Типы ядерных реакторов
Наиболее распространенным типом ядерного реактора является корпусной водноводяной реактор. В этом реакторе в качестве замедлителя и теплоносителя используется обычная («легкая») вода под высоким давлением (рис. 1.36). В кипящем водноводяном реакторе в качестве замедлителя и теплоносителя тоже используется обычная вода, но только в виде пара. Первый ядерный реактор, построенный в Великобритании, действовал на топливных стержнях из оксида магния, в котором содержался природный уран. В качестве замедлителя использовался графит, а в качестве теплоносителя - газообразный диоксид углерода. В графито-газовом реакторе в качестве замедлителя используется графит, а теплоносителем служит газообразный гелий.
Все описанные выше реакторы принадлежат к типу тепловых реакторов. В качестве топлива в них используется
По имеющимся оценкам природных запасов
Великобритании может хватить лишь на 30 лет. Однако урановые руды содержат преимущественно
Его можно превращать в плутоний-239, проводя следующую реакцию:
Рис. 1.37. Топливный цикл теплового реактора.
В быстрых реакторах (реакторах-размножителях) в качестве ядерного топлива используется
. В таком реакторе контролируемая цепная ядерная реакция поддерживается с помощью быстрых нейтронов (см. выше), поэтому он не нуждается в замедлителе для уменьшения скорости нейтронов. Поскольку быстрый реактор может использовать отработанный уран и плутоний, получаемый в качестве побочного продукта при обработке урановых руд, его можно включить в топливный цикл теплового реактора (рис. 1.37).
Согласно имеющимся оценкам, при использовании быстрых реакторов существующих у Великобритании запасов урана должно хватить для выработки электроэнергии на нынешнем уровне потребления на 250 лет. Число действующих, строящихся или проектируемых быстрых реакторов по сравнению с числом тепловых реакторов невелико.
Сравнительные данные по выработке электроэнергии мощностью 1 кВт на следующих видах топлива:
1 кг угля в течение 2 ч
1 кг нефти в течение ч
1 кг урана в тепловых реакторах - в течение 5 лет
1 кг урана в быстрых реакторах - в течение 300 лет