Uranyum çekirdeklerinin bölünmesi ve zincirleme reaksiyon. Nükleer zincir reaksiyonu

Görelilik kuramı, kütlenin özel bir enerji biçimi olduğunu söyler. Buradan, kütleyi enerjiye ve enerjiyi kütleye dönüştürmenin mümkün olduğu sonucu çıkar. Atom içi seviyede, bu tür reaksiyonlar gerçekleşir. Özellikle belirli bir miktar kütlenin kendisi enerjiye dönüşebilir. Bu birkaç şekilde olur. Birincisi, çekirdek birkaç küçük çekirdeğe dönüşebilir, bu reaksiyona "bozunma" denir. İkincisi, daha küçük çekirdekler kolayca birleşerek daha büyük bir tane oluşturabilir - bu bir füzyon reaksiyonudur. Evrende, bu tür reaksiyonlar çok yaygındır. Füzyon reaksiyonunun yıldızların enerji kaynağı olduğunu söylemekle yetinelim. Ancak bozunma reaksiyonu insanlık tarafından kullanılmaktadır çünkü insanlar bu karmaşık süreçleri kontrol etmeyi öğrenmiştir. Fakat nükleer zincirleme reaksiyon nedir? Nasıl yönetilir?

Atom çekirdeğinde neler olur

Bir nükleer zincir reaksiyonu, temel parçacıklar veya çekirdekler diğer çekirdeklerle çarpıştığında meydana gelen bir süreçtir. Neden "zincir"? Bu, birbirini izleyen tek nükleer reaksiyonlar dizisidir. Bu sürecin bir sonucu olarak, orijinal çekirdeğin kuantum durumunda ve nükleon bileşiminde bir değişiklik olur, hatta yeni parçacıklar ortaya çıkar - reaksiyon ürünleri. Fiziği, çekirdeklerin çekirdeklerle ve parçacıklarla etkileşim mekanizmalarını incelemeye izin veren nükleer zincir reaksiyonu, yeni elementler ve izotoplar elde etmenin ana yöntemidir. Bir zincirleme reaksiyonun akışını anlamak için önce tekil olanlarla uğraşmak gerekir.

Reaksiyon için gerekenler

Nükleer zincir reaksiyonu gibi bir işlemi gerçekleştirmek için, parçacıkları (çekirdek ve nükleon, iki çekirdek) güçlü etkileşim yarıçapı mesafesinde (yaklaşık bir fermi) birbirine yaklaştırmak gerekir. Mesafeler büyükse, yüklü parçacıkların etkileşimi tamamen Coulomb olacaktır. Bir nükleer reaksiyonda, tüm yasalara uyulur: enerjinin korunumu, momentum, momentum, baryon yükü. Bir nükleer zincirleme reaksiyon, a, b, c, d sembol seti ile gösterilir. a sembolü orijinal çekirdeği, b gelen parçacığı, c yeni giden parçacığı ve d ortaya çıkan çekirdeği gösterir.

reaksiyon enerjisi

Bir nükleer zincirleme reaksiyon, hem reaksiyondan sonraki hem de reaksiyondan önceki parçacıkların kütlelerindeki farka eşit olan enerjinin emilmesi ve serbest bırakılmasıyla gerçekleşebilir. Soğurulan enerji, çarpışmanın minimum kinetik enerjisini, nükleer reaksiyonun serbestçe ilerleyebileceği sözde eşiği belirler. Bu eşik, etkileşime dahil olan parçacıklara ve özelliklerine bağlıdır. İlk aşamada, tüm parçacıklar önceden belirlenmiş bir kuantum durumundadır.

Reaksiyonun uygulanması

Çekirdeği bombalayan yüklü parçacıkların ana kaynağı, proton, ağır iyon ve hafif çekirdek demetleri veren kaynaktır. Yavaş nötronlar, nükleer reaktörlerin kullanılmasıyla elde edilir. Gelen yüklü parçacıkları sabitlemek için, hem füzyon hem de bozunma olmak üzere farklı tipte nükleer reaksiyonlar kullanılabilir. Olasılıkları, çarpışan parçacıkların parametrelerine bağlıdır. Bu olasılık, reaksiyon kesiti gibi bir özellik ile ilişkilidir - çekirdeği gelen parçacıklar için bir hedef olarak karakterize eden ve parçacık ile çekirdeğin etkileşime girme olasılığının bir ölçüsü olan etkili alanın değeri. Sıfır olmayan bir dönüşe sahip parçacıklar reaksiyonda yer alırsa, enine kesit doğrudan oryantasyonlarına bağlıdır. Gelen parçacıkların dönüşleri tamamen rasgele yönlendirilmediğinden, az ya da çok düzenli olduğundan, tüm parçacıklar polarize olacaktır. Yönlendirilmiş ışın dönüşlerinin kantitatif özelliği, polarizasyon vektörü ile tanımlanır.

reaksiyon mekanizması

Nükleer zincir reaksiyonu nedir? Daha önce de belirtildiği gibi, bu daha basit reaksiyonlar dizisidir. Gelen parçacığın özellikleri ve çekirdekle etkileşimi kütleye, yüke ve kinetik enerjiye bağlıdır. Etkileşim, çarpışma sırasında uyarılan çekirdeklerin serbestlik derecesi ile belirlenir. Tüm bu mekanizmalar üzerinde kontrol sahibi olmak, kontrollü bir nükleer zincirleme reaksiyon gibi bir süreci gerçekleştirmenizi sağlar.

Doğrudan reaksiyonlar

Hedef çekirdeğe çarpan yüklü bir parçacık sadece çekirdeğe dokunursa, çarpışmanın süresi çekirdeğin yarıçapını aşmak için gereken mesafeye eşit olacaktır. Böyle bir nükleer reaksiyona doğrudan reaksiyon denir. Bu tip tüm reaksiyonların ortak bir özelliği, az sayıda serbestlik derecesinin uyarılmasıdır. Böyle bir süreçte, ilk çarpışmadan sonra, parçacık hala nükleer çekimi yenecek kadar enerjiye sahiptir. Örneğin, elastik olmayan nötron saçılması gibi etkileşimler, yük değişimi ve direkt olarak ifade edilir. Bu tür işlemlerin "toplam kesit" olarak adlandırılan özelliğe katkısı oldukça önemsizdir. Bununla birlikte, doğrudan bir nükleer reaksiyonun geçişinin ürünlerinin dağılımı, ışın yönü açısından emisyon olasılığını, nüfuslu durumların seçiciliğini ve yapılarını belirlemeyi mümkün kılar.

Denge öncesi emisyon

Parçacık, ilk çarpışmadan sonra nükleer etkileşim bölgesini terk etmezse, o zaman bir dizi ardışık çarpışmaya dahil olacaktır. Bu aslında tam olarak nükleer zincirleme reaksiyon olarak adlandırılan şeydir. Bu durumun bir sonucu olarak parçacığın kinetik enerjisi çekirdeği oluşturan kısımlar arasında dağılır. Çekirdeğin durumu, yavaş yavaş çok daha karmaşık hale gelecektir. Bu işlem sırasında, belirli bir nükleon veya bütün bir küme (bir grup nükleon), bu nükleonun çekirdekten salınması için yeterli enerjiyi konsantre edebilir. Daha fazla gevşeme, istatistiksel dengenin oluşumuna ve bir bileşik çekirdeğin oluşumuna yol açacaktır.

zincirleme reaksiyonlar

Nükleer zincir reaksiyonu nedir? Bu, onu oluşturan parçaların dizisidir. Yani, yüklü parçacıkların neden olduğu çoklu ardışık tek nükleer reaksiyonlar, önceki adımlarda reaksiyon ürünleri olarak görünür. Nükleer zincir reaksiyonu nedir? Örneğin, önceki bozunmalar sırasında elde edilen nötronlar tarafından birden fazla fisyon olayı başlatıldığında, ağır çekirdeklerin fisyonu.

Bir nükleer zincirleme reaksiyonun özellikleri

Tüm kimyasal reaksiyonlar arasında zincir reaksiyonları yaygın olarak kullanılmaktadır. Kullanılmayan bağlara sahip parçacıklar, serbest atomların veya radikallerin rolünü oynar. Nükleer zincir reaksiyonu gibi bir süreçte, oluşum mekanizması, Coulomb bariyeri olmayan ve absorpsiyon üzerine çekirdeği uyaran nötronlar tarafından sağlanır. Gerekli parçacık ortamda görünürse, taşıyıcı parçacığın kaybı nedeniyle zincir kırılana kadar devam edecek bir sonraki dönüşümler zincirine neden olur.

Taşıyıcı neden kayboldu?

Sürekli bir reaksiyon zincirinde taşıyıcı parçacığın kaybının sadece iki nedeni vardır. Birincisi, ikincil bir parçacığın emisyon süreci olmadan bir parçacığın emilmesinden oluşur. İkincisi, parçacığın zincirleme işlemi destekleyen maddenin hacim sınırının ötesine ayrılmasıdır.

İki tür süreç

Zincirleme reaksiyonun her periyodunda sadece tek bir taşıyıcı parçacık doğarsa, bu süreç dallanmamış olarak adlandırılabilir. Büyük ölçekte enerjinin salınmasına yol açamaz. Çok sayıda taşıyıcı parçacık varsa, buna dallı reaksiyon denir. Dallanma ile nükleer zincir reaksiyonu nedir? Bir önceki perdede elde edilen ikincil parçacıklardan biri daha önce başlayan zinciri devam ettirirken, diğerleri de dallara ayrılacak yeni reaksiyonlar oluşturacaktır. Bu süreç, kırılmaya yol açan süreçlerle rekabet edecek. Ortaya çıkan durum, belirli kritik ve sınırlayıcı olaylara yol açacaktır. Örneğin, tamamen yeni zincirlerden daha fazla kırılma varsa, reaksiyonun kendi kendini sürdürmesi imkansız olacaktır. Belirli bir ortama gerekli sayıda parçacık eklenerek yapay olarak uyarılsa bile, süreç yine de zamanla (genellikle oldukça hızlı bir şekilde) bozulacaktır. Yeni zincirlerin sayısı kırılma sayısını aşarsa, madde boyunca bir nükleer zincir reaksiyonu yayılmaya başlayacaktır.

Kritik durum

Kritik durum, maddenin halinin bölgesini, gelişmiş bir kendi kendine devam eden zincirleme reaksiyon ile bu reaksiyonun hiç imkansız olduğu bölgeyi ayırır. Bu parametre, yeni devrelerin sayısı ile olası kesintilerin sayısı arasındaki eşitlik ile karakterize edilir. Serbest bir taşıyıcı parçacığın varlığı gibi, kritik durum da "bir nükleer zincirleme reaksiyonun uygulanması için koşullar" gibi bir listedeki ana öğedir. Bu durumun başarısı, bir dizi olası faktör tarafından belirlenebilir. Ağır bir element sadece bir nötron tarafından uyarılır. Nükleer fisyon zincir reaksiyonu gibi bir sürecin sonucu olarak daha fazla nötron üretilir. Bu nedenle, bu işlem, nötronların taşıyıcı olarak hareket edeceği dallanmış bir reaksiyon üretebilir. Fisyon veya kaçış olmadan nötron yakalama hızının (kayıp oranı), taşıyıcı parçacıkların çoğalma hızıyla dengelenmesi durumunda, zincirleme reaksiyon durağan bir modda ilerleyecektir. Bu eşitlik çarpma faktörünü karakterize eder. Yukarıdaki durumda, bire eşittir. Enerji salınım hızı ile çarpma faktörü arasındaki giriş nedeniyle, bir nükleer reaksiyonun gidişatını kontrol etmek mümkündür. Bu katsayı birden büyükse, reaksiyon üstel olarak gelişecektir. Nükleer silahlarda kontrolsüz zincirleme reaksiyonlar kullanılır.

Enerjide nükleer zincir reaksiyonu

Bir reaktörün reaktivitesi, çekirdeğinde meydana gelen çok sayıda işlem tarafından belirlenir. Tüm bu etkiler sözde reaktivite katsayısı ile belirlenir. Grafit çubukların, soğutucuların veya uranyumun sıcaklığındaki değişikliklerin reaktörün reaktivitesi üzerindeki etkisi ve nükleer zincir reaksiyonu gibi bir işlemin yoğunluğu, bir sıcaklık katsayısı ile karakterize edilir (soğutucu için, uranyum için, grafit için). Güç, barometrik göstergeler ve buhar göstergeleri için bağımlı özellikler de vardır. Bir reaktörde bir nükleer reaksiyonu sürdürmek için bazı elementleri diğerlerine dönüştürmek gerekir. Bunu yapmak için, bir nükleer zincirleme reaksiyonun akış koşullarını - bozunma sırasında belirli sayıda temel parçacığı bölebilen ve kendisinden salabilen bir maddenin varlığı - dikkate almanız gerekir; kalan çekirdeklerin parçalanmasına neden olur. Uranyum-238, uranyum-235, plütonyum-239 genellikle bu tür maddeler olarak kullanılır. Bir nükleer zincir reaksiyonunun geçişi sırasında, bu elementlerin izotopları bozunacak ve iki veya daha fazla başka kimyasal oluşturacaktır. Bu süreçte "gama" adı verilen ışınlar yayılır, yoğun bir enerji salınımı meydana gelir, reaksiyonları sürdürebilen iki veya üç nötron oluşur. Yavaş nötronlar ve hızlı nötronlar vardır, çünkü atom çekirdeğinin parçalanabilmesi için bu parçacıkların belirli bir hızda uçması gerekir.

Nükleer zincir reaksiyonu

Zincir nükleer reaksiyon- her biri dizinin önceki adımında bir reaksiyon ürünü olarak ortaya çıkan bir parçacığın neden olduğu tek nükleer reaksiyonlar dizisi. Nükleer zincirleme reaksiyona bir örnek, ağır elementlerin nükleer fizyonunun zincirleme reaksiyonudur; burada fisyon olaylarının ana sayısı, önceki nesilde nükleer fisyondan elde edilen nötronlar tarafından başlatılır.

Güç serbest bırakma mekanizması

Bir maddenin dönüşümüne, yalnızca maddenin bir enerji rezervi varsa, serbest enerjinin salınması eşlik eder. İkincisi, maddenin mikropartiküllerinin, geçişin var olduğu başka bir olası durumdan daha büyük bir dinlenme enerjisine sahip bir durumda olduğu anlamına gelir. Kendiliğinden geçiş her zaman bir enerji bariyeri tarafından engellenir, üstesinden gelmek için mikropartikülün dışarıdan bir miktar enerji - uyarma enerjisi - alması gerekir. Ekzoenerjik reaksiyon, uyarımı takip eden dönüşümde, süreci uyarmak için gerekenden daha fazla enerjinin serbest bırakılması gerçeğinden oluşur. Enerji bariyerini aşmanın iki yolu vardır: ya çarpışan parçacıkların kinetik enerjisinden ya da birleşen parçacığın bağlanma enerjisinden kaynaklanır.

Enerji salınımının makroskobik ölçeklerini aklımızda tutarsak, o zaman reaksiyonların uyarılması için gerekli olan kinetik enerji, maddenin parçacıklarının tamamına veya en azından bir kısmına sahip olmalıdır. Bu, yalnızca ortamın sıcaklığı, termal hareket enerjisinin, işlemin akışını sınırlayan enerji eşiğinin değerine yaklaştığı bir değere yükseldiğinde elde edilebilir. Moleküler dönüşümler, yani kimyasal reaksiyonlar söz konusu olduğunda, böyle bir artış genellikle yüzlerce kelvin iken, nükleer reaksiyonlar söz konusu olduğunda, çarpışan çekirdeklerin Coulomb engellerinin çok yüksek olması nedeniyle en az 10 7 K'dir. Nükleer reaksiyonların termal uyarılması, pratikte yalnızca Coulomb bariyerlerinin minimum olduğu (termonükleer füzyon) en hafif çekirdeklerin sentezinde gerçekleştirilmiştir.

Birleşen parçacıkların uyarılması, büyük bir kinetik enerji gerektirmez ve bu nedenle, çekim kuvvetlerinin parçacıklarında bulunan kullanılmayan bağlar nedeniyle meydana geldiğinden, ortamın sıcaklığına bağlı değildir. Ancak öte yandan, reaksiyonları harekete geçirmek için parçacıkların kendileri gereklidir. Ve yine aklımızda ayrı bir reaksiyon eylemi değil, makroskopik ölçekte enerji üretimi varsa, o zaman bu ancak bir zincirleme reaksiyon meydana geldiğinde mümkündür. İkincisi, reaksiyonu uyaran parçacıklar ekzoenerjik reaksiyonun ürünleri olarak yeniden ortaya çıktığında ortaya çıkar.

zincirleme reaksiyonlar

Zincir reaksiyonları, kullanılmayan bağlara sahip parçacıkların rolünün serbest atomlar veya radikaller tarafından oynandığı kimyasal reaksiyonlar arasında yaygındır. Nükleer dönüşümlerdeki zincirleme reaksiyon mekanizması, Coulomb bariyeri olmayan ve absorpsiyon üzerine çekirdekleri uyaran nötronlar tarafından sağlanabilir. Ortamda gerekli partikülün ortaya çıkması, reaksiyonun taşıyıcı partikülünün kaybı nedeniyle zincir sonlanana kadar birbirini takip eden bir reaksiyonlar zincirine neden olur. Kayıpların iki ana nedeni vardır: bir parçacığın ikincil bir tane yaymadan emilmesi ve bir parçacığın zincir sürecini destekleyen maddenin hacminin dışına çıkması. Reaksiyonun her eyleminde yalnızca bir taşıyıcı parçacık görünüyorsa, o zaman zincirleme reaksiyon denir. dallanmamış. Dallanmamış bir zincirleme reaksiyon, büyük ölçekte enerji salınımına yol açamaz.

Reaksiyonun her aşamasında veya zincirin bazı halkalarında birden fazla parçacık ortaya çıkarsa, ikincil parçacıklardan biri zinciri devam ettirirken diğerleri tekrar dallanan yeni zincirler verdiği için dallanmış bir zincir reaksiyonu oluşur. Doğru, zincir kırılmalarına yol açan süreçler, dallanma süreciyle rekabet eder ve mevcut durum, dallanmış zincir reaksiyonlarına özgü sınırlayıcı veya kritik olaylara yol açar. Zincir kırılmalarının sayısı, ortaya çıkan yeni zincirlerin sayısından fazlaysa, o zaman kendi kendini idame ettiren zincirleme reaksiyon(SCR) imkansız olduğu ortaya çıkıyor. Belirli sayıda gerekli parçacığı ortama sokarak yapay olarak uyarılsa bile, bu durumda zincir sayısı ancak azalabileceğinden, başlayan süreç hızla bozulur. Oluşan yeni zincirlerin sayısı kırılma sayısını aşarsa, zincir reaksiyonu, en az bir ilk parçacık göründüğünde maddenin tüm hacmi boyunca hızla yayılır.

Kendi kendine devam eden bir zincirleme reaksiyonun gelişmesiyle maddenin hallerinin alanı, bir zincirleme reaksiyonun genellikle imkansız olduğu alandan ayrılır, kritik durum. Kritik durum, yeni zincir sayısı ile kırılma sayısı arasındaki eşitlik ile karakterize edilir.

Kritik bir duruma ulaşılması bir dizi faktör tarafından belirlenir. Ağır bir çekirdeğin fisyonu bir nötron tarafından uyarılır ve fisyon olayı sonucunda birden fazla nötron ortaya çıkar (örneğin 235 U için bir fisyon olayında üretilen nötron sayısı ortalama 2,5'tir). Sonuç olarak, fisyon işlemi, taşıyıcıları nötronlar olacak olan dallanmış bir zincir reaksiyonuna yol açabilir. Nötron kayıplarının oranı (fisyonsuz yakalama, reaksiyon hacminden kaçma vb.), etkin nötron çoğalma faktörü tam olarak bire eşit olacak şekilde nötron çoğalma hızını telafi ederse, zincirleme reaksiyon durağan bir şekilde ilerler. mod. Etkili çoğaltma faktörü ile enerji salınım hızı arasında negatif geri beslemelerin getirilmesi, örneğin nükleer enerji mühendisliğinde kullanılan kontrollü bir zincirleme reaksiyonun uygulanmasını mümkün kılar. Çarpma faktörü birden büyükse, zincirleme reaksiyon üstel olarak gelişir; nükleer silahlarda kontrolsüz bir fisyon zincir reaksiyonu kullanılır.

Ayrıca bakınız

• Zincirleme kimyasal reaksiyon

Edebiyat

• Klimov A.N. Nükleer fizik ve nükleer reaktörler.- M. Atomizdat, .
• Levin V. E. Nükleer fizik ve nükleer reaktörler/ 4. baskı - M.: Atomizdat, .
• Petunin Başkan Yardımcısı Nükleer tesislerin termik güç mühendisliği.- M.: Atomizdat, .

Wikimedia Vakfı. 2010

Diğer sözlüklerde "Nükleer Zincirleme Reaksiyon" un ne olduğuna bakın:

Zincir nükleer reaksiyon - reaksiyonun her eyleminde doğan parçacıklar (örneğin nötronlar) tarafından uyarılan bir dizi nükleer reaksiyon. Bir öncekinden sonraki ortalama reaksiyon sayısına bağlı olarak daha az, eşit veya ... ... nükleer enerji terimleri

nükleer zincir reaksiyonu- Reaksiyonun her eyleminde doğan parçacıklar (örneğin nötronlar) tarafından uyarılan bir dizi nükleer reaksiyon. Önceki bir reaksiyonun ardından gelen ortalama reaksiyon sayısına bağlı olarak birden az, birden fazla veya birden fazla reaksiyon ... ...

nükleer zincir reaksiyonu- grandininė branduolinė reakcija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. nükleer zincir reaksiyonu vok. Tepki, f rus. nükleer zincir reaksiyonu, f pranc. reaksiyon en zincir çekirdeği, f; reaksiyon çekirdek zinciri, f … Fizik terminų žodynas

Ağır elementlerin atom çekirdeğinin nötronların etkisi altında bölünmesinin reaksiyonu, her eylemde nötron sayısı artar, böylece kendi kendini idame ettiren bir fisyon süreci meydana gelebilir. Örneğin, uranyum izotop 235U'nun bir çekirdeğinin ... etkisi altında bölünmesi sırasında ... Büyük ansiklopedik teknik sözlük

Nükleer zincir reaksiyonu- atom çekirdeğinin nötronların etkisi altında fisyon reaksiyonu, her eyleminde en az bir nötron yayılır ve bu da reaksiyonun korunmasını sağlar. Nükleer şarjlarda (patlayıcı C.Ya.R.) ve nükleer reaktörlerde enerji kaynağı olarak kullanılır ... ... askeri terimler sözlüğü

nötron fisyon zincir reaksiyonu- - [Goldberg GİBİ. İngilizce Rusça Enerji Sözlüğü. 2006] Konular genel olarak enerji EN ıraksak reaksiyon … Teknik Tercümanın El Kitabı

Kendi kendini idame ettiren nükleer zincir reaksiyonu- 7. Kendini idame ettiren nükleer zincir reaksiyonu SCR Birden büyük veya birden eşit etkili bir çarpma faktörü ile karakterize edilen bir nükleer zincir reaksiyonu

Onlara neden olan parçacıkların oluştuğu ve bu reaksiyonların ürünleri olarak. Böyle bir reaksiyon, uranyumun ve bazı uranyum ötesi elementlerin (örneğin, 23 9 pu) nötronların etkisi altında. İlk olarak 1942 yılında E. Fermi tarafından gerçekleştirilmiştir. nükleer fisyon W. Zinn, L. Szilard ve G. N. Flerov, uranyum çekirdeğinin bölünmesi sırasında bunu gösterdiler. sen birden fazla nötron yayılır: N + sen → A + B + v. Burada A Ve İÇİNDE- 90 ila 150 arasında kütle numarası A olan fisyon parçaları, v ikincil nötronların sayısıdır.

nötron çarpım faktörü. Bir zincirleme reaksiyonun devam etmesi için, belirli bir uranyum kütlesinde salınan nötronların ortalama sayısının zamanla azalmaması gerekir. nötron çarpım faktörü k birden büyük veya eşitti.

Nötron çarpım faktörü, herhangi bir nesildeki nötron sayısının bir önceki nesildeki nötron sayısına oranıdır. Nesil değişimi, eski nesil nötronların emildiği ve yeni nötronların doğduğu nükleer fisyon olarak anlaşılmaktadır.

Eğer k ≥ 1, daha sonra nötron sayısı zamanla artar veya sabit kalır ve zincirleme reaksiyon devam eder. -de k > 1 nötron sayısı azalır ve bir zincirleme reaksiyon imkansızdır.

Bir dizi nedenden ötürü, doğada bulunan tüm çekirdeklerden yalnızca izotop çekirdekleri, bir nükleer zincirleme reaksiyonun uygulanması için uygundur. Çarpma faktörü şu şekilde belirlenir: 1) yavaş nötronların çekirdekler tarafından yakalanması, ardından fisyon ve hızlı nötronların çekirdekler tarafından yakalanması ve ardından fisyon; 2) uranyum çekirdekleri tarafından bölünmeden nötronların yakalanması; 3) fisyon ürünleri, moderatör ve tesisin yapısal elemanları tarafından nötronların yakalanması; 4) nötronların bölünebilir malzemeden dışarıya kaçışı.

Yalnızca ilk sürece nötron sayısındaki artış eşlik eder. Sabit bir reaksiyon akışı için k 1'e eşit olmalıdır. Zaten k = 1.01 neredeyse anında bir patlama meydana gelir.

plütonyum oluşumu. Bir nötronun bir uranyum izotopu tarafından yakalanması sonucunda yarı ömrü 23 dakikalık bir radyoaktif izotop oluşur. Çürüme, ilk transura-yeni elemanı üretir neptünyum:

.

Bir elektron yayan β-radyoaktif neptünyum (yaklaşık iki günlük bir yarı ömre sahip), bir sonraki transuranyum elementine dönüşür - plütonyum:

Plütonyumun yarı ömrü 24.000 yıldır ve en önemli özelliği, yavaş nötronların etkisi altında bir izotopla aynı şekilde bölünebilme yeteneğidir.Plütonyum kullanılarak, devasa bir salınımla bir zincirleme reaksiyon gerçekleştirilebilir. Enerji miktarı.

Zincirleme reaksiyona muazzam bir enerjinin salınması eşlik eder; Her bir çekirdeğin bölünmesi sırasında 200 MeV açığa çıkar. 1 uranyum çekirdeği bölünürken, 3 kömür veya 2,5 ton petrol yakarken ortaya çıkan enerjinin aynısı açığa çıkar.

Fisyon zincir reaksiyonunun mekanizmasını düşünün. Ağır çekirdeklerin nötronların etkisi altında parçalanmasında yeni nötronlar üretilir. Örneğin uranyum 92 U 235 çekirdeğinin her fisyonunda ortalama 2,4 nötron üretilir. Bu nötronlardan bazıları yine nükleer fisyona neden olabilir. Böyle bir çığ süreci denir zincirleme tepki .
Fisyon zincir reaksiyonu, nötron çoğalma işleminin gerçekleştiği ortamda gerçekleşir. Böyle bir ortama denir çekirdek . Nötron çoğalmasının yoğunluğunu karakterize eden en önemli fiziksel nicelik, ortamdaki nötron çarpım faktörü k∞. Çarpma faktörü, bir nesildeki nötron sayısının bir önceki nesildeki nötron sayısına oranına eşittir. ∞ indeksi, sonsuz boyutlardan oluşan ideal bir ortamdan bahsettiğimizi gösterir. k ∞ değerine benzer şekilde, fiziksel bir sistemde nötron çarpım faktörü k. k katsayısı, belirli bir kurulumun bir özelliğidir.
Sonlu boyutta bölünebilir bir ortamda, nötronların bir kısmı aktif bölgeden dışarıya kaçacaktır. Bu nedenle k katsayısı, nötronun çekirdekten ayrılmama olasılığına (P) da bağlıdır. bir manastır

P değeri, çekirdeğin bileşimine, boyutuna, şekline ve ayrıca çekirdeği çevreleyen maddenin nötronları yansıtma derecesine bağlıdır.
Kritik kütle ve kritik boyutlarla ilgili önemli kavramlar, çekirdekten nötron kaçış olasılığı ile ilişkilidir. kritik boyut k = 1 olan aktif bölgenin boyutudur. Kritik kitle kritik boyutlardaki aktif bölgenin kütlesi olarak adlandırılır. Açıkçası, kütle kritik olanın altında olduğunda, > 1 olsa bile zincirleme reaksiyon ilerlemez. Aksine, kütlenin kritik olanın üzerinde gözle görülür bir fazlalığı kontrolsüz bir reaksiyona - bir patlamaya yol açar.
Birinci nesilde N tane nötron varsa, o zaman ninci nesilde Nkn olacaktır. Bu nedenle, k = 1 için zincirleme reaksiyon durağan ilerler, k için< 1 реакция гаснет, а при k >1 reaksiyonun yoğunluğu artar. k = 1 için reaksiyon modu denir kritik , k > 1 için – süper kritik ve k için< 1 – kritik altı .
Bir nesil nötronun ömrü büyük ölçüde ortamın özelliklerine bağlıdır ve 10–4 ila 10–8 saniye arasındadır. Bu sürenin küçüklüğünden dolayı, kontrollü bir zincirleme reaksiyon uygulamak için k = 1 eşitliğini büyük bir doğrulukla korumak gerekir, çünkü örneğin k = 1.01'de sistem neredeyse anında patlayacaktır. K ∞ ve k katsayılarını hangi faktörlerin belirlediğini görelim.
k ∞ (veya k)'yi belirleyen ilk miktar, bir fisyon olayında yayılan ortalama nötron sayısıdır. Sayı, yakıtın türüne ve gelen nötronun enerjisine bağlıdır. Masada. Tablo 1, hem termal hem de hızlı (E = 1 MeV) nötronlar için nükleer enerjinin ana izotoplarının değerlerini göstermektedir.

235U izotopu için fisyon nötronlarının enerji spektrumu Şekil 1'de gösterilmektedir. 1. Bu türden spektrumlar tüm bölünebilir izotoplar için benzerdir: enerjilerde güçlü bir yayılma vardır ve nötronların büyük bir kısmının enerjileri 1–3 MeV civarındadır. Fisyon sırasında üretilen nötronlar yavaşlar, belirli bir mesafe boyunca yayılır ve fisyonlu veya fisyonsuz olarak emilir. Ortamın özelliklerine bağlı olarak, nötronların absorpsiyondan önce farklı enerjilere yavaşlamak için zamanları vardır. İyi bir moderatörün varlığında, nötronların çoğunun 0,025 eV mertebesindeki termal enerjilere yavaşlamak için zamanı vardır. Bu durumda zincirleme reaksiyon denir. yavaş veya aynı olan, termal. Özel bir moderatörün yokluğunda, nötronların yalnızca 0,1–0,4 MeV enerjilere yavaşlamak için zamanları vardır, çünkü tüm bölünebilir izotoplar ağırdır ve bu nedenle yavaş yavaşlar. Karşılık gelen zincirleme reaksiyonlar denir hızlı("Hızlı" ve "yavaş" sıfatlarının, reaksiyonun hızını değil, nötronların hızını karakterize ettiğini vurguluyoruz). Nötronların onlarca keV'den bir keV'ye kadar olan enerjilere yavaşlatıldığı zincirleme reaksiyonlar denir. orta seviye .
Bir nötron ağır bir çekirdekle çarpıştığında, ışınımsal nötron yakalama (n,γ) her zaman mümkündür. Bu süreç fisyon ile rekabet edecek ve böylece çarpma faktörünü azaltacaktır. Bu, k ∞ , k katsayılarını etkileyen ikinci fiziksel miktarın, bir bölünebilir izotopun çekirdeği tarafından bir nötron yakalandığında fisyon olasılığı olduğu anlamına gelir. Monoenerjitik nötronlar için bu olasılık açıkça şuna eşittir:

burada nf , nγ sırasıyla fisyon ve ışınımsal yakalama kesitleridir. Aynı anda hem fisyon olayı başına nötron sayısını hem de ışınımsal yakalama olasılığını hesaba katmak için, bir bölünebilir çekirdek tarafından bir nötronun yakalanması başına ikincil nötronların ortalama sayısına eşit olan η katsayısı eklenir.

η değeri, yakıtın türüne ve nötron enerjisine bağlıdır. Termal ve hızlı nötronlar için en önemli izotoplar için η değerleri aynı tabloda verilmiştir. 1. η değeri, yakıt çekirdeğinin en önemli özelliğidir. Bir zincirleme reaksiyon yalnızca η > 1 olduğunda devam edebilir. η değeri ne kadar yüksek olursa, yakıtın kalitesi de o kadar yüksek olur.

Tablo 1. Bölünebilir izotoplar için ν , η değerleri

Nükleer yakıtın kalitesi, mevcudiyeti ve η katsayısı ile belirlenir. Doğada, üretimi için nükleer yakıt veya hammadde görevi görebilecek yalnızca üç izotop vardır. Bunlar, toryum 232 Th'nin izotopu ve uranyum 238 U ve 235 U'nun izotoplarıdır. Bunlardan ilk ikisi zincirleme reaksiyon vermez, ancak reaksiyonun gerçekleştiği izotoplar halinde işlenebilir. İzotop 235 U'nun kendisi bir zincirleme reaksiyon verir. Yerkabuğunda uranyumdan birkaç kat daha fazla toryum vardır. Doğal toryum pratik olarak sadece bir izotoptan oluşur, 232 Th. Doğal uranyum esas olarak 238 U izotopundan ve 235 U izotopunun sadece %0,7'sinden oluşur.
Pratikte, 235 U çekirdeği başına 140 238 U çekirdeği bulunan uranyum izotoplarının doğal bir karışımı üzerinde bir zincirleme reaksiyonun uygulanabilirliği sorusu son derece önemlidir.Doğal bir karışım üzerinde yavaş bir reaksiyonun mümkün olduğunu gösterelim. , ama hızlı değil. Doğal bir karışımdaki bir zincirleme reaksiyonu düşünmek için, yeni bir miktar - 235 U izotopunun bir çekirdeği başına ortalama nötron soğurma kesiti - tanıtmak uygundur.

Termal nötronlar için = 2.47, = 580 barn, = 112 barn, = 2.8 barn (son bölümün küçüklüğüne dikkat edin). Bu sayıları (5) ile değiştirerek, bunu doğal bir karışımdaki yavaş nötronlar için elde ederiz.

Bu, doğal bir karışımda emilen 100 termal nötronun 132 yeni nötron yaratacağı anlamına gelir. Bundan doğrudan, yavaş nötronlarla bir zincirleme reaksiyonun prensip olarak doğal uranyum ile mümkün olduğu sonucu çıkar. Prensip olarak, çünkü bir zincirleme reaksiyonun gerçek uygulaması için, nötronları düşük kayıplarla yavaşlatabilmek gerekir.
Hızlı nötronlar için ν = 2.65, 2 barn, 0.1 barn. Yalnızca 235 U izotopunda fisyon hesaba katılırsa, şunu elde ederiz:

Ancak, 1 MeV'nin üzerindeki enerjilere sahip hızlı nötronların, doğal bir karışımda çok bol bulunan 238 U izotopunun çekirdeklerini de gözle görülür bir bağıl yoğunlukla parçalayabildiklerini de dikkate almalıyız. 238 U'ya bölmek için katsayı yaklaşık 2,5'tir. Fisyon spektrumunda, nötronların yaklaşık %60'ının enerjileri, 238 U ile 1,4 MeV fisyon etkili eşiğinin üzerindedir. Ancak bu %60'tan yalnızca 5 nötrondan biri, eşiğin altındaki bir enerjiye yavaşlatılmadan fisyona kadar zamana sahiptir. elastik ve özellikle elastik olmayan saçılma nedeniyle. Dolayısıyla, 238 (hızlı) katsayısı için tahmini elde ederiz

Dolayısıyla doğal bir karışımda (235 U + 238 U) zincirleme reaksiyon hızlı nötronlarla ilerleyemez. Saf metalik uranyum için çarpma faktörünün %5,56 zenginleştirmede bire ulaştığı deneysel olarak tespit edilmiştir. Pratikte, hızlı nötronlar üzerindeki reaksiyonun yalnızca en az %15 235 U izotop içeren zenginleştirilmiş bir karışımda sürdürülebileceği ortaya çıktı.
Uranyum izotoplarının doğal bir karışımı 235U izotopu ile zenginleştirilebilir.Zenginleştirme, her iki izotopun kimyasal özelliklerinin hemen hemen aynı olması nedeniyle karmaşık ve pahalı bir işlemdir. İzotopların kütlelerindeki farklılıklardan kaynaklanan kimyasal reaksiyonların, difüzyonun vb. oranlarındaki küçük farklılıklardan yararlanmalıyız. 235 U için zincirleme reaksiyon hemen hemen her zaman yüksek 238 U içeriğine sahip bir ortamda gerçekleştirilir. 238 U da yararlı olduğundan, termal nötron bölgesinde η = 1.32 olan doğal bir izotop karışımı sıklıkla kullanılır. 238 U izotopu, enerjileri 1 MeV'nin üzerinde olan nötronlar tarafından bölünür. Bu fisyon, küçük bir ek nötron çoğalmasıyla sonuçlanır.
Termal ve hızlı nötronlar üzerindeki fisyonun zincirleme reaksiyonlarını karşılaştıralım.
Termal nötronlar için yakalama kesitleri büyüktür ve bir çekirdekten diğerine geçerken güçlü bir şekilde değişir. Bazı elementlerin çekirdeklerinde (örneğin, kadmiyumda), bu enine kesitler, enine kesitleri 235 U yüzlerce veya daha fazla aşar.Bu nedenle, termal nötronun çekirdeğine bazı safsızlıklara göre yüksek saflık gereksinimleri uygulanır. kurulumlar.
Hızlı nötronlar için tüm yakalama kesitleri küçüktür ve birbirinden çok farklı değildir, bu nedenle malzemelerin yüksek saflıkta olması sorunu ortaya çıkmaz. Hızlı reaksiyonların bir başka avantajı da daha yüksek üreme oranıdır.
Termal reaksiyonların önemli bir ayırt edici özelliği, aktif bölgede yakıtın çok daha seyreltik olmasıdır, yani hızlı bir reaksiyona göre yakıt çekirdeği başına fisyona katılmayan önemli ölçüde daha fazla çekirdek vardır. Örneğin, doğal uranyum üzerindeki bir termal reaksiyonda, 235 U yakıt çekirdeği başına 140 ham 238 U çekirdeği vardır ve hızlı bir reaksiyonda, 235 U çekirdeğine beş ila altıdan fazla 238 U çekirdeği düşemez. Bir termal reaksiyondaki aynı enerji, hızlı bir reaksiyondan çok daha büyük bir madde hacminde salınır. Böylece, bir termal reaksiyonun aktif bölgesinden ısıyı çıkarmak daha kolaydır, bu da bu reaksiyonun hızlı olandan daha büyük bir yoğunlukta gerçekleştirilmesine izin verir.
Hızlı bir reaksiyon için bir nesil nötronun ömrü, termal olandan birkaç kat daha kısadır. Bu nedenle, hızlı bir reaksiyonun hızı, çekirdekteki fiziksel koşullardaki bir değişiklikten sonra çok kısa bir süre içinde belirgin bir şekilde değişebilir. Reaktörün normal çalışması sırasında, bu etki önemsizdir, çünkü bu durumda çalışma modu ani nötronlardan ziyade gecikmeli ömürleri tarafından belirlenir.
Yalnızca bir türden bölünebilir izotoplardan oluşan homojen bir ortamda, çarpma faktörü η'ye eşit olacaktır. Bununla birlikte, gerçek durumlarda, bölünebilir çekirdeklere ek olarak, her zaman bölünebilir olmayan başka çekirdekler de vardır. Bu yabancı çekirdekler nötronları yakalayacak ve böylece çarpma faktörünü etkileyecektir. Dolayısıyla, k ∞ , k katsayılarını belirleyen üçüncü nicelik, nötronun bölünemez çekirdeklerden biri tarafından yakalanmama olasılığıdır. Gerçek kurulumlarda, moderatörün çekirdeklerinde, çeşitli yapısal elemanların çekirdeklerinde ve ayrıca fisyon ürünlerinin ve yakalama ürünlerinin çekirdeklerinde "yabancı" yakalama gerçekleşir.
Yavaş nötronlar üzerinde bir zincirleme reaksiyon gerçekleştirmek için, fisyon nötronlarını termal nötronlara dönüştüren çekirdeğe - moderatörlere özel maddeler sokulur. Uygulamada, yavaş nötronlar üzerinde bir zincirleme reaksiyon, doğal veya hafif zenginleştirilmiş 235 U izotop uranyum üzerinde gerçekleştirilir. Çekirdekte büyük miktarda 238U izotopunun varlığı, yavaşlama sürecini karmaşıklaştırır ve moderatör kalitesine yüksek gereksinimler getirmeyi gerekli kılar. Moderatörlü bir çekirdekteki bir nesil nötronun ömrü yaklaşık olarak iki aşamaya ayrılabilir: termal enerjilere ılımlılık ve difüzyon c. absorpsiyondan önceki termal hızlar. Nötronların ana kısmının soğurulmadan yavaşlayacak zamana sahip olması için, koşulun karşılanması gerekir.

burada σ kontrol, σ yakalama, sırasıyla elastik saçılma ve yakalamanın enerji ortalamalı enine kesitleridir ve n, termal enerji elde etmek için gereken moderatör çekirdekli nötron çarpışmalarının sayısıdır. Moderatörün kütle numarası ile n sayısı hızla büyür. Uranyum 238 U için n sayısı birkaç bin mertebesindedir. Ve bu izotop için σ kontrol / σ yakalama oranı, hızlı nötronların nispeten elverişli bir enerji bölgesinde bile 50'yi geçmez 1 keV'den 1 eV'ye kadar olan sözde rezonans bölgesi, nötron yakalama ile ilgili olarak özellikle "tehlikelidir". Bu bölgede, bir nötronun 238 U çekirdeği ile etkileşimi için toplam kesit, çok sayıda yoğun rezonansa sahiptir (Şekil 2). Düşük enerjilerde, ışınım genişlikleri nötron genişliklerini aşar. Bu nedenle, rezonans bölgesinde, σ kontrol / σ yakalama oranı birlikten bile daha az olur. Bu, bir nötron rezonanslardan birinin bölgesine girdiğinde neredeyse %100 olasılıkla emildiği anlamına gelir. Ve uranyum gibi ağır bir çekirdek üzerindeki yavaşlama "küçük adımlarla" ilerlediğinden, rezonans bölgesinden geçerken yavaşlayan nötron kesinlikle rezonanslardan birine "tökezleyecek" ve emilecektir. Bundan, yabancı safsızlıklar olmadan doğal uranyum üzerinde bir zincirleme reaksiyonun gerçekleştirilemeyeceği sonucu çıkar: hızlı nötronlarda, η katsayısının küçüklüğü nedeniyle reaksiyon ilerlemez ve yavaş nötronlar oluşamaz. bir nötronun, yavaşlaması için çok hafif çekirdekler kullanılmalıdır , burada yavaşlama, nötronun rezonans enerji bölgesinde başarılı bir "sıçrama" olasılığını keskin bir şekilde artıran "büyük adımlarla" ilerler. En iyi ılımlı elementler hidrojen, döteryum, berilyum ve karbondur. Bu nedenle, pratikte kullanılan moderatörler, esas olarak ağır su, berilyum, berilyum oksit, grafit ve ayrıca nötronları ağır sudan daha kötü yavaşlatmayan, ancak onları çok daha büyük miktarlarda emen sıradan suya indirgenir. Geciktirici iyi temizlenmelidir. Yavaş bir reaksiyon uygulamak için, nötronların 238 U çekirdeği ile rezonans çarpışmalarını önlemek için moderatörün uranyumdan onlarca hatta yüzlerce kat daha fazla olması gerektiğine dikkat edin.

Aktif ortamın düzenleyici özellikleri yaklaşık olarak üç nicelik ile tanımlanabilir: bir nötronun yavaşlama sırasında moderatör tarafından soğurulmaktan kaçınma olasılığı, 238 U çekirdeği tarafından rezonans yakalamadan kaçınma olasılığı p ve termal bir nötron için f olasılığı moderatör yerine yakıt çekirdeği tarafından absorbe edilmelidir. f değerine genellikle termal kullanım katsayısı denir. Bu miktarların tam olarak hesaplanması zordur. Genellikle, bunları hesaplamak için yaklaşık yarı ampirik formüller kullanılır.

P ve f değerleri, yalnızca moderatörün göreli miktarına değil, aynı zamanda çekirdekteki yerleşiminin geometrisine de bağlıdır. Homojen bir uranyum ve moderatör karışımından oluşan aktif bölgeye homojen denir ve alternatif uranyum ve moderatör bloklarından oluşan sisteme heterojen denir (Şekil 4). Niteliksel olarak heterojen bir sistem, içinde uranyumda oluşan hızlı nötronun, rezonans enerjilerine ulaşmadan moderatöre kaçma zamanı olmasıyla ayırt edilir. Daha fazla yavaşlama saf moderatörde gerçekleşir. Bu, rezonans yakalamadan kaçınma olasılığını p artırır

p het > p hom.

Öte yandan, aksine, moderatörde termal hale gelen nötron, zincirleme reaksiyona katılmak için saf moderatörde soğurulmadan sınırına kadar dağılmalıdır. Bu nedenle, heterojen bir ortamdaki termal kullanım faktörü f, homojen bir ortamdakinden daha düşüktür:

het< f гом.

Bir termal reaktörün k ∞ çarpım faktörünü tahmin etmek için, yaklaşık dört faktörün formülü

İlk üç faktörü daha önce ele aldık. ε miktarı denir hızlı nötronlarda çarpma faktörü . Bu katsayı, bazı hızlı nötronların yavaşlamaya vakit bulamadan bölünebileceğini hesaba katmak için verilmiştir. Anlamında, ε katsayısı her zaman birliği aşar. Ancak bu fazlalık genellikle küçüktür. ε = 1,03 değeri termal reaksiyonlar için tipiktir. Hızlı reaksiyonlar için, her katsayı enerjiye bağlı olduğundan ve hızlı reaksiyonlarda yayılan enerji çok büyük olduğundan, dört faktörün formülü uygulanamaz.
η değeri yakıt türüne göre belirlendiğinden ve yavaş reaksiyonlar için ε değeri neredeyse birlikten farklı olmadığından, belirli bir aktif ortamın kalitesi pf ürünü tarafından belirlenir. Dolayısıyla, heterojen bir ortamın homojen olana göre avantajı, örneğin doğal uranyum çekirdeği başına 215 grafit çekirdeği bulunan bir sistemde pf ürününün heterojen bir ortam için 0,823 ve uranyum için 0,595 olması gerçeğinde nicel olarak kendini gösterir. homojen bir Ve doğal bir karışım için η = 1.34 olduğundan, heterojen bir ortam için k ∞ > 1 ve homojen bir ortam için k ∞ elde ederiz.< 1.
Kararlı durum zincir reaksiyonunun pratik uygulaması için, bu reaksiyonun kontrol edilebilmesi gerekir. Bu kontrol, fisyon sırasında gecikmiş nötronların kaçışı nedeniyle büyük ölçüde basitleştirilmiştir. Nötronların büyük çoğunluğu neredeyse anında çekirdekten uçar (yani, çekirdekteki bir nötron neslinin ömründen çok daha kısa bir sürede), ancak nötronların yüzde onda birkaçı gecikir ve uçar. oldukça uzun bir zaman aralığından sonra çekirdekleri parçalayın - kesir saniyelerden birkaç ve hatta onlarca saniyeye kadar. Niteliksel olarak, gecikmiş nötronların etkisi aşağıdaki gibi açıklanabilir. Çarpma faktörünün anında kritik altı bir değerden öyle süper kritik bir değere yükselmesine izin verin ki, k< 1 при отсутствии запаздывающих нейтронов. Тогда, очевидно, цепная реакция начнется не сразу, а лишь после вылета запаздывающих нейтронов. Тем самым процесс течения реакции будет регулируемым, если время срабатывания регулирующих устройств будет меньше сравнительно большого времени задержки запаздывающих нейтронов, а не очень малого времени развития цепной реакции. Доля запаздывающих нейтронов в ядерных горючих колеблется от 0.2 до 0.7%. Среднее время жизни запаздывающих нейтронов составляет приблизительно 10 с. При небольшой степени надкритичности скорость нарастания интенсивности цепной реакции определяется только запаздывающими нейтронами.
Nötronların zincirleme reaksiyona katılmayan çekirdekler tarafından yakalanması, reaksiyonun yoğunluğunu azaltır, ancak yeni bölünebilir izotopların oluşumu ile ilgili olarak yararlı olabilir. Böylece, uranyum izotopları 238 U ve toryum 232 Th'nin nötronları emildiğinde, nükleer yakıt olan plütonyum 239 Pu ve uranyum 233 U izotopları (iki ardışık β bozunması yoluyla) oluşur:

Bu iki tepki gerçek olasılığı ortaya çıkarıyor nükleer yakıtın çoğaltılması zincirleme reaksiyon sırasında. İdeal durumda, yani gereksiz nötron kayıplarının yokluğunda, bir nötronun bir yakıt çekirdeği tarafından soğurulmasının her eylemi için yeniden üretim için ortalama 1 nötron kullanılabilir.

Nükleer (atomik) reaktörler

Bir reaktör, kontrollü bir fisyon zincir reaksiyonunun sürdürüldüğü bir cihazdır. Reaktörün çalışması sırasında, fisyon reaksiyonunun ekzotermik olması nedeniyle ısı açığa çıkar. Reaktörün ana özelliği gücüdür - birim zamanda salınan termal enerji miktarı. Reaktörün gücü megavat (10 6 W) cinsinden ölçülür. 1 MW'lık bir güç, saniyede 3.10 16 fisyon olayının meydana geldiği bir zincirleme reaksiyona karşılık gelir. Birçok farklı reaktör tipi vardır. Bir termal reaktörün tipik şemalarından biri, Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.
Reaktörün ana kısmı, reaksiyonun gerçekleştiği ve böylece enerjinin açığa çıktığı aktif bölgedir. Termal ve ara nötron reaktörlerinde çekirdek, genellikle bölünemez bir izotop (genellikle 238 U) ve bir moderatör ile karıştırılmış yakıttan oluşur. Hızlı nötron reaktörlerinin çekirdeğinde moderatör yoktur.
Çekirdek hacmi, bazı hızlı nötron reaktörlerinde bir litrenin onda biri ile büyük termal reaktörlerde onlarca metreküp arasında değişir. Nötron sızıntısını azaltmak için çekirdeğe küresel veya küreye yakın bir şekil verilir (örneğin, yüksekliği yaklaşık olarak çapa eşit olan bir silindir veya bir küp).
Yakıt ve moderatörün göreli konumuna bağlı olarak, homojen ve heterojen reaktörler ayırt edilir. Homojen bir aktif bölgenin bir örneği, sıradan veya ağır sudaki bir uranil sülfat tuzu ve U2S04 çözeltisidir. Heterojen reaktörler daha yaygındır. Heterojen reaktörlerde çekirdek, içine yakıt içeren kasetlerin yerleştirildiği bir moderatörden oluşur. Enerji tam olarak bu kasetlerde salındığından bunlara denir. yakıt elemanları veya kısaltılmış yakıt çubukları. Reflektörlü çekirdek, genellikle çelik bir mahfaza içine alınır.

• Gecikmeli nötronların nükleer reaktör kontrolünde rolü

Zincirleme tepki

Zincirleme tepki- aktif bir parçacığın (kimyasal bir süreçte bir serbest radikal veya bir atom, nükleer bir süreçte bir nötron) ortaya çıkmasının, aktif olmayan moleküllerin veya çekirdeklerin çok sayıda (zincir) ardışık dönüşümüne neden olduğu bir kimyasal ve nükleer reaksiyon. Serbest radikaller ve birçok atom, moleküllerin aksine, orijinal moleküllerle etkileşime girmelerine yol açan serbest doymamış değerlere (eşleşmemiş bir elektron) sahiptir. Bir serbest radikal (R) bir molekülle çarpıştığında, ikincisinin değerlik bağlarından biri kırılır ve böylece reaksiyonun bir sonucu olarak, başka bir molekülle reaksiyona giren yeni bir serbest radikal oluşur - a zincirleme reaksiyon oluşur.

Kimyadaki zincir reaksiyonlar, kimya ve petrol endüstrilerinde yaygın olarak kullanılan oksidasyon (yanma, patlama), çatlama, polimerizasyon ve diğer süreçleri içerir.

Wikimedia Vakfı. 2010

Diğer sözlüklerde "Zincirleme Tepkimesi" nin ne olduğuna bakın:

ZİNCİR REAKSİYONU, bir reaksiyonun bir saniye, bir saniyenin bir üçüncünün vb. başladığı kendi kendini idame ettiren bir nükleer fisyon süreci. Reaksiyonu başlatmak için kritik koşullar gereklidir, yani parçalanabilecek malzeme kütlesi, ... ... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

zincirleme tepki- Her aşamadaki ürünün (veya enerjinin) bir sonraki aşamada bir katılımcı olduğu, zincirin korunmasına ve (veya) hızlanmasına yol açan, birbiriyle ilişkili bir dizi süreçten oluşan herhangi bir biyolojik (veya kimyasal-fiziksel) süreç ... ... Teknik Tercümanın El Kitabı

zincirleme tepki- 1) Orijinal maddenin moleküllerinin çok sayıda dönüşümüne neden olan bir reaksiyon. 2) Nötronların etkisi altında ağır elementlerin atom çekirdeklerinin bölünmesinin kendi kendine devam eden reaksiyonu. 3) açmak Bir veya birinin ... ... olduğu bir dizi eylem, durum vb. Birçok ifadenin sözlüğü

Zincirleme tepki Her aşamadaki ürünün (veya enerjinin) bir sonraki aşamada katılımcı olduğu, birbiriyle ilişkili bir dizi süreçten oluşan herhangi bir biyolojik (veya kimyasal-fiziksel) süreç, bakım ve (veya) ... .. . Moleküler biyoloji ve genetik. Sözlük.

zincirleme tepki- Büyük tepki durumu, Kimyasal Kimyasallar ve Kimyasallar tepkimelere karşı tepki verir, büyük olasılıkla merkezin büyük bir bölümünden etkilenir. atitikmenys: ingilizce. zincirleme tepki. zincirleme tepki … Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

zincirleme tepki- grandininė reakcija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. zincirleme reaksiyon vok. Kettenker reaksiyonu, f; Kettenreaktion f rus. zincirleme reaksiyon, f pranc. réaction en chaîne, f … Fizikos terminų žodynas

Razg. Birini, bir şeyi dahil etmenin devam eden, kontrolsüz süreci hakkında. ne l. BMS 1998, 489; BTS, 1462 ... Rus atasözlerinin büyük sözlüğü

Zincirleme reaksiyon bilimsel konsepti. Ayrıca "Chain Reaction" birkaç uzun metrajlı filmin adıdır: 1962'de SSCB'nin "Chain Reaction" filmi. Chain Reaction, 1963 yapımı bir Fransız suç komedi filmidir. "Zincir ... ... Vikipedi

Zincirleme reaksiyon bilimsel konsepti. Ayrıca "Chain Reaction" birkaç uzun metrajlı filmin adıdır: 1962'de SSCB'nin "Chain Reaction" filmi. Chain Reaction, 1963 yapımı bir Fransız suç komedi filmidir. "Zincirleme Tepkimesi" filmi Avustralya ... ... Wikipedia

Chain Reaction (film, 1963) Bu terimin başka anlamları vardır, bkz. Chain Reaction (anlamları). Zincirleme Reaksiyon Karambolajları ... Wikipedia

Kitabın

• Zincirleme Reaksiyon, Elkeles Simone. Yaş 18+3 özellikleri: - The New York Times, Amazon'dan çok satanlar - Dünyanın en çok satanları "Perfect Chemistry" ve "Law of Attraction"ın yazarından -Aşkın her şeyi değiştirdiğine inananlar için" Harika…