Ядерный реактор Для лучшего уяснени

Ядерный реактор
Для лучшего уяснения принципов работы ядерного реактора и смысла процессов, происходящих в нем, изложим основные моменты физики реакторов.
Ядерный реактор - аппарат, в котором происходят ядерные реакции - превращения одних химических элементов в другие. Для этих реакций необходимо наличие в реакторе делящегося вещества, которое при своем распаде выделяет элементарные частицы, способные вызвать распад других ядер.
Деление атомного ядра может произойти самопроизвольно или при попадании в него элементарной частицы. Самопроизвольный распад в ядерной энергетике не используется из-за очень низкой его интенсивности.
В качестве делящегося вещества в настоящее время могут использоваться изотопы урана — уран-235 и уран-238, а также плутоний-239.
В ядерном реакторе происходит цепная реакция. Ядра урана или плутония распадаются, при этом образуются два-три ядра элементов середины таблицы Менделеева, выделяется энергия, излучаются гамма-кванты и образуются два или три нейтрона, которые, в свою очередь, могут прореагировать с другими атомами и, вызвав их деление, продолжить цепную реакцию. Для распада какого-либо атомного ядра необходимо попадание в него элементарной частицы с определенной энергией (величина этой энергии должна лежать в определенном диапазоне: более медленная или более быстрая частица просто оттолкнется от ядра, не проникнув в него). Наибольшее значение в ядерной энергетике имеют нейтроны.
В зависимости от скорости элементарной частицы выделяют два вида нейтронов: быстрые и медленные. Нейтроны разных видов по-разному влияют на ядра делящихся элементов.
Уран-238 делится только быстрыми нейтронами. При его делении выделяется энергия и образуется 2-3 быстрых нейтрона. Вследствие того, что эти быстрые нейтроны замедляются в веществе урана-238 до скоростей, неспособных вызвать деление ядра урана-238, цепная реакция в уране-238 протекать не может.
Поскольку в естественном уране основной изотоп - уран-238, то цепная реакция в естественном уране протекать не может.
В уране-235 цепная реакция протекать может, так как наиболее эффективно его деление происходит, когда нейтроны замедлены в 3-4 раза по сравнению с быстрыми, что происходит при достаточно длинном их пробеге в толще урана без риска быть поглощенными посторонними веществами или при прохождении через вещество, обладающее свойством замедлять нейтроны, не поглощая их.
Поскольку в естественном уране имеется достаточно большое количество веществ, поглощающих нейтроны (тот же уран-238, который при этом превращается в другой делящийся изотоп - плутоний-239), то в современных ядерных реакторах необходимо для замедления нейтронов применять не сам уран, а другие вещества, мало поглощающие нейтроны (например, графит или тяжелая вода).
Обыкновенная вода нейтроны замедляет очень хорошо, но сильно их поглощает. Поэтому для нормального протекания цепной реакции при использовании в качестве замедлителя обыкновенной легкой воды необходимо использовать уран с высокой долей делящегося изотопа - урана-235 (обогащенный уран). Обогащенный уран производят по достаточно сложной и трудоемкой технологии на горнообогатительных комбинатах, при этом образуются токсичные и радиоактивные отходы.
Графит хорошо замедляет нейтроны и плохо их поглощает. Поэтому при использовании графита в качестве замедлителя можно использовать менее обогащенный уран, чем при использовании легкой воды.
Тяжелая вода очень хорошо замедляет нейтроны и плохо их поглощает. Поэтому при использовании тяжелой воды в качестве замедлителя можно использовать менее обогащенный уран, чем при использовании легкой воды. Но производство тяжелой воды очень трудоемко и экологически опасно.
При попадании медленного нейтрона в ядро урана-235 он может быть захвачен этим ядром. При этом произойдет ряд ядерных реакций, итогом которых станет образование ядра плутония-239. (Плутоний-239 в принципе может тоже использоваться для нужд ядерной энергетики, но в настоящее время он является одним из основных компонентов начинки атомных бомб.) Поэтому ядерное топливо в реакторе не только расходуется, но и нарабатывается. У некоторых ядерных реакторов основной задачей является как раз такая наработка.

Результаты (английский) 1:

Nuclear reactor For a better understanding of the principles of operation of the nuclear reactor and the meaning of processes occurring in it, will discuss highlights of Physics of reactors. Nuclear reactor apparatus in which nuclear reactions occur-the transformation of some chemical elements in other. For these reactions in the reactor must have fissile material, which their breakup allocates elementary particles that could cause the collapse of other nuclei. Divide the atomic nucleus can occur spontaneously or in a "elementary particles. Spontaneous decay in nuclear energy is not used because of very low intensity. As fissile material can now be used isotopes of uranium is uranium-235 and uranium-238, plutonium-239 as well. In a nuclear reactor fission chain reaction occurs. Uranium or plutonium nuclei disintegrate, with two or three nuclei are formed of the elements of the middle of the periodic table, is the energy radiated by gamma quanta and formed two or three neutrons, which in turn can react with other atoms and calling their Division, to continue the chain reaction. For the collapse of any atomic nucleus, you must hit him with some elementary particles with energy (the energy must be within a certain range: slower or faster the particle simply will jump back from the kernel, not entering it). The greatest value in nuclear power have neutrons. Depending on the speed of the elementary particles there are two types of neutrons: fast and slow. Neutrons of different types affect the kernel of fissile elements.Уран-238 делится только быстрыми нейтронами. При его делении выделяется энергия и образуется 2-3 быстрых нейтрона. Вследствие того, что эти быстрые нейтроны замедляются в веществе урана-238 до скоростей, неспособных вызвать деление ядра урана-238, цепная реакция в уране-238 протекать не может. Поскольку в естественном уране основной изотоп - уран-238, то цепная реакция в естественном уране протекать не может. В уране-235 цепная реакция протекать может, так как наиболее эффективно его деление происходит, когда нейтроны замедлены в 3-4 раза по сравнению с быстрыми, что происходит при достаточно длинном их пробеге в толще урана без риска быть поглощенными посторонними веществами или при прохождении через вещество, обладающее свойством замедлять нейтроны, не поглощая их. Поскольку в естественном уране имеется достаточно большое количество веществ, поглощающих нейтроны (тот же уран-238, который при этом превращается в другой делящийся изотоп - плутоний-239), то в современных ядерных реакторах необходимо для замедления нейтронов применять не сам уран, а другие вещества, мало поглощающие нейтроны (например, графит или тяжелая вода). Обыкновенная вода нейтроны замедляет очень хорошо, но сильно их поглощает. Поэтому для нормального протекания цепной реакции при использовании в качестве замедлителя обыкновенной легкой воды необходимо использовать уран с высокой долей делящегося изотопа - урана-235 (обогащенный уран). Обогащенный уран производят по достаточно сложной и трудоемкой технологии на горнообогатительных комбинатах, при этом образуются токсичные и радиоактивные отходы. Graphite good slows neutrons and poorly absorbed. Therefore, when you use graphite as a moderator, you can use less enriched uranium than when using light water. Heavy water slows down the neutrons and very well poorly absorbed. Therefore, when using heavy water as a moderator, you can use less enriched uranium than when using light water. But heavy water production is very labour-consuming and environmentally dangerous. При попадании медленного нейтрона в ядро урана-235 он может быть захвачен этим ядром. При этом произойдет ряд ядерных реакций, итогом которых станет образование ядра плутония-239. (Плутоний-239 в принципе может тоже использоваться для нужд ядерной энергетики, но в настоящее время он является одним из основных компонентов начинки атомных бомб.) Поэтому ядерное топливо в реакторе не только расходуется, но и нарабатывается. У некоторых ядерных реакторов основной задачей является как раз такая наработка.

Результаты (английский) 3:

nuclear reactorfor a better understanding of the principles of the nuclear reactor and use processes occurring there, put out the main points of reactor physics.nuclear reactor apparatus, which are nuclear reactions - of some chemical elements in the other. for those reactions required in reactor fissile substances, which in its destruction emits particles, capable of causing breakdown of the other cores.divisions of the nucleus may occur spontaneously or in the case of a basic particles in it. spontaneous decay of nuclear energy is not used because of its very low intensity.as the fissile material can currently be used isotopes of uranium - uranium-235 and uranium-238 and plutonium - 239.in a nuclear reactor's chain reaction. the uranium or plutonium nucleus disintegrated, and formed two to three core elements of the periodic table, is the energy radiate gamma quants and formed two or three neutrons, which in turn may react with other atoms, and causing their divisions, to continue the chain reaction. for the decay of an atomic nucleus must be hit in elementary particles with a certain energy (the value of this energy must be in a certain range, a slower or more rapid particle just оттолкнется from the nucleus, not entering it). the importance of nuclear energy are neutrons.depending on the speed of elemental particles emit two neutrons: fast and slow. neutrons of different species differently affect kernel fertile elements.uranium 238 is only fast neutrons. it is the division of power and is 2 - 3 of fast neutrons. due to the fact that these fast neutrons slowing in the substance of uranium 238 to speed fail cause nuclear fission of uranium 238, chain reaction in uranium 238 is leaking can't.as in natural uranium is the isotope uranium-238, chain reaction in a natural uranium cannot.in the uranium - 235 chain reaction flow can, so how to effectively its divisions occur when neutrons slowed to 3 to 4 times compared with rapid, what happens in the long run than their uranium without the risk of being preoccupied with foreign material or in passing through the substance which has the characteristic of slow neutrons, absorbing them.as in natural uranium, there is quite a number of substances, exhaust the neutrons (the uranium 238, which it turns into another fissile isotope - plutonium - 239), in modern nuclear reactors should be to slow down the neutrons to use not the uranium and other substances, low consume neutrons (e.g., graphite and hard