Большая Советская Энциклопедия (РЕ)

Большая Советская Энциклопедия

Реактор электрический

Реа'ктор электри'ческий, высоковольтный электрический аппарат, предназначенный для ограничения тока короткого замыкания (КЗ) и поддержания достаточного напряжения на шинах распределительного устройства при КЗ в сети. Представляет собой катушку индуктивности, на которой происходит основное падение напряжения при КЗ. Р. э. используют также для ограничения пусковых токов синхронных электродвигателей и в качестве потребителя реактивной мощности для повышения пропускной способности линий электропередачи. Р. э. на напряжения до 35 кв (для установки в закрытых помещениях) выполняются в виде катушек, витки которых закреплены в бетонных колоннах, а на 35 кв и выше — в виде катушек, помещенных в стальные баки, заполненные трансформаторным маслом.

Основные технические параметры Р. э. — номинальные напряжение

и ток и относительное индуктивное сопротивление (процентное отношение падения напряжения на Р. э. при номинальном токе к номинальному фазному напряжению сети). Для уменьшения потерь напряжения в Р. э. при протекании через него тока нагрузки применяют сдвоенные Р. э., состоящие из двух катушек с противоположным направлением намотки, причём каждая катушка включается в свою линию. При одинаковой нагрузке обеих линий магнитные потоки катушек практически компенсируют друг друга, индуктивное сопротивление и потери напряжения малы. При КЗ в одной из линий результирующий магнитный поток в Р. э. резко возрастает, т.к. магнитный поток, создаваемый катушкой с номинальным током, значительно меньше, чем магнитный поток катушки с током КЗ; индуктивное сопротивление растет, и величина тока КЗ ограничивается.

Лит.: Стернин В. Г., Карпенский А. К., Сухие токоограничивающие реакторы, М. — Л., 1965; Чунихин А. А., Электрические аппараты, М., 1967.

А. М. Бронштейн.

Реактора петля

Реа'ктора пе'тля, устройство для переноса тепла, выделяющегося при цепной ядерной реакции деления, отядерного реактора к теплообменнику; представляет собой замкнутую систему трубопроводов, по которой циркулирует теплоноситель. В теплообменнике тепло используется для получения энергетического пара (в случае энергетического реактора) либо передаётся технической воде, которая сбрасывается в водоём (в случае исследовательского реактора). В состав Р. п. входят также теплообменник (парогенератор), циркуляционный насос и арматура. Обычно энергетический реактор оснащен 2—6 идентичными Р. п., работающими параллельно. Увеличение числа Р. п. усложняет конструкцию реакторной установки; использование одной Р. п. делает работу реакторной установки ненадёжной, т.к. в случае выхода Р. п. из строя не может быть обеспечено должное охлаждение реактора. В исследовательском реакторе количество и особенности конструкции Р. п. определяются содержанием проводимых экспериментов .

Реактор-размножитель

Реа'ктор-размно'житель, бридер, ядерный реактор, в котором расход ядерного топлива (ядерного горючего) сопровождается его расширенным воспроизводством в виде вторичного ядерного топлива. Как правило, в Р.-р. расходуемое и воспроизводимое топлива являются одним и тем же химическим элементом (плутоний либо уран). Воспроизводство топлива осуществляется в результате взаимодействия нейтронов, освобождающихся в процессе деления ядер исходного топлива, с ядрами помещаемого в реактор вещества, называется сырьевым материалом. В уран-плутониевом Р.-р. на быстрых нейтронах исходным топливом служит ²³⁹Pu, а сырьевым материалом — ²³⁸U. В результате захвата ядрами урана свободных нейтронов образуется вторичное топливо — ²³⁹ Pu. В уран-ториевом Р.-р. на быстрых или медленных нейтронах исходным топливом служит ²³³U, сырьевым материалом — ²³²Th; воспроизводимым топливом является ²³³U. Существенной величиной, характеризующей работу Р.-р., является время удвоения массы топлива (время, за которое масса накопленного топлива становится вдвое больше массы топлива, первоначально загруженного в реактор).

Единственным природным ядерным топливом является ²³⁵U, содержание которого в природной смеси изотопов урана составляет всего лишь 0,71%. Использование Р.-р. создаёт принципиальную возможность расширения топливной базы ядерной энергетики в десятки раз за счёт веществ, которые сами по себе не могут поддерживать реакцию деления. Поэтому проблеме создания надёжных и экономичных Р.-р. уделяется весьма большое внимание во всех промышленно развитых странах. В СССР соответствующие работы были начаты в 1949 под руководством А. И. Лейпунского. После создания серии экспериментальных Р.-р. в 1973 осуществлен пуск первого в мире крупного Р.-р. БН-350 (г. Шевченко, Казахская ССР) на АЭС мощностью 150 Мвт; сооружается Р.-р. БН-600 для АЭС мощностью 600 Мвт.

С. А. Скворцов.

Реакторы химические

Реа'кторы хими'ческие, аппараты для проведения реакций химических. Конструкция и режим работы Р. х. определяются как агрегатным состоянием взаимодействующих веществ, так и условиями (температурой, давлением, концентрациями реагентов и др.), обеспечивающими протекание реакции в нужном направлении и с достаточной скоростью. По первому признаку различают Р. х. для реакций в гомогенных системах (однофазных газовых или жидких) и в гетерогенных системах (двух- или трёхфазных, например газ — жидкость — твёрдое тело). По второму признаку различают Р. х. низкого, среднего и высокого давления, низко- и высокотемпературные, периодического, полунепрерывного и непрерывного действия.

Р. х. для гомогенных систем — обычно ёмкостные аппараты, снабженные перемешивающими устройствами и теплообменными элементами, а также пустотелые или насадочные колонны часто с плоскими змеевиками. Процессы в гомогенных системах могут протекать периодически или непрерывно. Р. х. для осуществления гетерогенных процессов бывают преимущественно колонного типа одноступенчатые и секционированные, реже ёмкостные. Процессы в них могут проводиться периодически с попеременной загрузкой реагентами и выгрузкой продуктов реакции; полупериодически, когда одни реагенты загружаются в начале процесса, а другие (обычно газовые) пропускаются через Р. х. вплоть до окончания реакции; в циклическом режиме с попеременным проведением в Р. х. различных процессов (например, каталитические реакции и реакции регенерации катализатора) или непрерывно, когда реагенты, двигаясь непрерывным потоком, взаимодействуют во время их прохождения через Р. х., при этом характеристики процесса мало изменяются во времени. В случае периодического режима работы ёмкостные Р. х. для гомогенных и гетерогенных систем снабжаются перемешивающими устройствами для ускорения тепло- и массообмена и создания внутри Р. х. однородных условий процесса, а в случае непрерывного режима работы, который обычно используется в промышленности, полное перемешивание во всём реакционном объёме нежелательно, т.к. снижается производительность Р. х. и избирательность реакций вследствие большого разброса времени пребывания взаимодействующих частиц в рабочем объёме: одни проходят слишком быстро, не успевая прореагировать, другие задерживаются. Этот эффект подавляют путём применения каскада последовательно соединённых Р. х. рассматриваемого типа. Для гетерогенных систем более распространены проточные Р. х. — трубчатые и колонные. Трубчатые Р. х. позволяют осуществлять интенсивный теплообмен в зоне реакции и обеспечивать одинаковое время пребывания в них всех частиц потока. Колонные Р. х. конструктивно менее приспособлены для интенсивного теплообмена, поэтому их применяют в тех случаях, когда подвод (или отвод) тепла к зоне реакции отсутствует или ограничен. Для ускорения межфазного массообмена и уменьшения разброса времени пребывания частиц реагентов колонные аппараты заполняются иногда твёрдой насадкой (см. Насадка). В Р. х. для газо-жидкофазных реакций развитая межфазная поверхность достигается диспергированием одного из реагентов. В колонных Р. х. очень существенно равномерное распределение потока по сечению колонн. Проточные Р. х. при необходимости снабжаются циркуляционными контурами для возврата непрореагировавших исходных веществ.

Выбор рабочего давления в Р. х. всех типов зависит от характера реакции, агрегатного состояния реагентов, от экономических факторов (расхода энергии, металлоёмкости и др.). В промышленности в многотоннажных производствах часто используются Р. х. высокого давления (например, синтез аммиака, рис. 1).

Требуемый тепловой режим Р. х. обеспечивается путём размещения в зоне реакции различных теплообменных элементов (рубашки, змеевики, трубные пучки и пр.). В некоторых случаях зоны реакции чередуются с теплообменниками или с непосредственными вводами холодных реагентов или инертных газов в промежутки между зонами реакции (рис. 2). Для подвода или отвода тепла применяют либо независимые теплоносители, либо используют тепло отходящего потока для подогрева исходных веществ; в последнем случае возможны явления неустойчивости, которые могут привести к недопустимому разогреву (или охлаждению) Р. х. и остановке процесса.

Р. х. с гомогенным катализатором конструктивно не отличаются от некаталитических. В ёмкостных Р. х. с перемешиванием гетерогенный (твёрдый) катализатор может применяться в виде тонкой суспензии или, чаще, в виде зёрен, неподвижный слой которых заполняет аппарат трубчатого или колонного типа; из-за малой теплопроводности такого слоя в Р. х. возможны значительные перепады температуры. Уменьшение размера зёрен ускоряет реакции за счёт более развитой поверхности, но вызывает снижение теплопроводности слоя и рост его гидравлического сопротивления, поэтому в практике применяют зёрна диаметром в несколько миллиметров. Схема каталитического контактного аппарата приведена на рис. 3.

Быстрые реакции часто проводят на сетках из металлического катализатора. Р. х. с псевдоожиженным (см. Кипящий слой) и движущимся слоем имеют характерные особенности, отличные от др. реакторов. Преимущества таких Р. х.: возможность непрерывного ввода свежей и отвода отработанной твёрдой фазы, высокая скорость теплообмена, независимость гидравлического сопротивления от скорости сжижающего агента (газа, пара, жидкости), широкий диапазон свойств твёрдых частиц (включая суспензии, пасты) и сжижающего агента. Однако применение реакторов с псевдоожиженным и движущимся слоем ограничено, т.к. они не обеспечивают одинакового времени пребывания частиц обеих фаз в слое и сохранения свойств твёрдой фазы, требуют мощной пылеулавливающей аппаратуры.