Просмотр кода страницы Теплоноситель ядерного реактора

'''[[Теплоноситель]] в [[ядерный реактор|ядерном реакторе]]''' — жидкое или газообразное вещество, пропускаемое через [[активная зона|активную зону]] реактора и выносящее из неё тепло, выделяющееся в результате реакции [[цепная ядерная реакция|деления ядер]].

== Общие сведения ==
В двухконтурных [[Ядерный энергетический реактор|энергетических]] реакторах (например, [[ВВЭР]]) теплоноситель первого контура из реактора поступает в [[парогенератор]] и нагревает воду второго контура, в котором вырабатывается пар, приводящий в действие [[паровая турбина|турбины]], а в одноконтурных реакторах (например, [[РБМК]]) сам теплоноситель (пароводяной или газовый) может служить рабочим телом турбинного цикла. В исследовательских (например, материаловедческих) и специальных реакторах (например, в реакторах для накопления радиоактивных изотопов) теплоноситель только охлаждает реактор, полученное тепло не используется. 

К теплоносителям предъявляют следующие требования: 
* Слабое поглощение нейтронов (в [[реактор на тепловых нейтронах|тепловых реакторах]]) либо слабое замедление их (в [[реактор на быстрых нейтронах|быстрых реакторах]]);
* Химическая стойкость в условиях интенсивного радиационного облучения;
* Низкая [[коррозия|коррозионная]] активность по отношению к конструкционным материалам, с которыми теплоноситель находится в контакте;
* Высокий [[коэффициент теплопередачи]];
* Большая удельная [[теплоёмкость]];
* Низкое рабочее давление при высоких температурах. 

В реакторах на тепловых нейтронах в качестве теплоносителя используют [[вода|воду]] (обычную и [[тяжёлая вода|тяжёлую]]), [[водяной пар]], органические жидкости, [[двуокись углерода]]; в реакторах на быстрых нейтронах — жидкие металлы (преимущественно [[натрий]]), а также газы (например, водяной пар, [[гелий]]). Часто теплоносителем служит жидкость, являющаяся одновременно и [[замедление нейтронов|замедлителем]].

== Особенности применения ==
=== Лёгкая вода ===
Один из самых распространённых теплоносителей — [[вода]]. Природная вода содержит небольшое количество [[тяжёлая вода|тяжёлой воды]] (0,017%), различных примесей и растворённых [[газ]]ов. Присутствие примесей и газов делает воду химически активной с [[металл]]ами. Поэтому воду, прежде чем использовать её как теплоноситель, очищают от примесей методом [[дистилляция|дистилляции]] и [[деаэрация|деаэрируют]], то есть удаляют из воды газы.

В первом контуре циркулирует радиоактивная вода. Основной источник радиоактивности воды — это примеси, появление которых в воде связано с [[коррозия|коррозией]] узлов первого контура и технологическими загрязнениями делящимися веществами внешней поверхности [[Тепловыделяющий элемент|ТВЭЛ]]ов. Концентрацию радиоактивных примесей в воде снижают [[фильтрование]]м. Под действием [[нейтрон]]ов на ядрах [[кислород]]а идут реакции <sup>18</sup>O(n, γ)<sup>19</sup>O; <sup>16</sup>O(n, p)<sup>16</sup>N, в которых образуются радиоактивные ядра <sup>19</sup>O (T<sub>½</sub>=29,4 с) и <sup>16</sup>N (T<sub>½</sub>=4 с). Однако активность <sup>19</sup>O и <sup>16</sup>N мала по сравнению с активностью примесей.

Недостатками воды как теплоносителя являются низкая [[температура кипения]] (100&nbsp;°C при давлении 1 атм) и поглощение [[энергетический спектр нейтронов|тепловых нейтронов]]. Первый недостаток устраняется повышением давления в первом контуре. Поглощение тепловых нейтронов водой компенсируют применением [[ядерное топливо|ядерного топлива]] на основе [[обогащение урана|обогащённого урана]].

''См. также'':
* [[Легководный реактор]]
* [[Водо-водяной реактор]]
* [[Графито-водный реактор]]
* [[ВВЭР]]

=== Тяжёлая вода ===
[[Тяжёлая вода]] по своим химическим и теплофизическим свойствам мало отличается от обычной воды. Она практически не поглощает нейтронов, что даёт возможность использовать в качестве ядерного топлива природный уран в реакторах с тяжеловодным замедлителем. Однако тяжёлая вода пока мало применяется в реакторостроении ввиду её высокой стоимости.

''См. также'':
* [[Тяжеловодный ядерный реактор]]
* [[CANDU]]

=== Жидкие металлы ===
Из жидкометаллических теплоносителей наиболее освоен [[натрий]]. Он химически активен с большинством металлов при сравнительно низкой температуре, эта активность натрия обусловливается примесью оксидов натрия. Поэтому натрий тщательно очищают от оксидов, после чего он не реагирует со многими металлами ([[молибден|Mo]], [[Цирконий|Zr]], [[нержавеющая сталь]] и др.) до 600—900&nbsp;°C.

''См. также'':
* [[Реактор с жидкометаллическим теплоносителем]]
* [[Реактор на быстрых нейтронах]]

=== Органические жидкости ===
Из числа опробованных органических жидкостей наиболее стабильными в условиях повышенных температур и радиоактивного облучения оказались некоторые из полифенилов, в том числе [[дифенил]] и [[трифенил]]. Однако, несмотря на преимущества, такие теплоносители оказались слишком нестойкими к нейтронному облучению, поэтому промышленно такие реакторы не применялись.

''См. также'':
* [[Реактор с органическим теплоносителем]]

=== Газ ===
Основной газовый теплоноситель — [[углекислый газ]]. Он недорог, характеризуется повышенными по сравнению с другими газами плотностью и объёмной [[теплоёмкость]]ю. Коррозионное воздействие углекислого газа на металлы зависит от содержания кислорода. Он присутствует в углекислом газе как примесь и, кроме того, образуется при высоких температурах в процессе диссоциации молекул CO<sub>2</sub> на [[монооксид углерода|окись углерода]] CO и [[кислород]] O<sub>2</sub>.

''См. также'':
* [[Графито-газовый реактор]]
* [[ГТ-МГР]]

== Литература ==
* {{книга|автор=Петунин В. П.|заглавие=Теплоэнергетика ядерных установок|место=М.|издательство=[[Атомиздат]]|год=1960}}
* {{книга|автор=Левин В. Е.|заглавие=Ядерная физика и ядерные реакторы|издание=4-е изд|место=М.|издательство=[[Атомиздат]]|год=1979}}
* {{из|БСЭ|}}

[[Категория:Устройство ядерного реактора]]
[[Категория:Теплоносители]]