49. Budowa i działanie reaktora jądrowego.

Reaktor jądrowy to urządzenie, w którym przeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcję rozszczepienia jąder atomowych. Reakcja ta ma przebieg łańcuchowy. Budowa rektora przedstawiona jest na rysunku. Najpopularniejszym paliwem jądrowym jest uran wzbogacony w izotop ²³⁵U od 0,7% do 3,5%. Resztę stanowi uran ²³⁸U, który nie ulega rozczepieniu pod wpływem neutronów termicznych. Reakcja rozszczepienia jest źródłem neutronów prędkich o energiach kinetycznych bliskich 2 MeV. Jednak najefektywniej rozszczepienie wywołują neutrony termiczne. Neutrony prędkie można spowolnić, mieszając paliwo uranowe z pewną substancją zwaną moderatorem, która spełnia 2 warunki: po pierwsze, efektywnie spowalnia neutrony dzięki wielokrotnym zderzeniom sprężystym i po drugie, nie absorbuje neutronów- nie zmniejsza ich liczby w reaktorze. W większości amerykańskich reaktorów moderatorem jest woda, a właściwie jądra wodoru- protony, ponieważ ich masa jest bliska masie neutronu, przez co spowalnianie jest najbardziej efektywne. Neutrony prędkie (2 MeV) spowolnione przez moderator do neutronów termicznych (0,04 eV) muszą po drodze pokonać krytyczny przedział energii ( od 1 do 100 eV), w którym są szczególnie podatne na wychwyt przez jądra ²³⁸U nie prowadzący jednak do rozszczepienia. Aby zredukować prawdopodobieństwo niepożądanego wychwytu neutronów, paliwo uranowe i moderator nie są dosłownie zmieszane, ale tworzą „przekładaniec”, zajmując różne miejsca w objętości reaktora. W typowym reaktorze paliwo ma postać pastylek wykonanych z tlenku uranu, umieszczonych jedna za drugą w długich, pustych w środku metalowych rurkach. Ciekły moderator otacza wiązki tych prętów paliwowych, tworząc wraz z nimi rdzeń reaktora. Jeden cykl od powstania neutronów do ich ponownego wykorzystania w reakcji rozszczepienia nazywamy pokoleniem. Ważnym parametrem reaktora jest współczynnik mnożenia k, który wyraża stosunek liczby neutronów na początku danego pokolenia do ich liczby na początku kolejnego pokolenia. Jeśli k = 1 t mówimy, że reaktor pracuje w stanie krytycznym, czyli takim, jaki jest wymagany, aby jego moc była stała. Współczynnik mnożenia reguluje się za pomocą prętów sterujących wsuwanych do rdzenia. Pręty te, wykonane z materiałów efektywnie pochłaniających neutrony (np. kadm) można wsuwać lub wysuwać regulując tym samym moc reaktora. W elektrowni atomowej gorąca woda pod wysokim ciśnieniem przepływa przez reaktor i pośredniczy w wymianie ciepła pomiędzy rdzeniem a wytwornicą pary wodnej. Para pod wysokim ciśnieniem pochodząca z wytwornicy napędza turbiny, a te z kolei generatory prądu. Dla ciekawych wstawiam link to symulatora elektrowni atomowej. http://www.programosy.pl/program,reaktor.html

---