Типове реактори
Според състава на ядреното гориво се класифицират уран, плутоний и торий. Горивото може да бъде в твърда, течна или газообразна фаза.
Хомогенните и хетерогенните реактори се определят в зависимост от разположението на горивото в модератора. В сърцевината на хомогенен реактор горивото и модераторът са равномерно „смесени“ (например фини зърна от уранов карбид, равномерно разпределени в графитния модератор). В хетерогенен реактор делящият се материал се поставя в модератор под формата на вложки от блокове, които образуват една или друга геометрична опаковка.
По тип модератор има реактори с вода (тежка вода), графит, хидрид, органични модератори.
По вида на използваната охлаждаща течност се класифицират реакторите с водна охлаждаща течност (в такива реактори водата може да играе ролята на модератор, поради което те се наричат модерирани с вода), течни метали, газове и органични охлаждащи течности.
По предназначение реакторите се подразделят на енергийни реактори (предназначени за производство на топлинна и електрическа енергия); изследвания; работещи като част от задвижване и електроцентрали на превозни средства; служещи за производството на изкуствени изотопи и др.
Когато уранът се използва като гориво, главно се получава делене на ядра уран-235. Неутроните на делене могат да бъдат уловени от ядра на уран-238 с последващо образуване на плутоний-239 радионуклид. Този радионуклид също се дели. По същия начин улавянето на неутрони от ядрата на торий-232 води до образуването на делящия се нуклиден уран-233. Съотношението между броя на атомите на новообразувания делящ се материал и броя на атомите на изгорялото гориво се нарича скорост на възпроизводство (CV). В термичните реактори този коефициент е много по-малък от единица. Реакторите, характеризиращи се с KV »1 стойности, се наричат преобразуватели. Бързи неутронни реактори, по време на които KV> 1, се наричат развъждащи реактори или развъждащи. Образуването на нови делящи се материали в тях се случва главно вътре в така наречената размножителна зона, която обгражда активната зона и съдържа 238 U или 232 Th, поглъщайки значителна част от неутроните, напускащи активната зона.
Принципите на проектиране на защитата на реактора зависят от неговия тип и предназначение.
Тази глава разглежда основните аспекти на дизайна на защитата на енергийните реактори. Характеристиките на защита на реакторите на космически кораби са разгледани в следващата глава.
Основните изисквания, на които трябва да отговаря защитата на реактора, са да се осигурят допустимите нива:
- силата на йонизиращото лъчение в посещаваните помещения;
- радиационно увреждане на материали и системи както на ядрено устройство, така и на тези в непосредствена близост до него;
- освобождаване на радиационна енергия в материали (изпълнение на функциите за термична защита) и активиране на конструкции, оборудване и охлаждаща течност.
Основните общи принципи за проектиране на защита на реакторни съоръжения могат да бъдат формулирани, както следва.
1. Съвместно проектиране на реактора, защитата, контурите на охлаждащата течност и спомагателните системи на всички етапи от разработването.
2. Осигуряване на приблизително равенство на основните показатели за радиационната обстановка на външната повърхност на защитата.
3. Отчитане на изискванията за безопасност на реактора при аварийни и аварийни ситуации.
4. Отчитане на изискванията за ефективност на ядрена инсталация.
5. Осигуряване на простота, надеждност и функционалност на защитната конструкция, които не пречат на нормалната работа на реактора.
6. Наличност на дизайн за цялостно експлоатационно изпитване на ефективността на екраниране след въвеждане в експлоатация.
Съществуват следните видове механизми за защита на ядрените реактори.
1. Непрекъсната защита, напълно обграждаща реактора с всички компоненти.
2. Отделна защита (реакторът е частично защитен; има ограничен достъп до определени зони в близост до реактора, когато той работи с ниска мощност, както и до контура на охлаждащата течност, разположен отделно от реактора в специално оборудвано помещение).
3. Защита от сенки (определени зони (контролни панели, коридори, специални помещения) в близост до реактора са защитени с екрани и са "в сянката на защитата").
С отделна подредба, цялата радиационна защита се подразделя на първична и вторична. Целта на първичната защита е да намали интензивността на излъчване от реактора до стойност, приблизително съответстваща на интензивността на излъчване на активираната охлаждаща течност. Целта на вторичната защита около системата за охлаждане на реактора е допълнително да намали интензивността на излъчване в посещаваните помещения до приемливо ниво.