Материал: Белозеров В.И., Жук М.М., Кузина Ю.А., Терновых М.Ю. Физика и эксплуатационные режимы реактора ВВЭР-1000

8

ВВЕДЕНИЕ

Ядерная энергетика – одна из самых молодых отраслей энергетической промышленности. Развитие современной ядерной энергетики в России базируется на двух основных типах ядерных реакторов: канальных с графитовым замедлителем в одноконтурных установках и водо-водяных корпусных реакторах в двухконтурных установках. В настоящее время получили распространение водоводяные реакторы (ВВЭР) с тепловой мощностью 3000 МВт. Преимуществами этих реакторов (по сравнению с канальными) являются их большая компактность, наличие гермооболочки, простые коммуникации, более надежные условия управления работой реактора.

Техническая и экономическая концепция сооружения крупных энергетических блоков мощностью порядка 1000 МВт оправдывается, в первую очередь, там, где создана крупная энергетическая система, способная применять мощные атомные (и не только атомные) электростанции. Такая замкнутая в кольцо энергетическая система действует в России. Кроме того, масштаб электроэнергетики и общие установленные мощности в стране настолько велики, что будущее ядерной энергетики без реакторов такой мощности трудно представить.

Реакторы ВВЭР по хронологии их пуска и техническим показателям условно можно подразделить на три поколения: опытнопромышленные реакторы ВВЭР-210 и ВВЭР-365; серийный реактор средней мощности ВВЭР-440 и серийный реактор большой мощности ВВЭР-1000 (проект В-320).

Сейчас большое внимание уделяется подготовке персонала для эксплуатации АЭС, при которой персонал сталкивается с определёнными трудностями поиска материалов в многочисленных книгах по физике реакторов. Необходимо отметить, что в общедоступных книгах недостаточно рассмотрены вопросы теплогидравлики ВВЭР-1000, а также практически не рассмотрены вопросы по современным видам топлива ВВЭР-1000. В этой книге предпринята попытка обобщить сведения из различных источников по физике, теплогидравлике и топливу, чтобы облегчить подготовку оперативного персонала и персонала вспомогательных подразделений атомной станции.

9

1.ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

1.1.Вещество и электричество

Вещество является формой природы, материального мира. У каждого вещества есть мельчайшая частица (атом, молекула), обладающая всеми его химическими свойствами. Молекула простых веществ состоит из одного или нескольких одинаковых атомов, молекула сложных веществ – из атомов различных химических элементов [1].

Атомы химического элемента различаются массой. Их называют изотопами химического элемента. У природного углерода есть два изотопа. За атомную единицу массы (а.е.м.) принята 1/12 часть массы более легкого изотопа углерода.

Атомная масса элемента (табл. 1.1) равна среднему значению атомных масс изотопов элемента. Так, атомная масса бора, состоя-

щего из изотопов с А = 10,0129 (18,8 %) и А = 11,0093 (81,2 %),

равна 10,8220. Масса атома (молекулы) в атомных единицах массы численно равна атомной (молекулярной) массе. Например, масса атома гелия равна 4,002 а.е.м., кислорода – 15,9994 а.е.м.

В молекулярной физике, химии и других областях науки для однородных веществ, то есть веществ, состоящих из частиц с одинаковыми свойствами, введена внесистемная единица массы: кило- грамм-моль (кмоль). Она равна количеству однородного вещества в

10