Ядерний реактор

Ядерний реактор — це установка, що містить ядерне паливо, у якому здійснюється керована ланцюгова реакція поділу.

Ядра урану, особливо ізотопу Ланцюгові ядерні реакції, найбільш ефективно захоплюють повільні нейтрони, ймовірність захоплення яких діленням ядер в сотні разів більше, ніж швидких. Тому в ядерних реакторах, що працюють на природному урані, використовують сповільнювачі нейтронів для підвищення коефіцієнта розмноження нейтронів.

Ланцюгові ядерні реакції

Основними елементами ядерного реактора є:

  • 1) ядерне пальне;
  • 2) теплоносій для виводу енергії, що утворюється при роботі реактора (вода, рідкий натрій та ін);
  • 3) пристрій для регулювання швидкості реакції (вводяться в робочий простір стрижні реактора, що містять кадмій або бор — речовини, які добре поглинають нейтрони).

Зовні реактор оточують захисною оболонкою з бетону із залізною наповнювачем, що затримує γ-випромінювання і нейтрони. Кращим сповільнювачем вважається важка вода. Звичайна вода сама захоплює нейтрони і перетворюється на важку воду. Хорошим сповільнювачем є графіт, ядра якого не поглинають нейтрони.

Критична маса. Коефіцієнт розмноження k може стати рівним одиниці лише за умови, що розміри реактора і відповідно маса урану перевищують деякі критичні значення. Критичною масою називають найменшу масу подільного речовини, при якій може протікати ланцюгова ядерна реакція.

Критичні розміри системи і відповідно критична маса визначаються типом ядерного пального, сповільнювачем і конструктивними особливостями реактора. Для чистого (без сповільнювача) Ланцюгові ядерні реакції, що має форму кулі, критична маса приблизно дорівнює 50 кг. Радіус кулі дорівнює приблизно 9 см (густина урану дуже велика). Застосовуючи сповільнювачі нейтронів і відображає нейтрони оболонку з берилію, вдалося знизити критичну масу до 250 р.

Управління реактором здійснюється введенням в активну зону стрижнів, що дозволяють в будь-який момент призупинити розвиток ланцюгової реакції.

Реактори на швидких нейтронах працюють без сповільнювача на збагаченій суміші урану, що містить не менше 15 % ізотопу Ланцюгові ядерні реакції Їх перевагою є утворення в процесі роботи значної кількості плутонію, який сам може бути використано в подальшому в якості ядерного палива. Такі реактори називаються реакторами размножителями, оскільки вони відтворюють подільний матеріал. Коефіцієнт відтворення таких реакторів досягає 1,5. Це означає, що в реакторі при діленні 1 кг ізотопу Ланцюгові ядерні реакції виходить до 1,5 кг.

ПОДІЛИТИСЯ: