Nüvə (nüvə) reaktoru
nüvə reaktoru
Nüvə (nüvə) reaktoru
– öz-özünə idarə olunan nüvə parçalanma zəncirvari reaksiyasının həyata keçirildiyi qurğu. Nüvə reaktorları nüvə enerjisi və tədqiqat məqsədləri üçün istifadə olunur. Reaktorun əsas hissəsi onun nüvəsidir, burada nüvə parçalanması baş verir və nüvə enerjisi buraxılır. Adətən bir litrdən bir çox kubmetrə qədər həcmi olan silindr formasına malik olan aktiv zonada kritik kütlədən artıq miqdarda parçalanan material (nüvə yanacağı) var. Nüvə yanacağı (uran, plutonium) adətən yanacaq elementlərinin (yanacaq çubuqları) içərisinə yerləşdirilir, nüvədə onların sayı on minlərlə ola bilər. Yanacaq çubuqları bir neçə onlarla və ya yüzlərlə ədəd paketlərdə qruplaşdırılır. Əksər hallarda nüvə moderator mühitinə (moderator) batırılmış yanacaq çubuqlarının toplusudur - atomlarla elastik toqquşmalar nəticəsində parçalanmaya səbəb olan və onu müşayiət edən neytronların enerjisi ilə istilik tarazlığının enerjisinə qədər azalan bir maddə. orta. Belə "termal" neytronlar parçalanmaya səbəb olmaq qabiliyyətinə malikdir. Moderator kimi adətən su (ağır su, D 2 O daxil olmaqla) və qrafit istifadə olunur. Reaktorun nüvəsi neytronları yaxşı səpə bilən materiallardan hazırlanmış reflektorla əhatə olunub. Bu təbəqə nüvədən buraxılan neytronları yenidən bu zonaya qaytarır, zəncirvari reaksiyanın sürətini artırır və kritik kütləni azaldır. Reaktordan kənarda radiasiyanı məqbul səviyyəyə endirmək üçün reflektorun ətrafına beton və digər materiallardan hazırlanmış radiasiya bioloji qoruyucu yerləşdirilir.
Nüvədə parçalanma istilik şəklində böyük enerji buraxır. Qaz, su və ya başqa bir maddə (soyuducu) istifadə edərək nüvədən çıxarılır, bu daim nüvədən vurulur, yanacaq çubuqları yuyulur. Bu istilik elektrik stansiyasının turbinini çevirən isti buxar yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.
Parçalanma zəncirvari reaksiyasının sürətinə nəzarət etmək üçün neytronları güclü şəkildə udan materiallardan hazırlanmış nəzarət çubuqları istifadə olunur. Onların nüvəyə daxil edilməsi zəncirvari reaksiyanın sürətini azaldır və lazım gələrsə, nüvə yanacağının kütləsinin kritik kütlədən çox olmasına baxmayaraq, onu tamamilə dayandırır. Nəzarət çubuqları nüvədən çıxarıldıqca, neytronların udulması azalır və zəncirvari reaksiya özünü təmin edən mərhələyə gətirilə bilər.
İlk reaktor 1942-ci ildə ABŞ-da işə salınıb. Avropada ilk reaktor 1946-cı ildə SSRİ-də işə salınıb.
1948-ci ildə İ.V.Kurçatovun təklifi ilə elektrik enerjisi istehsal etmək üçün atom enerjisindən praktiki istifadəyə dair ilk iş başlandı. Dünyada 5 MVt gücündə ilk sənaye nüvə elektrik stansiyası 27 iyun 1954-cü ildə SSRİ-də, Kaluqa vilayətində yerləşən Obninsk şəhərində işə salınmışdır.
SSRİ hüdudlarından kənarda 46 MVt gücündə ilk sənaye nüvə elektrik stansiyası 1956-cı ildə Kalder Hallda (Böyük Britaniya) istifadəyə verilmişdir. Bir il sonra Shipportportda (ABŞ) 60 MVt gücündə atom elektrik stansiyası işə düşdü.
Dünyanın ən böyük atom elektrik stansiyaları donanması ABŞ-a məxsusdur. Ümumi gücü təxminən 100 QVt olan 104 enerji bloku istismardadır. Onlar elektrik enerjisi istehsalının 20%-ni təmin edirlər.
Fransa atom elektrik stansiyalarından istifadə üzrə dünya lideridir. Onun 59 atom elektrik stansiyası bütün elektrik enerjisinin təxminən 80%-ni istehsal edir. Üstəlik, onların ümumi gücü Amerikanınkından azdır - təxminən 70 GVt.
Dünyada nüvə reaktorlarının sayına görə liderlər arasında iki Asiya ölkəsini - Yaponiya və Cənubi Koreyanı tapmaq olar.
Nüvə energetikasının inkişafı illəri ərzində bir neçə dəfə, xüsusilə Amerikanın Three Mile Island AES-də, Ukraynanın Çernobıl Atom Elektrik Stansiyasında və Yaponiyanın Fukusima-1 AES-də ciddi qəzalar baş verib.
Belarus hakimiyyəti Litva ilə sərhəddən bir neçə on kilometr aralıda yerləşən Qrodno rayonunda atom elektrik stansiyası tikməyi planlaşdırır. Stansiya ümumi gücü 2,4 min meqavat olan iki blokdan ibarət olacaq. Birincinin 2016-cı ildə, ikincinin isə 2018-ci ildə istismara verilməsi gözlənilir.
Linklər
Nüvə reaktoru
Nüvə reaktoru idarə olunan nüvə parçalanma zəncirvari reaksiyasının baş verdiyi reaktor adlanır. Hal-hazırda istifadə olunan neytronların enerjisinə, istifadə olunan nüvə yanacağının növünə, reaktor nüvəsinin quruluşuna, moderatorun növünə, soyuducuya və s. İlk nüvə reaktoru 1942-ci ilin dekabrında E.Ferminin rəhbərliyi ilə ABŞ-da tikilmişdir. Avropada ilk nüvə reaktoru F-1 qurğusu olub. 1946-cı il dekabrın 25-də Moskvada İ.V.Kurçatovun rəhbərliyi ilə işə salınıb.
Şəkildə iki dövrəli təzyiqli su elektrik reaktoru olan atom elektrik stansiyasının işinin diaqramı göstərilir. Reaktorun nüvəsində buraxılan enerji ilkin soyuducuya ötürülür. Sonra, soyuducu istilik dəyişdiricisinə (buxar generatoru) daxil olur, burada ikincil dövrə suyunu bir qaynağa qədər qızdırır. Yaranan buxar elektrik generatorlarını döndərən turbinlərə daxil olur. Turbinlərin çıxışında buxar kondensatora daxil olur və burada anbardan gələn çoxlu su ilə soyudulur.
Yavaş neytron reaktorları
Termal neytronlarda işləyən reaktorlar (onların sürəti 2·10 3 m/s) aşağıdakı əsas hissələrdən ibarətdir:
A) parçalanan material uranın (\(~^(233)_(92)U\) ,\(~^(235)_(92)U\)), torium (\(~^(232)_) izotopları kimi istifadə olunur. ( 90)Th\)) və ya plutonium (\(~^(239)_(94)Pu\) , \(~^(240)_(94)Pu\) , \(~^(241)_(94) ) Pu\)); b) neytron moderatoru qrafit, ağır və ya adi su olan; V) neytron reflektoru, adətən neytronların tənzimlənməsi üçün eyni maddələrdən istifadə olunur; G) soyuducu, reaktorun nüvəsindən istiliyi çıxarmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Soyuducu kimi su, maye metallar və bəzi üzvi mayelər istifadə olunur; d) nəzarət çubuqları; e) radiasiya monitorinqi və bioloji müdafiə sistemləri neytron axınından mühit və γ - reaktorun nüvəsində yaranan radiasiya.
Uran nüvə yanacağına odadavamlı birləşmələr şəklində daxildir. Onların arasında kimyəvi cəhətdən inert olan və 2800 °C-ə qədər temperatura davam edə bilən uran dioksidi U2O xüsusilə məşhurdur. Bu keramikadan diametri bir neçə santimetr olan kiçik tabletlər hazırlanır. Nəticədə nüvə yanacağı sözdə qablaşdırılır yanacaq elementləri(yanacaq elementləri), birinin strukturu Şəkil 2-də göstərilmişdir. Sirkonium qabığı uran və radioaktiv zəncirvari reaksiya məhsullarını xarici mühitlə, ilk növbədə, soyuducu ilə kimyəvi təmasdan təcrid etməyə xidmət edir. Yanacaq elementi istiliyi yaxşı keçirməli, onu nüvə yanacağından soyuducuya köçürməlidir.
düyü. 2. Yanacaq elementləri (yanacaq çubuqları)
Əgər reaksiya lazım olduğundan daha az neytron istehsal edərsə, zəncirvari reaksiya gec-tez dayanacaq. Lazım olduğundan daha çox neytron istehsal edilərsə, parçalanma reaksiyasında iştirak edən uran nüvələrinin sayı eksponent olaraq artacaqdır. Neytronların udulma sürəti artırılmazsa, idarə olunan reaksiya nüvə partlayışına çevrilə bilər.
Neytron udma dərəcəsi kadmium, hafnium, bor və ya digər maddələrdən hazırlanmış nəzarət çubuqlarından istifadə etməklə dəyişdirilə bilər (şək. 3).
Nüvə parçalanmasının zəncirvari reaksiyası zamanı nüvə reaktorunda buraxılan istilik soyuducu - 10 MPa təzyiq altında su ilə aparılır, bunun nəticəsində su qaynamadan 270 ° C-ə qədər qızdırılır. Sonra su istilik dəyişdiricisinə daxil olur, burada daxili enerjisinin əhəmiyyətli bir hissəsini ikincil dövrə suyuna verir və nasosların köməyi ilə yenidən reaktorun nüvəsinə daxil olur. İstilik dəyişdiricisindəki ikincil dövrə suyu buxara çevrilir və bu, elektrik generatorunu idarə edən buxar turbininə daxil olur. İkinci dövrə, birincisi kimi, bağlıdır. Turbindən sonra buxar kondensatora daxil olur, burada rulon soyuq axan su ilə soyudulur. Burada buxar suya çevrilir və nasosların köməyi ilə yenidən istilik dəyişdiricisinə daxil olur. Dövrələrdə suyun hərəkət istiqaməti elədir ki, istilik dəyişdiricisində hər iki dövrədə su axını bir-birinə doğru hərəkət edir. Ayrı-ayrı dövrələr də lazımdır, çünki birincil dövrədə reaktorun nüvəsindən keçən su radioaktiv olur. İkinci dövrədə buxar və su praktiki olaraq radioaktiv deyildir.
Linklər
Sürətli reaktorlar
Əgər uran nüvə yanacağı kimi istifadə olunursa və tərkibində \(~^(235)_(92)U\) izotopunun tərkibi əhəmiyyətli dərəcədə artarsa, nüvə reaktoru radiasiya zamanı buraxılan sürətli neytronlarda moderatordan istifadə etmədən işləyə bilər. nüvə parçalanması. Belə reaktorda zəncirvari reaksiya zamanı ayrılan neytronların 1/3-dən çoxu uran-238 izotopunun nüvələri tərəfindən udula bilər, nəticədə uran-239 izotopunun nüvələri əmələ gəlir.
Yeni izotopun nüvələri beta radioaktivdir. Beta-parçalanma nəticəsində dövri cədvəlin doxsan üçüncü elementinin nüvəsi - neptunium əmələ gəlir. Neptunium nüvəsi, öz növbəsində, beta parçalanması ilə doxsan dördüncü elementin - plutoniumun nüvəsinə çevrilir:
\(~\begin(matris) & \yaxın \beta^- & \yaxın \beta^- & \\ ^(238)_(92)U + \ ^1_0n \to & ^(239)_(92)U \to \ & ^(239)_(93)Np \to \ & ^(239)_(94)Pu \end(matris)\) .
Beləliklə, uran-238 izotopunun nüvəsi bir neytron udduqdan sonra kortəbii olaraq plutonium izotopunun nüvəsinə çevrilir \(~^(239)_(94)Pu\).
Plutonium-239 neytronlarla qarşılıqlı əlaqədə uran-235 izotopuna çox oxşardır. Bir neytron udulmuş zaman, plutonium nüvəsi bölünür və zəncirvari reaksiyanın inkişafına kömək edə biləcək 3 neytron buraxır. Beləliklə, sürətli neytron reaktoru təkcə uran-235 izotop nüvələrinin parçalanmasının zəncirvari reaksiyasını həyata keçirmək üçün qurğu deyil, eyni zamanda geniş yayılmış və nisbətən ucuz olan yeni nüvə yanacağı olan plutonium-239 istehsalı üçün qurğudur. uran-238 izotopu. Sürətli bir neytron reaktorunda istehlak edilən 1 kq uran-235 üçün bir kiloqramdan çox plutonium-239 əldə edilə bilər ki, bu da öz növbəsində zəncirvari reaksiya aparmaq və urandan plutoniumun yeni hissəsini istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər.
Beləliklə, sürətli neytron nüvə reaktoru eyni vaxtda elektrik stansiyası və nüvə yanacağı reaktoru kimi xidmət edə bilər ki, bu da son nəticədə nəinki nadir uran-235 izotopundan, həm də 140 dəfə çox olan uran-238 izotopundan istifadə etməyə imkan verir. enerji istehsalı üçün təbiətdə boldur.
Linklər
- Sürətli neytron reaktorları olan atom elektrik stansiyası (BN 600)
- Sürətli neytronların balladası: Beloyarsk Atom Elektrik Stansiyasının unikal reaktoru
Nüvə reaktorlarının məqsədi
Məqsədlərinə görə nüvə reaktorları aşağıdakı növlərə bölünür:
A) tədqiqat - onların köməyi ilə elmi məqsədlər üçün güclü neytron şüaları alınır; b) enerji - sənaye miqyasında elektrik enerjisi istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur; c) mərkəzi istilik - onlar sənaye və mərkəzi istilik ehtiyacları üçün istilik alırlar; d) münbit - uran \(~^(238)_(92)U\) və torium \(~^(232)_(90)Th\) (94)Pu\) və urandan parçalanan plutonium materiallarının alınmasına xidmət edir. \(~^(233)_(92)U\); e) nəqliyyat - onlar gəmilərin və sualtı qayıqların hərəkət sistemlərində istifadə olunur; f) süni radioaktivliyə malik müxtəlif kimyəvi elementlərin izotoplarının sənaye istehsalı üçün reaktorlar.
Linklər
Atom elektrik stansiyalarının üstünlükləri
Atom elektrik stansiyaları qalıq yanacaqla işləyən istilik elektrik stansiyaları ilə müqayisədə bir sıra üstünlüklərə malikdir:
- istifadə olunan yanacağın kiçik həcmi və emaldan sonra onun təkrar istifadə imkanları: 1 kq təbii uran 20 ton kömür əvəz edir. Müqayisə üçün qeyd edək ki, təkcə Troitskaya QRES-i 2000 MVt gücündə gündə iki qatar yükü kömür yandırır;
- atom elektrik stansiyasının istismarı zamanı atmosferə müəyyən miqdarda ionlaşmış qaz buraxılsa da, adi istilik elektrik stansiyası tüstü ilə yanaşı, kömürdə radioaktiv elementlərin təbii tərkibinə görə daha da böyük miqdarda radiasiya emissiyaları buraxır;
- Bir atom elektrik stansiyasının reaktorundan (hər enerji blokuna 1000-1600 MVt) daha böyük güc əldə etmək olar.
Ekoloji problemlər
Müasir atom elektrik stansiyalarının səmərəlilik əmsalı təxminən 30% təşkil edir. Buna görə də 1000 MVt elektrik enerjisi istehsal etmək üçün reaktorun istilik gücü 3000 MVt-a çatmalıdır. 2000 MVt kondensatoru soyudan su tərəfindən daşınmalıdır. Bu, təbii su anbarlarının yerli həddən artıq istiləşməsinə və sonradan ekoloji problemlərin yaranmasına səbəb olur. Atom elektrik stansiyalarında işləyən insanların tam radiasiya təhlükəsizliyini təmin etmək və reaktorun nüvəsində çoxlu miqdarda toplanan radioaktiv maddələrin təsadüfi buraxılmasının qarşısını almaq çox mühüm vəzifədir. Nüvə reaktorlarını inkişaf etdirərkən bu problemə çox diqqət yetirilir. Bununla belə, nüvə enerjisi, bir çox digər sənaye sahələri kimi, ətraf mühitə zərərli və təhlükəli təsirlərə malikdir. Ən böyük potensial təhlükə radioaktiv çirklənmədir.
Dünyada atom elektrik stansiyalarının istismarı təcrübəsi göstərir ki, atom elektrik stansiyalarının normal istismarı zamanı biosfer radiasiyanın təsirindən etibarlı şəkildə qorunur. Çernobıl AES-dəki qəzadan sonra (1986) nüvə enerjisinin təhlükəsizliyi problemi xüsusilə kəskinləşdi. Çernobıl AES-də dördüncü reaktorun partlaması göstərdi ki, reaktorun özəyinin kadr səhvləri və dizayn qüsurları səbəbindən məhv olmaq riski reallıq olaraq qalır. Bu riski azaltmaq üçün ən sərt tədbirlər görülməlidir.
Radioaktiv tullantıların utilizasiyası və köhnə atom elektrik stansiyalarının sökülməsi ilə bağlı mürəkkəb problemlər yaranır. Çürümə məhsulları arasında ən məşhurları stronsium və seziumdur. İşlənmiş nüvə yanacaq blokları soyudulmalıdır. Fakt budur ki, radioaktiv parçalanma zamanı o qədər istilik ayrılır ki, bloklar əriyə bilər. Bundan əlavə, bloklar yeni radioaktiv elementlər buraxa bilər. Bu elementlər tibbdə, sənayedə və elmi tədqiqatlarda radioaktivlik mənbəyi kimi istifadə olunur. Bütün digər nüvə tullantıları təcrid olunmalı və uzun illər saxlanmalıdır. Yalnız bir neçə yüz ildən sonra tullantıların radioaktivliyi azalacaq və təbii fonla müqayisə ediləcək. Tullantılar minalanmış şaxtalarda və ya qaya yarıqlarında basdırılan xüsusi qablara yerləşdirilir.
Bu gün biz nüvə fizikası dünyasına qısa bir səyahət edəcəyik. Ekskursiyamızın mövzusu nüvə reaktoru olacaq. Siz onun necə işlədiyini, işinin əsasında hansı fiziki prinsiplərin dayandığını və bu cihazın harada istifadə edildiyini öyrənəcəksiniz.
Nüvə Enerjisinin Doğuşu
Dünyanın ilk nüvə reaktoru 1942-ci ildə ABŞ-da yaradılmışdır Nobel mükafatı laureatı Enriko Ferminin rəhbərlik etdiyi eksperimental fiziklər qrupu. Eyni zamanda, uranın parçalanmasının özünü təmin edən reaksiyasını həyata keçirdilər. Atom cini sərbəst buraxıldı.
İlk Sovet nüvə reaktoru 1946-cı ildə işə salınıb. və 8 il sonra Obninsk şəhərində dünyanın ilk atom elektrik stansiyası cərəyan yaratdı. SSRİ-nin nüvə enerjisi sənayesində iş üzrə baş elmi direktor görkəmli fizik idi. İqor Vasilieviç Kurçatov.
O vaxtdan bəri nüvə reaktorlarının bir neçə nəsli dəyişdi, lakin onun dizaynının əsas elementləri dəyişməz qaldı.
Nüvə reaktorunun anatomiyası
Bu nüvə qurğusu silindrik tutumu bir neçə kubsantimetrdən bir çox kubmetrə qədər olan qalın divarlı polad çəndir.
Bu silindrin içərisində müqəddəslərin müqəddəsidir - reaktor nüvəsi. Nüvə parçalanma zəncirvari reaksiyası burada baş verir.
Bu prosesin necə baş verdiyinə baxaq.
Xüsusilə ağır elementlərin nüvələri Uran-235 (U-235), kiçik bir enerji şokunun təsiri altında onlar təxminən bərabər kütləli 2 parçaya parçalanmağa qadirdirlər. Bu prosesin törədicisi neytrondur.
Parçalar ən çox barium və kripton nüvələridir. Onların hər biri müsbət yük daşıyır, ona görə də Coulomb itələmə qüvvələri onları işıq sürətinin təxminən 1/30 sürəti ilə müxtəlif istiqamətlərdə bir-birindən ayrılmağa məcbur edir. Bu fraqmentlər böyük kinetik enerjinin daşıyıcılarıdır.
Enerjinin praktiki istifadəsi üçün onun sərbəst buraxılmasının özünü təmin etməsi lazımdır. zəncirvari reaksiya, Sözügedən parçalanma xüsusilə maraqlıdır, çünki hər bir parçalanma hadisəsi yeni neytronların emissiyası ilə müşayiət olunur. İlkin neytron başına orta hesabla 2-3 yeni neytron əmələ gəlir. Parçalana bilən uran nüvələrinin sayı uçqun kimi artır, böyük enerjinin sərbəst buraxılmasına səbəb olur. Bu proses idarə olunmasa, nüvə partlayışı baş verəcək. -də baş verir.
Neytronların sayını tənzimləmək üçün sistemə neytronları udan materiallar daxil edilir, enerjinin hamar bir şəkildə sərbəst buraxılmasını təmin edir. Kadmium və ya bor neytron uducuları kimi istifadə olunur.
Parçaların böyük kinetik enerjisini necə cilovlamaq və istifadə etmək olar? Bu məqsədlər üçün soyuducu istifadə olunur, yəni. fraqmentlərin yavaşladığı və onu son dərəcə yüksək temperaturlara qədər qızdırdığı xüsusi bir mühit. Belə bir mühit adi və ya ağır su, maye metallar (natrium), həmçinin bəzi qazlar ola bilər. Soğutucu suyun buxar vəziyyətinə keçməsinə səbəb olmamaq üçün, nüvədə yüksək təzyiq saxlanılır (160 atm-ə qədər). Bu səbəbdən reaktorun divarları xüsusi dərəcəli on santimetrlik poladdan hazırlanır.
Neytronlar nüvə yanacağının hüdudlarından kənara çıxsa, zəncirvari reaksiya kəsilə bilər. Buna görə də, parçalanan materialın kritik kütləsi var, yəni. zəncirvari reaksiyanın davam edəcəyi minimum kütləsi. Bu, müxtəlif parametrlərdən, o cümlədən reaktorun nüvəsini əhatə edən reflektorun mövcudluğundan asılıdır. Ətraf mühitə neytron sızmasının qarşısını almağa xidmət edir. Bu struktur element üçün ən çox yayılmış material qrafitdir.
Reaktorda baş verən proseslər ən təhlükəli radiasiya növünün - qamma şüalanmasının buraxılması ilə müşayiət olunur. Bu təhlükəni minimuma endirmək üçün o, radiasiya əleyhinə müdafiə ilə təchiz olunub.
Nüvə reaktoru necə işləyir?
Yanacaq çubuqları adlanan nüvə yanacağı reaktorun nüvəsinə yerləşdirilir. Onlar əzilən materialdan hazırlanmış və təxminən 3,5 m uzunluğunda və 10 mm diametrdə nazik borulara yerləşdirilən tabletlərdir.
Nüvəyə yüzlərlə oxşar yanacaq qurğuları yerləşdirilir və onlar zəncirvari reaksiya zamanı buraxılan istilik enerjisi mənbəyinə çevrilirlər. Yanacaq çubuqlarının ətrafında axan soyuducu reaktorun ilk dövrəsini təşkil edir.
Yüksək parametrlərə qədər qızdırılaraq, buxar generatoruna vurulur, burada enerjisini ikincil dövrə suyuna ötürür, onu buxara çevirir. Yaranan buxar turbogeneratoru fırladır. Bu qurğunun istehsal etdiyi elektrik enerjisi istehlakçıya ötürülür. Və soyuducu gölməçədən su ilə soyudulmuş işlənmiş buxar kondensat şəklində buxar generatoruna qayıdır. Dövr tamamlandı.
Nüvə qurğusunun bu iki dövrəli işləməsi nüvədə onun hüdudlarından kənarda baş verən prosesləri müşayiət edən radiasiyanın nüfuzunu aradan qaldırır.
Beləliklə, reaktorda enerji çevrilmələri zənciri baş verir: parçalana bilən materialın nüvə enerjisi → parçaların kinetik enerjisinə → soyuducunun istilik enerjisinə → turbinin kinetik enerjisinə → və generatorda elektrik enerjisinə.
Qaçılmaz enerji itkilərinə səbəb olur Atom elektrik stansiyalarının səmərəliliyi nisbətən aşağı, 33-34% təşkil edir.
Atom elektrik stansiyalarında elektrik enerjisi istehsal etməklə yanaşı, nüvə reaktorları müxtəlif radioaktiv izotopların alınmasında, sənayenin bir çox sahələrində tədqiqatların aparılmasında və sənaye reaktorlarının icazə verilən parametrlərinin öyrənilməsində istifadə olunur. Nəqliyyat vasitələrinin mühərriklərini enerji ilə təmin edən nəqliyyat reaktorları getdikcə geniş yayılır.
Nüvə reaktorlarının növləri
Tipik olaraq, nüvə reaktorları U-235 uranında işləyir. Bununla belə, təbii materialda onun tərkibi son dərəcə aşağıdır, cəmi 0,7%. Təbii uranın əsas hissəsi U-238 izotopudur. Yalnız yavaş neytronlar U-235-də zəncirvari reaksiyaya səbəb ola bilər və U-238 izotopu yalnız sürətli neytronlarla parçalanır. Nüvənin parçalanması nəticəsində həm yavaş, həm də sürətli neytronlar yaranır. Soğutucuda (suda) inhibə yaşayan sürətli neytronlar yavaş olur. Amma təbii uranda U-235 izotopunun miqdarı o qədər azdır ki, onun zənginləşdirilməsinə əl atmaq, konsentrasiyasını 3-5%-ə çatdırmaq lazımdır. Bu proses çox bahalı və iqtisadi cəhətdən sərfəli deyil. Bundan əlavə, bu izotopun təbii ehtiyatlarının tükənmə müddəti cəmi 100-120 il qiymətləndirilir.
Buna görə də nüvə sənayesində Sürətli neytronlarda işləyən reaktorlara tədricən keçid var.
Onların əsas fərqi ondan ibarətdir ki, onlar soyuducu kimi maye metallardan istifadə edirlər, neytronları ləngitmirlər, U-238 isə nüvə yanacağı kimi istifadə olunur. Bu izotopun nüvələri U-235 kimi zəncirvari reaksiyaya məruz qalan Plutonium-239-a nüvə çevrilmə zəncirindən keçir. Yəni nüvə yanacağı çoxalır və onun istehlakından artıq miqdarda.
Ekspertlərin fikrincə Uran-238 izotopunun ehtiyatları 3000 il üçün kifayət etməlidir. Bu müddət bəşəriyyətin digər texnologiyaların inkişafı üçün kifayət qədər vaxta sahib olması üçün kifayətdir.
Nüvə enerjisindən istifadə problemləri
Nüvə enerjisinin aşkar üstünlükləri ilə yanaşı, nüvə obyektlərinin istismarı ilə bağlı problemlərin miqyasını da qiymətləndirməmək olmaz.
Birincisi radioaktiv tullantıların və sökülən avadanlıqların utilizasiyası atom Enerjisi. Bu elementlər uzun müddət davam edən aktiv fon radiasiyasına malikdir. Bu tullantıları atmaq üçün xüsusi qurğuşun qablarından istifadə olunur. Onların 600 metrə qədər dərinlikdə əbədi donmuş ərazilərdə basdırılması nəzərdə tutulur. Buna görə də, utilizasiya problemini həll etməli və planetimizin ekologiyasını qorumağa kömək etməli olan radioaktiv tullantıların təkrar emalı üçün bir yol tapmaq üçün daim iş aparılır.
İkinci problem daha az ciddi deyil AES-in istismarı zamanı təhlükəsizliyin təmin edilməsi.Çernobıl kimi böyük qəzalar çoxlu insanın həyatına son qoya və geniş əraziləri yararsız hala sala bilər.
Yaponiyanın “Fukusima-1” atom elektrik stansiyasındakı qəza yalnız nüvə obyektlərində fövqəladə vəziyyət yarandıqda özünü göstərə biləcək potensial təhlükəni təsdiqlədi.
Bununla belə, nüvə enerjisinin imkanları o qədər böyükdür ki, ekoloji problemlər arxa plana keçir.
Bu gün bəşəriyyətin daim artan enerji aclığını təmin etmək üçün başqa yolu yoxdur. Gələcəyin nüvə enerjisinin əsasını yəqin ki, nüvə yanacağının təkrar istehsalı funksiyasına malik “sürətli” reaktorlar təşkil edəcək.
Bu mesaj sizin üçün faydalı olsaydı, sizi görməyə şad olardım
Mövzu: Nüvə enerjisinin fiziki əsasları. Nüvə reaktoru.
Dərsin məqsədləri: mövcud biliklərin yenilənməsi; anlayışların formalaşmasını davam etdirmək: uran nüvələrinin parçalanması, nüvə zəncirvari reaksiyası, onun baş vermə şərtləri, kritik kütlə; yeni anlayışlar təqdim edir: nüvə reaktoru, nüvə reaktorunun əsas elementləri, nüvə reaktorunun quruluşu və onun iş prinsipi, nüvə reaksiyasına nəzarət, nüvə reaktorlarının təsnifatı və onlardan istifadə; müşahidə və nəticə çıxarmaq bacarıqlarını inkişaf etdirməyə davam etmək, həmçinin tələbələrin intellektual qabiliyyətlərini və maraqlarını inkişaf etdirmək; təcrübi elm kimi fizikaya münasibəti inkişaf etdirməyə davam etmək; əməyə vicdanlı münasibət, nizam-intizam, biliyə müsbət münasibət tərbiyə etmək.
Dərsin növü: yeni material öyrənmək.
Dərslər zamanı
1. Təşkilati məqam.
Bu gün dərsimizdə uran nüvələrinin parçalanmasını, nüvə zəncirvari reaksiyasını, onun baş vermə şərtlərini, kritik kütləni təkrarlayacağıq, nüvə reaktorunun nə olduğunu, nüvə reaktorunun əsas elementlərini, nüvə reaktorunun quruluşunu öyrənəcəyik. və onun iş prinsipi, nüvə reaksiyasına nəzarət, nüvə reaktorlarının təsnifatı və onlardan istifadə.
2. Öyrənilmiş materialın yoxlanılması.
Uran nüvələrinin parçalanma mexanizmi.
Nüvə zəncirvari reaksiyasının mexanizmi haqqında danışın.
Uran nüvəsinin nüvə parçalanması reaksiyasına misal göstərin.
Kritik kütləyə nə deyilir?
Kütləsi kritikdən az və ya kritikdən böyükdürsə, uranda zəncirvari reaksiya necə baş verir?
Uran 295-in kritik kütləsi nə qədərdir?Kritik kütləni azaltmaq mümkündürmü?
Nüvə zəncirvari reaksiyasının gedişatını hansı üsullarla dəyişə bilərsiniz?
Sürətli neytronları yavaşlatmaqda məqsəd nədir?
Moderator kimi hansı maddələr istifadə olunur?
3. Yeni materialın izahı.
: Hər hansı bir atom elektrik stansiyasının əsas hissəsi nədir? ( nüvə reaktoru)
Əla. Beləliklə, uşaqlar, indi bu məsələyə daha ətraflı baxaq.
Tarixi istinad.
İqor Vasilyeviç Kurçatov görkəmli sovet fiziki, akademik, 1943-1960-cı illərdə Atom Enerjisi İnstitutunun yaradıcısı və ilk direktoru, SSRİ-də atom probleminin baş elmi direktoru, nüvə enerjisindən dinc məqsədlər üçün istifadənin banilərindən biridir. . SSRİ Elmlər Akademiyasının akademiki (1943). İlk sovet atom bombası 1949-cu ildə sınaqdan keçirildi. Dörd il sonra dünyada ilk hidrogen bombası uğurla sınaqdan keçirildi. Və 1949-cu ildə İqor Vasilyeviç Kurçatov atom elektrik stansiyası layihəsi üzərində işə başladı. Atom elektrik stansiyası atom enerjisindən dinc məqsədlərlə istifadənin müjdəçisidir. Layihə uğurla başa çatdı: 1954-cü il iyulun 27-də bizim atom elektrik stansiyası dünyada birinci oldu! Kurçatov uşaq kimi sevindi və əyləndi!
Nüvə reaktorunun tərifi.
Nüvə reaktoru müəyyən ağır nüvələrin parçalanmasının idarə olunan zəncirvari reaksiyasının həyata keçirildiyi və saxlandığı bir cihazdır.
İlk nüvə reaktoru 1942-ci ildə ABŞ-da E.Ferminin rəhbərliyi ilə tikilmişdir. Ölkəmizdə ilk reaktor 1946-cı ildə İ.V.Kurçatovun rəhbərliyi ilə tikilmişdir.
Nüvə reaktorunun əsas elementləri bunlardır:
nüvə yanacağı (uran 235, uran 238, plutonium 239);
neytron moderatoru (ağır su, qrafit və s.);
reaktorun istismarı zamanı yaranan enerjinin (su, maye natrium və s.) çıxarılması üçün soyuducu;
Nəzarət çubuqları (bor, kadmium) - yüksək udma neytronları
Radiasiyanı maneə törədən qoruyucu qabıq (dəmir doldurucu ilə beton).
Əməliyyat prinsipi nüvə reaktoru
Nüvə yanacağı nüvədə yanacaq elementləri (yanacaq elementləri) adlanan şaquli çubuqlar şəklində yerləşir. Yanacaq çubuqları reaktorun gücünü tənzimləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Hər bir yanacaq çubuğunun kütləsi kritik kütlədən əhəmiyyətli dərəcədə azdır, buna görə də bir çubuqda zəncirvari reaksiya baş verə bilməz. Bütün uran çubuqları nüvəyə batırıldıqdan sonra başlayır.
Nüvə neytronları əks etdirən maddə təbəqəsi (reflektor) və neytronları və digər hissəcikləri tutan qoruyucu beton qabığı ilə əhatə olunmuşdur.
Yanacaq hüceyrələrindən istiliyin çıxarılması. Soğutucu, su, çubuğu yuyur, yüksək təzyiqdə 300 ° C-yə qədər qızdırılır və istilik dəyişdiricilərinə daxil olur.
İstilik dəyişdiricisinin rolu ondan ibarətdir ki, 300 ° C-ə qədər qızdırılan su adi suya istilik verir və buxara çevrilir.
Nüvə Reaksiyasına Nəzarət
Reaktor kadmium və ya bor olan çubuqlar vasitəsilə idarə olunur. Çubuqlar reaktorun nüvəsindən uzadıldıqda K > 1, tam geri çəkildikdə isə K< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.
Yavaş neytron reaktoru.
Uran-235 nüvələrinin ən səmərəli parçalanması yavaş neytronların təsiri altında baş verir. Belə reaktorlar yavaş neytron reaktorları adlanır. Parçalanma reaksiyası nəticəsində yaranan ikincil neytronlar sürətlidir. Onların zəncirvari reaksiyada uran-235 nüvələri ilə sonrakı qarşılıqlı təsirinin ən təsirli olması üçün nüvəyə bir moderator - neytronların kinetik enerjisini azaldan bir maddə daxil etməklə yavaşlayırlar.
Sürətli neytron reaktoru.
Sürətli neytron reaktorları təbii uran üzərində işləyə bilməz. Reaksiya yalnız ən azı 15% uran izotopu olan zənginləşdirilmiş qarışıqda saxlanıla bilər. Sürətli neytron reaktorlarının üstünlüyü ondan ibarətdir ki, onların işləməsi əhəmiyyətli miqdarda plutonium istehsal edir və bundan sonra nüvə yanacağı kimi istifadə edilə bilər.
Homojen və heterojen reaktorlar.
Nüvə reaktorları yanacaq və moderatorun nisbi yerləşdirilməsindən asılı olaraq homojen və heterojen bölünür. Homojen bir reaktorda nüvə bir məhlul, qarışıq və ya ərimə şəklində yanacaq, moderator və soyuducunun homojen bir kütləsidir. Bloklar və ya yanacaq birləşmələri şəklində yanacağın moderatora yerləşdirildiyi, içərisində müntəzəm həndəsi qəfəs meydana gətirən reaktor heterojen adlanır.
Atom nüvələrinin daxili enerjisinin elektrik enerjisinə çevrilməsi.
Nüvə reaktoru istilik nüvə enerjisini elektrik enerjisinə çevirən nüvə elektrik stansiyasının (AES) əsas elementidir. Enerji çevrilməsi aşağıdakı sxemə uyğun olaraq baş verir:
uran nüvələrinin daxili enerjisi -
neytronların və nüvə fraqmentlərinin kinetik enerjisi -
suyun daxili enerjisi -
buxarın daxili enerjisi -
buxarın kinetik enerjisi -
turbin rotorunun və generator rotorunun kinetik enerjisi -
Elektrik enerjisi.
Nüvə reaktorlarının istifadəsi.
Məqsədindən asılı olaraq nüvə reaktorları güc reaktorları, çeviricilər və reaktorlar, tədqiqat və çoxməqsədli, nəqliyyat və sənaye ola bilər.
Nüvə enerjisi reaktorları atom elektrik stansiyalarında, gəmi elektrik stansiyalarında, nüvə kombinə edilmiş istilik və elektrik stansiyalarında və nüvə istilik təchizatı stansiyalarında elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə olunur.
Təbii uran və toriumdan ikinci dərəcəli nüvə yanacağı istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuş reaktorlara çeviricilər və ya seleksiyaçılar deyilir. Konvertor reaktorunda ikincil nüvə yanacağı ilkin istehlak ediləndən daha az istehsal edir.
Bir damazlıq reaktorda nüvə yanacağının genişləndirilmiş reproduksiyası həyata keçirilir, yəni. xərcləndiyindən çox olduğu ortaya çıxır.
Tədqiqat reaktorlarından neytronların maddə ilə qarşılıqlı əlaqəsi proseslərini öyrənmək, neytron və qamma şüalarının intensiv sahələrində reaktor materiallarının davranışını öyrənmək, radiokimyəvi və bioloji tədqiqatlar, izotopların alınması, nüvə reaktorlarının fizikası üzrə eksperimental tədqiqatlar aparmaq üçün istifadə olunur.
Reaktorlar müxtəlif güclərə, stasionar və ya impulslu iş rejimlərinə malikdirlər. Çoxməqsədli reaktorlar enerji istehsalı və nüvə yanacağı istehsalı kimi bir neçə məqsədə xidmət edən reaktorlardır.
Atom elektrik stansiyalarında ekoloji fəlakətlər
1957 - Böyük Britaniyada qəza
1966 - Detroit yaxınlığında reaktorun soyudulmasında nasazlıqdan sonra nüvənin qismən əriməsi.
1971 - ABŞ çayına çoxlu çirkli su axdı
1979 - ABŞ-da ən böyük qəza
1982 - radioaktiv buxarın atmosferə buraxılması
1983 - Kanadada dəhşətli qəza (radioaktiv su 20 dəqiqə axdı - dəqiqədə bir ton)
1986 - Böyük Britaniyada qəza
1986 - Almaniyada qəza
1986 – Çernobıl Atom Elektrik Stansiyası
1988 - Yaponiyada atom elektrik stansiyasında yanğın
Müasir atom elektrik stansiyaları fərdi kompüterlərlə təchiz olunub, lakin əvvəllər qəzadan sonra belə reaktorlar işləməyə davam edirdi, çünki avtomatik söndürmə sistemi yox idi.
4. Materialın bərkidilməsi.
Nüvə reaktoru nə adlanır?
Reaktorda nüvə yanacağı nədir?
Hansı maddə nüvə reaktorunda neytron moderatoru kimi xidmət edir?
Neytron moderatorunun məqsədi nədir?
Nəzarət çubuqları nə üçün istifadə olunur? Onlar necə istifadə olunur?
Nüvə reaktorlarında soyuducu kimi nə istifadə olunur?
Niyə hər bir uran çubuğunun kütləsinin kritik kütlədən az olması lazımdır?
5. Testin icrası.
Uran nüvələrinin parçalanmasında hansı hissəciklər iştirak edir?
A. protonlar;
B. neytronlar;
B. elektronlar;
G. helium nüvələri.
Hansı uranın kütləsi kritikdir?
A. zəncirvari reaksiyanın mümkün olduğu ən böyük;
B. istənilən kütlə;
B. zəncirvari reaksiyanın mümkün olduğu ən kiçik;
D. reaksiyanın dayanacağı kütlə.
Uran 235-in təxmini kritik kütləsi nə qədərdir?
A. 9 kq;
B. 20 kq;
B. 50 kq;
G. 90 kq.
Aşağıdakı maddələrdən hansı nüvə reaktorlarında neytron moderatorları kimi istifadə edilə bilər?
A. qrafit;
B. kadmium;
B. ağır su;
G. bor.
Atom elektrik stansiyasında nüvə zəncirvari reaksiyasının baş verməsi üçün neytronların çoxalma əmsalı aşağıdakı kimi olmalıdır:
A. 1-ə bərabərdir;
B. 1-dən çox;
V. 1-dən az.
Nüvə reaktorlarında ağır atom nüvələrinin parçalanma sürəti aşağıdakılarla idarə olunur:
A. çubuqları absorberlə endirərkən neytronların udulmasına görə;
B. soyuducu sürətinin artması ilə istilik çıxarılmasının artması səbəbindən;
B. istehlakçıların elektrik enerjisi ilə təchizatını artırmaqla;
G. çubuqları yanacaqla çıxararkən nüvədəki nüvə yanacağının kütləsini azaltmaqla.
Nüvə reaktorunda hansı enerji çevrilmələri baş verir?
A. atom nüvələrinin daxili enerjisi işıq enerjisinə çevrilir;
B. atom nüvələrinin daxili enerjisi mexaniki enerjiyə çevrilir;
B. atom nüvələrinin daxili enerjisi elektrik enerjisinə çevrilir;
D. cavabların heç biri düzgün deyil.
1946-cı ildə Sovet İttifaqında ilk nüvə reaktoru tikildi. Bu layihənin rəhbəri kim idi?
A. S. Korolev;
B. I. Kurçatov;
V. D. Saxarov;
G. A. Proxorov.
Atom elektrik stansiyalarının etibarlılığını artırmaq və xarici mühitin çirklənməsinin qarşısını almaq üçün hansı yolu daha məqbul hesab edirsiniz?
A. operatorun iradəsindən asılı olmayaraq reaktorun nüvəsini avtomatik soyutmağa qadir olan reaktorların yaradılması;
B. AES-in istismarı üzrə savadlılığın, AES operatorlarının peşəkar hazırlıq səviyyəsinin artırılması;
B. atom elektrik stansiyalarının sökülməsi və radioaktiv tullantıların emalı üçün yüksək səmərəli texnologiyaların işlənib hazırlanması;
D. reaktorların yerin dərinliklərində yerləşməsi;
D. atom elektrik stansiyasının tikintisindən və istismarından imtina.
Atom elektrik stansiyalarının fəaliyyəti ilə ətraf mühitin çirklənməsinin hansı mənbələri bağlıdır?
A. uran sənayesi;
B. müxtəlif tipli nüvə reaktorları;
B. radiokimya sənayesi;
D. radioaktiv tullantıların emalı və utilizasiyası üçün sahələr;
D. radionuklidlərin xalq təsərrüfatında istifadəsi;E. nüvə partlayışları.
Cavablar: 1 B; 2 V; 3 V; 4 A, B; 5 A; 6 A; 7 V;. 8 B; 9 B.V; 10 A, B, C, D, E.
6. Dərsin xülasəsi.
Bu gün sinifdə nə yeni öyrəndiniz?
Dərsdə nə xoşunuza gəldi?
Hansı suallarınız var?
Xüsusilə izotop nüvələri və ən effektiv şəkildə yavaş neytronları tutur. Nüvələrin sonrakı parçalanması ilə yavaş neytronları tutma ehtimalı sürətli olanlardan yüzlərlə dəfə çoxdur. Buna görə də, təbii uranla işləyən nüvə reaktorları neytronların çoxalma faktorunu artırmaq üçün neytron moderatorlarından istifadə edir. Nüvə reaktorunda gedən proseslər Şəkil 13.15-də sxematik şəkildə göstərilmişdir.
Nüvə reaktorunun əsas elementləri.Şəkil 13.16-da nüvə reaktoru olan elektrik stansiyasının diaqramı göstərilir.
Nüvə reaktorunun əsas elementləri bunlardır: nüvə yanacağı, neytron moderatoru (ağır və ya adi su, qrafit və s.), reaktorun işləməsi zamanı əmələ gələn enerjini çıxarmaq üçün soyuducu (su, maye natrium və s.), və reaksiya sürətini tənzimləyən cihaz (reaktorun iş sahəsinə kadmium və ya bor olan çubuqlar vurulur - neytronları yaxşı udur maddələr). Reaktorun xarici hissəsi radiasiya və neytronların qarşısını alan qoruyucu qabıqla əhatə olunub. Qabıq dəmir doldurucu ilə betondan hazırlanır.
Fermi Enriko (1901 - 1954)- müasir nəzəri və eksperimental fizikanın inkişafına böyük töhfə vermiş böyük italyan fiziki. 1938-ci ildə ABŞ-a mühacirət etdi. Dirakla eyni vaxtda o, elektronların və digər hissəciklərin kvant statistik nəzəriyyəsini (Fermi-Dirak statistikası) yaratdı. O, elementar hissəciklərin qarşılıqlı təsirinin müasir kvant nəzəriyyəsinin prototipi olan p-parçalanmanın kəmiyyət nəzəriyyəsini işləyib hazırlayıb. Neytron fizikasında bir sıra fundamental kəşflər etdi. Onun rəhbərliyi ilə 1942-ci ildə ilk dəfə olaraq idarə olunan nüvə reaksiyası həyata keçirilib.
Ən yaxşı moderator ağır sudur (bax § 102). Adi su özü neytronları tutur və ağır suya çevrilir. Nüvələri neytronları udmayan qrafit də yaxşı moderator hesab olunur.
Kritik kütlə.Çoxalma əmsalı k yalnız reaktorun ölçüləri və müvafiq olaraq uranın kütləsi müəyyən kritik dəyərləri keçdikdə birliyə bərabər ola bilər. Kritik kütlə, nüvə zəncirvari reaksiyasının hələ də baş verə biləcəyi parçalanan materialın ən kiçik kütləsidir.
Kiçik ölçülərdə reaktor nüvəsinin səthindən neytron sızması (uran çubuqlarının yerləşdiyi həcm) çox böyükdür.
Sistemin ölçüsü artdıqca parçalanmada iştirak edən nüvələrin sayı həcmlə mütənasib olaraq, sızma nəticəsində itirilən neytronların sayı isə səth sahəsinə mütənasib olaraq artır. Buna görə də sistemin ölçüsünü artırmaqla vurma əmsalı k 1 dəyərinə nail olmaq mümkündür. Əgər tutulma və sızma nəticəsində itirilən neytronların sayı, əldə edilən neytronların sayına bərabər olarsa, sistem kritik ölçülərə malik olacaqdır. parçalanma prosesi. Kritik ölçülər və müvafiq olaraq kritik kütlə nüvə yanacağının növü, moderator və reaktorun dizayn xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir.
Təmiz (moderatorsuz) sferik uran üçün kritik kütlə təxminən 50 kq-dır. Bu halda topun radiusu təxminən 9 sm-dir (uran çox ağır maddədir). Neytron moderatorları və neytron əks etdirən berilyum qabığından istifadə edərək, kritik kütləni 250 q-a qədər azaltmaq mümkün oldu.
Kurçatov İqor Vasilieviç (1903-1960)- Sovet fiziki və elmi tədqiqatların təşkilatçısı, üç dəfə Sosialist Əməyi Qəhrəmanı. 1943-cü ildə atom problemi ilə bağlı elmi işə rəhbərlik etmişdir. Onun rəhbərliyi ilə Avropanın ilk atom reaktoru (1946) və ilk sovet atom bombası (1949) yaradılmışdır. Ferroelektriklərin, neytronların yaratdığı nüvə reaksiyalarının və süni radioaktivliyin öyrənilməsi ilə bağlı ilk iş. Nisbətən uzun bir "ömür" olan nüvələrin həyəcanlı vəziyyətlərinin mövcudluğunu kəşf etdi.
Reaktor kadmium və ya bor olan çubuqlar vasitəsilə idarə olunur. Çubuqlar reaktorun nüvəsindən uzadıldıqda, k > 1 və çubuqlar tamamilə geri çəkildikdə, k< 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.
Sürətli neytron reaktorları. Sürətli neytronlardan istifadə edərək moderatorsuz işləyən reaktorlar qurulub. Sürətli neytronların yaratdığı parçalanma ehtimalı kiçik olduğundan, belə reaktorlar təbii uran üzərində işləyə bilməz.
Reaksiya yalnız izotopun ən azı 15%-i olan zənginləşdirilmiş qarışıqda saxlanıla bilər. Sürətli neytron reaktorlarının üstünlüyü ondan ibarətdir ki, onların işləməsi əhəmiyyətli miqdarda plutonium istehsal edir və bundan sonra nüvə yanacağı kimi istifadə edilə bilər. Bu reaktorlara breeder reaktorlar deyilir, çünki onlar parçalanan materialı çoxaldırlar. 1,5-ə qədər reproduksiya əmsalı olan reaktorlar tikilir. Bu o deməkdir ki, reaktorda 1 kq izotop parçalananda 1,5 kq-a qədər plutonium alınır. Adi reaktorlarda reproduksiya əmsalı 0,6-0,7-dir.
İlk nüvə reaktorları.İlk dəfə olaraq uranın dəyərli nüvə parçalanması reaksiyası 1942-ci ilin dekabrında Enriko Ferminin başçılıq etdiyi alimlər qrupu tərəfindən ABŞ-da aparılmışdır.
Ölkəmizdə ilk nüvə redaktoru 1946-cı il dekabrın 25-də gözəl alimimiz İqor Vasilyeviç Kurçatovun rəhbərlik etdiyi fiziklər komandası tərəfindən işə salınmışdır. Hazırda həm gücü, həm də təyinatı ilə bir-birindən fərqlənən müxtəlif tipli reaktorlar yaradılmışdır.
Nüvə reaktorlarında nüvə yanacağına əlavə olaraq neytron moderatoru və idarəetmə çubuqları var. Sərbəst buraxılan enerji soyuducu tərəfindən çıxarılır.
1. Kritik kütlə nədir!
2. Nüvə reaktorunda neytron moderatoru niyə istifadə olunur?