Атомен конструктор: реактор на масата

През 50-те години, с появата на ядрените реактори, изглежда, че блестящи перспективи за решаване на всички енергийни проблеми се очертават пред човечеството. Енергийните инженери проектираха атомни електроцентрали, корабостроителите - атомни електрически кораби и дори автодизайнери решиха да се присъединят към празника и да използват „мирния атом“. В обществото възникна „ядрен бум“ и в индустрията започнаха да липсват квалифицирани специалисти. Изискваше се приток на нов персонал и стартира сериозна образователна кампания не само сред студентите, но и сред учениците. Например А.С. Компанията Gilbert пусна детския комплект за лаборатория за атомна енергия през 1951 г., съдържащ няколко малки радиоактивни източника, необходимите инструменти и проби от уранова руда. Този „най-съвременен научен комплект“, както беше написано на кутията, позволи на „младите изследователи да проведат над 150 вълнуващи научни експеримента“.

Кадрите са всичко

През последния половин век учените научиха някои горчиви уроци и се научиха как да изграждат надеждни и безопасни реактори. Докато в момента районът преживява рецесия, причинена от неотдавнашната авария във Фукушима, скоро тя ще бъде последвана от подем и атомните електроцентрали ще продължат да се разглеждат като изключително обещаващ начин за генериране на чиста, надеждна и безопасна енергия. Но вече в Русия има недостиг на персонал, точно както през 50-те години. За да привлече ученици и да увеличи интереса към ядрената енергия, Научно-производственото предприятие (АЕЦ) „Екоатомконверсия“, по примера на А.Ц. Компанията Gilbert пусна образователен комплект за деца на възраст от 14 години. Разбира се, науката не е стояла неподвижно през тези половин век, следователно, за разлика от историческия си прототип, модерният комплект ви позволява да получите много по-интересен резултат, а именно да съберете истински модел на атомна електроцентрала на масата . Разбира се, токът.

Грамотност от люлката

„Нашата компания идва от Обнинск, град, където ядрената енергия е позната и позната на хората почти от детската градина“, обяснява на премиера Андрей Вихаданко, научен директор на АЕЦ „Екоатомконверсия“. - И всички разбират, че няма абсолютно никаква нужда да се страхувате от нея. В крайна сметка само неизвестната опасност е наистина ужасна. Затова решихме да пуснем този комплект за ученици, който ще им позволи да експериментират и да изучават докрай принципите на ядрените реактори, без да излагат себе си и другите на сериозен риск. Както знаете, знанията, придобити в детството, са най-силните, така че с пускането на този комплект се надяваме значително да намалим вероятността от рецидив на Чернобил или

Фукушима в бъдещето ".

Отпадъчен плутоний

През годините много атомни електроцентрали са натрупали тонове така наречения реакторен плутоний. Състои се главно от оръжия клас Pu-239, съдържащи около 20% примеси от други изотопи, предимно Pu-240. Това прави реакторния плутоний абсолютно неподходящ за създаване на ядрени бомби. Разделянето на примеса се оказва много трудно, тъй като разликата в масата между 239-ия и 240-ия изотоп е само 0,4%. Производството на ядрено гориво с добавяне на реактор плутоний се оказа технологично трудно и икономически нерентабилно, така че този материал беше оставен извън бизнеса. Именно „отпадъчният“ плутоний е използван в „Комплект за млади атомни инженери“, разработен от АЕЦ „Екоатомконверсия“.

Както знаете, за началото на верижна реакция на делене ядреното гориво трябва да има определена критична маса. За топка, направена от оръжеен уран-235, тя е 50 кг, за плутоний-239 - само 10. Черупка, направена от неутронно отражател, например берилий, може да намали критичната маса няколко пъти. А използването на модератор, както при термичните реактори, ще намали критичната маса с повече от десет пъти до няколко килограма силно обогатен U-235. Критичната маса на Pu-239 ще бъде дори стотици грама и точно такъв ултракомпактен реактор се побира на маса, разработена при Ecoatomconversion.

Какво има в сандъка

Опаковката на комплекта е скромно декорирана в черно и бяло, а само неясните икони на три сегмента за радиоактивност се открояват донякъде на общия фон. „Всъщност няма опасност“, казва Андрей, сочейки думите „Напълно безопасно!“, Написани на кутията. „Но това са изискванията на властите.“ Кутията е тежка, което не е изненадващо: тя съдържа запечатан оловен контейнер за доставка с горивен възел (FA) от шест плутониеви пръчки с циркониева обвивка. В допълнение, комплектът включва външен реакторен съд, изработен от топлоустойчиво стъкло с химическо втвърдяване, капак на съд със стъклен прозорец и уплътнения под налягане, съд от сърцевина от неръждаема стомана, опора за реактора и контролен прът за бор-карбид абсорбатор. Електрическата част на реактора е представена от свободно бутален двигател на Стърлинг със свързващи полимерни тръби, малка лампа с нажежаема жичка и проводници. Комплектът включва също килограмова торба на прах с борна киселина, чифт защитни костюми с респиратори и гама спектрометър с вграден детектор на хелий неутрон.

Строителство на АЕЦ

Сглобяването на експлоатационния модел на атомна електроцентрала съгласно приложеното ръководство в снимки е много просто и отнема по-малко от половин час. Слагайки стилен защитен костюм (необходим е само по време на монтажа), ние отваряме запечатаната опаковка с горивни възли. След това вмъкваме възела в реакторния съд, покриваме го с активния съд. Накрая щракваме капака със запечатаните жлези отгоре. В централната трябва да поставите пръта на абсорбера до края и през някоя от другите две да напълните активната зона с дестилирана вода до линията на тялото. След пълненето тръбите за пара и кондензат се свързват към уплътненията под налягане, преминавайки през топлообменника на двигателя на Стърлинг. Самата атомна електроцентрала е завършена и готова за изстрелване, остава само да я поставите на специален щанд в аквариум, пълен с разтвор на борна киселина, който перфектно абсорбира неутроните и предпазва младия изследовател от неутронно облъчване.

Три, две, едно - старт!

Доближаваме гама спектрометъра с неутронни сензори близо до стената на аквариума: малка част от неутроните, която не представлява заплаха за здравето, все още излиза. Бавно повдигнете регулиращия прът, докато неутронният поток започне да се покачва бързо, предизвиквайки самоподдържаща се ядрена реакция. Остава само да изчакате, докато се достигне необходимата мощност и да натиснете пръта назад с 1 см по маркировките, така че скоростта на реакцията да се стабилизира. Веднага щом започне кипенето, в горната част на съда на сърцевината ще се появи парен слой (перфорацията в съда не позволява този слой да изложи плутониевите пръчки, което може да доведе до тяхното прегряване). Парата се изкачва през тръбата към двигателя на Стърлинг, където се кондензира и изтича по изходната тръба в реактора. Температурната разлика между двата края на двигателя (единият се загрява от пара, а другият се охлажда от стайния въздух) се преобразува в трептения на буталото-магнит, което от своя страна индуцира променлив ток в намотката, заобикаляща двигател, запалвайки атомната светлина в ръцете на младия изследовател и, както се надяват разработчиците, атомен интерес към сърцето му.