Управляемая цепная реакция деления ядер урана

Осуществляется в ядерном реакторе. Условия протекания ядерной цепной реакции в уране -235:

а) скорость нейтронов должна быть достаточной, чтобы вызвать ядерные деления ядер; б) должны отсутствовать примеси, поглощающие нейтрон; в) необходимо иметь минимальное количество вещества, нужное для осуществления цепной реакции, называемой критической массой. + → + + 3 → + → +

Ядерный реактор –устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция деления.

По назначению они делятся на следующие типы:

1. Исследовательские.

2. Энергетические.

3. Воспроизводящие (реакторы на быстрых нейтронах).

4. Транспортные.

5. Реакторы для промышленного получения изотопов различных химических элементов.

Реакторы, работающие на тепловых нейтронах, состоят из: 1. делящегося вещества (изотопов урана, торий или плутоний); 2. замедлителя нейтронов (графит, тяжелая вода, обычная вода); 3. отражателя нейтронов (вещество, которое служит замедлителем); 4. системы управления ходом цепной реакции деления (управляющие стержни из соединений бора и кадмия, эффективно поглощающие нейтроны);

5. системы охлаждения, предназначенной для отвода тепла из активной зоны реактора (вода, жидкие металлы, некоторые органические жидкости);

6. системы дозиметрического контроля и биологической защиты окружающей среды от протонов, нейтронов и γ – излучений.

Условием возникновения цепной реакции в реакторе является наличие размножения нейтронов при делении ядер и при k = 1. Управление реакторов осуществляется стержнями, которые поглощают нейтроны. Если эти стержни полностью ввести в защитную зону, то k < 1; если их постепенно выводить из активной зоны, то k > 1. Энергия деления ядер выделяется в виде тепла, которое используется для получения пара, вращающего турбину.

Реакторы на быстрых нейтронах имеют преимущество: при их работе образуется значительное количество плутония, который затем можно использовать как ядерное топливо. Реакцию можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не менее 15% изотопа . В реакторах – размножителях коэффициент воспроизводства k может быть равен 1,5, т.е. при делении 1 кг урана получается 1,5 кг плутония. В обычных реакторах k = 0,6–0,7. Т.о., при делении ядер реактор одновременно воспроизводит ядерное горючее в количестве, превосходящем израсходованное. Выделение нескольких нейтронов

при делении ядер создает возможность для осуществления цепной реакции. Вероятность захвата медленных нейтронов с последующим делением в сотни раз больше, чем быстрых.

Контролируя среду, в которой делятся ядра, можно создать условия, где на каждую реакцию деления в среднем приходится один вылетающий нейтронов, вызывающей последующую реакцию деления.