Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Атомный реактор

Атомный реактор – устройство для осуществления управляемой цепной реакции деления ядра. Согласно современной классификации существуют атомные реакторы различных типов.

  1. По назначению реакторы бывают:

  1) исследовательские;

  2) энергетические;

  3) реакторы для получения вторичного топлива.

  2. По способу распределения топлива:

  1) гетерогенные реакторы;

  2) гомогенные реакторы.

  3. По виду энергии, которой обладают инициирующие нейтроны:

  1) реакторы на быстрых нейтронах;

  2) реакторы на тепловых нейтронах;

  3) реакторы на промежуточных нейтронах.

  4. По характеру теплоносителя:

  1) теплоноситель – вода;

  2) теплоноситель – газ;

  3) теплоноситель – органическое вещество;

  4) теплоноситель – жидкий металл;

  5) теплоноситель – тяжелая вода;

  6) теплоноситель – расплавленная соль металла.

  5. По виду замедлителя нейтронов:

  1) замедлитель – вода;

  2) замедлитель – тяжелая вода;

  3) замедлитель – графит;

  4) замедлитель – бериллий;

  5) замедлитель отсутствует.

  6. По степени обогащения топлива:

  1) реакторы, работающие на естественном уране;

  2) реакторы, работающие на слабо обогащенном уране;

  3) реакторы, работающие на чистом делящемся изотопе урана.

Предпосылками к созданию атомного реактора явились проведенная Э. Резерфордом в 1919 г. первая ядерная реакция, открытие Ф. Жолио и И. Жолио-Кюри в 1934 г. искусственной радиоактивности.

Первый атомный реактор был запущен в США в 1942 г. Его конструктором явился итальянский физик Энрико Ферми. В 1930 г. Ферми был назначен Муссолини членом Королевской академии Италии. В этом же году началась работа Энрико Ферми по созданию атомного реактора. К 1934 г. Ферми со своими сподвижниками добились значительных результатов, была опубликована статья под названием «К теории бета-лучей». В 1938 г. Ферми вместе с женой, еврейкой по национальности, эмигрируют из нацистской Италии в США. Как говорится, жизнь полна неожиданностей. Эмиграция Ферми была вынужденной. Он, как и многие другие выдающиеся деятели науки и культуры, покинул Италию из-за установившегося в ней господства националистического строя. Вынудив Ферми уехать из страны, Муссолини и его правительство не могли предположить, что труды Энрико Ферми в конечном счете обратятся против Италии и ее союзников. Ведь Соединенные Штаты Америки и Италия во время Второй мировой войны находились в противоборствующих коалициях.

В этом же году Энрико Ферми получает Нобелевскую премию по физике. В 1942 г. Ферми становится руководителем проекта по созданию первого в мире атомного реактора.

Первый в Советском Союзе атомный реактор был создан в 1946 г. Операцией руководил Игорь Васильевич Курчатов, занимавшийся разработкой ядерных реакций с 1943 г.

Быстрый реактор

Быстрый реактор – разновидность ядерного реактора, в котором для управляемой цепной реакции деления ядра используются быстрые нейтроны.

Нейтрон является элементарной частицей с нулевым зарядом. Открытие нейтрона принадлежит Дж. Чэдвику, но его существование предсказывалось задолго до научного подтверждения существования этой частицы. Сразу же после открытия нейтрона начались работы по созданию реакторов, работающих на энергии этих частиц. В нашей стране подобными исследованиями руководил А. И. Лейпунский. Именно под его контролем были созданы такие реакторы, как БР-5, БОР-60, БН-350, БН-600. Первым реактором, работающим на быстрых нейтронах, был реактор БР-5. Запуск этого реактора был осуществлен в 1959 г. Данный быстрый реактор являлся первопроходцем, предназначенным не для промышленной эксплуатации, а для подтверждения теории быстрых нейтронов. Первым же быстрым реактором, работающим в промышленных масштабах, стал пущенный в 1972 г. БН-350.

Ветроагрегат

Ветроагрегат – функционирующая система, образованная ветродвигателем и устройствами, приводимыми в движение ветродвигателем.

Принцип действия всех типов ветроагрегатов такой же, как и ветродвигателей. Поток ветра приводит рабочее колесо во вращение, при этом крутящий момент посредством функционирования системы передач поступает к валу генератора, который вырабатывает энергию. Нужно сказать, что в подобной системе количество вырабатываемой энергии прямо пропорционально диаметру рабочего колеса.

Согласно современной классификации все ветродвигатели могут быть разделены на:

  1) ветродвигатели, имеющие горизонтальную ось вращения, т. е. крыльчатые;

  2) ветродвигатели с вертикальной осью вращения, т. е. карусельные.

Использование энергии ветра известно с древнейших времен. Вспомним хотя бы ветряные мельницы, получившие повсеместное распространение в Средние века. Более сложным устройством, использующим энергию ветра, было парусное судно, что относится примерно к XVI в. Таким образом, использование ветра в качестве бесплатного источника энергии было очень актуально. Но и в настоящее время, несмотря на то что наука и техника по сравнению со Средними веками шагнули намного дальше, имеет место использование энергии ветра. Это связано с ее дешевизной и с отсутствием загрязнения окружающей среды, которое мы имеем, используя различное топливо. Во второй половине XX столетия были достаточно широко распространены ветроэлектростанции, ветроустановки, применяемые в сельском хозяйстве. В настоящее время можно встретить рекламные щиты, функционирующие по принципу ветроагрегата. Но, несмотря на ряд положительных свойств, у ветроагрегатов имеется один существенный недостаток по сравнению с топливными конструкциями – это зависимость от погодных условий.

Ветродвигатель

Ветродвигатель – устройство, которое использует энергию ветра, осуществляет ее преобразование в механическую энергию.

Работы многих испытателей были посвящены этой проблеме. Но первые разработки теории ветродвигателя относятся к началу XX столетия. Здесь прежде всего хочется упомянуть нашего соотечественника В. Залевского.

Принцип действия всех типов ветродвигателей одинаков, он такой же, как у ветродувов.

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика – отрасль энергетики, которая осуществляет разработку и создание методов и аппаратов для использования энергии ветра и преобразования ее в тепловую, электрическую или механическую энергию. Разработке методов и аппаратов для осуществления подобного преобразования энергии ветра предшествовало создание флюгеров (устройств для определения направления ветра) и анемометра (прибора для определения скорости ветра). Одними из первых и наиболее простых устройств для преобразования энергии ветра в механическую энергию были ветряные мельницы и ветряки.

Первые разработки теории ветродвигателя относятся к началу XX столетия. Здесь, прежде всего, хочется упомянуть нашего соотечественника В. Залевского. На первый взгляд может показаться, что использование энергии ветра в начале XX в., по меньшей мере, нерационально, что есть другие, гораздо более эффективные источники энергии, но нужно помнить: мир с 1914 по 1918 г. находился в состоянии войны, поэтому дешевый источник энергии был просто необходим. Таким источником и явился ветер. Кстати, разработка теории использования энергии ветра советским ученым не значит, что подобный вид энергии применялся только в нашей стране. Многие страны Европы и США приступили к созданию станций и промышленных предприятий на основе энергии ветра.

Вихревая топка

Вихревая топка – конструкция, предназначенная для температурной обработки жидкого и твердого топлива в газообразное горючее топливо с температурой от 500 до 1200 К. В структуре вихревой топки различают загрузочный бункер, камеру возгорания и камеру газообразования. Принцип работы вихревой топки заключается в образовании газообразного топлива из жидкого или твердого под действием высоких температур и без доступа кислорода, подобный процесс получил название «пиролиз».

Широкое распространение вихревых топок обусловлено повышением тарифов на топливо. Использование же подобных конструкций позволяет снизить затраты. Например, на деревоперерабатывающих предприятиях остается большое количество отходов, которые могут использоваться в вихревых топках для получения газообразного топлива.

Вихрекамерный двигатель

Вихрекамерный двигатель – двигатель внутреннего сгорания (зачастую, как правило, это дизель), внутри которого каждый цилиндр соединен с вихревой камерой, где происходит смесеобразование топлива с интенсивной турбулентностью воздуха. Воздух подают в камеру сгорания в форме шаров, для соединения с цилиндром двигателя имеется сложный тангенциальный канал. К основным преимуществам вихрекамерных двигателей можно отнести следующее: