Номер 7, страница 232 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

7. Каков принцип действия АЭС?

Принцип действия атомной электростанции (АЭС) основан на преобразовании ядерной энергии в электрическую. Этот процесс во многом схож с работой традиционных тепловых электростанций (ТЭС), но в качестве источника тепла используется не сжигание органического топлива (угля, газа, мазута), а управляемая цепная ядерная реакция.

Процесс выработки электроэнергии на АЭС можно разделить на несколько ключевых этапов:

1. Ядерная реакция в реакторе. "Сердцем" АЭС является ядерный реактор. В его активной зоне находятся тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), содержащие ядерное топливо, чаще всего обогащенный уран ($^{235}U$). При поглощении нейтрона ядро урана-235 делится на два более легких ядра (осколки деления). Этот процесс, называемый ядерным делением, сопровождается выделением огромного количества энергии в виде тепла, а также испусканием нескольких новых нейтронов.

2. Управляемая цепная реакция. Вылетевшие при делении нейтроны могут вызывать деление других ядер урана, что приводит к цепной реакции. Чтобы реакция не стала неуправляемой, ее интенсивность регулируют с помощью управляющих стержней, которые поглощают избыточные нейтроны. Таким образом, в реакторе поддерживается стабильная, управляемая цепная реакция, обеспечивающая постоянное выделение тепла.

3. Передача тепла. Тепло, выделяющееся в активной зоне реактора, отводится с помощью теплоносителя первого контура (это может быть вода, тяжелая вода, жидкий натрий или газ). Теплоноситель, проходя через реактор, сильно нагревается.

4. Производство пара. Нагретый теплоноситель первого контура поступает в парогенератор. Там он отдает свое тепло воде второго контура, не смешиваясь с ней. Вода второго контура закипает и превращается в пар высокого давления. (В некоторых типах реакторов, например, в кипящих водо-водяных реакторах, пар образуется непосредственно в активной зоне).

5. Работа турбины и генератора. Полученный пар под высоким давлением подается на лопатки паровой турбины. Расширяясь, пар вращает ротор турбины. Турбина, в свою очередь, соединена с валом электрогенератора. Вращение ротора генератора в магнитном поле приводит к выработке электрического тока по принципу электромагнитной индукции.

6. Конденсация пара и охлаждение. Отработавший в турбине пар, потерявший давление и температуру, поступает в конденсатор. Там он охлаждается большим количеством воды из третьего контура (например, из реки, озера или градирни – большой охладительной башни) и снова превращается в воду. Эта вода затем насосами подается обратно в парогенератор для нового цикла.

Таким образом, цепочка преобразования энергии на АЭС выглядит следующим образом: ядерная энергия → тепловая энергия → механическая энергия → электрическая энергия.

Ответ: Принцип действия АЭС заключается в использовании энергии, выделяющейся при управляемой цепной реакции деления тяжелых ядер (например, урана) в ядерном реакторе. Эта энергия используется для нагрева теплоносителя, который, в свою очередь, превращает воду в пар. Пар под высоким давлением вращает турбину, соединенную с электрогенератором, который и вырабатывает электрический ток.