Горение ядерное

При расщеплении урана-235 в атомном котле имеют место три явления во-первых, освобождение определенного количества нейтронов. Один из этих нейтронов должен быть использован для начала цепной реакции, которая поддерживает горение ядерного горючего. Другой нейтрон попадает в ядро нерасщепляющегося урана-238 и превращает его в расщепляющийся плутоний. И, наконец, высвобождается огромное количество атомной энергии, которая в [c.443]

Спустя несколько месяцев экспериментально подтвердилось предположение теоретиков о том, что расщепление урана сопровождается испусканием дополнительных нейтронов. Стало ясно подобно горению, ядерная реакция может поддерживаться сама собой. До открытия деления ученые скептически относились к возможности освоения ядерной энергии в ближайшие 100—200 лет. [c.82]

Процесс горения ядерного топлива происходит в активной зоне ядерного реактора (рис. 15.85), представляющей собой совокупность определенным образом размещенных тепловыделяющих элементов 3 (ТВЭЛов) — тонкостенных металлических трубок с урановым топливом. В показанном на рис. 15.85 реакторе деление ядер осуществляется тепловыми нейтронами. Поэтому в активной зоне между ТВЭЛами расположен замедлитель 2, снижающий энергию быстрых нейтронов до энергии, соответствующей тепловым нейтронам. В качестве замедлителя используется графит или вода. В некоторых реакторах функции замедлителя 2 и теплоносителя 6 выполняет одно и то же вещество — чаще всего вода. [c.525]

Для уменьшения утечки нейтронов активную зону снабжают отражателем 4- Отражатель не поглощает нейтроны, а отражает их, возвращая в активную зону. Уменьшение утечки нейтронов в окружающую среду позволяет снизить критическую массу, а следовательно, более эффективно вести процесс горения ядерного топлива. Отвод тепла от реактора осуществляется с помощью теплоносителя 6, который прокачивается через активную зону, охлаждая ТВЭЛы. Размер активной зоны реактора невелик, но в то же время для отвода большого количества тепловой энергии требуется большая поверхность охлаждения. Это достигается расположением в активной зоне многочисленных каналов, в которые и погружены тепловыделяющие элементы. Корпус реактора для защиты персонала и оборудования от ядерных излучений окружен слоем бетона — биологической защитой 5. [c.525]

Тематику этих исследований, публикуемых в журналах прикладной физики, механики и математики, в общих чертах можно охарактеризовать следующим образом. Первая группа дисциплин объединяет химическую, топливную и пищевую промышленность, агротехнику, целлюлозно-бумажную промышленность, коллоидную химию и физику грунтов. Каждая из дисциплин рассматривает ряд вопросов, касающихся транспортеров, пневматических конвейеров, гетерогенных реакторов, распылительных сушилок, псевдоожижения, осаждения, уплотненных слоев, экстракции, абсорбции, испарения и вихревых уловителей. В группе дисциплин, включающих метеорологию, геофизику, электротехнику, сантехнику, гидравлику, фоторепродукцию и реологию, мы сталкиваемся с такими вопросами, как седиментация, пористость сред, перенос и рассеяние, выпадение радиоактивных осадков, контроль за загрязнением воздуха и воды, образование заряда на каплях и коалесценция, электростатическое осаждение и ксерография. В механике, ядерной и вакуумной технике, акустике и медицине исследуются процессы горения, кипения, распыления, кавитации, перекачивания криогенных жидкостей, подачи теплоносителя и топлива в реакторах, затухания и дисперсии звука, обнаружения подводных объектов, течения и свертывания крови. В общих разделах космической науки и техники исследуются сопротивление движению искусственных спутников, взаимодействие космических аппаратов с ионосферой, использование коллоидного топлива для ракетных двигателей, рассеяние радиоволн, абляция, ракетные двигатели на металлизированном топливе, МГД-генераторы и ускорители. [c.9]

Если энергия затрачивается на излучение, то туманность постепенно сжимается и становится еще более горячей, т. е. ее средняя температура возрастает тем быстрее, чем быстрее она излучает энергию и при этом сжимается. Уравнение (117) показывает, как связана уменьшающаяся величина радиуса звезды за с ее возрастающей средней температурой Тср. В конце концов эта температура становится настолько высокой, что могут начаться ядерные реакции ). Когда главным источником энергии становятся ядерные реакции, гравитационное сжатие звезды замедляется или совсем прекращается, потому что увеличение давления излучения противодействует дальнейшему сжатию звездного вещества. Таково нынешнее состояние нашего Солнца. Приблизительно через 7-10 лет, когда в результате термоядерного горения большая часть водорода Солнца превратится в гелий, опять начнется сжатие и возобновится процесс постепенного повышения средней температуры внутри Солнца ). [c.305]

В этом случае внутреннее давление существенно зависит от температуры, и ядро звезды может, следовательно, регулировать темп горения углерода. Поэтому неустойчивость — гидростатическая неустойчивость — и, как следствие, имплозия возникают только после образования железного ядра, т. е. ядра звезды, состоящего из атомных ядер группы железа. Проследим за возникновением этой неустойчивости. Лишенное ядерных источников энергии железное ядро звезды (опять-таки из-за нейтринных потерь) быстро разогревается и уплотняется. На первых порах темп гравитационного сжатия, определяемый нейтринными потерями, будет таким, что ядро звезды успеет подстроиться под изменяющиеся условия и останется в гидростатическом равновесии. Однако при температурах Т Ъ-10 К или при плотностях р > 1,15-10 г/см включаются столь мощные холодильники , что гидростатическое равновесие ядра звезды обязательно должно нарушиться. Какая величина быстрее достигнет критического значения при гравитационном сжатии — температура или плотность, определяется массой углеродного ядра. [c.618]

При полетах в атмосфере Земли в качестве окислителя можно использовать атмосферный кислород. Забираемый для этой цели из атмосферы воздух вместе с топливом, имеющимся на борту летательного аппарата (в перспективе вместо энергии горения для подогрева рабочей среды можно использовать энергию ядерных реакций), можно использовать для образования реактивной струи, создающей тягу. Важно, что обычно в рабочем газе вес воздуха значительно превышает вес топлива. Этот процесс непосредственно осуществляется в воздушно-реактивных двигателях (ВРД). Атмосферный воздух используют также в поршневых и газотурбинных двигателях, в которых энергия продуктов горения с помощью турбины преобразуется в механическую энергию, используемую в свою очередь для вращения винта (компрессора), передающего механическую энергию воздуху или воде для создания реактивной струи, обусловливающей появление тяги. [c.130]

Источником теплоты является топливо, используемое в настоящее время во все возрастающих количествах. При горении органического топлива протекают химические реакции соединения горючих элементов топлива (углерода С, водорода Н и серы S) с окислителем — главным образом кислородом воздуха. Реакции горения протекают с выделением тепла при образовании более стойких соединений — СО2, SO2 и Н2О. Эти реакции связаны с изменением электронных оболочек атомов и не касаются ядер, так как при химических реакциях ядра реагирующих атомов остаются нетронутыми и целиком переходят в молекулы новых соединений. В 1954 г., после пуска в СССР первой в мире промышленной атомной электростанции мощностью 5 Мет, наступил век промышленного использования ядерного топлива, т. е. тепла, выделяющегося при реакциях распада атомных ядер некоторых изотопов тяжелых элементов и Ри . Вследствие ограниченности ресурсов топлива в Европейской части СССР, а также в районах, удаленных от месторождений органического топлива, в СССР строят мощные атомные электрические станции, и тем не менее основным источником тепла остается органическое топливо, о котором ниже приведены краткие сведения. В качестве топлива используют различные сложные органические соединения в твердом, жидком и газообразном состоянии. В табл. 16-1 приведена общепринятая классификация топлива по его происхождению и агрегатному состоянию. [c.206]

Так как инертный газ будет находиться в ядерном реакторе весьма непродолжительное время, а теплопроводность газа очень мала, то, чтобы нагреть, его нужно пропустить через какое-то пористое вещество, имеющее температуру реактора. Технически осуществить это еще очень сложно, потому что с повышением температуры управление ядерным реактором становится все более затруднительным и возникает опасность взрыва ракеты. И к тому же существующие конструкционные материалы— жаропрочные металлы и сплавы — не позволяют поднять температуру в реакторе выше температуры горения обычных химических топлив. [c.190]

Энергии, выделенной при образовании одной молекулы двуокиси углерода (при сгорании угля), достаточно для того, чтобы началось горение соседних атомов углерода. Таким образом, химическое горение является примером самоподдерживающейся цепной реакции однажды начавшись, она быстро распространяется по всему горючему (по цепочкам участвующих в ней атомов). При благоприятных условиях ядерное расщепление также может стать самоподдерживающимся процессом, однако, как мы увидим, крайне мало химических элементов, которые можно рассматривать как ядерное горючее . Так, уран — единственный встречающийся в природе элемент, в котором расщепление может превратиться в самоподдерживающуюся реакцию, а плутоний — другое основное ядерное топливо — получается искус- [c.50]

I. Образование крупных блоков дробленого сланца с помощью серии последовательно взрываемых ядерных зарядов (рис. 54). Блоки разделены целиками сланца, нарушенными трещинами. Зар яды располагают через интервалы, обеспечивающие максимальный эффект дробления сланца. При этом 5 = 47 А = 72R , где 5 — интервал между зарядами, м] R — радиус полости испарения—сжатия, м] А — количество сланца, раздробленного отдельным зарядом, т. Фронтом горения в блоке управляют соответствующей регулировкой подачи свежего воздуха. [c.142]

Потери энергии звёзд на излучение компенсируются ядерным энерговыделением. Эволюция звёзд может быть охарактеризована как смена источников энерговыделения. Звёзды могут проходить стадии термоядерного горения водорода, гелия, углерода, кислорода, неона и г. д. до образования ядер из смеси изотопов Ге и N1. Если конкретная задача М. з. требует знания детального хим. состава, то на каждом интервале времени решаются системы ур-ний типа (1), учитывающие десятки изотопов и ядерных реакций. Г и расчёте эволюции звёзд в энерговыделении необходимо учесть изменение внутр. энергии со временем и работу сил давления (т. н. гравитационное энерговыделение е ) [c.176]

При более высоких темп-рах (Г 10 К) становятся возможными реакции горения углерода и кислорода с образованием изотопов элементов от неона до кремния. Во взрывном Н. сеть ядерных реакций (рис. 1), протекающих при Т 3-10 —101 в условиях термодина-мич. равновесия (т. н. -процесс), приводит к образованию железа и соседних с ним элементов в области [c.364]

Тепловое время определяет скорость охлаждения или нагрева звезды. При охлаждении в отсутствие ядерного горения RL, поскольку запас энергии [c.489]

Ядерное время х определяет скорость изменения хим. состава (концентраций элементов) при ядерном горении. Обычно используют концентрацию (содержание) по массе Xi—долю массы единицы объёма, приходящуюся на данный элемент i. Ядерное время очень резко (экспоненциально) зависит от темп-ры. В нормальных звёздах, где поддерживается гидростатич. равновесие, это время, как правило, много больше др. характерных времён. При быстром ядерном горении т связано с тепловым временем [c.489]

В процессе ядерного горения происходят медленное изменение хим. состава звезды и, как следствие, изменения всех её параметров. Осн. ур-киями, описывающими эволюцию хим. состава, являются [c.490]

Здесь m, и m,. —массы протона, а-частицы и углерода Хн, и Х< с—содержания (по массе) водорода, гелия и С е и Q—скорость энерговыделения и энерге-тич. выход для соответствующих цепочек ядерных реакций (см. ниже). При расчётах поздних стадий эволюции массивных звёзд учитывают горение более тяжёлых элемен- [c.490]

Таким образом, ни по физическим свойствам, ни по форме, ни структурно ядерное топливо не сравнимо с органическим. Тем не менее основное назначение активной зоны энергетического реактора — производить тепловую энергию. В этом отношении активная зона реактора выполняет роль обычного котла или камеры сгорания двигателя, когда в них сжигается органическое топливо. Такая аналогия с привычным процессом обычной тепловой энергетики вполне правомерно позволила называть урановую и уран-плутониевую загрузку реактора ядерным топливом, а процессы деления и расходования делящихся элементов в реакторе — сжиганием , или выгоранием ядерного топлива, хотя, разумеется, никакого горения и сжигания в традиционном понимании этих слов в реакторе не происходит. [c.86]

Хотя двигатель Стирлинга и получает энергию извне, его нельзя с достаточной строгостью назвать двигателем внешнего сгорания, поскольку любой источник тепла с подходящей температурой, например сфокусированная солнечная энергия, аккумулированная тепловая энергия, тепловая энергия, выделяющаяся при горении металла, ядерная энергия и т. п., может быть использован для этой цели. В настоящее время в большинстве установок с двигателями Стирлинга применяется жидкое топливо из-за простоты его использования и из-за требований, обусловленных конкретным назначением установки. При использовании системы сгорания для нагрева рабочего тела применяют непрерывный процесс горения, что позволяет сжигать различные виды топлива, которые эффективно сгорают, не создавая опасности попадания твердых частиц из топлива, окислителя или окружающего пространства в рабочие цилиндры. При использовании для сжигания жидких топлив непрерывное горение можно легко регулировать, в результате чего снижается уровень выбросов, особенно несгоревших углеводородов и окиси углерода, однако, чтобы понизить содержание окислов азота, необходимы дополнительные меры. [c.19]

Если максимальная температура при горении химического топлива достигает 3000° С, то в ядерном реакторе теоретически может быть получена температура в несколько миллионов градусов. Это обстоятельство открывает широкие перспективы создания в будущем высокотемпературных термодинамических циклов с хорошей эффективностью использования источника энергии. [c.203]

Итак, процесс горения ядерного топлива с заданным уровнем выделения тепловой энергии возможен липп> при А = 1. Осуществить это условие можно, если скорость образования новых нейтронов будет такой, чтобы постоянно компенсировались утечка и поглощение нейтронов. Установлено, что цепная самоподдерживающаяся реакция деления может идти лишь при наличии определенных массы и объема ядерного топлива. В этом случае количество ядерного топлива называется критической массой, а объем — критическим размером. Например, расчетная критическая масса чистого урана-235 равна 42 кг, при этом критический размер составляет 16.2 см, что представляет собой диаметр сферы, в которую заключена эта масса. [c.524]

Водород является перспективным топливом на автомобильном транспорте, практически идеальным топливом тепловых двигателей. Основные положительные свойства — широкий диапазон воспламеняемости по составу смеси (а = 0,15. .. 10,0), высокая скорость горения, низкая энергия воспламенения смеси. При сгорании водорода единственным токсичным компонентом могут быть окислы азота (не считая продуктов сгорания моторных масел). Широкие пределы воспламенения водородовоздушных смесей в двигателях с искровым зажиганием позволяют перейти на качественное регулирование, исключить дроссельные потери, присущие бензиновым двигателям, тем самым повысить индикаторный КПД на малых нагрузках. Снижение выбросов окислов азота в водородном двигателе возможно за счет существенного обеднения смеси (а> 2). Водород как самостоятельное топливо пока не может получить широкого распространения из-за отсутствия технологии производства в широких масштабах и трудностей хранения на борту автомобиля (необходимы криогенные или металлогидридные емкости). В перспективе водород, полученный из воды с помощью ядерной энергии, может быть использован для полной замены бензина и синтетических топлив. [c.55]

Теоретически можно указать два возможных источника энергии вспышки сверхновой. Первым источником являются уже знакомые нам ядерные реакции. Как мы увидим ниже, опасность ядер-ного взрыва подстерегает звезду на стадии сжигания в ее центральных областях ядер изотопа углерода При горении углерода выделяется энергия Q, равная примерно 1 МэВ на нуклон. Поэтому для получения наблюдаемой при вспышке сверхновой энергии достаточно взрывным образом сжечь 1—2 солнечные массы углерода [c.616]

Ne и Na непосредственно при горении углерода. Образование более тяжелых ядер происходит с участием множества различных ядерных реакций. Детали этого процесса зависят от сечений, подчас неизмеряемых на опыте (например, сечений реакций с нестабильными ядрами), плотности и температуры вещества, механизма. его выброса. [c.627]

Предлагаемая книга появилась в результате продолжавшегося несколько лет сбора информации и идей во многих областях, относящихся к энергетике и окружающей среде, областях, в которых физика находила применение прежде и находит его теперь. Самые разнообразные отрасли знаний — например, теория горения, метеорология, ядерная энергетика, устройство солнечных батарей и многие другие освещены в этой книге. Однако целый ряд интереснейших проблем так и не удалось затронуть из-за их многочисленности. В книге содержг.тся гораздо больше материа.та, чем для программы, рассчитанной на один или даже два семестра. Благодаря этому курс менее систематизирован, чем обычно, и его даже можно приспособить к текущим запросам как студентов, так и самого преподавателя. [c.8]

Из-за низкой проницаемости сланца газовоздушная смесь при разогреве, а затем при горении контактирует только с тонким приповерхностным слоем кусков. Отсюда количество выделившейся нефти и остаточного кокса в сгоревшем сланце зависит от удельной обнаженной поверхности, а значит, и крупности кусков. По данным опытной перегонки в Ларами, проект Бронко рассчитан на 80%-ное извлечение нефти из ядерной реторты. Средняя скорость продвижения фронта горения предполагается не выше 0,5 м1сутки, и сжигание всего дробленого сланца в эллипсоиде-реторте займет не менее года. [c.152]

К важным следствиям приводит А. на белые карлики. В результате А. хим. состав поверхностных слоев может существенно отличаться от хим. состава внутр. областей. Водородно-гелиевый слои на поверхности белого карлика с ростом массы слоя становится не-усто1гчивым относительно ядерного горения. Проие-ходит теп,10вая вспышка, приводящая к появлению новой звезды,. Аналогичные термоядерные взрывы в слое у поверхности нейтронной звезды могут объяснить существование вспыхивающих рентг. источников. [c.34]

Н. у. м. ф. возникают также как результат применения приближения Хартри — Фека к многочастичным квантовомеханич. системам и имеют в этом качестве применения в атомной В ядерной физике. Еще одним источником Н. у. м. ф. является хим. физика. Это— Н. у. диффузии, описывающие волны горения и детонации, а также колебат. хим. реакции (см. Автоволны). К ним примыкают возникшие в биофизике ур-ния, описывающие распространение импульса по нервному волокну. Ур-ния этих типов возникают в задачах о самоорганизации (см. Синергетика) и диссипативных структурах. [c.315]

После угасания гелиевого источника в слое завершается процесс ядерного горения в звезде. Звёздный остаток (ядро звезды), состоящий в основном из углерода и кислорода, проходит фазу конечного сжатия, его темп-ра повышается. Затем наступает стадия охлаждения при пост, радиусе, и звезда в конце своей эволюции превращается в белый карлик. За это время выброшенное вещество ионизуется (из-за роста темп-ры звезды), образуя компактную зону НП,к-рая затем превращается в яркую, оптически толстую, молодую П. т. Постепенно расширяясь, туманность становится менее плотной и оптически тонкой, её поверхностная яркость падает, и в конце концов туманность становится невидимой. Скорость расширения П. т, невелика ( 20км/с), время жизни в космич. шкале времени сравнительно мало 10 лет). Непосредств. родоначальниками П. т. могут быть красные гиганты — полуправильные пере-620 менные или переменные типа Миры Кита (см. Перемен- [c.620]

Для С. поздних спектральных классов характерны мвогочисл. аномалии хим. состава, связанные с проникновением конвекции из оболочки в область интенсивного ядерного горения, где происходит синтез хим. элементов. При взрывах С. как сверхновых п выбросах [c.425]

Массивные звёзды (Л/>10 Mq) проходят эволюц. путь горения вплоть до образования звёздного ядра из самого стабильного (макс. энергия связи на нуклон) элемента Fe. В таком ядре выделение ядерной энергии невозможно, рост давления не компенсирует рост сил тяготения при росте плотности и медленное квазистатич. сжатие сменяется быстрым коллапсом—происходит потеря гидродинамич. устойчивости и взрыв сверхновой звезды. При быстром сжатии до плотности р, близкой к плотности вещества в атомном ядре, выделяется огромное кол-во гравитац. энергии — в ss20 раз больше, чем за всё время ядерной эволюции, длящейся десятки млн. лет. Подавляющая часть этой энергии уносится нейтрино. После взрыва и сброса оболочки образуется остаток в виде ней тронной звезды — второй тип мёртвых звёзд. [c.488]

Q порядка гравитац. энергии звезды в этом случае с,1, часто наз. временем Кельвина — [ельмгольца. В случае быстрого ядерного горения в отсутствие гидродинамич. движений, когда время нагрева х,(, ТСс/е, где е — [c.489]

Осн. фактором, определяющим распределение темп-ры в звезде, является скорость потери энергии (светимость), зависящая от испрозротюсти звёздных недр. Скорость Э. 3. без источников энергии определяется запасами тепловой и гравитац. энергии и скоростью остывания, а включение ядерных реакций эквивалентно увеличению запасов тепловой энергии и уменьшению скорости эволюции. Фак-тич. светимость звезды определяется её структурой и не зависит от скорости протекания ядерных реакций. Рассмотрим, напр., переход от стадии гравитац. сжатия к стадии ГП звезды с Л/-1 Л/ . Если бы звезда излучала только за счёт запаса гравитат энергии, то характерное время её жизни (время Э. з.) составляло бы 2.5 10 лет. По мере излучения энергии и сжатия темп-ра в центре звезды растёт и ядерное тепловыделение увеличивается до тех пор, пока не уравновесит потери на излучение (светимость). Начиная с этого момента гравитац. сжатие прекращается и звезда застывает на ГП, пока не выгорит водород и не образуется гелиевое ядро. Для такой звезды за счёт горения водорода время жизни увеличивается почти на три порядка, достигая 10 лет. Аналогично горение очередного ядерного горючего замораживает звезду в нек-ром др. состоянии. Точку (на ГРД), в к-рой происходит замораживание звезды, определяет зависимость скорости ядерных реакций данного горючего от темп-ры. Чем больше заряд ядра горючего, тем большая темп-ра требуется для обеспечения данной скорости тепловыделения (из-за роста высоты кулоиовского барьера ядра горючего). Однако при росте темп-ры и плотности светимость звезды, являющаяся ф-цией состояния, также возрастает. Поэтому по мере эволюции и образования всё более тяжёлых элементов в центр, ядре светимость растёт почти монотонно. [c.489]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...