Brzi reaktor

Iako se rad nuklearnog reaktora temelji na podjeli radioaktivnog materijala, praćeno oslobađanjem temperature, ovisno o karakteristikama dizajna, razlikuju se dvije vrste - reaktor na brzim neutronima i sporo, a ponekad i toplinski.

Neutroni koji se oslobađaju tijekom reakcije imaju vrlo visoku početnu brzinu, teoretski nadilaze tisuće kilometara u sekundi. To su brzi neutroni. U procesu pomicanja zbog sudara s atomima okolne materije, njihova brzina se usporava. Jedan od jednostavnih i pristupačnih načina umjetno smanjenja brzine je postavljanje na vodu ili grafitnu stazu. Dakle, nakon što je naučio regulirati razinu kinetičke energije tih čestica, čovjek je uspio stvoriti dvije vrste reaktora. Naziv "toplinski" neutroni dobiven je zbog činjenice da brzina njihova kretanja nakon usporavanja praktički odgovara prirodnoj brzini intradermalne toplinske gibanje. U numeričkom ekvivalentu, to je do 10 km u sekundi. Za mikro svijet, ta je vrijednost relativno niska, tako da se hvatanje čestica jezgrama javlja vrlo često, uzrokujući nove fisije (lančana reakcija). Posljedica toga je potreba za znatno manje fisijskim materijalom od brzih reaktora koji se ne mogu pohvaliti. Osim toga, neki se ostali troškovi opterećuju . Ovaj trenutak samo objašnjava zašto većina radnih nuklearnih stanica koristi polagane neutrone.

Čini se - ako se sve izračuna, onda koja je potreba za brzim reaktorom neutrona? Ispada da sve nije tako nedvosmisleno. Najvažnija prednost takvih postrojenja je sposobnost da se dobiju nuklearno gorivo drugim reaktorima, kao i da se stvori povećani ciklus fisije. Dopustite mi da to više razgovaramo.

Brzog reaktora neutrona u potpunosti koristi gorivo u aktivnoj zoni. Počnimo s redom. Teoretski, samo dva elementa mogu se koristiti kao gorivo: plutonij-239 i uranij (izotopi 233 i 235). U prirodi je pronađen samo izotop U-235, ali nije dovoljno govoriti o izgledima takvog izbora. Ovi urani i plutonija izvedeni su iz torija 232 i urana 238, koji nastaju kao posljedica protoka neutrona na njima. Ali ova dva radioaktivna materijala češće se nalaze u prirodnom obliku. Dakle, ako bi mogla biti pokrenuta samoodrživa lančana reakcija fisije U-238 (ili plutonija-232), njegov će rezultat biti pojava novih dijelova fisijskog materijala - urana-233 ili plutonija-239. Kad se neutroni usporavaju na toplinsku brzinu (klasični reaktori), takav je proces nemoguć: potiče ih U-233 i Pu-239, ali brz reaktor neutrona dopušta takvu dodatnu pretvorbu.

Postupak je sljedeći: punimo uranij-235 ili torium-232 (sirovine), kao i dio urana-233 ili plutonija-239 (gorivo). Potonji (bilo koji od njih) osigurava protok neutrona koji je neophodan za "zapaljenje" reakcije u prvim elementima. U procesu propadanja, ekstrahira se toplinska energija, koju generatori postrojenja pretvaraju u električnu energiju. Brzi neutroni djeluju na sirovine, pretvarajući te elemente u ... nove dijelove goriva. Obično su količine goriva spaljene i oblikovane jednake, ali ako se sirovina učita više, generacija novih dijelova fisijskog materijala javlja se čak i brže od potrošnje. Stoga su drugi naziv takvih reaktora uzgajivači. Prekomjerno gorivo može se koristiti u klasičnim sporijim reaktorima.

Nedostatak brzih neutronskih modela je da se prije utovara uranij-235 mora obogatiti, što zahtijeva dodatna financijska ulaganja. Osim toga, sam dizajn jezgre je složeniji.