Реактор на швидких нейтронах
Хоча в основі роботи будь-якого ядерного реактора лежить розподіл радіоактивної речовини, супроводжується виділенням температури, залежно від конструктивних особливостей розрізняють дві їх різновиди - реактор на швидких нейтронах і повільних, іноді званих тепловими.
Нейтрони, які виділилися в процесі реакції, володіють дуже високою початковою швидкістю, теоретично долаючи за секунду тисячі кілометрів. Це - швидкі нейтрони. В процесі переміщення через зіткнення з атомами навколишнього матерії їх швидкість сповільнюється. Одним з простих і доступних способів штучно знизити швидкість є розміщення у них на шляху води або графіту. Таким чином, навчившись регулювати рівень кінетичної енергії цих частинок, людина отримала можливість створити два типи реакторів. Свою назву «теплові» нейтрони отримали завдяки тому, що швидкість їх переміщення після уповільнення практично відповідає природній швидкості внутріатомної теплового руху. У чисельному еквіваленті вона становить до 10 км в секунду. Для мікросвіту це значення відносно низько, тому захоплення частинок ядрами відбувається дуже часто, викликаючи нові витки поділу (ланцюгову реакцію). Наслідком цього є необхідність у набагато меншій кількості ділиться речовини, чим не можуть похвалитися реактори на швидких нейтронах. Крім того, знижуються деякі інші накладні витрати. Даний момент якраз і пояснює, чому більшість працюючих ядерних станцій використовують саме повільні нейтрони.
Здавалося б - якщо все прораховано, то навіщо потрібен реактор на швидких нейтронах? Виявляється, не все так однозначно. Найважливіша перевага таких установок - здатність забезпечувати ядерним паливом інші реактори, а також створювати збільшений цикл поділу. Зупинимося на цьому більш докладно.
Реактор на швидких нейтронах більш повно використовує завантажене в активну зону паливо. Почнемо по порядку. Теоретично, використовувати як пальне можна лише два елементи: плутоній-239 і уран (ізотопи 233 і 235). У природі зустрічається лише ізотоп U-235, але його зовсім мало, щоб говорити про перспективність такого вибору. Зазначені уран і плутоній - це похідні від торію-232 і урану-238, які утворюються в результаті впливу на них потоку нейтронів. А ось вже ці два радіоактивних матеріалу набагато частіше зустрічаються в природній формі. Таким чином, якби вдалося запустити самопідтримується ланцюгову реакцію поділу U-238 (або плутонію-232), то її результатом стало б виникнення нових порцій речовини, що ділиться - урану-233 або плутонію-239. При уповільненні нейтронів до теплової швидкості (класичні реактори) такий процес неможливий: паливом в них служать саме U-233 і Pu-239, а ось реактор на швидких нейтронах дозволяє виконати таке додаткове перетворення.
Процес виглядає наступним чином: завантажуємо уран-235 або торій-232 (сировина), а також порцію урану-233 або плутонію-239 (паливо). Останні (будь-який з них) забезпечують потік нейтронів, необхідний для «запалювання» реакції в першу елементах. В процесі розпаду виділяється теплова енергія, преутворена генераторами станції в електрику. Швидкі нейтрони впливають на сировину, перетворюючи ці елементи в ... нові порції палива. Зазвичай кількості згорілого і утворився палива рівні, але якщо сировини завантажено більше, то генерація нових порцій ділиться матеріалу відбувається навіть швидше, ніж витрата. Звідси друга назва таких реакторів - розмножувачі. Надлишки палива можна використовувати в класичних повільних різновидах реакторів.
Недолік моделей на швидких нейтронах в тому, що перед завантаженням уран-235 повинен бути збагачений, що вимагає додаткових фінансових вкладень. Крім того, сама конструкція активної зони більш складна.
Що таке ядерний реактор Слова «ядерний реактор» зараз знайомі всім, по суті, ставши символом цілої епохи. Незважаючи на потенційну небезпеку використання подібних пристроїв, у світлі виснаження світових запасів нафти реактори на ядерному паливі є дуже…
Види випромінювань. У наш час відомо три види радіоактивного випромінювання: альфа, бета, гамма.Як же вони утворюються?Всі перераховані вище види випромінювань є породженням процесу розпаду ізотопів простих речовин. Атоми всіх елементів складаються з ядра і електронів,…
Радіоактивний розпад Радіоактивний розпад - процес, при якому елементарні частинки губляться ядром ізотопу, через що ізотоп стає більш стабільним елементом. Ці субатомні субстанції з величезною швидкістю залишають атом. Розпадаючись, ізотоп випускає радіоактивне гамма-…
Ядерні реакції Зі шкільного курсу ми мало пам'ятаємо про таких процесах, як ядерні реакції, хоча вони мають важливе значення в житті кожного з нас. А про таке поняття, як критична маса урану, і зовсім говорити не доводиться, оскільки для більшості з нас ця…
Радіоактивні речовини - в чому полягає реальна небезпека? Вся жива і нежива природа на нашій планеті піддається радіоактивного випромінювання протягом усього свого існування. Уникнути цього абсолютно неможливо.Радіоактивні речовини можуть знаходитися як всередині організму, так і поза нього - це обумовлено…
Атомний реактор - ядерне серце людства Відкриття нейтрона стало передвісником атомної ери людства, оскільки в руках фізиків виявилася частка, здатна, завдяки відсутності заряду, проникнути в будь-які, навіть важкі, ядра. У ході експериментів по бомбардуванні ядер урану нейтронами,…
Період напіврозпаду радіоактивних елементів - що це таке і як його визначають? Формула періоду напіврозпаду Історія вивчення радіоактивності почалася 1 березня 1896, коли відомий французький вчений Анрі Беккерель випадково виявив дивина у випромінюванні солей урану. Виявилося, що фотопластинки, розташовані в одному ящику із зразком, засвічені. До цього…
Ланцюгова ядерна реакція. Умови здійснення ланцюгової ядерної реакції Теорія відносності говорить, що маса - це особлива форма енергії. З цього випливає, що можна перетворити масу в енергію та енергію в масу. На внутріатомні рівні такі реакції мають місце. Зокрема, деяка кількість маси самого атомного ядра цілком може…
Белоярская АЕС - робота і дослідження На Уралі, в 40 км на схід від Єкатеринбурга, знаходиться одна з перших в Радянському Союзі промислових атомних електростанцій. Її почали будувати в 1955 г і назвали «Белоярская АЕС». У 1964 р дав електроенергію перший енергоблок АМБ-100 «Атомний…
Облаштовуємося в Minecraft. Ядерний реактор вирішить всі проблеми З появою модифікації Industrial Craft 2 життя в кубічному світі сильно змінилася. З одного боку, з'явилося безліч інструментів, які роблять видобуток і переробку ресурсів набагато легше. З іншого ж боку, з'явилася потреба в джерелах енергії. Гравці,…
Список АЕС Росії. Скільки АЕС в Росії Ядерна фізика, що виникла як наука після відкриття в 1986 році явища радіоактивності вченими А. Беккерелем і М. Кюрі, стала основою не тільки ядерної зброї, а й атомної промисловості.Початок ядерних досліджень в РосіїУже в 1910 році була створена…
Атомні станції. Атомні станції України. Атомні станції Росії Сучасні потреби людства в енергії зростають гігантськими темпами. Зростає її витрата на освітлення міст, на промислові та інші потреби народного господарства. Відповідно, в атмосферу викидається все більше і більше кіптяви від спалюваного вугілля і…
Уранова руда. Як видобувають уранову руду. Уранова руда в Росії Коли були відкриті радіоактивні елементи таблиці Менделєєва, людина з часом придумав їм застосування. Так сталося і з ураном. Його використовували і для військових, і для мирних цілей. Уранова руда перероблялася, отриманий елемент застосовувався в…