|
|
|
|
|
§ 35. Ядерная энергетика
Ядерный реактор (окончание)Условия осуществления управляемой цепной ядерной реакцииЗамедлители нейтроновОдин из наиболее эффективных способов осуществления цепной ядерной реакции — деление ядер урана Хорошим замедлителем нейтронов является так называемая тяжёлая вода, то есть вода, в молекулах которой атомы водорода заменены атомами дейтерия. Она намного предпочтительнее обычной воды, потому что обычная вода не только замедляет нейтроны, но и поглощает их. В качестве замедлителя нейтронов используют также чистый графит — он тоже замедляет нейтроны, не поглощая их. Замедляющие свойства дейтерия и графита обусловлены тем, что ядра этих веществ сравнительно лёгкие: благодаря этому при столкновениях с нейтронами они эффективно «отбирают» у нейтронов значительную часть их кинетической энергии. Поглотители нейтроновЧтобы ядерная цепная реакция протекала стационарно, необходимо обеспечивать строгое постоянство во времени числа медленных нейтронов: если число нейтронов начнёт увеличиваться, это грозит взрывом, а если начнёт уменьшаться, реакция прекратится. Для обеспечения постоянства числа нейтронов используют поглотители нейтронов. В качестве поглотителей обычно применяют кадмий и бор: нейтроны хорошо поглощаются ядрами этих веществ (при этом образуются их изотопы). Из кадмия или бора изготовляют регулирующие стержни, которые вводят в рабочее пространство ядерного реактора. Критическая массаНаличием замедлителей и поглотителей нейтронов условия осуществления управляемой цепной ядерной реакции не ограничиваются. Необходимо ещё, чтобы основная часть нейтронов, образовавшихся при делении ядер, оставалась в уране, вызывая новые реакции деления. А это значит, что нейтроны должны пройти в веществе достаточно большой путь, то есть размеры образца (а следовательно, и его масса) должны быть достаточно велики.
Для шарообразного образца природного урана Принцип действия атомной электростанцииНа рисунке 35.2 схематически изображено устройство атомной электростанции с ядерным реактором на медленных нейтронах. В активной зоне реактора 1 находятся ядерное топливо и замедлитель. Активная зона окружена отражателем 2 и толстой защитной оболочкой из железобетона 3.
|
при облучении их медленными нейтронами. Энергия таких нейтронов меньше, чем энергия нейтронов, образующихся при делении ядер, поэтому возникает необходимость в замедлителях нейтронов.
критическая масса равна примерно 50 кг. Однако её можно намного уменьшить, используя замедлители нейтронов (для повышения вероятности того, что они вызовут ядерные реакции) и окружив образец бериллиевой оболочкой — она отражает вылетающие нейтроны в зону реакции, увеличивая их путь в образце.
|
|