Ядерное деление в реакторах

Физика > Ядерное деление в реакторах

 

Рассмотрите процесс деления ядра. Узнайте, как выглядит ядерная реакция деления, расщепление ядра, принцип работы ядерного реактора, цепные реакции.

Ядерные реакторы трансформируют тепловую энергию в электричество.

Задача обучения

• Разобраться в том, как управлять ядерными цепными реакциями.

Основные пункты

• В ядерном делении ядро расщепляется на мелкие части, выпуская огромный энергетический запас.
• Ядерными цепными реакциями можно управлять через нейронные яды.
• Ядерная энергетика повысила безопасность и эффективность реакторов, но нет никакой гарантии, что можно избежать аварии.

Термины

• Стержень управления – любая стальная труба с бором и другим поглотителем нейтронов, введенных в ядро ядерного реактора.
• Ядерный реактор – прибор с контролируемой цепной реакцией, формирующей тепло или создающей нейтроны и другие продукты деления.
• Расщепление – деления атомного ядра на мелкие элементы.

Пример

Истории ведомы серьезные ядерные и радиационные аварии. В 2011 году три реактора в Фукусиме I перегрелись, разрушились и вызвали серию взрывов.

При ядерном делении атомное ядро расщепляется на множество мелких деталей. Реакция часто формирует свободные нейтроны и фотоны, а также выпускает огромный энергетический запас. Созданные два ядра часто сопоставимы, но немного отличаются по размерам, с массовым соотношение 3 к 2.

Индуцированное событие ядерного деления. Нейтрон впитывается атомным ядром урана-235, который расщепляется на стремительно перемещающиеся легкие элементы и свободные нейтроны

Когда уран-235 или плутоний-239 поглощают нейтрон, то могут привести к ядерному делению. Тяжелое ядро распадается на два или больше, выплескивая кинетическую энергию, гамма-лучи и освобожденные нейтроны. Часть последних может поглотиться и привести к следующим событиям деления.

Выделенную при ядерной реакции тепловую энергию можно трансформировать в электрическую. Нейтронные яды в модераторах помогают управлять ядерной цепной реакцией. Обычно в реакторах есть автоматические или ручные системы закрытия процесса деления.

Реакторное ядро генерирует тепло несколькими способами. При столкновении ядер кинетическая энергия превращается в тепловую. Тепло формируется и из-за радиоактивного распада продуктов деления и материалов, активированных поглощением нейтронов.

В качестве ядерного реактивного хладагента используют воду, но это может быть жидкий металл, газ или расплавленная соль. Тепло выделяют из реактора, а потом применяют для выработки пара. Выходная мощность настраивается через контроль количества нейтронов. Стержни изготавливают из нейтронного ядра. Установка стержня глубже в реактор сократит выходную мощность.

Узел регулирующего стержня над топливным элементом

Опасные ядерные и радиационные аварии уже происходили. Это трагедия на Чернобыльской АЭС (1986), Фукусима-Дайити (2011), SL-1 (1961).

Ядерная безопасность обязана предотвращать ядерные и радиационные аварии или же ограничить их последствия. Атомная энергетика сделала многое, чтобы улучшить условия безопасности, но нет никакой гарантии, что авария не произойдет.

---