25. detsembril 1946. a. Inglise keeles tähistatakse tuumareaktorit sõnaga pile, mis tähendab virna. Esimene tuumareaktor oligi oma olemuselt virn, sest ta koosnes mitmesajast suurte grafiittelliste kihist, mis kokku moodustasid midagi tohutu grafiitkera taolist. Kera suhteliselt väikeses keskosas, reaktori nn aktiivtsoonis, läbis telliseid kaks silindrilist avaust, millesse asetati metallilist uraani või selle oksiide sisaldavad alumiiniumpadrunid. Kokku viidi aktiivtsooni umbes 50 tonni uraani, mille mass ületas kriitilise massi ja milles seetõttu võis kulgeda isearenev lõhustumis-ahelreaktsioon. Aktiivtsoonis uraanipadrunite vahel olev grafiit etendas neutroniaeglusti osa, välised kompaktsed grafiidikihid aga moodustasid peegeldi, mis suunas neutronid tagasi aktiivtsooni, kui nad sealt uraani-235 tuumasid lõhustamata või uraani-238 tuumades neeldumata välja lendasid. Et ahelreaktsioon ei algaks enneaegselt, paigutati
sisaldavad kaadiumi või boori, st aineid, mis neelavad hästi neutroneid). Loodusliku uraani kiiritamisel aeglaste neutronitega neeldub enamus neutronitest mitte uraani U (238, 92) vaid uraani (235,92) tuumades ning kutsub esile nende tuumade lõhustumise. Et tekitada ahelreaktsiooni looduslikus uraanis, tuleb vähendada neutronite kiirust. Ruumi, milles toimub ahelreaktsioon, nim reaktori aktiivtsooniks. Reaktori tööd juhitakse tema aktiivtsooni viidavate juht- ehk reguleervarraste abil. Enne reaktori käivitamist on juhtvardad täielikult aktiivtsooni viidud. Vardad neelavad suurema osa neutronitest ega lase ahelreaktsioonil tekkida. Reaktori käivitamiseks viiaks ejuhtvardad osaliselt aktiivtsoonist välja ja jäetakse sellisesse asendisse, et energia eraldumine toimuks ettenähtud kiirusega. Et vähendada neutronite kadu aktiivtsoonist, ümbritsetakse see neutronipeegeldiga, mis suunab aktiivtsoonist väljunud neutronid sinna tagasi
lastakse. Tuumareaktoreid leidub tuumajaamades ja allveelaevades. Juhtvardad on selleks, et neelata suurem osa neutronitest ega lasta ahelreaktsioonil toimuda. Juhtvarrastest on tavaliselt uraani isotoobid või plutooniumi isotoobid. Tuumareaktorites kasutatakse tavaliselt aeglusteid , sest uraani isotoopide tuumad lõhustuvad just väga hästi aeglaste neutronite toimel. Neutronite kao vähendamiseks kasutatakse aktiivtsooni ümbrises neutroneid tagasipeegeldavaid aineid. Reaktor on ümbritsetud massiive betoonist varjega, vältimaks radioaktiivse kiirguse väljapääsu. Esimene allveelaev ,,Nautilus" ehitati 1954. Aastal USA-s Tuumaenergeetika plussid: · Eraldub minimaalselt kasvuhoonegaase või puuduvad üldse. · Ei pruugi saastuda õhk. · Tekib vähe tahkeid jäätmeid. · Saadakse väga palju energiat ja kulub väga vähe selle saamiseks. · Tootmiskulud on energial väiksed
1) baasil töötavad reaktorid.Kasutatakse rikastatud uraani. 2) Pu-d tootvad reaktorid e briiderreaktorid. 9.Reaktori koostisosad ja nendes kasutatavad materjalid. 1) Aktiivtsoon ehk reaktori süda seal toimud ahelreaktsioon. · Uraani vardad · Neutronite aeglusti vardad(grafiidivardad) võtab neutronite kiiruse maha;(osades kasutatakse deuteeriumi) · Reguleerimis- ehk juhtvardad(Boor,Cd) 2) Neutronite peegeldi(Be) peegeldab neutronid tagasi aktiivtsooni. 3) Soojusvahetaja vedelik tavaline vesi/raske vesi/vedel Na kannab reaktoris tekkinud energia soojusvahetisse. 4) Kiirguskaitse 2m paksune betoon. 10.Miks on termotuumareaktsiooni tekkimiseks vaja ülikõrget temperatuuri? Termotuumareaktsiooni tekkimiseks on vaja ülikerget temperatuuri selleks ,et kergemad aatomituumad saaksid ühineda. 11. Heeliumi tekkimine Päikesel etappide kaupa.Võrrandid. 1) Prooton põrkab elektroniga ning põrkel tekib neutron ja eraldub neutriino.
See sõltub lühustauva aine mõõtmetest ja suureneb koos mõõtmete suurenemisega. KILDTUUM moodustub tuuma deformatsiooni lõpptulemusena, neutronite ülejääk TUUMAREAKTOR Juhtvardad neutroneid neelav materjal, kas tuumareaktor töötab või mitte, kasut. kaadmiumi või boori Tuumkütus kasut. uraani või pentooniumi Aeglusti - kasut. grafiiti või rasket vett Neutronite peegeldi kasut. nt berülliumi, mis suunab olulise osa neutronitest tagasi reaktori aktiivtsooni Betoonist varje neelab gamma kiirgust ja neutroneid ning väldib radioaktiivse kiirguse väljapääsu Enne reaktori käivitamist on juhtvardad aktiivtsoonis sellise sügavusel, et neutronite paljunemistegur k oleks ühest väiksem ja ahelreaktsiooni ei teki. Reaktsiooni alustamiseks tõstetakse juhtvardad osaliselt aktiivtsoonist välja. Kui on saavutatud planeeritud võimsus, tagatakse k=1-ga, et ahelreaktsioon ei areneks plahvatuseks (esimene alustas tööd 1942. a. Chicagos)
kasutatakse põhiliselt elektrienergia tootmiseks. Reaktori põhiosad on 1) tuumakütus, tavaliselt uraani isotoop U 235. 2) neutronite aeglusti, milleks on tavaliselt grafiit, vesi. 3) juhtvardad, mis neelavad hästi liigseid neutroneid. Juhtvarraste nihutamisega reaktori nn aktiivtsoonis on võimalik ahelreaktsiooni intensiivsust ja seega ka soojusenergia tootmist reguleerida. 4) soojuskandja (tavaliselt vesi), mis aktiivtsooni läbides kuumeneb (aurustub) ja juhitakse auruturbiini, mis omakorda paneb tööle elektrigeneraatori. 5) reaktori betoonist väliskest, mis kaitseb ümbrust radioaktiivse (gamma) kiirguse eest. 6) turvasüsteem, mis tagab reaktori ohutu töötamise. 6) Kirjelda tuumarelva ehitust ja töötamist? - 1) nn tavaline tuumapomm. Ahelreaktsioon tekkeks peab olema piisav kogus lõhustuvat materjali – tuumakütust. Minimaalset tuumakütuse
kiirgust tõkestav eribetoonist kinnine ruumtarind; 4) rõhukindel, enamasti sfäärikujuline, eelnimetatud elemente ja ruumtarindit ümbritsev teraskest; 5) kogu reaktoriseadmestikku väljast kaitsev betoonkuppel, mis peab vastu pidama nt ükskõik millisele maailma maade relvastuses olevale raketile ning välistama radioaktiivsete ainete väljapääsu reaktori purunemisel; 6) vundamendiplaat paksusega ligikaudu 10 m, mis peab kinni pidama reaktori aktiivtsooni täielikul sulamisel tekkiva metallikoguse ning välistama selle jõudmise pinnasesse. Tuumaelektrijaamade eluiga on tavaliselt 30-40 aastat. Pärast seda kõrvaldatakse reaktoreist tuumkütus ja jaam konserveeritakse. Jaama radioaktiivse (reaktori-) osalammutamisele saab asuda enamasti alles 10-20 aasta möödumisel pärast jaamaseismajätmist, kui radioaktiivse kiirguse foon on langenud piisavalt madalale. Kuidas tuumaenergia tekib?
Tuumareaktoreid rak. Energiaallikana elektrijaamades ja ka laevadel. Kriitiline mass-Paljunemistegur k võib saada võrdseks ühega vaid sel tingimusel, kui reaktori mõõtmed ja vastavalt ka uraani mass on mingitest kriitilistest väärtustest suuremad.Kriitiliseks massiks nim lõhustuva aine vähimat massi, mille korral võib tekkida tuumade lõhustumise ahelreaktsioon.Reaktori väikeste mõõtmete korral on neutronite kadu läbi reaktori aktiivtsooni pinna suur. Sünteesireaktsioonid. Lõhustumine pole ainus mõeldav viis tuumaenergia vabastamiseks. Prootonid ja neutronid on kõige tugevamini üksteisega seotud keskmise suurusega tuumades. Neist raua tuumades on eriseoseenergia suurim. Seepärast saab energia vabaneda mitte ainult suurte tuumade lagunemisel keskmisteks, vaid ka kergete tuumade ühinemisel samuti keskmisteks. Kõige soodsam oleks kasutada selleks
hapnikust tekkinud lämmastiku 16N sisalduse tõttu) radioaktiivne, mis nõuab turbiini ümbritsemist kiirguskaitsevarjega. Kuna radioaktiivse isotoobi 16N poolestusaeg on väga väike (7 s), on turbiin praktiliselt kohe pärast väljalülitamist radioaktiivsusvaba. Rõhk reaktoris on enamasti ligikaudu 7,5 MPa ja vee keemistäpp seega ligikaudu 285 oC. Veetase aktiivtsoonis on tavaliselt 12...15 % kütusevarraste ülemistest otstest allpool, mistõttu aktiivtsooni ülemises osas tekib vähem aeglasi neutroneid ja ahelreaktsiooni intensiivsus on seal väiksem kui alumises osas. Nagu survevesireaktoris, nii ka siin mõjuvad soojuskandja temperatuuri tõus ja mullide teke negatiivse stabiliseeriva tagasisidena. Reaktori võimsuse reguleerimiseks vahemikus 70...100 % kasutatakse soojuskandja vooluhulga muutmist, allpool seda aga juhtvarraste sisestamist aktiivtsooni. Reaktori võimsuse reguleerimine on
kiirgust tõkestav eribetoonist kinnine ruumtarind; 4) rõhukindel, enamasti sfäärikujuline, eelnimetatud elemente ja ruumtarindit ümbritsev teraskest; 5) kogu reaktoriseadmestikku väljast kaitsev betoonkuppel, mis peab vastu pidama nt ükskõik millisele maailma maade relvastuses olevale raketile ning välistama radioaktiivsete ainete väljapääsu reaktori purunemisel; 6) vundamendiplaat paksusega ligikaudu 10 m, mis peab kinni pidama reaktori aktiivtsooni täielikul sulamisel tekkiva metallikoguse ning välistama selle jõudmise pinnasesse. Tuumaelektrijaamade eluiga on tavaliselt 30-40 aastat. Pärast seda kõrvaldatakse reaktoreist tuumkütus ja jaam konserveeritakse. Jaama radioaktiivse (reaktori-) osa lammutamisele saab asuda enamasti alles 10-20 aasta möödumisel pärast jaama seismajätmist, kui radioaktiivse kiirguse foon on langenud piisavalt madalale. Tööpõhimõte
· Kaevandada nt süvendis pinnast ja teisaldada see muldesse · Pinnas muldes laiali ajada ja tihendada · Nõlvad tasandada ja viimistleda · Muldkeha lõplikult profileerida, rullida ja viimistleda · Välja vedada ja laotada nõlvadele kasvumuld, täita, tihendada ja viimistleda teepeenrad · Kindlustada nõlvad 18) Külmakerked · Külmatõrjekihi rajamine · Muldkeha vee-soojusreziimi reguleerimine (hüdro- ja soojusisolatsioonikihid; dreenkihid) · Aktiivtsooni pinnaste parendamine lisanditega (side- ja täiteained) · Armeeritud kihid · Drenaaz pinnasevee taseme alandamiseks · Muldkeha eriristprofiilide kasutamine (lamedad nõlvad, perved) 19) Katendi valikule esitatavad nõuded Tuleb lähtuda: · maantee klassist, · ennustuslikust koormussagedusest, · liikluskooseisust ja hüdrogeoloogilistest tingimustest · arvestades teeehituse ja hoiu majanduslikkust ning keskkonnahoidu. · Katend koosneb kattest, alusest, dreenikihist
s = Bqf1f2/E Summeerimismeetod Arvutatakse elementaarkihtide eralduspindadel vundamendi koormusest põhjustatud vertikaalpinge σ´pz = αqt , kus α - pingejaotustegur, mille suuruse saab tabelist (lisa lk.8), olenevalt vaadeldava punkti suhtelisest sügavusest m = 2z/B ja talla külgede suhtest n = L/B, z - vaadeldava punkti sügavus tallast; L ja B - vastavalt talla pikkus (suurem mõõt) ja laius; qt = q – dγ´d - tihendav pinge talla tasapinnas; Pinged tuleb määrata aktiivtsooni za sügavuseni. Viimane leitakse kui sügavus, kus vundamendile mõjuva koormuse põhjustatud lisapinge σ´pz on 5 korda väiksem pinnase omakaalupingest σ´gz. 3. Arvutatakse iga kihi deformatsioon SI = σ´pziΔhi /Ei , kus σ´pzi - keskmine pinge elementaarkihis i; Δhi - kihi i paksus; EI - kihi i deformatsioonimoodul. 4. Vajum leitakse elementaarkihtide deformatsioonide summana 28. PIIRVAJUMID. Piirvajumid
hi kihi i paksus Ei kihi i deformatsioonimoodul i= j s= s i =1 i Koormus vundamendile 333,6 kN/m Taldmiku omakaal 25 · 0,45 · 2,5 = 28,1 kN/m Pinnas taldmikul 0,5· 1,125 · 17,0 + (1,3+0,15) · 1,125 · 17,5 = 38,1 kN/m Kokku 333,6 + 28,1 + 38,1 = 399,8 kN/m Pinnasesurve talla tasapinnas q' = 0,6 · 17,5 = 10,5 kN/m 2 qt = 399,8/2,5 10,5 = 149,4 kN/m2 ' Pinged tuleb määrata aktiivtsooni za sügavuseni. Viimane leitakse kui sügavus, kus vundamendile mõjuva koormuse põhjustatud lisapinge pz on 5 korda väiksem pinnase omakaalu pingest gz: ´pz0,2´gz ´pz - vundamendile mõjuva koormuse põhjustatud lisapinge ´gz pinnase omakaalu pinge n = L/B=12,4/2,5=4,96 m z(m) 'pz 0,2'gz s(m) 0 0 1 149,4 0 0,2 0,25 0,9968 148,9 0,9 0,0037
Tuumakütuse väljapõlemissügavus Väljapõlemissügavus näitab energiakogust, mida me kütuse väljapõlemisel saame, iseloomustab ka kütust. Metalliline uraan 5000-5500 MW*ööp/t 5-6 kg/t UO2 40 000-50 000 MW*ööp/t 40 kg/t Kõigi Kanada (raskevee) reaktorite kütuseks on looduslik uraan, kus on 0,714% 235U. Teised kasutavad rikastatud kütust. Reaktori võimsus on seda suurem, mida kõrgem on aktiivtsooni temperatuur. roo = (k ef – 1)/k ef Q = u*delta t*F Reaktiivsuse temperatuuritegur d roo/ dT: * temperatuuri muutudes muutuvad reaktsiooniristlõiked * temp. muutudes muutub ainete tihedus rikastatud kf = 0,5-0,7 briiderreaktor kf kuni 1,5 Temperatuuri tõustes tõuseb rikastatud neutronite tõustes. Samal ajal väheneb nende neutronite ristlõige. Suureneb neutronite leke. Spektri jäigastumine 135Xe, 149Sm (samaariumi) neutronite neelamise ristlõige temp. tõustes väheneb
L ja B - vastavalt talla pikkus (suurem mõõt) ja laius; qt = q d´d - tihendav pinge talla tasapinnas; ´pz peaks arvesse võtma nii maapinnale lisatud pinase kaalu kui ka eemaldatud pinnase pinget vähenavat mõju (negatiivne koormus planeerimisel või keldri ehitamisel eemaldatud pinnase tõttu). Tuleks arvestada ka naabervundamentide mõju (nurgapunkti meetodil), see on väga töömahukas, mistõttu tehakse selline arvutus vastava programmi abil arvutis. Pinged tuleb määrata aktiivtsooni za sügavuseni. Viimane leitakse kui sügavus, kus vundamendile mõjuva koormuse põhjustatud lisapinge ´pz on 5 korda väiksem pinnase omakaalupingest ´gz. 3. Arvutatakse iga kihi deformatsioon sI = ´pzihi /Ei , kus ´pzi - keskmine pinge elementaarkihis i; hi - kihi i paksus; EI - kihi i deformatsioonimoodul. 4. Vajum leitakse elementaarkihtide deformatsioonide summana i= j si = s
Aurugeneraatorist väljub kuiv küllastunud aur rõhuga 65 70 baari. Turbiini siseneb küllastunud aur. Tuumakütuseks on 34% U-235 sisaldav uraanioksiid- UO 2. Tuuma- kütus on reaktori aktiivtsoonis tsirkooniumi sulamist torudes tablettide kujul. Tuumakütuse ümberpaigutamine ja uue kütuse lisamine toimub tavaliselt korra aastas. Tuumareaktori reguleerimine toimub vedelreguleerimisega, kus reaktori jahutusvees-aeglustis lahustatakse boorhapet. Jooksev võimsuse reguleerimine toimub aktiivtsooni juhitavate boori sisalduvate varrastega. Tuumareaktor ja aurugeneraatorid on ümbritsetud kaitsekupliga, mis avarii korral väldib radioaktiivsete heitmete sattumise ümbruskonda. Tingituna turbiini siseneva auru madalatest parameetritest on tsükli kasutegur 30 33%. Võrreldes sama võimsusega fossiilkütusel töötava elektrijaamaga on jahutusvee kulu oluliselt suurem. Tuumaelektrijaama ehitamine nõuab suuri investeeringuid. Investeeringu osa elektrienergia hinnas on umbes 60%
Otsesed paigutiste mõõtmised vundamendi mudelite all näitavad, et deformeeruv tsoon ulatub seda sügavamale, mida kokkusurutavam on pinnas. Nõrkades pinnastes võib deformeeruva kihi paksus olla oluliselt suurem ja otstarbekas on võtta arvesse vajumid selliste kihtide kogu ulatuses. Tallinna kesklinnas, Kaubamaja kõrval asuva endise Tööstusprojekti hoone projekteerimisel lähtuti vajumi arvutamisel tolleaegsete normide (SNiP) tingimusest (zp = 0,2 zg )aktiivtsooni paksuse leidmisel. Vundamendi all on umbes 10 m paksune vähekokkusurutav liivakiht ja selle all enamasti voolava konsistentsiga mölli ja savipinnaste 20 m paksune kompleks. Aktiivtsoon jäi tervenisti liivakihi sisse ning arvutuslik vajum oli 2 3 cm. Tegelikud hoone mõõdetud vajumid on ligemale 10 korda suuremad. Liiva suhteliselt väike deformeeritavus sellist suurt vajumit ei saa põhjustada ja see on seletatav ainult liiva all oleva savikompleksi kokkusurumisega.
annaabi.ee 
