Заключение

Итог изложенному в этой главе можно подвести в виде следующей таблицы.

КОМПОНЕНТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА И МАТЕРИАЛЫ

Компонент	Применение	Материал
Топливо	Для осуществления реакции деления и выработки энергии.	U238, U235, Pu239
Замедлитель	Для замедления быстрых нейтронов деления до тепловых энергий.	H2O, D2O, графит, Be
Отражатель	Для уменьшения утечки нейтронов, для защиты конструкций и персонала от ионизирующих излучений.	То же, что и в замедлителе.
Теплоноситель	Для отвода тепла из активной зоны реактора.	H2O, D2O, СO2, воздух, He, Na, висмут, свинец.
Управляющие стержни	Для управления критичностью и мощностью.	Cd, B, Hf, Gd, Eu, In.
Конструкционные материалы	Для оболочек топлива, для сооружения активной зоны.	Нерж. Сталь, Zr, Al и т.п.
Защита	Для защиты конструкций и персонала от ионизирующих излучений.	Погл. материалы, бетон, H2O, свинец.

Глава 2. Способы преобразования энергии деления в полезную работу

2.1. Коэффициент полезного действия

При преобразовании энергии часть ее теряется. Если в некоторой машине или аппарате осуществляется процесс преобразования и/или передачи энергии, то эффективность этого процесса обычно характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД). Схема такого устройства –имеет вид, изображенный на рис. 2.1.

Рис. 2.1

КПД определяется как отношение полезной работы к подведенной энергии: =Е_пол/Е_под. Из закона сохранения энергии Е_под=Е_пол+Е_пот, тогда

Из курса термодинамики известно, что для непрерывного получения работы из теплоты необходимо иметь рабочее тело, которое осуществляло бы последовательность круговых процессов, т.е. таких процессов, при которых оно периодически возвращалось бы в исходное состояние. В каждом цикле кругового процесса рабочее тело получает некоторое количество теплоты Q₁ от первичного источника энергии (в нашем случае от ядерного топлива) при достаточно высокой температуре и отдает меньшее количество теплоты Q₂ окружающей среде (воде, воздуху).

Так как рабочее тело после цикла возвращается в исходное состояние и не меняет свою внутреннюю энергию, то, в соответствии с законом сохранения энергии, разность теплот превращается в работу

L=Q₁-Q₂.

Возможность и эффективность преобразования теплоты в другие виды энергии (механическую, электрическую), в первую очередь, определяется температурой, при которой теплота Q₁ может быть передана рабочему телу. Температура, при которой отдается теплота Q₂, также существенна. Однако поскольку теплота отдается окружающей среде, то реально эта температура изменяется в нешироких пределах, определяемых колебаниями температуры окружающей среды.

Эффективность преобразования теплоты в работу оценивают термическим КПД: _t=L/Q₁=1-Q₂/Q₁. Из курса термодинамики известно, что, если задана абсолютная температура Т₁ подвода теплоты Q₁ и температура T₂ отвода теплоты Q₂, то максимально возможный КПД

Такой КПД теоретически может быть получен в так называемом цикле Карно, который на практике не реализуется. Все реальные циклы, у которых наивысшая температура подвода теплоты T₁, а наинизшая температура отвода теплоты T₂, могут иметь термический КПД

At! Таким образом, конструкция ядерного реактора должна быть такой, чтобы температура топлива и соответственно теплоносителя была максимально возможной. В этом случае эффективность реактора как тепловой машины будет максимальной.