Ядерное Горючее

(ядерное топливо), в-во, в к-ром протекают ядерные реакции с выделением полезной энергии. Различают делящиеся в-ва и термоядерное горючее. Делящиеся в-ва (делящиеся материалы) содержат нуклиды, способные к ядерной цепной р-ции деления. Чаще всего это 235U или 239 Рu, также м. Б. Использованы 233U или 241 Рu. Кроме того, в делящихся в-вах присутствуют 238U или 232Th, к-рые сами по себе не способны к самопроизвольной цепной р-ции деления, однако в результате ядерных превращений под действием нейтронов м. Б. Превращены в нуклиды, способные к такому делению, т. Е. В 233U и 239 Рu (см. Фертильные материалы). Нуклиды 235U, 238U и 232Th - природные в-ва, 233U, 239Pu и 24lPu - искусственные (см. Радионуклиды). Входящий в состав делящихся материалов 235U - первичное Я.

Г., это единственный из природных делящихся нуклидов. Его содержание в природном уране 0,7200%. 232Th, 233U, 238U, 239 Рu 241 Рu -вторичное Я. Г. В р-ции деления Я. Г. Выделяется ок. 180 МэВ на один акт деления и испускается неск. Нейтронов (в ср. 2,5 для 233U и 235U, 2,9 для 239 Рu и 3,1 для 241 Рu). Из них 1 нейтрон необходим для поддержания цепной р-ции, остающиеся 1 или 2 (реже 3) нейтрона м. Б. Использованы на восполнение сгоревшего и расширенное воспроизводство Я. Г. В виде 233U и 239 Рu. По хим. Составу Я. Г. Может быть металлическим (в т. Ч. Из сплавов), оксидным, карбидным, нитридным и др. Оно должно содержать возможно меньшее кол-во нуклидов, ядра к-рых легко захватывают нейтроны и не способны к р-циям деления (т. Наз. Реакторные яды), быть совместимым с оболочкой тепловыделяющих элементов, обладать высокой т-рой плавления, низкой летучестью, большой теплопроводностью, слабым взаимод.

С теплоносителями, минимальным растрескиванием и увеличением объема при облучении (радиационное распухание), технологичностью в изготовлении свежего топлива и переработке отработавшего. В пром. Масштабах в качестве делящегося в-ва в ядерном топливном цикле применяют 235U и 239 Рu. Теплотворная способность делящихся материалов почти в 2 x 106 раз выше, чем у бензина, энергетич. Ресурсы разведанных запасов делящихся материалов составляют, по оценке, до 1019 МДж. К термоядерному горючему относят дейтерий D, тритий Т и 6Li (см. Литий). Первичным Я. Г. Этого типа является дейтерий. 6Li служит сырьем для получения вторичного термоядерного горючего - трития - по р-ции 6Li(n,)T при облучении природного Li (7,52% 6Li). В качестве термоядерного горючего используют дейтерий в смеси с тритием и 6Li (в форме LiD и LiТ).

При осуществлении ядерных р-ций синтеза в горючем протекают р-ции. Выделяющиеся нейтроны поглощаются ядрами 6Li, при этом образуется дополнит. Кол-во трития по р-ции 6Li + п = Т + 4 Не. Тритий вступает в р-цию с дейтерием, вновь возникают нейтроны, способные взаимод. С 6Li, и т. Д. Теплотворная способность термоядерного горючего в 5-6 раз выше, чем у делящихся материалов. Запасы дейтерия в гидросфере составляют порядка 1013 т, а его энергетич. Ресурсы - св. 1025 МДж. В наст. Время практически осуществляются только неуправляемые р-ции (взрыв), широко ведется поиск методов осуществления управляемой термоядерной р-ции, позволяющей в принципе обеспечить человечество энергией практически на неограниченный срок. C. А. Кабакчи.