039

A HibUl. IM1U.1 ,Vv»«    --u, r ), buui :uO

ISBN D4H1II ł-7. © l>. »N TOS >«}

39

2 9 ROZSZCZEPIENIE JĄDER ATOMOWYCH

Rył. 2.9. Schcniai łańcuchowej reakcji nxa/czepienia jaJer uranu ,'JU. Symbole M. .V. /’. Q. K. S. X. Y o/nac/ąjq Iraymenly jądra powstające w czawe rozizczeptenia

Reakcję łańcuchową rozszczepienia jąder uranu ²£*U można wykorzystać nic tylko w celu wywołania nagłego wybuchu Istnieje również możliwość przeprowadzenia jej w sposób powolny i kontrolowany w reaktorze atomowym i tym samym wykorzystania wydzielonej energii do celów przemysłowych. W reaktorze atomowym nie używa się czystego ²^U, lecz uranu naturalnego zawierającego tylko małą ilość ’^U (0,7%) oraz duży nadmiar ²$2U. Stosuje się także materiał powstały przez wzbogacenie uranu naturalnego w izotop ^J;)$U lub wprowadzenie do niego plutonu '^Pu.

Dla wyjaśnienia zasady, na jakiej opiera się działanie reaktora, należy zwrócić uwagę, ze uran-235 ulega rozszczepieniu zarówno pod wpływem neutronów termicznych, jak i neutronów prędkich. Zachowanie się uranu-238 jest bardziej skomplikowane. Ulega on rozszczepieniu tylko pod wpływem neutronów prędkich, o energii przekraczającej I MeV. Neutrony o mniejszej energii mogą być natomiast pochłaniane przez, jądra ^JJ?U, przy czym pochłanianie jest najsilniejsze, gdy energia neutronów wynosi 25 cV.

W uranie naturalnym rozszczepienie wskutek zderzenia jądra na przykład z neutronem wyzwolonym pod wpływem promieniowania kosmicznego nic prowadzi do reakcji łańcuchowej. Wyzwolone w procesie rozszczepienia neutrony musiałyby trafić znów na jądra a jąder tych jest bardzo mało, gdyż w preparacie uranu naturalnego znajdują się głównie atomy ²»*U. Atomy te w przeważającej części będą pochłaniać neutrony. Aby zmniejszyć pochłanianie neutronów przez jądra uranu 238 i przynajmniej w pewnym stopniu umożliwić reakcję łańcuchową, należy energię neutronów zmniejszyć znacznie poniżej 25 eV. W tym celu pręty uranowe w reaktorze otacza się materiałem, który wykazuje zdolność spowolniania neutronów prędkich wydzielanych w procesie rozszczepienia uranu-235. Takimi moderatorami są przede wszystkim grafit i ciężka woda. Dzięki użyciu moderatorów uzyskuje się w reaktorze stężenie powolnych neutronów wystarczające do kontynuowania reakcji łańcuchowej. Niekiedy nawet może zaistnieć niebezpieczeństwo nadmiernego wzrostu tego stężenia i wydzielania przez reaktor zbyt