Ядерный Реактор

Атомный реактор, - устройство для осуществления и поддержания управляемой цепной ядерной реакции. Первый Я. Р. Пущен в 1942 в США (в СССР - в 1946). Основу любого Я. Р. Составляет активная зона, где находится ядерное топливо и происходит реакция деления ядер, сопровождающаяся выделением энергии. Через активную зону протекает теплоноситель, отводящий тепловую энергию. Делящееся в-во в твёрдом виде (металлы, оксиды, карбиды) собирается в т. Н. Тепловыделяющие элементы (гетерогенный реактор) или значительно реже в виде взвеси или р-ра равномерно размещается в теплоносителе (гомогенный реактор). Для уменьшения потерь нейтронов вследствие вылета их из активной зовы последняя окружается отражателем нейтронов. Для защиты обслуживающего персонала от воздействия ядерных излучении Я.

Р. Имеет биологическую защиту. В качестве делящегося в-ва в Я. Р. Применяют 235U, 239Pu, 233U. Если активная зона, кроме ядерного топлива, содержит замедлитель нейтронов (графит, вода и др. В-ва, содержащие лёгкие ядра), то осн. Часть делений происходит под действием тепловых нейтронов {тепловой реактор). Если замедлителя в активной зоне нет, осн. Часть делений вызывается быстрыми нейтронами с энергией св. 10 кэВ (быстрый реактор). Возможны также Я. Р. На промежуточных нейтронах с анергией 1 - 1000 эВ. Осн. Хар-ка Я. Р. - его мощность. Мощность в 1 МВт соответствует цепной реакции, в к-рой происходит 3*1016 актов деления в 1 с. Состояние Я. Р. Характеризуется эффективным коэфф. Размножения нейтронов Кэф в активной зоне или реактивностью р=(Кэф - 1)/Кэф.

Если Кэф > 1, то цепная реакция нарастает во времени, Я. Р. Находится в надкритич. Состоянии и его реактивность р > 0. Если Кэф <. 1, то реакция затухает, реактор подкритичен, р <. 0. При Кэф =1, р = 0 реактор находится в критич. Состоянии, идёт стационарный процесс, и число делений постоянно во времени. Регулирование ядерной реакции осуществляется разл. Способами, приводящими к изменению баланса нейтронов. Введением в активную зону или выведением из неё поглотителей нейтронов, перемещением части отражателя, перемещением объёмов делящегося в-ва в активной зоне, изменением состава или концентрации лёгких ядер в замедлителе. Миним. Кол-во делящегося в-ва и миним. Размеры активной зоны, при к-рых цепная реакция возможна, наз.

Соответственно критич. Массой и критич. Объёмом Я. Р. Наименьшей критич. Массой обладают Я. Р. С топливом в виде растворов солей чистых делящихся изотопов в воде и с водяным отражателем нейтронов. Напр., для 235U критич. Масса составляет 0,8 кг, для 235Рu 0,5 кг, для 251Cf - 10 г. Для уменьшения утечки нейтронов активной зоне придают сферич. Или близкую к сферич. Форму, например цилиндра с высотой порядка диаметра или куба. Различают экспериментальные реакторы, предназнач. Для изучения разл. Физ. Величин, необходимых для проектирования и эксплуатации Я. Р. Исследовательские реакторы, в к-рых потоки нейтронов и у-квантов используются для исследований в ядерной физике, физике твёрдого тела, радиац. Химии, материаловедении, биологии и др.

Реакторы-размножители, предназнач. Для воспроизводства ядерного топлива, в т. Ч. 2*'Ри. Энергетические реакторы, в к-рых энергия, выделяющаяся при делении ядер, используется для выработки электроэнергии, теплофикации, опреснения мор. Воды, в силовых установках на кораблях. Мощность (тепловая) совр. Я. Р. Достигает 3 - 5 ГВт (энергетич. Я. Р.). Типы ядерных реакторов. А, б и в - гетерогенные. Г и д - гомогенные. А - с твёрдым топливом и твёрдым замедлителем. Б - с твёрдым топливом и жидким замедлителем, являющимся одновременно теплоносителем. В - с жидким топливом (раствором или расплавом), являющимся одновременно теплоносителем. Г - с жидкой смесью топлива и замедлителя, являющегося одновременно теплоносителем. Д - с твёрдой смесью топлива и замедлителя.

1 - отражатель. 2 - топливо. 3 - замедлитель. 4 - теплоноситель .