Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo at disenyo ng isang nuclear reactor, kailangan mong magsagawa ng maikling iskursiyon sa nakaraan. Ang isang nuclear reactor ay isang siglo na, kahit na hindi ganap na natanto, pangarap ng sangkatauhan tungkol sa isang hindi mauubos na mapagkukunan ng enerhiya. Ang sinaunang "progenitor" nito ay isang apoy na gawa sa mga tuyong sanga, na minsang nagpapaliwanag at nagpainit sa mga vault ng yungib kung saan natagpuan ng ating malalayong mga ninuno ang kaligtasan mula sa lamig. Nang maglaon, pinagkadalubhasaan ng mga tao ang mga hydrocarbon - karbon, shale, langis at natural na gas.
Nagsimula ang magulong ngunit panandaliang panahon ng singaw, na napalitan ng mas kamangha-manghang panahon ng kuryente. Ang mga lungsod ay napuno ng liwanag, at ang mga pagawaan ay napuno ng ugong ng hanggang ngayon ay hindi nakikitang mga makina na pinapatakbo ng mga de-kuryenteng motor. Pagkatapos ay tila ang pag-unlad ay umabot sa sukdulan nito.
Lahat ay nagbago sa huli XIX siglo, nang aksidenteng natuklasan ng Pranses na chemist na si Antoine Henri Becquerel na ang mga uranium salt ay radioactive. Pagkalipas ng 2 taon, ang kanyang mga kababayan na si Pierre Curie at ang kanyang asawa na si Maria Sklodowska-Curie ay nakakuha ng radium at polonium mula sa kanila, at ang kanilang antas ng radyaktibidad ay milyon-milyong beses na mas mataas kaysa sa thorium at uranium.
Ang baton ay kinuha ni Ernest Rutherford, na pinag-aralan nang detalyado ang likas na katangian ng radioactive ray. Kaya nagsimula ang edad ng atom, na nagdala sa mundo ng kanyang minamahal na anak - atomic reactor.
Unang nuclear reactor
Ang "panganay" ay nagmula sa USA. Noong Disyembre 1942, ang unang agos ay ginawa ng reaktor, na ipinangalan sa lumikha nito, isa sa mga pinakadakilang physicist ng siglo, si E. Fermi. Pagkalipas ng tatlong taon, nabuhay ang ZEEP nuclear facility sa Canada. Ang "Bronze" ay napunta sa unang reaktor ng Sobyet na F-1, na inilunsad noong katapusan ng 1946. Si I.V. Kurchatov ay naging pinuno ng domestic nuclear project. Ngayon, higit sa 400 nuclear power units ang matagumpay na nagpapatakbo sa mundo.
Mga uri ng nuclear reactor
Ang kanilang pangunahing layunin ay upang suportahan ang isang kontroladong reaksyong nuklear na gumagawa ng kuryente. Ang ilang mga reactor ay gumagawa ng isotopes. Sa madaling salita, ang mga ito ay mga aparato sa kalaliman kung saan ang ilang mga sangkap ay na-convert sa iba na may paglabas ng isang malaking halaga ng thermal energy. Ito ay isang uri ng "oven", kung saan sa halip na tradisyonal na mga uri Ang gasolina ay "nagsusunog" ng uranium isotopes - U-235, U-238 at plutonium (Pu).
Hindi tulad, halimbawa, ang isang kotse na idinisenyo para sa ilang uri ng gasolina, ang bawat uri ng radioactive fuel ay may sariling uri ng reaktor. Mayroong dalawa sa kanila - sa mabagal (na may U-235) at mabilis (na may U-238 at Pu) na mga neutron. Karamihan sa mga nuclear power plant ay may mabagal na neutron reactor. Bilang karagdagan sa mga nuclear power plant, ang mga pag-install ay "gumagana" sa mga sentro ng pananaliksik, sa mga nuclear submarine, atbp.
Paano gumagana ang reactor
Ang lahat ng mga reactor ay may humigit-kumulang sa parehong circuit. Ang "puso" nito ay ang aktibong sona. Ito ay halos maihahambing sa firebox ng isang maginoo na kalan. Tanging sa halip na kahoy na panggatong mayroong nuclear fuel sa anyo ng mga elemento ng gasolina na may moderator - mga rod ng gasolina. Ang aktibong zone ay matatagpuan sa loob ng isang uri ng kapsula - isang neutron reflector. Ang mga fuel rod ay "hugasan" ng coolant - tubig. Sapagkat sa "puso" mayroong napaka mataas na lebel radioactivity, napapalibutan ito ng maaasahang proteksyon sa radiation.
Kinokontrol ng mga operator ang pagpapatakbo ng pag-install gamit ang dalawa mga kritikal na sistema– regulasyon ng chain reaction at remote control system. Kung may nangyaring emerhensiya, ang proteksyong pang-emerhensiya ay agad na isaaktibo.
Paano gumagana ang isang reaktor?
Ang atomic na "apoy" ay hindi nakikita, dahil ang mga proseso ay nangyayari sa antas ng nuclear fission. Sa panahon ng isang chain reaction, ang mabibigat na nuclei ay nabubulok sa mas maliliit na fragment, na, na nasa isang excited na estado, ay nagiging mapagkukunan ng mga neutron at iba pang mga subatomic na particle. Ngunit ang proseso ay hindi nagtatapos doon. Ang mga neutron ay patuloy na "nahati", bilang isang resulta kung saan ang maraming enerhiya ay pinakawalan, iyon ay, kung ano ang nangyayari para sa kapakanan ng kung saan ang mga nuclear power plant ay itinayo.
Ang pangunahing gawain ng mga tauhan ay upang mapanatili ang chain reaction sa tulong ng control rods sa isang pare-pareho, adjustable na antas. Ito ang pangunahing pagkakaiba nito mula sa isang atomic bomb, kung saan ang proseso ng nuclear decay ay hindi makontrol at mabilis na nagpapatuloy, sa anyo ng isang malakas na pagsabog.
Ano ang nangyari sa Chernobyl nuclear power plant
Isa sa mga pangunahing dahilan ng sakuna Chernobyl nuclear power plant noong Abril 1986 - isang matinding paglabag sa mga panuntunan sa kaligtasan ng pagpapatakbo sa panahon ng regular na pagpapanatili sa ika-4 na yunit ng kuryente. Pagkatapos ay 203 graphite rod ay sabay-sabay na inalis mula sa core sa halip na 15 na pinapayagan ng mga regulasyon. Bilang resulta, ang hindi makontrol na reaksyon ng kadena na nagsimula ay natapos sa isang thermal explosion at kumpletong pagkasira ng power unit.
Mga bagong henerasyong reaktor
Sa nakalipas na dekada, ang Russia ay naging isa sa mga pinuno sa pandaigdigang nuclear energy. Naka-on sa sandaling ito Ang korporasyon ng estado na Rosatom ay nagtatayo ng mga nuclear power plant sa 12 bansa, kung saan 34 na power unit ang itinatayo. Ang ganitong mataas na pangangailangan ay katibayan ng mataas na antas ng modernong teknolohiyang nuklear ng Russia. Ang susunod sa linya ay ang mga bagong 4th generation reactor.
"Brest"
Isa sa mga ito ay Brest, na kung saan ay binuo bilang bahagi ng Breakthrough proyekto. Ngayon mga operating system Ang mga open-cycle system ay nagpapatakbo sa mababang-enriched na uranium, na nag-iiwan ng malaking halaga ng ginastos na gasolina na dapat itapon, na nangangailangan ng napakalaking gastos. "Brest" - isang mabilis na neutron reactor ay natatangi sa saradong cycle nito.
Sa loob nito, ang ginastos na gasolina, pagkatapos ng naaangkop na pagproseso sa isang mabilis na neutron reactor, ay muling nagiging ganap na gasolina, na maaaring i-load pabalik sa parehong pag-install.
Ang Brest ay nakikilala sa pamamagitan ng isang mataas na antas ng kaligtasan. Ito ay hindi kailanman "sumabog" kahit na sa pinaka-seryosong aksidente, ito ay napaka-ekonomiko at environment friendly, dahil ito ay muling ginagamit ang kanyang "renewed" uranium. Hindi rin ito magagamit upang makagawa ng plutonium na may gradong armas, na nagbubukas ng pinakamalawak na prospect para sa pag-export nito.
VVER-1200
Ang VVER-1200 ay isang makabagong henerasyong 3+ reactor na may kapasidad na 1150 MW. Salamat sa mga natatanging teknikal na kakayahan nito, mayroon itong halos ganap na kaligtasan sa pagpapatakbo. Ang reactor ay saganang nilagyan ng mga passive safety system na awtomatikong magpapatakbo kahit na walang supply ng kuryente.
Ang isa sa mga ito ay isang passive heat removal system, na awtomatikong isinaaktibo kapag ang reactor ay ganap na na-de-energized. Sa kasong ito, ibinibigay ang mga emergency hydraulic tank. Kung mayroong isang abnormal na pagbaba ng presyon sa pangunahing circuit, ang isang malaking halaga ng tubig na naglalaman ng boron ay nagsisimulang ibigay sa reaktor, na pumapatay sa reaksyong nuklear at sumisipsip ng mga neutron.
Ang isa pang kaalaman ay matatagpuan sa ibabang bahagi ng proteksiyon na shell - ang natutunaw na "bitag". Kung, bilang resulta ng isang aksidente, ang core ay "tumagas", ang "trap" ay hindi papayagan ang containment shell na bumagsak at mapipigilan ang mga radioactive na produkto mula sa pagpasok sa lupa.
Daan-daang mga libro ang naisulat tungkol sa kasaysayan ng komprontasyong nuklear sa pagitan ng mga superpower at ang disenyo ng mga unang bombang nuklear. Ngunit maraming mga alamat tungkol sa modernong mga sandatang nuklear. Nagpasya ang "Popular Mechanics" na linawin ang isyung ito at sabihin kung paano gumagana ang pinaka-mapanirang armas na naimbento ng tao.
Paputok na karakter
Ang uranium nucleus ay naglalaman ng 92 proton. Ang natural na uranium ay pangunahing pinaghalong dalawang isotopes: U238 (na mayroong 146 neutron sa nucleus nito) at U235 (143 neutron), na may 0.7% lamang ng huli sa natural na uranium. Mga katangian ng kemikal Ang mga isotopes ay ganap na magkapareho, kaya't pinaghihiwalay namin ang mga ito mga pamamaraan ng kemikal imposible, ngunit ang pagkakaiba sa masa (235 at 238 na yunit) ay nagpapahintulot na magawa ito sa pamamagitan ng pisikal na pamamaraan: Ang isang halo ng uranium ay na-convert sa isang gas (uranium hexafluoride) at pagkatapos ay pumped sa pamamagitan ng hindi mabilang na mga porous partition. Kahit na ang isotopes ng uranium ay hindi nakikilala ng alinman hitsura, o chemically, sila ay pinaghihiwalay ng isang kailaliman sa mga katangian ng nuclear character.
Ang proseso ng fission ng U238 ay isang bayad na proseso: ang isang neutron na dumarating mula sa labas ay dapat magdala ng enerhiya - 1 MeV o higit pa. At ang U235 ay walang pag-iimbot: walang kailangan mula sa papasok na neutron para sa paggulo at kasunod na pagkabulok nito sa nucleus ay sapat na;
Kapag tinamaan ng mga neutron, ang uranium-235 nucleus ay madaling nahati, na gumagawa ng mga bagong neutron. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, nagsisimula ang isang chain reaction.
Kapag ang isang neutron ay tumama sa isang nucleus na may kakayahang mag-fission, isang hindi matatag na tambalan ang nabubuo, ngunit napakabilis (pagkatapos ng 10−23−10−22 s) ang naturang nucleus ay nahahati sa dalawang fragment na hindi pantay sa masa at “kaagad” (sa loob ng 10 −16−10− 14 c) nagpapalabas ng dalawa o tatlong bagong neutron, upang sa paglipas ng panahon ay maaaring dumami ang bilang ng fissile nuclei (ang reaksyong ito ay tinatawag na chain reaction). Ito ay posible lamang sa U235, dahil ang sakim na U238 ay hindi gustong magbahagi mula sa sarili nitong mga neutron, na ang enerhiya ay isang order ng magnitude na mas mababa sa 1 MeV. Ang kinetic energy ng mga particle—mga produkto ng fission—ay maraming mga order ng magnitude na mas malaki kaysa sa enerhiya na inilabas sa anumang kaganapan. kemikal na reaksyon, kung saan ang komposisyon ng nuclei ay hindi nagbabago.
Ang metalikong plutonium ay umiiral sa anim na yugto, ang mga densidad nito ay mula 14.7 hanggang 19.8 kg/cm 3 . Sa mga temperatura sa ibaba 119 degrees Celsius, mayroong isang monoclinic alpha phase (19.8 kg/cm 3), ngunit ang naturang plutonium ay napaka-babasagin, at sa cubic face-centered delta phase (15.9) ito ay plastik at mahusay na naproseso (ito ay ito. phase na sinusubukan nilang i-preserve gamit ang mga alloying additives). Sa panahon ng detonation compression, walang mga phase transition na maaaring mangyari—ang plutonium ay nasa isang estado ng quasi-liquid. Ang mga phase transition ay mapanganib sa panahon ng produksyon: kailan malalaking sukat mga bahagi kahit na may kaunting pagbabago sa density ay posible na makamit kritikal na kondisyon. Siyempre, ito ay mangyayari nang walang pagsabog - ang workpiece ay magpapainit lamang, ngunit ang isang paglabas ng nickel plating ay maaaring mangyari (at ang plutonium ay lubhang nakakalason).
Kritikal na pagpupulong
Ang mga produkto ng fission ay hindi matatag at tumatagal ng mahabang panahon upang "mabawi", na naglalabas ng iba't ibang mga radiation (kabilang ang mga neutron). Ang mga neutron na ibinubuga ng isang makabuluhang oras (hanggang sampu-sampung segundo) pagkatapos ng fission ay tinatawag na naantala, at bagama't maliit ang kanilang bahagi kumpara sa mga maagap (mas mababa sa 1%), ang papel na ginagampanan nila sa trabaho mga instalasyong nuklear, ay ang pinakamahalaga.
Ang mga paputok na lente ay lumikha ng isang nagtatagpo na alon. Ang pagiging maaasahan ay siniguro ng isang pares ng mga detonator sa bawat bloke.
Ang mga produkto ng fission, sa panahon ng maraming banggaan sa mga nakapaligid na atomo, ay nagbibigay ng kanilang enerhiya sa kanila, na nagpapataas ng temperatura. Matapos lumitaw ang mga neutron sa isang pagpupulong na naglalaman ng fissile na materyal, maaaring tumaas o bumaba ang kapangyarihan ng paglabas ng init, at ang mga parameter ng isang pagpupulong kung saan pare-pareho ang bilang ng mga fission sa bawat yunit ng oras ay tinatawag na kritikal. Ang pagiging kritikal ng pagpupulong ay maaaring mapanatili sa isang malaki at isang maliit na bilang ng mga neutron (sa isang katumbas na mas mataas o mas mababang kapangyarihan ng paglabas ng init). Ang thermal power ay nadaragdagan alinman sa pamamagitan ng pagbomba ng mga karagdagang neutron sa kritikal na pagpupulong mula sa labas, o sa pamamagitan ng paggawa ng pagpupulong na supercritical (pagkatapos ang mga karagdagang neutron ay ibinibigay ng dumaraming henerasyon ng fissile nuclei). Halimbawa, kung kinakailangan upang madagdagan ang thermal power ng isang reaktor, dinadala ito sa isang rehimen kung saan ang bawat henerasyon ng mga prompt neutron ay bahagyang mas kaunti kaysa sa nauna, ngunit salamat sa naantala na mga neutron, ang reaktor ay halos hindi kapansin-pansing pumasa sa isang kritikal na estado. Pagkatapos ay hindi ito bumibilis, ngunit dahan-dahang nakakakuha ng kapangyarihan - upang ang pagtaas nito ay matigil sa tamang sandali sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga neutron absorbers (mga rod na naglalaman ng cadmium o boron).
Ang plutonium assembly (isang spherical layer sa gitna) ay napapaligiran ng isang casing ng uranium-238 at pagkatapos ay isang layer ng aluminum.
Ang mga neutron na ginawa sa panahon ng fission ay madalas na lumilipad sa nakapaligid na nuclei nang hindi nagdudulot ng karagdagang fission. Kung mas malapit sa ibabaw ng isang materyal ang isang neutron ay ginawa, mas malaki ang pagkakataon na ito ay makatakas mula sa fissile na materyal at hindi na bumalik. Samakatuwid, ang anyo ng pagpupulong na nagse-save ng pinakamalaking bilang ng mga neutron ay isang globo: para sa isang naibigay na masa ng bagay na ito ay may pinakamababang lugar sa ibabaw. Ang isang hindi nakapaligid (nag-iisa) na bola na 94% U235 na walang mga cavity sa loob ay nagiging kritikal na may mass na 49 kg at isang radius na 85 mm. Kung ang isang pagpupulong ng parehong uranium ay isang silindro na may haba na katumbas ng diameter, ito ay nagiging kritikal na may mass na 52 kg. Ang lugar sa ibabaw ay bumababa din sa pagtaas ng density. Iyon ang dahilan kung bakit ang explosive compression, nang hindi binabago ang dami ng fissile material, ay maaaring magdala ng assembly sa isang kritikal na estado. Ang prosesong ito ang sumasailalim sa karaniwang disenyo ng isang nuclear charge.
Ang mga unang sandatang nuklear ay gumamit ng polonium at beryllium (gitna) bilang mga mapagkukunan ng neutron.
Pagpupulong ng bola
Ngunit madalas na hindi uranium ang ginagamit sa mga sandatang nuklear, ngunit plutonium-239. Ginagawa ito sa mga reactor sa pamamagitan ng pag-irradiate ng uranium-238 na may malalakas na neutron flux. Ang Plutonium ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang anim na beses na mas mataas kaysa sa U235, ngunit kapag ito ay nag-fission, ang Pu239 nucleus ay naglalabas ng average na 2.895 neutron—higit sa U235 (2.452). Bilang karagdagan, ang posibilidad ng plutonium fission ay mas mataas. Ang lahat ng ito ay humahantong sa katotohanan na ang isang nag-iisang bola ng Pu239 ay nagiging kritikal na may halos tatlong beses na mas kaunting masa kaysa sa isang bola ng uranium, at pinaka-mahalaga, na may mas maliit na radius, na ginagawang posible upang mabawasan ang mga sukat ng kritikal na pagpupulong.
Ang isang layer ng aluminyo ay ginamit upang bawasan ang rarefaction wave pagkatapos ng pagsabog ng paputok.
Ang pagpupulong ay gawa sa dalawang maingat na nilagyan ng mga halves sa anyo ng isang spherical layer (guwang sa loob); ito ay malinaw na subcritical - kahit na para sa thermal neutrons at kahit na matapos na napapalibutan ng isang moderator. Ang isang singil ay naka-mount sa paligid ng isang pagpupulong ng napaka-tumpak na nilagyan ng mga bloke ng paputok. Upang mai-save ang mga neutron, kinakailangan upang mapanatili ang marangal na hugis ng bola sa panahon ng pagsabog - para dito, ang layer ng paputok ay dapat na paputukin nang sabay-sabay sa kabuuan nito. panlabas na ibabaw, pagpindot sa assembly nang pantay-pantay. Ito ay malawak na pinaniniwalaan na nangangailangan ito ng maraming electric detonator. Ngunit ito lamang ang nangyari sa bukang-liwayway ng "paggawa ng bomba": upang ma-trigger ang maraming dose-dosenang mga detonator, maraming enerhiya at malaking sukat ng sistema ng pagsisimula ang kinakailangan. Ang mga modernong singil ay gumagamit ng ilang mga detonator na pinili ng isang espesyal na pamamaraan, katulad sa mga katangian, kung saan ang mataas na matatag (sa mga tuntunin ng bilis ng pagsabog) ay na-trigger sa mga grooves na giniling sa isang polycarbonate layer (ang hugis nito sa isang spherical na ibabaw ay kinakalkula gamit ang Riemann geometry paraan). Ang pagsabog sa bilis na humigit-kumulang 8 km/s ay maglalakbay kasama ang mga grooves sa ganap na pantay na mga distansya, sa parehong sandali sa oras na ito ay maaabot ang mga butas at magpapasabog sa pangunahing singil - nang sabay-sabay sa lahat ng kinakailangang mga punto.
Ang mga figure ay nagpapakita ng mga unang sandali ng buhay ng isang fireball ng isang nuclear charge - radiation diffusion (a), pagpapalawak ng mainit na plasma at pagbuo ng "blisters" (b) at isang pagtaas sa radiation power sa nakikitang saklaw sa panahon ng paghihiwalay ng shock wave (c).
Pagsabog sa loob
Ang pagsabog na nakadirekta sa loob ay pinipiga ang pagpupulong na may presyon ng higit sa isang milyong mga atmospheres. Ang ibabaw ng pagpupulong ay bumababa at halos mawala sa plutonium panloob na lukab, ang density ay tumataas, at napakabilis - sa loob ng sampung microsecond, ang compressible assembly ay pumasa sa kritikal na estado na may mga thermal neutron at nagiging makabuluhang supercritical sa mga mabilis na neutron.
Matapos ang isang panahon na tinutukoy ng hindi gaanong mahalagang oras ng hindi gaanong pagbagal ng mabilis na mga neutron, ang bawat isa sa bago, mas maraming henerasyon sa kanila ay nagdaragdag ng isang enerhiya na 202 MeV sa pamamagitan ng fission na kanilang ginawa sa sangkap ng pagpupulong, na kung saan ay sumasabog na sa napakapangit. presyon. Sa laki ng mga phenomena na nagaganap, ang lakas ng kahit na ang pinakamahusay na mga bakal na haluang metal ay napakaliit na hindi kailanman nangyayari sa sinuman na isaalang-alang ito kapag kinakalkula ang dinamika ng isang pagsabog. Ang tanging bagay na pumipigil sa pagpupulong na lumipad nang hiwalay ay ang pagkawalang-galaw: upang mapalawak ang isang plutonium ball sa pamamagitan lamang ng 1 cm sa sampu-sampung nanosecond, kinakailangan na magbigay ng isang acceleration sa substance na sampu-sampung trilyong beses na mas malaki kaysa sa acceleration. ng libreng pagkahulog, at ito ay hindi madali.
Sa huli, ang bagay ay nagkakalat pa rin, humihinto ang fission, ngunit ang proseso ay hindi nagtatapos doon: ang enerhiya ay muling ipinamamahagi sa pagitan ng mga ionized na fragment ng pinaghiwalay na nuclei at iba pang mga particle na ibinubuga sa panahon ng fission. Ang kanilang enerhiya ay nasa sampu at kahit na daan-daang MeV, ngunit tanging ang mga neutral na elektrikal na high-energy na gamma quanta at mga neutron ang may pagkakataong maiwasan ang pakikipag-ugnayan sa bagay at "makatakas." Ang mga naka-charge na particle ay mabilis na nawawalan ng enerhiya sa mga pagkilos ng banggaan at ionization. Sa kasong ito, ang radiation ay ibinubuga - gayunpaman, ito ay hindi na matigas na nuclear radiation, ngunit mas malambot, na may isang enerhiya na tatlong mga order ng magnitude na mas mababa, ngunit higit pa sa sapat upang patumbahin ang mga electron mula sa mga atomo - hindi lamang mula sa mga panlabas na shell, ngunit mula sa lahat sa pangkalahatan. Isang pinaghalong hubad na nuclei, mga stripped electron at radiation na may density na gramo bawat cubic centimeter (subukang isipin kung gaano ka kahusay mag-tan sa ilalim ng liwanag na nakakuha ng density ng aluminyo!) - lahat ng bagay na isang sandali ang nakalipas ay isang singil - pumapasok sa ilang pagkakahawig ng ekwilibriyo. Sa isang napakabata na bolang apoy, ang temperatura ay umabot sa sampu-sampung milyong digri.
Bola ng apoy
Tila kahit na ang malambot na radiation na gumagalaw sa bilis ng liwanag ay dapat na umalis sa bagay na nakabuo nito sa malayo, ngunit hindi ito ganoon: sa malamig na hangin, ang hanay ng quanta ng Kev energies ay sentimetro, at hindi sila gumagalaw sa isang tuwid na linya, ngunit baguhin ang direksyon ng paggalaw, muling naglalabas sa bawat pakikipag-ugnayan. Quanta ionize ang hangin at kumalat sa pamamagitan nito, tulad ng cherry juice na ibinuhos sa isang basong tubig. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na radiative diffusion.
Ang isang batang pabilog na apoy ng isang 100 kt na pagsabog ng ilang sampu ng nanosecond pagkatapos ng pagtatapos ng pagsabog ng fission ay may radius na 3 m at isang temperatura na halos 8 milyong Kelvin. Ngunit pagkatapos ng 30 microseconds ang radius nito ay 18 m, kahit na ang temperatura ay bumaba sa ibaba ng isang milyong degrees. Ang bola ay kumakain ng espasyo, at ang naka-ionize na hangin sa likod nito ay halos hindi gumagalaw: ang radiation ay hindi makapaglilipat ng makabuluhang momentum dito sa panahon ng pagsasabog. Ngunit nagbobomba ito ng napakalaking enerhiya sa hanging ito, pinainit ito, at kapag naubos ang enerhiya ng radiation, ang bola ay nagsisimulang lumaki dahil sa paglawak ng mainit na plasma, na sumasabog mula sa loob na may dating isang singil. Lumalawak, tulad ng isang napalaki na bula, ang plasma shell ay nagiging mas manipis. Hindi tulad ng isang bula, siyempre, walang nagpapalaki dito: sa sa loob Halos wala nang natitira, lahat ng ito ay lumilipad mula sa gitna sa pamamagitan ng inertia, ngunit 30 microseconds pagkatapos ng pagsabog, ang bilis ng flight na ito ay higit sa 100 km/s, at ang hydrodynamic pressure sa bagay ay higit sa 150,000 atm! Maging sobra manipis na shell hindi nakalaan, ito ay sumabog, na bumubuo ng "mga paltos".
Sa isang vacuum neutron tube, ang boltahe ng pulso na isang daang kilovolts ay inilalapat sa pagitan ng tritium-saturated na target (cathode) 1 at anode assembly 2. Kapag ang boltahe ay pinakamataas, kinakailangan na ang mga deuterium ions ay nasa pagitan ng anode at katod, na kailangang pabilisin. Ginagamit ang ion source para dito. Ang pulso ng pag-aapoy ay inilalapat sa anode 3 nito, at ang paglabas, na dumadaan sa ibabaw ng deuterium-saturated ceramic 4, ay bumubuo ng mga deuterium ions. Ang pagkakaroon ng pinabilis, binomba nila ang isang target na puspos ng tritium, bilang isang resulta kung saan ang isang enerhiya na 17.6 MeV ay pinakawalan at ang mga neutron at helium-4 na nuclei ay nabuo. Sa mga tuntunin ng komposisyon ng butil at maging ang output ng enerhiya, ang reaksyong ito ay magkapareho sa pagsasanib - ang proseso ng pagsasanib ng light nuclei. Noong 1950s, marami ang naniniwala, ngunit nang maglaon ay lumabas na ang isang "pagkasira" ay nangyayari sa tubo: alinman sa isang proton o isang neutron (na bumubuo sa deuterium ion, pinabilis electric field) "na-stuck" sa target core (tritium). Kung ang isang proton ay natigil, ang neutron ay humihiwalay at nagiging libre.
Alin sa mga mekanismo para sa pagpapadala ng enerhiya ng isang fireball kapaligiran nananaig, depende sa kapangyarihan ng pagsabog: kung ito ay malaki, ang pangunahing papel ay nilalaro ng pagsasabog ng radiation, kung ito ay maliit, ang pagpapalawak ng bubble ng plasma ay gumaganap ng isang pangunahing papel. Malinaw na posible rin ang intermediate case, kapag epektibo ang parehong mekanismo.
Ang proseso ay kumukuha ng mga bagong layer ng hangin, at wala nang sapat na enerhiya upang alisin ang lahat ng mga electron mula sa mga atomo. Ang enerhiya ng ionized layer at mga fragment ng plasma bubble ay nauubusan na; Ngunit kung ano ang hangin bago ang pagsabog ay gumagalaw, humiwalay sa bola, sumisipsip ng higit pa at higit pang mga layer ng malamig na hangin... Nagsisimula ang pagbuo ng isang shock wave.
Shock wave at atomic mushroom
Kapag ang shock wave ay humiwalay mula sa fireball, ang mga katangian ng nagpapalabas na layer ay nagbabago at ang kapangyarihan ng radiation sa optical na bahagi ng spectrum ay tumataas nang husto (ang tinatawag na unang maximum). Susunod, ang mga proseso ng pag-iilaw at mga pagbabago sa transparency ng nakapaligid na hangin ay nakikipagkumpitensya, na humahantong sa pagsasakatuparan ng pangalawang maximum, hindi gaanong malakas, ngunit mas mahaba - kaya't ang output ng light energy ay mas malaki kaysa sa unang maximum. .
Malapit sa pagsabog, lahat ng bagay sa paligid nito ay sumingaw, mas malayo ito ay natutunaw, ngunit mas malayo, kung saan ang daloy ng init ay hindi na sapat para sa pagtunaw mga solido, lupa, mga bato, mga bahay ay umaagos na parang likido sa ilalim ng napakalaking presyon ng gas, sinisira ang lahat ng matibay na mga bono, pinainit sa isang ningning na hindi mabata sa mata.
Sa wakas, ang shock wave ay napupunta malayo mula sa punto ng pagsabog, kung saan may nananatiling maluwag at humina, ngunit pinalawak ng maraming beses, ulap ng condensed vapors na naging maliit at napaka radioactive dust mula sa kung ano ang plasma ng singil, at mula sa kung ano. ay malapit sa kanyang kahila-hilakbot na oras sa isang lugar kung saan ang isa ay dapat manatili hangga't maaari. Nagsisimulang tumaas ang ulap. Lumalamig ito, binabago ang kulay nito, "naglalagay" ng puting takip ng condensed moisture, na sinusundan ng alikabok mula sa ibabaw ng lupa, na bumubuo ng "binti" ng karaniwang tinatawag na "atomic mushroom".
Pagsisimula ng neutron
Maaaring tantiyahin ng mga maasikasong mambabasa ang paglabas ng enerhiya sa panahon ng pagsabog na may lapis sa kanilang mga kamay. Kapag ang oras ng pagpupulong ay nasa supercritical na estado ay nasa pagkakasunud-sunod ng mga microsecond, ang edad ng mga neutron ay nasa pagkakasunud-sunod ng mga picosecond, at ang multiplication factor ay mas mababa sa 2, halos isang gigajoule ng enerhiya ang inilabas, na katumbas ng ... 250 kg ng TNT. Nasaan ang kilo- at megatons?
Neutrons - mabagal at mabilis
Sa isang non-fissile substance, "nagba-bounce" off ang nuclei, ang mga neutron ay naglilipat sa kanila ng bahagi ng kanilang enerhiya, mas malaki ang mas magaan (mas malapit sa kanila sa masa) ang nuclei. Kaysa sa higit pa mga banggaan, ang mga neutron ay kasangkot, mas bumagal ang mga ito, at sa wakas ay napupunta sa thermal equilibrium kasama ang nakapalibot na bagay - sila ay thermalized (ito ay tumatagal ng milliseconds). Ang bilis ng thermal neutron ay 2200 m/s (enerhiya 0.025 eV). Ang mga neutron ay maaaring makatakas mula sa moderator at nakukuha ng nuclei nito, ngunit sa katamtaman ang kanilang kakayahang pumasok sa mga reaksyong nuklear ay tumataas nang malaki, kaya ang mga neutron na hindi "nawawala" ay higit pa sa pagpunan para sa pagbaba ng mga numero.
Kaya, kung ang isang bola ng fissile na materyal ay napapalibutan ng isang moderator, maraming mga neutron ang aalis sa moderator o masisipsip dito, ngunit magkakaroon din ng ilan na babalik sa bola ("magpakita") at, na nawalan ng kanilang enerhiya, ay mas malamang na maging sanhi ng mga kaganapan sa fission. Kung ang bola ay napapalibutan ng isang layer ng beryllium na 25 mm ang kapal, kung gayon ang 20 kg ng U235 ay maaaring mai-save at makamit pa rin ang kritikal na estado ng pagpupulong. Ngunit ang ganitong mga pagtitipid ay dumating sa halaga ng oras: ang bawat kasunod na henerasyon ng mga neutron ay dapat munang bumagal bago magdulot ng fission. Ang pagkaantala na ito ay binabawasan ang bilang ng mga henerasyon ng mga neutron na ipinanganak sa bawat yunit ng oras, na nangangahulugan na ang paglabas ng enerhiya ay naantala. Ang mas kaunting fissile na materyal sa pagpupulong, mas maraming moderator ang kinakailangan upang bumuo ng isang chain reaction, at ang fission ay nangyayari sa lalong mas mababang-enerhiya na mga neutron. Sa matinding kaso, kapag ang pagiging kritikal ay nakamit lamang sa mga thermal neutron, halimbawa, sa isang solusyon ng uranium salts sa isang mahusay na moderator - tubig, ang masa ng mga pagtitipon ay daan-daang gramo, ngunit ang solusyon ay pana-panahong kumukulo. Ang pinakawalan na mga bula ng singaw ay binabawasan ang average na density ng fissile substance, ang chain reaction ay humihinto, at kapag ang mga bula ay umalis sa likido, ang fission outbreak ay paulit-ulit (kung barahan mo ang sisidlan, ang singaw ay sasabog ito - ngunit ito ay magiging isang thermal pagsabog, wala ng lahat ng tipikal na "nuclear" na mga palatandaan).
Ang katotohanan ay ang fission chain sa pagpupulong ay hindi nagsisimula sa isang neutron: sa kinakailangang microsecond, ang mga ito ay na-injected sa supercritical assembly ng milyun-milyon. Sa mga unang singil sa nukleyar, ang mga mapagkukunan ng isotope na matatagpuan sa isang lukab sa loob ng pagpupulong ng plutonium ay ginamit para dito: polonium-210, sa sandali ng compression, pinagsama sa beryllium at nagdulot ng paglabas ng neutron kasama ang mga alpha particle nito. Ngunit ang lahat ng isotopic na pinagmumulan ay medyo mahina (ang unang produktong Amerikano na nakabuo ng mas mababa sa isang milyong neutrons bawat microsecond), at ang polonium ay napaka-perishable—binabawasan nito ang aktibidad nito ng kalahati sa loob lamang ng 138 araw. Samakatuwid, ang mga isotopes ay pinalitan ng mga hindi gaanong mapanganib (na hindi naglalabas kapag hindi naka-on), at higit sa lahat, ang mga neutron tube na naglalabas ng mas matindi (tingnan ang sidebar): sa ilang microseconds (ang tagal ng pulso na nabuo ng tubo ) daan-daang milyong neutron ang ipinanganak. Ngunit kung hindi ito gagana o gumagana sa maling oras, isang tinatawag na putok o "zilch" ang magaganap-isang mababang-kapangyarihan na thermal explosion.
Ang pagsisimula ng neutron ay hindi lamang nagpapataas ng paglabas ng enerhiya ng isang pagsabog ng nukleyar sa maraming mga order ng magnitude, ngunit ginagawang posible rin itong i-regulate! Malinaw na, sa pagtanggap ng isang misyon ng labanan, kapag nagtatakda kung saan dapat ipahiwatig ang kapangyarihan ng isang nukleyar na welga, walang sinuman ang nag-disassemble ng singil upang masangkapan ito ng isang plutonium assembly na pinakamainam para sa isang naibigay na kapangyarihan. Sa mga bala na may katumbas na switchable na TNT, sapat na baguhin lamang ang supply boltahe sa neutron tube. Alinsunod dito, magbabago ang ani ng neutron at paglabas ng enerhiya (siyempre, kapag nabawasan ang kapangyarihan sa ganitong paraan, maraming mamahaling plutonium ang nasasayang).
Ngunit nagsimula silang mag-isip tungkol sa pangangailangan na ayusin ang paglabas ng enerhiya sa ibang pagkakataon, at sa una mga taon pagkatapos ng digmaan maaaring walang usapan tungkol sa pagbabawas ng kapangyarihan. Mas malakas, mas malakas at mas malakas! Ngunit lumabas na mayroong mga paghihigpit sa pisikal at hydrodynamic na nuklear sa mga pinahihintulutang sukat ng subcritical sphere. Ang katumbas ng TNT ng isang daang kiloton na pagsabog ay malapit sa pisikal na limitasyon para sa single-phase munitions, kung saan fission lang ang nangyayari. Bilang isang resulta, ang fission ay inabandona bilang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya, at umasa sila sa mga reaksyon ng isa pang klase - pagsasanib.
Ang nuclear reactor ay gumagana nang maayos at mahusay. Kung hindi, tulad ng alam mo, magkakaroon ng problema. Ngunit ano ang nangyayari sa loob? Subukan nating bumalangkas ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (nuclear) reactor nang maikli, malinaw, na may mga paghinto.
Sa katunayan, ang parehong proseso ay nangyayari doon tulad ng sa panahon ng isang nuclear pagsabog. Tanging ang pagsabog ay nangyayari nang napakabilis, at sa reaktor ang lahat ay umaabot sa matagal na panahon. Bilang resulta, nananatiling ligtas at maayos ang lahat, at nakakatanggap tayo ng enerhiya. Hindi gaanong lahat ng bagay sa paligid ay masisira nang sabay-sabay, ngunit sapat na upang magbigay ng kuryente sa lungsod.
Bago mo maunawaan kung paano nangyayari ang isang kontroladong reaksyong nuklear, kailangan mong malaman kung ano ito reaksyong nuklear sa lahat.
Reaksyon ng nukleyar ay isang proseso ng pagbabagong-anyo (dibisyon) atomic nuclei kapag nakikipag-ugnayan sila sa mga elementary particle at gamma ray.
Ang mga reaksyong nuklear ay maaaring mangyari sa parehong pagsipsip at pagpapalabas ng enerhiya. Ginagamit ng reaktor ang pangalawang reaksyon.
Nuclear reactor ay isang aparato na ang layunin ay mapanatili ang isang kontroladong reaksyong nuklear sa pagpapalabas ng enerhiya.
Kadalasan ang isang nuclear reactor ay tinatawag ding atomic reactor. Tandaan natin na walang pangunahing pagkakaiba dito, ngunit mula sa pananaw ng agham ay mas tama ang paggamit ng salitang "nuklear". Marami na ngayong mga uri ng nuclear reactor. Ang mga ito ay malalaking pang-industriya na reactor na idinisenyo upang makabuo ng enerhiya sa mga planta ng kuryente, mga nuclear reactor ng mga submarino, maliliit na pang-eksperimentong reactor na ginagamit sa mga siyentipikong eksperimento. Mayroon ding mga reactor na ginagamit upang mag-desalinate ng tubig-dagat.
Ang kasaysayan ng paglikha ng isang nuclear reactor
Ang unang nuclear reactor ay inilunsad noong hindi gaanong kalayuan noong 1942. Nangyari ito sa USA sa pamumuno ni Fermi. Ang reaktor na ito ay tinawag na "Chicago Woodpile".
Noong 1946, ang unang reaktor ng Sobyet, na inilunsad sa ilalim ng pamumuno ni Kurchatov, ay nagsimulang gumana. Ang katawan ng reaktor na ito ay isang bola na may diameter na pitong metro. Ang mga unang reactor ay walang sistema ng paglamig, at ang kanilang kapangyarihan ay minimal. Sa pamamagitan ng paraan, ang reaktor ng Sobyet ay may average na kapangyarihan na 20 Watts, at ang Amerikano ay 1 Watt lamang. Para sa paghahambing: ang average na kapangyarihan ng mga modernong power reactor ay 5 Gigawatts. Wala pang sampung taon matapos ilunsad ang unang reactor, ang unang industriyal sa mundo nuclear power plant sa lungsod ng Obninsk.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (nuclear) reactor
Ang anumang nuclear reactor ay may ilang bahagi: core Sa panggatong At moderator , Neutron reflector , pampalamig , sistema ng kontrol at proteksyon . Ang mga isotopes ay kadalasang ginagamit bilang panggatong sa mga reaktor. uranium (235, 238, 233), plutonium (239) at thorium (232). Ang aktibong zone ay isang boiler kung saan dumadaloy simpleng tubig(palamig). Sa iba pang mga coolant, ang "mabigat na tubig" at likidong grapayt ay hindi gaanong ginagamit. Kung pinag-uusapan natin ang pagpapatakbo ng mga nuclear power plant, kung gayon ang isang nuclear reactor ay ginagamit upang makagawa ng init. Ang kuryente mismo ay nabuo gamit ang parehong paraan tulad ng sa iba pang mga uri ng mga planta ng kuryente - ang singaw ay umiikot sa turbine, at ang enerhiya ng paggalaw ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.
Nasa ibaba ang isang diagram ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor.
Tulad ng nasabi na natin, ang pagkabulok ng isang mabigat na uranium nucleus ay gumagawa ng mas magaan na elemento at ilang mga neutron. Ang mga nagresultang neutron ay bumangga sa iba pang nuclei, na nagiging sanhi din ng mga ito sa fission. Kasabay nito, ang bilang ng mga neutron ay lumalaki tulad ng isang avalanche.
Dapat itong banggitin dito salik ng pagpaparami ng neutron . Kaya, kung ang koepisyent na ito ay lumampas sa isang halaga na katumbas ng isa, pagsabog ng nukleyar. Kung ang halaga ay mas mababa sa isa, mayroong masyadong kaunting mga neutron at ang reaksyon ay namamatay. Ngunit kung mapanatili mo ang halaga ng koepisyent na katumbas ng isa, ang reaksyon ay magpapatuloy nang mahaba at matatag.
Ang tanong ay paano ito gagawin? Sa reactor, ang gasolina ay nasa tinatawag na mga elemento ng gasolina (TVELAkh). Ito ay mga tungkod na naglalaman, sa anyo ng maliliit na tableta, nuclear fuel . Ang mga fuel rod ay konektado sa hugis-heksagonal na mga cassette, kung saan maaaring mayroong daan-daan sa isang reaktor. Ang mga cassette na may mga fuel rod ay nakaayos nang patayo, at ang bawat fuel rod ay may isang sistema na nagbibigay-daan sa iyo upang ayusin ang lalim ng paglulubog nito sa core. Bilang karagdagan sa mga cassette mismo, kasama nila control rods At mga tungkod ng proteksyong pang-emergency . Ang mga rod ay gawa sa isang materyal na sumisipsip ng mga neutron nang maayos. Kaya, ang mga control rod ay maaaring ibaba sa iba't ibang kalaliman sa core, sa gayon ay inaayos ang neutron multiplication factor. Ang mga emergency rod ay idinisenyo upang isara ang reactor kung sakaling magkaroon ng emergency.
Paano nagsimula ang isang nuclear reactor?
Nalaman namin ang prinsipyo ng pagpapatakbo mismo, ngunit paano sisimulan at gawin ang paggana ng reaktor? Sa halos pagsasalita, narito ito - isang piraso ng uranium, ngunit ang chain reaction ay hindi nagsisimula dito sa sarili nitong. Ang katotohanan ay sa nuclear physics mayroong isang konsepto kritikal na masa .
Ang kritikal na masa ay ang masa ng fissile na materyal na kinakailangan upang magsimula ng isang nuclear chain reaction.
Sa tulong ng mga fuel rod at control rod, ang isang kritikal na masa ng nuclear fuel ay unang nilikha sa reaktor, at pagkatapos ay ang reaktor ay dinadala sa pinakamainam na antas ng kapangyarihan sa ilang mga yugto.
Sa artikulong ito, sinubukan naming bigyan ka ng pangkalahatang ideya ng istraktura at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (nuclear) reactor. Kung mayroon kang anumang mga katanungan sa paksa o tinanong ka ng problema sa nuclear physics sa unibersidad, mangyaring makipag-ugnayan sa mga espesyalista ng aming kumpanya. Gaya ng nakagawian, handa kaming tulungan kang lutasin ang anumang mahalagang isyu tungkol sa iyong pag-aaral. At habang kami ay nasa ito, narito ang isa pang pang-edukasyon na video para sa iyong pansin!
Ang pagbuo ng nuclear power ay isang moderno at mabilis na umuunlad na paraan ng paggawa ng kuryente. Alam mo ba kung paano gumagana ang mga nuclear power plant? Ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant? Anong mga uri ng nuclear reactor ang umiiral ngayon? Susubukan naming isaalang-alang nang detalyado ang scheme ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant, suriin ang istraktura ng isang nuclear reactor at alamin kung gaano kaligtas ang nuclear na paraan ng pagbuo ng kuryente.
Anumang istasyon ay isang saradong lugar na malayo sa isang residential area. Mayroong ilang mga gusali sa teritoryo nito. Ang pinakamahalagang istraktura ay ang gusali ng reaktor, sa tabi nito ay ang silid ng turbine kung saan kinokontrol ang reaktor, at ang gusali ng kaligtasan.
Imposible ang scheme nang walang nuclear reactor. Ang atomic (nuclear) reactor ay isang nuclear power plant device na idinisenyo upang ayusin ang isang chain reaction ng fission ng mga neutron na may ipinag-uutos na paglalaan enerhiya sa prosesong ito. Ngunit ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant?
Ang buong pag-install ng reactor ay matatagpuan sa gusali ng reaktor, isang malaking konkretong tore na nagtatago sa reaktor at maglalaman ng lahat ng mga produkto ng reaksyong nuklear kung sakaling magkaroon ng aksidente. Ang malaking tore na ito ay tinatawag na containment, hermetic shell o containment zone.
Ang hermetic zone sa mga bagong reactor ay may 2 makapal na kongkretong pader - mga shell.
Ang panlabas na shell, na 80 cm ang kapal, ay nagpoprotekta sa containment zone mula sa mga panlabas na impluwensya.
Ang panloob na shell, 1 metrong 20 cm ang kapal, ay may mga espesyal na bakal na kable na nagpapataas ng lakas ng kongkreto nang halos tatlong beses at mapipigilan ang istraktura na gumuho. Sa loob nito ay may linya na may manipis na sheet ng espesyal na bakal, na idinisenyo upang maglingkod karagdagang proteksyon containment at sa kaganapan ng isang aksidente, huwag ilabas ang mga nilalaman ng reactor sa labas ng containment zone.
Ang disenyo ng nuclear power plant ay nagbibigay-daan dito na makatiis sa pagbagsak ng eroplano na tumitimbang ng hanggang 200 tonelada, isang magnitude 8 na lindol, isang buhawi at isang tsunami.
Ang unang selyadong shell ay itinayo sa American Connecticut Yankee nuclear power plant noong 1968.
Ang kabuuang taas ng containment zone ay 50-60 metro.
Ano ang binubuo ng nuclear reactor?
Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor, at samakatuwid ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant, kailangan mong maunawaan ang mga bahagi ng reaktor. 
- Aktibong sona. Ito ang lugar kung saan inilalagay ang nuclear fuel (fuel generator) at moderator. Ang mga atomo ng gasolina (kadalasan ang uranium ay ang gasolina) ay sumasailalim sa isang chain fission reaction. Ang moderator ay idinisenyo upang kontrolin ang proseso ng fission at nagbibigay-daan para sa kinakailangang reaksyon sa mga tuntunin ng bilis at lakas.
- Neutron reflector. Ang isang reflector ay pumapalibot sa core. Binubuo ito ng parehong materyal bilang moderator. Sa esensya, ito ay isang kahon, ang pangunahing layunin nito ay upang maiwasan ang mga neutron na umalis sa core at pumasok sa kapaligiran.
- Coolant. Ang coolant ay dapat sumipsip ng init na inilabas sa panahon ng fission ng mga atomo ng gasolina at ilipat ito sa iba pang mga sangkap. Ang coolant ay higit na tumutukoy kung paano idinisenyo ang isang nuclear power plant. Ang pinakasikat na coolant ngayon ay tubig.
Sistema ng kontrol ng reaktor. Mga sensor at mekanismo na nagpapagana sa isang nuclear power plant reactor.
Panggatong para sa mga nuclear power plant
Ano ang pinapatakbo ng nuclear power plant? Ang gasolina para sa mga nuclear power plant ay mga elemento ng kemikal na may mga katangian ng radioactive. Sa lahat ng mga nuclear power plant, ang elementong ito ay uranium.
Ang disenyo ng mga istasyon ay nagpapahiwatig na ang mga nuclear power plant ay nagpapatakbo sa kumplikadong composite fuel, at hindi sa dalisay elemento ng kemikal. At upang kunin ang uranium fuel mula sa natural na uranium, na na-load sa isang nuclear reactor, kinakailangan na magsagawa ng maraming manipulasyon.
Pinagyamang uranium
Ang uranium ay binubuo ng dalawang isotopes, iyon ay, naglalaman ito ng nuclei na may iba't ibang masa. Pinangalanan sila sa bilang ng mga proton at neutron isotope -235 at isotope-238. Ang mga mananaliksik noong ika-20 siglo ay nagsimulang kumuha ng uranium 235 mula sa ore, dahil... mas madaling mabulok at mabago. Ito ay lumabas na ang naturang uranium sa kalikasan ay 0.7% lamang (ang natitirang porsyento ay napupunta sa ika-238 na isotope). 
Ano ang gagawin sa kasong ito? Nagpasya silang pagyamanin ang uranium. Ang pagpapayaman ng uranium ay isang proseso kung saan maraming kinakailangang 235x isotopes ang nananatili dito at kakaunti ang hindi kinakailangang 238x isotopes. Ang gawain ng mga enrichers ng uranium ay gawing 0.7% ang halos 100% na uranium-235.
Ang uranium ay maaaring pagyamanin gamit ang dalawang teknolohiya: gas diffusion o gas centrifuge. Upang magamit ang mga ito, ang uranium na nakuha mula sa ore ay na-convert sa isang gas na estado. Ito ay pinayaman sa anyo ng gas.
Uranium powder
Ang enriched uranium gas ay na-convert sa isang solid state - uranium dioxide. Ang purong solidong uranium 235 na ito ay lumilitaw bilang malalaking puting kristal, na kalaunan ay dinurog sa uranium powder.
Mga tabletang uranium
Ang mga uranium tablet ay mga solidong metal na disc, dalawang sentimetro ang haba. Upang bumuo ng mga naturang tablet mula sa uranium powder, ito ay halo-halong may isang sangkap - isang plasticizer, na nagpapabuti sa kalidad ng pagpindot sa mga tablet.
Ang mga pinindot na puck ay inihurnong sa temperatura na 1200 degrees Celsius nang higit sa isang araw upang bigyan ang mga tablet ng espesyal na lakas at paglaban sa mataas na temperatura. Kung paano gumagana ang isang nuclear power plant nang direkta ay depende sa kung gaano kahusay ang uranium fuel ay na-compress at inihurnong. 
Ang mga tablet ay inihurnong sa mga kahon ng molibdenum, dahil tanging ang metal na ito ay may kakayahang hindi matunaw sa "impiyerno" na temperatura na higit sa isa at kalahating libong degree. Pagkatapos nito, ang uranium fuel para sa mga nuclear power plant ay itinuturing na handa.
Ano ang TVEL at FA?
Ang reactor core ay mukhang isang malaking disk o pipe na may mga butas sa dingding (depende sa uri ng reactor), 5 beses na mas malaki katawan ng tao. Ang mga butas na ito ay naglalaman ng uranium fuel, ang mga atomo nito ay nagsasagawa ng nais na reaksyon.
Imposibleng magtapon lamang ng gasolina sa reaktor, mabuti, maliban kung nais mong magdulot ng pagsabog ng buong istasyon at isang aksidente na may mga kahihinatnan para sa isang pares ng mga kalapit na estado. Samakatuwid, ang uranium fuel ay inilalagay sa mga fuel rod at pagkatapos ay kinokolekta sa mga fuel assemblies. Ano ang ibig sabihin ng mga pagdadaglat na ito?
- TVEL – elemento ng gasolina (hindi malito sa parehong pangalan kumpanyang Ruso, na gumagawa ng mga ito). Ito ay mahalagang isang manipis at mahabang zirconium tube na gawa sa zirconium alloys kung saan inilalagay ang mga uranium tablet. Nasa fuel rods na ang uranium atoms ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa isa't isa, na naglalabas ng init sa panahon ng reaksyon.
Ang Zirconium ay pinili bilang isang materyal para sa paggawa ng mga fuel rod dahil sa refractoriness at anti-corrosion properties nito.
Ang uri ng mga fuel rod ay depende sa uri at istraktura ng reactor. Bilang isang patakaran, ang istraktura at layunin ng mga rod ng gasolina ay hindi nagbabago ang haba at lapad ng tubo. 
Ang makina ay nag-load ng higit sa 200 uranium pellets sa isang zirconium tube. Sa kabuuan, humigit-kumulang 10 milyong uranium pellets ang gumagana nang sabay-sabay sa reaktor.
FA - pagpupulong ng gasolina. Tinatawag ng mga manggagawa ng NPP ang mga bundle ng fuel assemblies.
Mahalaga, ang mga ito ay ilang mga baras ng gasolina na pinagsama-sama. Ang FA ay tapos na ang nuclear fuel, kung saan pinapatakbo ang isang nuclear power plant. Ito ay ang mga fuel assemblies na ikinarga sa nuclear reactor. Mga 150 – 400 fuel assemblies ang inilalagay sa isang reactor.
Depende sa reactor kung saan gagana ang mga fuel assemblies, maaari silang maging iba't ibang hugis. Minsan ang mga bundle ay nakatiklop sa isang kubiko, minsan sa isang cylindrical, minsan sa isang heksagonal na hugis.
Ang isang pagpupulong ng gasolina sa loob ng 4 na taon ng operasyon ay gumagawa ng parehong dami ng enerhiya tulad ng kapag nagsusunog ng 670 mga kotse ng karbon, 730 na mga tangke na may natural na gas o 900 na mga tangke na puno ng langis.
Ngayon, ang mga pagtitipon ng gasolina ay ginawa pangunahin sa mga pabrika sa Russia, France, USA at Japan.
Upang maghatid ng gasolina para sa mga nuclear power plant sa ibang mga bansa, ang mga fuel assemblies ay tinatakan sa mahaba at malalawak na metal pipe, ang hangin ay ibinubomba palabas ng mga tubo at mga espesyal na makina naihatid sakay ng mga cargo planes.
Ang nuclear fuel para sa mga nuclear power plant ay napakabigat, dahil... uranium ay isa sa mga pinaka mabigat na bakal sa planeta. Ang kanyang tiyak na gravity 2.5 beses na higit sa bakal.
Nuclear power plant: prinsipyo ng pagpapatakbo
Ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant? Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant ay batay sa isang chain reaction ng fission ng mga atoms ng isang radioactive substance - uranium. Ang reaksyong ito ay nangyayari sa core ng isang nuclear reactor.
MAHALAGANG MALAMAN:
Nang hindi pumasok sa mga intricacies ng nuclear physics, ang operating prinsipyo ng isang nuclear power plant ay ganito ang hitsura:
Pagkatapos ng pagsisimula ng isang nuclear reactor, ang mga absorber rod ay tinanggal mula sa mga fuel rod, na pumipigil sa uranium mula sa reacting.
Kapag naalis ang mga tungkod, ang mga uranium neutron ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa isa't isa.
Kapag ang mga neutron ay nagbanggaan, ang isang maliit na pagsabog ay nangyayari sa antas ng atomic, ang enerhiya ay inilabas at ang mga bagong neutron ay ipinanganak, ang isang chain reaction ay nagsisimulang mangyari. Ang prosesong ito ay bumubuo ng init.
Ang init ay inililipat sa coolant. Depende sa uri ng coolant, ito ay nagiging singaw o gas, na nagpapaikot sa turbine.
Ang turbine ay nagtutulak ng electric generator. Siya ang talagang gumagawa ng electric current.
Kung hindi mo sinusubaybayan ang proseso, ang mga uranium neutron ay maaaring magbanggaan sa isa't isa hanggang sa sumabog ang mga ito sa reaktor at basagin ang buong planta ng nuclear power sa magkapira-piraso. Ang proseso ay kinokontrol ng mga sensor ng computer. Nakikita nila ang pagtaas ng temperatura o pagbabago ng presyon sa reaktor at maaaring awtomatikong ihinto ang mga reaksyon.
Paano naiiba ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant sa mga thermal power plant (thermal power plants)?
May mga pagkakaiba sa trabaho lamang sa mga unang yugto. Sa isang nuclear power plant, ang coolant ay tumatanggap ng init mula sa fission ng mga atom ng uranium fuel sa isang thermal power plant, ang coolant ay tumatanggap ng init mula sa combustion ng organic fuel (karbon, gas o langis). Matapos ang alinman sa uranium atoms o gas at karbon ay naglabas ng init, ang mga scheme ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant at thermal power plant ay pareho.
Mga uri ng nuclear reactor
Kung paano gumagana ang isang nuclear power plant ay depende sa eksakto kung paano gumagana ang nuclear reactor nito. Ngayon, mayroong dalawang pangunahing uri ng mga reaktor, na inuri ayon sa spectrum ng mga neuron:
Isang mabagal na neutron reactor, na tinatawag ding thermal reactor.
Para sa operasyon nito, ginagamit ang uranium 235, na dumadaan sa mga yugto ng pagpapayaman, paglikha ng mga uranium pellets, atbp. Ngayon, ang karamihan sa mga reactor ay gumagamit ng mabagal na neutron.
Mabilis na neutron reactor.
Ang mga reactor na ito ay ang hinaharap, dahil... Gumagana ang mga ito sa uranium-238, na isang dime isang dosena sa kalikasan at hindi na kailangang pagyamanin ang elementong ito. Ang tanging downside ng naturang mga reactor ay ang napakataas na gastos sa disenyo, konstruksiyon at startup. Ngayon, ang mga mabilis na neutron reactor ay nagpapatakbo lamang sa Russia.
Ang coolant sa mga fast neutron reactor ay mercury, gas, sodium o lead.
Ang mga slow neutron reactor, na ginagamit ng lahat ng nuclear power plant sa mundo ngayon, ay may iba't ibang uri din.
Organisasyon IAEA (internasyonal na ahensya para sa enerhiyang nuklear) ay lumikha ng sarili nitong klasipikasyon, na kadalasang ginagamit sa industriya ng enerhiyang nukleyar sa mundo. Dahil ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant ay higit na nakasalalay sa pagpili ng coolant at moderator, ibinatay ng IAEA ang klasipikasyon nito sa mga pagkakaibang ito.
Mula sa isang kemikal na pananaw, ang deuterium oxide ay isang perpektong moderator at coolant, dahil ang mga atom nito ay pinakamabisang nakikipag-ugnayan sa mga neutron ng uranium kumpara sa iba pang mga sangkap. Sa madaling salita, ginagawa ng mabigat na tubig ang gawain nito na may kaunting pagkalugi at pinakamataas na resulta. Gayunpaman, ang produksyon nito ay nagkakahalaga ng pera, habang ang ordinaryong "liwanag" at pamilyar na tubig ay mas madaling gamitin.
Ang ilang mga katotohanan tungkol sa mga nuclear reactor...
Nakatutuwang ang isang nuclear power plant reactor ay tumatagal ng hindi bababa sa 3 taon upang maitayo!
Upang makabuo ng isang reaktor, kailangan mo ng mga kagamitan na nagpapatakbo sa isang electric current na 210 kiloamperes, na isang milyong beses na mas mataas kaysa sa kasalukuyang na maaaring pumatay ng isang tao.
Ang isang shell (structural element) ng isang nuclear reactor ay tumitimbang ng 150 tonelada. Mayroong 6 na gayong elemento sa isang reaktor.
May presyon na reaktor ng tubig
Nalaman na natin kung paano gumagana ang isang nuclear power plant sa pangkalahatan;
Sa buong mundo ngayon, ginagamit ang henerasyon 3+ na may presyon ng tubig reactors. Ang mga ito ay itinuturing na pinaka maaasahan at ligtas.
Ang lahat ng mga reactor na may presyon ng tubig sa mundo, sa lahat ng mga taon ng kanilang operasyon, ay nakaipon na ng higit sa 1000 taon ng walang problemang operasyon at hindi kailanman nagbigay ng malubhang paglihis. 
Ang istraktura ng mga nuclear power plant gamit ang mga reactor na may presyon ng tubig ay nagpapahiwatig na ang distilled water na pinainit hanggang 320 degrees ay umiikot sa pagitan ng mga fuel rod. Upang maiwasang mapunta ito sa isang estado ng singaw, ito ay pinananatili sa ilalim ng presyon ng 160 atmospheres. Ang diagram ng nuclear power plant ay tinatawag itong primary circuit water.
Ang pinainit na tubig ay pumapasok sa generator ng singaw at ibinibigay ang init nito sa pangalawang circuit na tubig, pagkatapos nito ay "bumalik" muli sa reaktor. Sa panlabas, mukhang ang mga tubo ng tubig ng unang circuit ay nakikipag-ugnay sa iba pang mga tubo - ang tubig ng pangalawang circuit, inililipat nila ang init sa isa't isa, ngunit ang tubig ay hindi nakikipag-ugnay. Ang mga tubo ay nakikipag-ugnayan.
Kaya, ang posibilidad ng radiation na pumapasok sa pangalawang circuit na tubig, na higit na lalahok sa proseso ng pagbuo ng kuryente, ay hindi kasama.
Kaligtasan sa pagpapatakbo ng NPP
Ang pagkakaroon ng natutunan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant, dapat nating maunawaan kung paano gumagana ang kaligtasan. Ang disenyo ng mga nuclear power plant ngayon ay nangangailangan ng mas mataas na atensyon sa mga panuntunan sa kaligtasan.
Ang mga gastos sa kaligtasan ng NPP ay humigit-kumulang 40% ng kabuuang halaga ng planta mismo. 
Kasama sa disenyo ng nuclear power plant ang 4 na pisikal na hadlang na pumipigil sa paglabas ng mga radioactive substance. Ano ang dapat gawin ng mga hadlang na ito? Sa tamang sandali, magagawang ihinto ang nuclear reaction, tiyakin ang patuloy na pag-alis ng init mula sa core at ang reactor mismo, at maiwasan ang paglabas ng radionuclides na lampas sa containment (hermetic zone).
- Ang unang hadlang ay ang lakas ng uranium pellets. Mahalaga na hindi sila nawasak ng mataas na temperatura sa isang nuclear reactor. Karamihan sa kung paano gumagana ang isang nuclear power plant ay depende sa kung paano ang mga uranium pellets ay "inihurnong" sa panahon ng paunang yugto ng pagmamanupaktura. Kung ang uranium fuel pellets ay hindi nai-bake nang tama, ang mga reaksyon ng uranium atoms sa reactor ay hindi mahuhulaan.
- Ang pangalawang hadlang ay ang higpit ng mga baras ng gasolina. Ang mga zirconium tubes ay dapat na mahigpit na selyadong;
- Ang ikatlong hadlang ay isang matibay na sisidlan ng bakal na reaktor a, (ang parehong malaking tore - hermetic zone) na "nagtataglay" ng lahat ng radioactive na proseso. Kung ang pabahay ay nasira, ang radiation ay lalabas sa atmospera.
- Ang pang-apat na hadlang ay mga pang-emerhensiyang pamalo ng proteksyon. Ang mga rod na may mga moderator ay sinuspinde sa itaas ng core ng mga magnet, na maaaring sumipsip ng lahat ng neutron sa loob ng 2 segundo at huminto sa chain reaction.
Kung, sa kabila ng pagtatayo ng isang nuclear power plant na may maraming antas ng proteksyon, hindi posible na palamig ang reactor core sa tamang oras, at ang temperatura ng gasolina ay tumaas sa 2600 degrees, kung gayon ang huling pag-asa mga sistema ng kaligtasan - ang tinatawag na melt trap.
Ang katotohanan ay na sa temperatura na ito ang ilalim ng sisidlan ng reaktor ay matutunaw, at ang lahat ng mga labi ng nuclear fuel at tinunaw na mga istraktura ay dadaloy sa isang espesyal na "salamin" na sinuspinde sa itaas ng reactor core.
Ang matunaw na bitag ay pinalamig at hindi masusunog. Ito ay puno ng tinatawag na "sacrificial material", na unti-unting humihinto sa fission chain reaction.
Kaya, ang disenyo ng nuclear power plant ay nagpapahiwatig ng ilang antas ng proteksyon, na halos ganap na nag-aalis ng anumang posibilidad ng isang aksidente.
Daan-daang libong sikat at nakalimutang mga panday ng baril noong unang panahon ang nakipaglaban sa paghahanap ng perpektong sandata, na may kakayahang sumingaw ang hukbo ng kaaway sa isang click. Paminsan-minsan, ang isang bakas ng mga paghahanap na ito ay makikita sa mga kuwentong engkanto na higit o hindi gaanong kapani-paniwalang naglalarawan ng isang milagrong espada o isang busog na tumatama nang hindi nawawala.
Sa kabutihang palad, ang pag-unlad ng teknolohiya ay gumagalaw nang napakabagal sa loob ng mahabang panahon na ang tunay na sagisag ng mapangwasak na sandata ay nanatili sa mga panaginip at mga kuwento sa bibig, at kalaunan sa mga pahina ng mga libro. Ang pang-agham at teknolohikal na paglukso ng ika-19 na siglo ay nagbigay ng mga kondisyon para sa paglikha ng pangunahing phobia ng ika-20 siglo. Ang bombang nuklear, na nilikha at nasubok sa ilalim ng tunay na mga kondisyon, ay binago ang parehong mga gawaing militar at pulitika.
Kasaysayan ng paglikha ng mga armas
Sa loob ng mahabang panahon ay pinaniniwalaan na ang pinakamakapangyarihang sandata ay maaari lamang malikha gamit ang mga eksplosibo. Ang mga natuklasan ng mga siyentipiko na nagtrabaho sa pinakamaliit na particle ay nagbigay ng siyentipikong ebidensya na sa tulong elementarya na mga particle napakalaking enerhiya ang maaaring mabuo. Ang una sa isang serye ng mga mananaliksik ay maaaring tawaging Becquerel, na noong 1896 ay natuklasan ang radioactivity ng uranium salts.
Ang uranium mismo ay kilala mula noong 1786, ngunit sa oras na iyon ay walang sinuman ang pinaghihinalaang radioactivity nito. Ang gawain ng mga siyentipiko sa pagliko ng ika-19 at ika-20 siglo ay nagsiwalat hindi lamang espesyal pisikal na katangian, ngunit gayundin ang posibilidad na makakuha ng enerhiya mula sa mga radioactive substance.
Ang opsyon sa paggawa ng mga armas batay sa uranium ay unang inilarawan nang detalyado, inilathala at na-patent ng mga French physicist, ang Joliot-Curies noong 1939.
Sa kabila ng halaga nito para sa mga sandata, ang mga siyentipiko mismo ay mahigpit na tutol sa paglikha ng gayong mapangwasak na sandata.
Nang dumaan sa Ikalawang Digmaang Pandaigdig sa Paglaban, noong 1950s ang mag-asawa (Frederick at Irene), na napagtanto ang mapanirang kapangyarihan ng digmaan, ay nagtaguyod para sa pangkalahatang pag-aalis ng sandata. Sinusuportahan sila nina Niels Bohr, Albert Einstein at iba pang mga kilalang physicist noong panahong iyon.
Samantala, habang ang Joliot-Curies ay abala sa problema ng mga Nazi sa Paris, sa kabilang panig ng planeta, sa Amerika, ang unang nuclear charge sa mundo ay binuo. Si Robert Oppenheimer, na nanguna sa gawain, ay binigyan ng pinakamalawak na kapangyarihan at napakalaking mapagkukunan. Ang pagtatapos ng 1941 ay minarkahan ang simula ng Manhattan Project, na sa huli ay humantong sa paglikha ng unang labanang nuclear warhead.
Sa bayan ng Los Alamos, New Mexico, itinayo ang mga unang pasilidad ng produksyon para sa uranium na may gradong armas. Sa hinaharap pareho mga sentrong nuklear ay lumalabas sa buong bansa, halimbawa sa Chicago, sa Oak Ridge, Tennessee, at ang mga pag-aaral ay isinagawa sa California. Ang pinakamahusay na puwersa ng mga propesor ng mga unibersidad sa Amerika, pati na rin ang mga physicist na tumakas mula sa Alemanya, ay itinapon sa paglikha ng bomba.
Sa "Third Reich" mismo, ang gawain sa paglikha ng isang bagong uri ng armas ay inilunsad sa paraang katangian ng Fuhrer.
Dahil ang "Besnovaty" ay mas interesado sa mga tangke at eroplano, at mas mabuti, hindi niya nakita ang pangangailangan para sa isang bagong bomba ng himala.
Alinsunod dito, ang mga proyektong hindi suportado ni Hitler ay gumagalaw sa pinakamabilis na bilis.
Nang magsimulang uminit ang mga bagay, at lumabas na ang mga tangke at eroplano ay nilamon ng Eastern Front, ang bagong sandata ng himala ay nakatanggap ng suporta. Ngunit huli na ang lahat; sa mga kondisyon ng pambobomba at patuloy na takot sa mga wedge ng tangke ng Sobyet, hindi posible na lumikha ng isang aparato na may sangkap na nuklear.
Uniong Sobyet ay mas matulungin sa posibilidad ng paglikha ng isang bagong uri ng mapanirang armas. Sa panahon ng pre-war, kinolekta at pinagsama-sama ng mga pisiko ang pangkalahatang kaalaman tungkol sa enerhiyang nuklear at ang posibilidad na lumikha ng mga sandatang nuklear. Masinsinang nagtrabaho ang katalinuhan sa buong panahon ng paglikha ng bombang nukleyar kapwa sa USSR at sa USA. Malaki ang naging papel ng digmaan sa pagpapabagal ng takbo ng pag-unlad, habang ang malalaking mapagkukunan ay napunta sa harapan.
Totoo, ang Academician na si Igor Vasilyevich Kurchatov, kasama ang kanyang katangian na tenasidad, ay nagsulong ng gawain ng lahat ng mga subordinate na departamento sa direksyon na ito. Sa pag-iisip ng kaunti, siya ang may katungkulan sa pagpapabilis ng pagbuo ng mga armas sa harap ng banta ng isang welga ng Amerika sa mga lungsod ng USSR. Siya iyon, na nakatayo sa graba ng isang malaking makina ng daan-daang at libu-libong mga siyentipiko at manggagawa, na bibigyan ng karangalan na titulo ng ama ng bombang nukleyar ng Sobyet.
Mga unang pagsubok sa mundo
Ngunit bumalik tayo sa programang nukleyar ng Amerika. Noong tag-araw ng 1945, nagawa ng mga siyentipikong Amerikano na lumikha ng unang bombang nuklear sa mundo. Ang sinumang batang lalaki na gumawa ng kanyang sarili o bumili ng isang malakas na paputok sa isang tindahan ay nakakaranas ng hindi pangkaraniwang pagdurusa, na gustong pasabugin ito nang mabilis hangga't maaari. Noong 1945, daan-daang sundalo at siyentipikong Amerikano ang nakaranas ng parehong bagay.
Noong Hunyo 16, 1945, naganap ang kauna-unahang pagsubok sa armas nukleyar at isa sa pinakamalakas na pagsabog hanggang sa kasalukuyan sa Alamogordo Desert, New Mexico.
Ang mga nakasaksi na nanonood ng pagsabog mula sa bunker ay namangha sa lakas ng pagsabog ng charge sa tuktok ng 30 metrong steel tower. Sa una, ang lahat ay binaha ng liwanag, ilang beses na mas malakas kaysa sa araw. Pagkatapos ay isang bolang apoy ang tumaas sa langit, na nagiging haligi ng usok, na hinubog sa sikat na kabute.
Sa sandaling tumira ang alikabok, ang mga mananaliksik at mga tagalikha ng bomba ay sumugod sa lugar ng pagsabog. Napanood nila ang mga kahihinatnan mula sa mga tangke ng Sherman na may lead-encrusted. Ang kanilang nakita ay namangha sa kanila; Ang buhangin ay natunaw sa salamin sa mga lugar.
Ang mga maliliit na labi ng tore ay natagpuan din sa isang bunganga na may malaking diameter, ang mga sira at durog na mga istraktura ay malinaw na naglalarawan ng mapanirang kapangyarihan.
Nakakapinsalang mga kadahilanan
Ang pagsabog na ito ay nagbigay ng unang impormasyon tungkol sa kapangyarihan ng bagong sandata, tungkol sa kung ano ang magagamit nito upang sirain ang kaaway. Ito ay ilang mga kadahilanan:
- liwanag na radiation, flash, na may kakayahang magbulag kahit na protektado ng mga organo ng paningin;
- shock wave, isang siksik na daloy ng hangin na gumagalaw mula sa gitna, na sumisira sa karamihan ng mga gusali;
- isang electromagnetic pulse na hindi pinapagana ang karamihan sa mga kagamitan at hindi pinapayagan ang paggamit ng mga komunikasyon sa unang pagkakataon pagkatapos ng pagsabog;
- tumatagos na radiation, karamihan mapanganib na kadahilanan para sa mga nagtago mula sa iba pang mga nakakapinsalang kadahilanan, nahahati ito sa alpha-beta-gamma irradiation;
- radioactive contamination na maaaring negatibong makaapekto sa kalusugan at buhay sa loob ng sampu o kahit daan-daang taon.
Ang karagdagang paggamit ng mga sandatang nuklear, kabilang sa labanan, ay nagpakita ng lahat ng mga kakaibang epekto ng mga ito sa mga buhay na organismo at kalikasan. Agosto 6, 1945 ang huling araw para sa libu-libong residente ng maliit na lungsod ng Hiroshima, na kilala noon para sa ilang mahahalagang instalasyong militar.
Ang kinalabasan ng digmaan Karagatang Pasipiko ay isang foregone conclusion, ngunit ang Pentagon ay naniniwala na ang operasyon sa Japanese archipelago ay nagkakahalaga ng higit sa isang milyong buhay ng US Marines. Napagpasyahan na pumatay ng ilang mga ibon gamit ang isang bato, alisin ang Japan sa digmaan, makatipid sa operasyon ng landing, subukan ang isang bagong sandata at ipahayag ito sa buong mundo, at, higit sa lahat, sa USSR.
Ala-una ng umaga, lumipad sa isang misyon ang eroplanong may dalang "Baby" nuclear bomb.
Ang bomba na ibinagsak sa lungsod ay sumabog sa taas na humigit-kumulang 600 metro sa 8:15 ng umaga. Lahat ng mga gusaling matatagpuan sa layong 800 metro mula sa epicenter ay nawasak. Nakaligtas ang mga pader ng iilang gusali, na idinisenyo upang makatiis ng magnitude 9 na lindol.
Sa bawat sampung tao na nasa loob ng radius na 600 metro sa oras ng pagsabog ng bomba, isa lamang ang makaliligtas. Ang liwanag na radiation ay ginawang karbon ang mga tao, na nag-iiwan ng mga anino sa bato, isang madilim na bakas ng lugar kung nasaan ang tao. Ang sumunod na blast wave ay napakalakas na kaya nitong makabasag ng salamin sa layong 19 kilometro mula sa lugar ng pagsabog.
Isang binatilyo ang pinatalsik sa labas ng bahay sa pamamagitan ng isang makapal na daloy ng hangin sa labas ng bahay, nakita ng lalaki ang mga dingding ng bahay na parang baraha. Ang pagsabog ay sinundan ng isang buhawi ng apoy, na sinira ang ilang mga residente na nakaligtas sa pagsabog at walang oras na umalis sa fire zone. Ang mga nasa malayo mula sa pagsabog ay nagsimulang makaranas ng matinding karamdaman, ang sanhi nito ay hindi malinaw sa mga doktor.
Makalipas ang ilang linggo, ang terminong “radiation poisoning” ay inihayag, na kilala ngayon bilang radiation sickness.
Mahigit sa 280 libong tao ang naging biktima ng isang bomba lamang, parehong direkta mula sa pagsabog at mula sa mga kasunod na sakit.
Hindi doon natapos ang pambobomba ng Japan gamit ang mga sandatang nuklear. Ayon sa plano, apat hanggang anim na lungsod lamang ang tatamaan, ngunit pinapayagan lamang ng kondisyon ng panahon na tamaan ang Nagasaki. Sa lungsod na ito, higit sa 150 libong tao ang naging biktima ng bomba ng Fat Man.
Mga pangako gobyernong Amerikano ang pagsasagawa ng gayong mga pag-atake bago ang pagsuko ng Japan ay humantong sa isang tigil-tigilan, at pagkatapos ay sa paglagda ng isang kasunduan na nagwakas. Digmaang Pandaigdig. Ngunit para sa mga sandatang nuklear ito ay simula pa lamang.
Ang pinakamalakas na bomba sa mundo
Ang panahon pagkatapos ng digmaan ay minarkahan ng paghaharap sa pagitan ng bloke ng USSR at mga kaalyado nito sa USA at NATO. Noong 1940s, seryosong isinasaalang-alang ng mga Amerikano ang posibilidad na hampasin ang Unyong Sobyet. Upang mapigil ang dating kaalyado, kailangang pabilisin ang paggawa ng bomba, at noong 1949, noong Agosto 29, natapos ang monopolyo ng US sa mga sandatang nukleyar. Sa panahon ng karera ng armas, dalawang pagsubok sa nuklear ang nararapat na bigyang pansin.
Ang Bikini Atoll, na kilala lalo na para sa mga walang kabuluhang swimsuit, ay literal na gumawa ng splash sa buong mundo noong 1954 dahil sa pagsubok ng isang espesyal na malakas na nuclear charge.
Ang mga Amerikano, na nagpasya na subukan ang isang bagong disenyo ng mga sandatang atomiko, ay hindi kinakalkula ang singil. Bilang resulta, ang pagsabog ay 2.5 beses na mas malakas kaysa sa binalak. Sinalakay ang mga residente ng kalapit na isla, gayundin ang lahat ng mga mangingisdang Hapones.
Ngunit hindi ito ang pinakamalakas na bomba ng Amerika. Noong 1960, ang B41 nuclear bomb ay inilagay sa serbisyo, ngunit hindi ito sumailalim sa ganap na pagsubok dahil sa kapangyarihan nito. Ang lakas ng singil ay kinakalkula ayon sa teorya, dahil sa takot na sumabog ang naturang mapanganib na sandata sa lugar ng pagsubok.
Ang Unyong Sobyet, na gustong maging una sa lahat, ay naranasan noong 1961, kung hindi man ay tinawag na "ina ni Kuzka."
Bilang pagtugon sa nuclear blackmail ng America, nilikha ng mga siyentipikong Sobyet ang pinakamalakas na bomba sa mundo. Sinubukan sa Novaya Zemlya, nag-iwan ito ng marka sa halos lahat ng sulok ng mundo. Ayon sa mga paggunita, isang bahagyang lindol ang naramdaman sa pinakaliblib na sulok sa oras ng pagsabog.
Ang blast wave, siyempre, na nawala ang lahat ng mapanirang kapangyarihan nito, ay nagawang paikutin ang Earth. Sa ngayon, ito ang pinakamalakas na bombang nuklear sa mundo na nilikha at sinubok ng sangkatauhan. Siyempre, kung ang kanyang mga kamay ay libre, ang bombang nuklear ni Kim Jong-un ay magiging mas malakas, ngunit wala siyang Bagong Lupa upang subukan ito.
Atomic bomb device
Isaalang-alang natin ang isang napaka-primitive, para lamang sa pag-unawa, na aparato ng isang atomic bomb. Mayroong maraming mga klase ng atomic bomb, ngunit isaalang-alang natin ang tatlong pangunahing mga:
- uranium, batay sa uranium 235, unang sumabog sa Hiroshima;
- plutonium, batay sa plutonium 239, unang sumabog sa Nagasaki;
- thermonuclear, minsan tinatawag na hydrogen, batay sa mabigat na tubig na may deuterium at tritium, sa kabutihang palad ay hindi ginagamit laban sa populasyon.
Ang unang dalawang bomba ay batay sa epekto ng mabibigat na nuclei fissioning sa mas maliit na mga sa pamamagitan ng isang hindi nakokontrol na nuclear reaction, na naglalabas ng marami enerhiya. Ang ikatlo ay batay sa pagsasanib ng hydrogen nuclei (o sa halip nito isotopes ng deuterium at tritium) na may pagbuo ng helium, na mas mabigat na may kaugnayan sa hydrogen. Para sa parehong bigat ng bomba, ang mapanirang potensyal ng isang bomba ng hydrogen ay 20 beses na mas malaki.
Kung para sa uranium at plutonium sapat na upang pagsamahin ang isang mass na mas malaki kaysa sa kritikal (kung saan nagsisimula ang isang chain reaction), kung gayon para sa hydrogen ito ay hindi sapat.
Upang mapagkakatiwalaang ikonekta ang ilang piraso ng uranium sa isa, isang cannon effect ang ginagamit kung saan ang mas maliliit na piraso ng uranium ay binaril sa mas malalaking mga. Maaari ding gamitin ang pulbura, ngunit para sa pagiging maaasahan, ginagamit ang mga pampasabog na mababa ang lakas.
Sa isang plutonium bomb, upang lumikha ng mga kinakailangang kondisyon para sa isang chain reaction, ang mga eksplosibo ay inilalagay sa paligid ng mga ingot na naglalaman ng plutonium. Dahil sa pinagsama-samang epekto, pati na rin ang neutron initiator na matatagpuan sa pinakasentro (beryllium na may ilang milligrams ng polonium) mga kinakailangang kondisyon ay nakamit.
Mayroon itong pangunahing singil, na hindi maaaring sumabog sa sarili nitong, at isang piyus. Upang lumikha ng mga kondisyon para sa pagsasanib ng deuterium at tritium nuclei, kailangan namin ng hindi maisip na mga presyon at temperatura ng kahit isang punto. Susunod, magkakaroon ng chain reaction.
Upang lumikha ng gayong mga parameter, ang bomba ay nagsasama ng isang maginoo, ngunit mababang lakas, nuclear charge, na siyang piyus. Ang pagpapasabog nito ay lumilikha ng mga kondisyon para sa pagsisimula ng isang thermonuclear reaction.
Upang matantya ang kapangyarihan ng isang atomic bomb, ang tinatawag na "TNT equivalent" ay ginagamit. Ang pagsabog ay isang pagpapalabas ng enerhiya, ang pinakasikat na paputok sa mundo ay ang TNT (TNT - trinitrotoluene), at lahat ng mga bagong uri ng eksplosibo ay katumbas dito. Bomba "Baby" - 13 kilotons ng TNT. Iyan ay katumbas ng 13000.
Bomba na "Fat Man" - 21 kilotons, "Tsar Bomba" - 58 megatons ng TNT. Nakakatakot isipin ang 58 milyong tonelada ng mga pampasabog na puro 26.5 tonelada, na kung gaano kabigat ang bombang ito.
Ang panganib ng digmaang nuklear at mga sakuna sa nukleyar
Lumilitaw sa gitna ng kakila-kilabot na digmaan XX siglo, ang mga sandatang nuklear ay naging pinakamalaking panganib sa sangkatauhan. Kaagad pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, nagsimula ang Cold War, ilang beses na halos umabot sa ganap na labanang nuklear. Ang banta ng paggamit ng mga nuclear bomb at missiles ng hindi bababa sa isang panig ay nagsimulang talakayin noong 1950s.
Naunawaan at nauunawaan ng lahat na walang mananalo sa digmaang ito.
Upang mapigil ito, ang mga pagsisikap ay ginawa at ginagawa ng maraming mga siyentipiko at pulitiko. University of Chicago, gamit ang mga opinyon ng mga inimbitahang nuclear scientist, kabilang ang Mga nagwagi ng Nobel, itinatakda ang Doomsday Clock ilang minuto bago ang hatinggabi. Ang hatinggabi ay nangangahulugang isang nuklear na sakuna, ang simula ng isang bagong Digmaang Pandaigdig at ang pagkawasak ng lumang mundo. SA magkaibang taon Ang mga kamay ng orasan ay nagbabago mula 17 hanggang 2 minuto hanggang hatinggabi.
Mayroon ding ilang kilalang malalaking aksidente na naganap sa mga nuclear power plant. Ang mga sakuna na ito ay may hindi direktang kaugnayan sa mga armas; Ang pinakamalaki sa kanila:
- 1957, aksidente sa Kyshtym, dahil sa isang pagkabigo sa sistema ng imbakan, isang pagsabog ang naganap malapit sa Kyshtym;
- 1957, Britain, sa hilagang-kanluran ng England, hindi isinagawa ang mga pagsisiyasat sa seguridad;
- 1979, USA, dahil sa isang hindi napapanahong natukoy na pagtagas, isang pagsabog at pagpapakawala mula sa isang nuclear power plant ang naganap;
- 1986, trahedya sa Chernobyl, pagsabog ng 4th power unit;
- 2011, aksidente sa Fukushima station, Japan.
Ang bawat isa sa mga trahedyang ito ay nag-iwan ng mabigat na marka sa kapalaran ng daan-daang libong mga tao at ginawa ang buong mga lugar sa mga non-residential zone na may espesyal na kontrol.
May mga insidente na halos nagdulot ng pagsisimula ng isang nuclear disaster. Ang mga submarinong nukleyar ng Sobyet ay paulit-ulit na nagkaroon ng mga aksidenteng nauugnay sa reaktor sakay. Ibinagsak ng mga Amerikano ang isang Superfortress bomber na may sakay na dalawang Mark 39 nuclear bomb, na may ani na 3.8 megatons. Ngunit hindi pinahintulutan ng naka-activate na "safety system" na sumabog ang mga singil at naiwasan ang isang sakuna.
Mga sandatang nuklear noon at kasalukuyan
Ngayon ay malinaw na sa sinuman iyon digmaang nukleyar sisirain ang makabagong sangkatauhan. Samantala, ang pagnanais na magkaroon ng mga sandatang nuklear at pumasok sa nuclear club, o sa halip, ay sumambulat dito sa pamamagitan ng pagbagsak ng pinto, ay nasasabik pa rin sa isipan ng ilang pinuno ng estado.
Ang India at Pakistan ay lumikha ng mga sandatang nuklear nang walang pahintulot, at itinatago ng mga Israeli ang pagkakaroon ng isang bomba.
Para sa ilan, ang pagmamay-ari ng bombang nuklear ay isang paraan upang patunayan ang kanilang kahalagahan sa internasyonal na yugto. Para sa iba, ito ay isang garantiya ng hindi pakikialam ng may pakpak na demokrasya o iba pang panlabas na salik. Ngunit ang pangunahing bagay ay ang mga reserbang ito ay hindi napupunta sa negosyo, kung saan sila ay talagang nilikha.
Video
