Branduolinis reaktorius

Šioje temoje aptariamos valdomos ir nevaldomos grandininės branduolinės reakcijos, branduolinio reaktoriaus sandara ir veikimas. Taip pat sužinoma apie neutronų lėtiklius, šilumnešius, grandininės reakcijos valdymą, Ignalinos atominę elektrinę bei nevaldomas reakcijas atominėse bombose. Apžvelgiamas branduolinės energijos panaudojimas tiek taikiais, tiek kariniais tikslais.

Branduolinio reaktoriaus apžvalga
Branduoliniai reaktoriai yra įrenginiai, kuriuose vyksta valdomos grandininės branduolinės reakcijos. Pirmasis branduolinis reaktorius buvo paleistas 1942 \(m.\) Čikagoje, vadovaujant Enrikui Fermiui. Šiandien branduolinės elektrinės, kuriose veikia reaktoriai, gamina didelę dalį pasaulio elektros energijos.
Branduolinio reaktoriaus sandara
Branduolinio reaktoriaus pagrindiniai elementai yra branduolinis kuras (dažniausiai urano izotopai \({}^{235}\text{U}\), \({}^{238}\text{U}\) arba plutonis \({}^{239}\text{Pu}\)), neutronų lėtiklis (sunkusis arba paprastasis vanduo, grafitas), šilumnešis (vanduo, skystasis natris) ir valdymo strypai. Reaktoriaus šerdis, kurioje vyksta reakcijos, yra apsupta atšvaitu, o visą reaktorių saugo storas betono sluoksnis.
Branduolinio reaktoriaus valdymas ir energijos gamyba
Branduolinio kuro kasetėse, esančiose reaktoriaus aktyviojoje zonoje, vyksta branduolių dalijimasis, kurio metu išsiskiria didelis šilumos kiekis. Šią šilumą perima šilumnešis (dažniausiai vanduo), kuris perduoda ją antrojo kontūro vandeniui. Susidarę garai suka turbiną, o ši – elektros generatorių. Reaktoriaus galia reguliuojama valdymo strypais, kurie sugeria neutronus.
Grandininė branduolinė reakcija ir plutonio susidarymas
Lėtieji neutronai sukelia urano izotopo \({}^{238}\text{U}\) skilimą, kurio metu susidaro radioaktyvusis \({}^{239}\text{U}\), virstantis neptūniu (\({}^{239}\text{Np}\)), o šis – plutoniu (\({}^{239}\text{Pu}\)). Plutonis, kaip ir \({}^{235}\text{U}\), taip pat gali būti naudojamas kaip branduolinis kuras, nes skyla veikiamas lėtųjų neutronų.
Ignalinos atominė elektrinė (IAE)
Ignalinos atominė elektrinė buvo vienintelė branduolinė jėgainė Baltijos šalyse. Joje veikė du \(\text{RBMK-}1500\) tipo reaktoriai. IAE buvo uždaryta 2009 m. Šiuo metu kuriami tobulesni ir saugesni reaktorių tipai.
Neutronų lėtiklių svarba
Branduolinėse reakcijose svarbų vaidmenį atlieka neutronų greitis. Lėtieji neutronai efektyviau sukelia urano \({}^{235}\text{U}\) branduolių skilimą nei greitieji. Todėl reaktoriuose naudojami lėtikliai, tokie kaip sunkusis vanduo ar grafitas, kurie sumažina neutronų greitį iki šiluminio judėjimo greičio.
Nevaldomos grandininės branduolinės reakcijos
Nevaldomos grandininės branduolinės reakcijos vyksta sprogstant atominėms bomboms. Kai du urano gabalai, kurių kiekvieno masė mažesnė už kritinę, susijungia, jų bendra masė viršija kritinę, ir prasideda nevaldoma reakcija, sukelianti sprogimą.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com