгаан станц хэрхэн ажиллахаас ихэнх нь ураны үрэлийг үйлдвэрлэлийн эхний шатанд хэрхэн “жигнэснээс” шалтгаална. Хэрэв ураны түлшний үрэлийг зөв жигнээгүй бол реактор дахь ураны атомуудын урвалыг урьдчилан таамаглах аргагүй болно.
- Хоёрдахь саад бэрхшээл бол түлшний бариулыг битүүмжлэх явдал юм.Циркон хоолойнуудыг сайтар битүүмжилсэн байх ёстой, хэрэв битүүмжлэл эвдэрсэн бол хамгийн сайндаа реактор эвдэрч, ажил зогсох болно, бүх зүйл агаарт ниснэ;
- Гурав дахь хаалт нь удаан эдэлгээтэй ган реакторын сав юм a, (ижил том цамхаг - герметик бүс) нь бүх цацраг идэвхт процессыг "барьж" байдаг. Хэрэв орон сууц эвдэрсэн бол цацраг туяа агаар мандалд орох болно.
- Дөрөв дэх саад бол онцгой байдлын хамгаалалтын саваа юм.Зохицуулагчтай саваа нь соронзоор цөм дээр өлгөөтэй байдаг бөгөөд энэ нь бүх нейтроныг 2 секундын дотор шингээж, гинжин урвалыг зогсооно.
Хэрэв олон зэрэглэлийн хамгаалалттай атомын цахилгаан станц баригдсан ч реакторын цөмийг цаг тухайд нь хөргөх боломжгүй, түлшний температур 2600 градус хүртэл нэмэгдвэл сүүлчийн найдвараюулгүй байдлын системүүд - хайлмал урхи гэж нэрлэгддэг.
Баримт нь энэ температурт реакторын савны ёроол хайлж, цөмийн түлш, хайлсан бүтцийн бүх үлдэгдэл нь реакторын цөм дээр өлгөөтэй тусгай "шил" рүү урсах болно.
Хайлмал урхи нь хөргөгчинд хадгалагдаж, галд тэсвэртэй байдаг. Энэ нь хуваагдлын гинжин урвалыг аажмаар зогсоодог "тахилын материал" гэж нэрлэгддэг материалаар дүүргэгдсэн байдаг.
Тиймээс атомын цахилгаан станцын загвар нь хэд хэдэн түвшний хамгаалалтыг агуулдаг бөгөөд энэ нь осол гарах магадлалыг бараг бүрмөсөн арилгадаг.
Эртний хэдэн зуун мянган алдартай, мартагдсан зэвсгийн дархчууд дайсны армийг нэг товшилтоор ууршуулж чадах хамгийн тохиромжтой зэвсгийг хайж байв. Гайхамшигт сэлэм, нумыг алдалгүй цохихыг их бага үнэмшилтэй дүрсэлсэн үлгэрт ийм эрэл хайгуулын ул мөр үе үе олддог.
Аз болоход, технологийн дэвшил удаан хугацаанд маш удаан хөдөлж, сүйрлийн зэвсгийн жинхэнэ дүр төрх зүүд, аман яриа, дараа нь номын хуудсан дээр үлджээ. 19-р зууны шинжлэх ухаан, технологийн үсрэлт нь 20-р зууны гол фоби үүсэх нөхцөлийг бүрдүүлсэн. Бодит нөхцөлд бүтээж, туршсан цөмийн бөмбөг цэргийн хэрэг, улс төрд ч хувьсгал хийсэн.
Зэвсэг бүтээсэн түүх
Удаан хугацааны туршид хамгийн хүчирхэг зэвсгийг зөвхөн тэсрэх бодис ашиглан бүтээх боломжтой гэж үздэг байв. Хамгийн жижиг тоосонцортой ажиллаж байсан эрдэмтдийн нээлт нь түүний тусламжтайгаар гэдгийг шинжлэх ухааны нотолгоо болгожээ энгийн бөөмсасар их эрчим хүч гаргаж болно. Цуврал судлаачдын эхнийх нь 1896 онд ураны давсны цацраг идэвхт чанарыг нээсэн Беккерел гэж нэрлэж болно.
Уран өөрөө 1786 оноос хойш мэдэгдэж байсан боловч тэр үед түүний цацраг идэвхт бодисыг хэн ч сэжиглэж байгаагүй. 19-20-р зууны эхэн үеийн эрдэмтдийн хийсэн ажил нь зөвхөн онцгой зүйлийг илчилсэнгүй. физик шинж чанар, гэхдээ бас цацраг идэвхт бодисоос эрчим хүч авах боломж.
Уран дээр суурилсан зэвсэг хийх хувилбарыг анх 1939 онд Францын физикчид Жолио-Кюри нар дэлгэрэнгүй тайлбарлаж, хэвлүүлж, патентжуулжээ.
Зэвсгийн хувьд үнэ цэнэтэй байсан ч эрдэмтэд өөрсдөө ийм сүйрлийн зэвсгийг бүтээхийг эрс эсэргүүцэж байв.
Дэлхийн 2-р дайныг эсэргүүцэж, 1950-иад онд хосууд (Фредерик, Ирен нар) дайны хор хөнөөлтэй хүчийг ухаарч, ерөнхий зэвсэг хураахыг дэмжиж байв. Тэднийг Нильс Бор, Альберт Эйнштейн болон тухайн үеийн бусад нэрт физикчид дэмжиж байна.
Энэ хооронд Парист нацистуудын асуудалд Жолио-Кюри нар завгүй байх хооронд манай гаригийн нөгөө талд, Америкт дэлхийн анхны цөмийн цэнэгийг бүтээж байв. Ажлыг удирдаж байсан Роберт Оппенхаймерт хамгийн өргөн эрх мэдэл, асар их нөөцийг олгосон. 1941 оны сүүлчээр Манхэттэний төслийн эхлэл тавигдсан бөгөөд энэ нь эцсийн дүндээ анхны байлдааны цөмийн цэнэгт хошууг бүтээхэд хүргэсэн юм.
Нью-Мексикогийн Лос-Аламос хотод зэвсгийн зориулалттай ураны анхны үйлдвэрүүд баригджээ. Ирээдүйд ч мөн адил цөмийн төвүүдТэд улс даяар, тухайлбал, Чикаго, Теннесси муж улсын Оак Ридж, Калифорнид судалгаа хийжээ. Бөмбөг бүтээх ажилд Америкийн их дээд сургуулийн профессорууд, Германаас зугтсан физикч нарын шилдэг хүчнүүд шидсэн.
"Гурав дахь Рейх" -д Фюрерийн онцлог шинж чанартай шинэ төрлийн зэвсгийг бүтээх ажлыг эхлүүлсэн.
"Бесноваты" танк, онгоцыг илүү их сонирхож байсан тул илүү сайн байх тусам шинэ гайхамшигт бөмбөг хийх шаардлагагүй гэж үзжээ.
Үүний дагуу Гитлерийн дэмжээгүй төслүүд хамгийн сайндаа эмгэн хумсны хурдаар хөдөлсөн.
Бүх зүйл халуу оргиж, танк, онгоцнууд зүүн фронтод залгигдсан нь тодорхой болоход шинэ гайхамшигт зэвсэг дэмжлэг авсан. Гэхдээ бөмбөгдөлт, Зөвлөлтийн танкийн шаантагнаас байнга айдаг нөхцөлд цөмийн бүрэлдэхүүн хэсэгтэй төхөөрөмж бүтээх боломжгүй байв.
Зөвлөлт Холбоот Улсшинэ төрлийн устгах зэвсгийг бий болгох боломжид илүү анхаарал хандуулсан. Дайны өмнөх үед физикчид цөмийн энерги, цөмийн зэвсэг бүтээх боломжийн талаархи ерөнхий мэдлэгийг цуглуулж, нэгтгэж байв. ЗХУ болон АНУ-д цөмийн бөмбөг бүтээх бүх хугацаанд тагнуул эрчимтэй ажилласан. Асар их нөөц фронт руу явсан тул хөгжлийн хурдыг сааруулахад дайн ихээхэн үүрэг гүйцэтгэсэн.
Академич Игорь Васильевич Курчатов өөрийн гэсэн тууштай зангаараа энэ чиглэлээр харьяа бүх хэлтэсүүдийн ажлыг сурталчилсан нь үнэн. Урагшаа жаахан харвал ЗХУ-ын хотуудад Америкийн цохилт өгөх аюулын эсрэг зэвсгийн хөгжлийг хурдасгах үүрэг түүнд тавигдах болно. Тэр бол хэдэн зуун, мянга мянган эрдэмтэн, ажилчдаас бүрдсэн асар том машины хайрганд зогсож байсан бөгөөд Зөвлөлтийн цөмийн бөмбөгийн эцэг хэмээх хүндэт цолыг хүртэх болно.
Дэлхийн анхны туршилтууд
Гэхдээ Америкийн цөмийн хөтөлбөр рүү буцъя. 1945 оны зун гэхэд Америкийн эрдэмтэд дэлхийн анхны цөмийн бөмбөг бүтээж чаджээ. Өөрийгөө хийсэн эсвэл дэлгүүрт хүчирхэг салют худалдаж авсан хүү түүнийг аль болох хурдан дэлбэлэхийг хүсдэг ер бусын тарчлалыг мэдэрдэг. 1945 онд Америкийн олон зуун цэрэг, эрдэмтэд ижил зүйлийг туулсан.
1945 оны 6-р сарын 16-нд Нью-Мексикогийн Аламогордо цөлд анхны цөмийн зэвсгийн туршилт, өнөөг хүртэл хамгийн хүчтэй дэлбэрэлт болсон.
Дэлбэрэлтийг бункерээс харж байсан гэрчүүд 30 метрийн ган цамхагийн оройд цэнэг хэрхэн хүчтэй дэлбэрсэнийг гайхшруулжээ. Эхлээд бүх зүйл нарнаас хэд дахин хүчтэй гэрлээр дүүрэн байв. Дараа нь галт бөмбөлөг тэнгэрт гарч, утааны багана болон хувирч, алдартай мөөг болж хувирав.
Тоос тогтмогц судлаачид болон бөмбөг бүтээгчид дэлбэрэлт болсон газар руу яаран очжээ. Тэд хар тугалгатай Шерман танкуудын үр дагаврыг ажиглав. Тэдний харсан зүйл нь ямар ч зэвсэг ийм хохирол учруулж чадахгүй байв. Элс нь зарим газраа хайлж шил болж хувирсан.
Цамхагийн өчүүхэн үлдэгдэл нь асар том диаметртэй тогооноос олдсон бөгөөд эвдэрсэн, буталсан байгууламжууд нь сүйтгэгч хүчийг тодорхой харуулсан.
Гэмтлийн хүчин зүйлүүд
Энэхүү дэлбэрэлт нь шинэ зэвсгийн хүч чадал, дайсныг устгахад юу ашиглаж болох тухай анхны мэдээллийг өгсөн. Эдгээр нь хэд хэдэн хүчин зүйл юм:
- гэрлийн цацраг, гялалзах, бүр хамгаалагдсан харааны эрхтнүүдийг сохлох чадвартай;
- цочролын долгион, төвөөс хөдөлж буй агаарын өтгөн урсгал, ихэнх барилгыг сүйтгэх;
- ихэнх төхөөрөмжийг идэвхгүй болгож, дэлбэрэлтийн дараа анх удаа харилцаа холбоог ашиглахыг зөвшөөрдөггүй цахилгаан соронзон импульс;
- нэвтрэн орох цацраг, ихэнх аюултай хүчин зүйлбусад хор хөнөөлтэй хүчин зүйлээс хоргодсон хүмүүсийн хувьд альфа-бета-гамма цацрагт хуваагддаг;
- Хэдэн арван, бүр хэдэн зуун жилийн турш эрүүл мэнд, амьдралд сөргөөр нөлөөлж болзошгүй цацраг идэвхт бохирдол.
Цөмийн зэвсгийг цаашдын хэрэглээ, түүний дотор байлдааны ажиллагаа нь амьд организм, байгальд үзүүлэх нөлөөллийн бүх онцлогийг харуулсан. 1945 оны 8-р сарын 6 бол тухайн үеийн хэд хэдэн цэргийн байгууламжаараа алдартай Хирошима хэмээх жижиг хотын хэдэн арван мянган оршин суугчдын сүүлчийн өдөр байв.
Дайны үр дүн Номхон далайЭнэ нь урьдчилан таамагласан дүгнэлт байсан ч Пентагон Японы архипелаг дахь ажиллагаа нь АНУ-ын тэнгисийн явган цэргийн нэг сая гаруй хүний амь насыг хохироосон гэж үзэж байв. Нэг чулуугаар хэд хэдэн шувуу алж, Япон улсыг дайнаас гаргаж, буух ажиллагааг хэмнэж, шинэ зэвсгийг туршиж, дэлхий даяар, юуны түрүүнд ЗХУ-д зарлахаар шийдсэн.
Шөнийн нэг цагийн үед "Baby" цөмийн бөмбөг тээвэрлэж явсан онгоц даалгавраар хөөрөв.
Хотын дээгүүр хаясан бөмбөг өглөөний 8.15 цагт ойролцоогоор 600 метрийн өндөрт дэлбэрчээ. Газар хөдлөлтийн голомтоос 800 метрийн зайд байрлах бүх барилгууд нурсан байна. 9 баллын хүчтэй газар хөдлөлтийг тэсвэрлэх зориулалттай хэдхэн барилгын хана л амьд үлджээ.
Бөмбөг дэлбэрч байх үед 600 метрийн радиуст байсан арван хүн тутмын нэг нь л амьд үлдэж чадсан. Гэрлийн цацраг нь хүмүүсийг нүүрс болгон хувиргаж, чулуун дээр сүүдрийн ул мөр үлдээж, тухайн хүний байгаа газрын харанхуй ул мөрийг үлдээжээ. Дэлбэрэлтийн давалгаа маш хүчтэй байсан тул дэлбэрэлт болсон газраас 19 километрийн зайд шилийг хагалах боломжтой байв.
Өсвөр насны нэг охиныг газардах үед байшингийн ханыг хөзөр шиг эвхэж байхыг харав. Дэлбэрэлтийн давалгаа галын хар салхи дэгдэж, дэлбэрэлтээс амьд үлдэж, галын бүсээс гарч амжаагүй цөөн тооны оршин суугчдыг устгасан. Дэлбэрэлтээс хол байгаа хүмүүс эмч нарт анхнаасаа тодорхойгүй байсан шалтгаан нь хүндээр өвдөж эхэлсэн.
Хэсэг хугацааны дараа, хэдэн долоо хоногийн дараа "цацраг туяаны хордлого" гэсэн нэр томьёо зарласан нь одоо цацрагийн өвчин гэж нэрлэгддэг.
280 мянга гаруй хүн дэлбэрэлт болон дараагийн өвчний улмаас ганцхан бөмбөгний хохирогч болжээ.
Японыг цөмийн зэвсгээр бөмбөгдсөн явдал үүгээр дууссангүй. Төлөвлөгөөний дагуу зөвхөн 4-6 хотыг дайрах ёстой байсан ч цаг агаарын нөхцөл байдал Нагасакид л цохилт өгөх боломжийг олгосон. Энэ хотод 150 мянга гаруй хүн "Өөх хүн" бөмбөгдөлтөд өртсөн байна.
Амлалтууд Америкийн засгийн газарЯпон бууж өгөхөөс өмнө ийм халдлага үйлдсэн нь эвлэрэл, дараа нь гэрээнд гарын үсэг зурахад хүргэсэн. Дэлхийн дайн. Гэхдээ цөмийн зэвсгийн хувьд энэ нь зөвхөн эхлэл байсан.
Дэлхийн хамгийн хүчтэй бөмбөг
Дайны дараах үе нь ЗСБНХУ-ын блок ба түүний холбоотнуудын АНУ, НАТО-той хийсэн сөргөлдөөнөөр тэмдэглэгдсэн байв. 1940-өөд онд америкчууд ЗХУ-д цохилт өгөх боломжийг нухацтай авч үзсэн. Хуучин холбоотныг барихын тулд бөмбөг бүтээх ажлыг хурдасгах шаардлагатай болсон бөгөөд 1949 онд 8-р сарын 29-нд АНУ-ын цөмийн зэвсгийн монополь зогссон. Зэвсэглэлийн уралдааны үеэр хоёр цөмийн туршилт хамгийн их анхаарал хандуулах ёстой.
Хөнгөн усны хувцас өмсдгөөрөө алдартай Бикини Атолл нь 1954 онд тусгай хүчирхэг цөмийн цэнэгийг туршсаны улмаас дэлхий даяар шуугиан тарьсан юм.
Америкчууд атомын зэвсгийн шинэ загварыг туршихаар шийдсэн ч цэнэгээ тооцоогүй. Үүний үр дүнд дэлбэрэлт төлөвлөснөөс 2.5 дахин хүчтэй болсон байна. Ойролцоох арлуудын оршин суугчид, мөн хаа сайгүй байдаг Японы загасчид халдлагад өртжээ.
Гэхдээ энэ нь Америкийн хамгийн хүчирхэг бөмбөг биш байв. 1960 онд В41 цөмийн бөмбөгийг ашиглалтад оруулсан боловч хүч чадлынхаа улмаас бүрэн туршилтанд хамрагдаагүй. Туршилтын талбай дээр ийм аюултай зэвсгийг дэлбэлэх вий гэсэн болгоомжлолын үүднээс цэнэгийн хүчийг онолын хувьд тооцоолсон.
Бүх зүйлд анхдагч байх дуртай Зөвлөлт Холбоот Улс 1961 онд "Кузкагийн ээж" гэж хочилдог байв.
Америкийн цөмийн шантаажийн хариуд Зөвлөлтийн эрдэмтэд дэлхийн хамгийн хүчирхэг бөмбөг бүтээжээ. Новая Земля дээр туршсан энэ нь дэлхийн бараг бүх өнцөг булан бүрт өөрийн мөрөө үлдээсэн. Дурсамжаас харахад дэлбэрэлт болох үед хамгийн алслагдсан булангуудад бага зэрэг газар хөдлөлт мэдрэгдсэн байна.
Тэсэлгээний долгион нь мэдээжийн хэрэг бүх сүйтгэгч хүчээ алдсан тул дэлхийг тойрч чадсан юм. Өнөөдрийг хүртэл энэ бол хүн төрөлхтний бүтээсэн, туршсан дэлхийн хамгийн хүчирхэг цөмийн бөмбөг юм. Мэдээж түүний гар чөлөөтэй байсан бол Ким Чен Уны цөмийн бөмбөг илүү хүчтэй байх байсан ч түүнийг турших Шинэ Дэлхий түүнд байхгүй.
Атомын бөмбөг хийх төхөөрөмж
Маш энгийн, зөвхөн ойлгоход зориулагдсан атомын бөмбөгний төхөөрөмжийг авч үзье. Атомын бөмбөгийн олон ангилал байдаг боловч үндсэн гурван зүйлийг авч үзье.
- Уран 235 дээр үндэслэсэн уран анх Хирошимагийн дээгүүр дэлбэрсэн;
- плутони 239 дээр суурилсан плутони анх удаа Нагасаки дээгүүр дэлбэрчээ;
- Аз болоход хүн амын эсрэг ашигладаггүй, дейтерий, тритий агуулсан хүнд усанд суурилсан термоядролыг заримдаа устөрөгч гэж нэрлэдэг.
Эхний хоёр тэсрэх бөмбөг нь хяналтгүй цөмийн урвалын үр дүнд хүнд цөмүүдийг жижиг хэсгүүдэд хуваах үр дүнд тулгуурладаг. их хэмжээнийэрчим хүч. Гурав дахь нь устөрөгчийн цөмийг (эсвэл түүний дейтерий ба тритий изотопуудыг) устөрөгчтэй харьцуулахад илүү хүнд гелий үүсэхэд үндэслэдэг. Бөмбөгний ижил жингийн хувьд устөрөгчийн бөмбөгийг устгах чадвар 20 дахин их байдаг.
Хэрэв уран ба плутонийн хувьд эгзэгтэй хэмжээнээс их массыг нэгтгэхэд хангалттай (гинжин урвал эхэлдэг) бол устөрөгчийн хувьд энэ нь хангалтгүй юм.
Хэд хэдэн ураныг нэг хэсэгт найдвартай холбохын тулд ураны жижиг хэсгүүдийг том болгон буудах их бууны эффектийг ашигладаг. Мөн дарь хэрэглэж болох ч найдвартай байдлын үүднээс бага чадалтай тэсрэх бодис ашигладаг.
Плутонийн бөмбөгөнд гинжин урвалд шаардлагатай нөхцлийг бүрдүүлэхийн тулд плутони агуулсан ембүүний эргэн тойронд тэсрэх бодис байрлуулдаг. Хуримтлагдах нөлөө, түүнчлэн төв хэсэгт байрладаг нейтрон санаачлагч (хэд хэдэн миллиграмм полони бүхий бериллий) улмаас шаардлагатай нөхцөлхүрч байна.
Энэ нь өөрөө тэсрэх боломжгүй үндсэн цэнэгтэй, гал хамгаалагчтай. Дейтери ба тритий цөмийг нэгтгэх нөхцлийг бүрдүүлэхийн тулд дор хаяж нэг цэгийн төсөөлшгүй даралт, температур хэрэгтэй. Дараа нь гинжин урвал явагдана.
Ийм параметрүүдийг бий болгохын тулд бөмбөг нь гал хамгаалагч болох ердийн боловч бага чадалтай цөмийн цэнэгийг агуулдаг. Түүний дэлбэрэлт нь термоядролын урвал эхлэх нөхцлийг бүрдүүлдэг.
Атомын бөмбөгийн хүчийг тооцоолохын тулд "TNT эквивалент" гэж нэрлэдэг. Дэлбэрэлт бол энерги ялгарах явдал бөгөөд дэлхийн хамгийн алдартай тэсрэх бодис бол TNT (TNT - тринитротолуол) бөгөөд бүх шинэ төрлийн тэсрэх бодисууд үүнтэй адил юм. "Хүүхэд" бөмбөг - 13 килотонн TNT. Энэ нь 13000-тай тэнцэнэ.
"Бүдүүн хүн" бөмбөг - 21 килотонн, "Цар Бомба" - 58 мегатон тротил. 26.5 тоннын масстай 58 сая тонн тэсрэх бодис агуулагддаг гэж бодоход аймшигтай, энэ бөмбөг хичнээн жинтэй юм.
Цөмийн дайн ба цөмийн гамшгийн аюул
Дунд нь гарч ирж байна аймшигт дайн XX зуунд цөмийн зэвсэг хүн төрөлхтний хамгийн том аюул болжээ. Дэлхийн 2-р дайны дараахан Хүйтэн дайн эхэлж, хэд хэдэн удаа бараг л бүрэн хэмжээний цөмийн мөргөлдөөн болж хувирав. Ядаж нэг тал цөмийн бөмбөг, пуужин ашиглах аюулын тухай 1950-иад оноос яригдаж эхэлсэн.
Энэ дайнд ялагч байж болохгүй гэдгийг бүгд ойлгож, ойлгож байгаа.
Үүнийг таслан зогсоохын тулд олон эрдэмтэн, улс төрчид хүчин чармайлт гаргасаар ирсэн. Чикагогийн их сургууль, уригдсан цөмийн эрдэмтдийн санал бодлыг ашиглан Нобелийн шагналтнууд, Шөнө дундаас хэдхэн минутын өмнө мөхлийн цагийг тогтооно. Шөнө дунд нь цөмийн сүйрэл, дэлхийн шинэ дайны эхлэл, хуучин ертөнц сүйрлийг илэрхийлдэг. IN өөр он жилүүдЦагийн зүү 17 минутаас 2 минутын хооронд шөнө дунд хүртэл хэлбэлзэж байв.
Атомын цахилгаан станцад хэд хэдэн томоохон осол гарч байсан нь мэдэгдэж байна. Эдгээр гамшиг нь атомын цахилгаан станцууд нь цөмийн бөмбөгөөс ялгаатай хэвээр байгаа боловч атомыг цэргийн зориулалтаар ашиглах үр дүнг төгс харуулж байна. Тэдгээрийн хамгийн том нь:
- 1957 он, Кыштымын осол, хадгалах системд гэмтэл гарсны улмаас Кыштымын ойролцоо дэлбэрэлт болсон;
- 1957, Их Британи, Английн баруун хойд хэсэгт аюулгүй байдлын шалгалт хийгдээгүй;
- 1979 он, АНУ, цаг алдалгүй илрүүлээгүйн улмаас атомын цахилгаан станцад дэлбэрэлт гарч, суларсан;
- 1986 он, Чернобылийн эмгэнэлт явдал, 4-р цахилгаан станцын дэлбэрэлт;
- 2011 он, Японы Фүкүшима станцад осол гарсан.
Эдгээр эмгэнэлт явдал бүр олон зуун мянган хүний хувь заяанд хүнд ул мөр үлдээж, бүхэл бүтэн газар нутгийг тусгай хяналттай орон сууцны бус бүс болгон хувиргасан.
Цөмийн гамшгийн эхлэлийг барагдуулсан үйл явдлууд байсан. Зөвлөлтийн цөмийн шумбагч онгоцууд реактортой холбоотой осолд олон удаа өртөж байсан. Америкчууд 3.8 мегатонны гарцтай Марк 39 маркийн хоёр цөмийн бөмбөг бүхий Superfortress бөмбөгдөгч онгоцыг хаяжээ. Гэвч идэвхжүүлсэн "аюулгүй байдлын систем" нь цэнэгийг тэсрэхийг зөвшөөрөөгүй бөгөөд гамшгаас зайлсхийсэн.
Өнгөрсөн ба одоо үеийн цөмийн зэвсэг
Өнөөдөр энэ нь хэнд ч ойлгомжтой цөмийн дайнорчин үеийн хүн төрөлхтнийг устгах болно. Энэ хооронд цөмийн зэвсэг эзэмшиж, цөмийн клубт орох хүсэл, эс бөгөөс хаалгыг нь тогшоод орж ирэх хүсэл төрийн зарим удирдагчдын сэтгэлийг хөдөлгөсөөр байна.
Энэтхэг, Пакистан зөвшөөрөлгүйгээр цөмийн зэвсэг бүтээж, израильчууд тэсрэх бөмбөг байгааг нууж байна.
Зарим хүмүүсийн хувьд цөмийн бөмбөг эзэмших нь олон улсын тавцанд чухал ач холбогдолтой гэдгээ батлах арга зам юм. Бусдын хувьд энэ нь жигүүрт ардчилал болон бусад гадны хүчин зүйлд хөндлөнгөөс оролцохгүй байх баталгаа юм. Гэхдээ гол зүйл бол эдгээр нөөц нь үнэхээр бий болсон бизнест ордоггүй явдал юм.
Видео
