ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Устройство ядерных реакторов из "Общая химическая технология Том 2" Основными элементами большинства реакторов являются горючее и замедлитель нейтронов, составляющие активную зону (зону ядерной реакции), поглотитель нейтронов (регулирующий коэффициент размножения), отражатель нейтронов и защитное устройство, предохраняющее окружающую среду и обслуживающий персонал от действия потока нейтронов и у-излучения, выделяющегося при ядерных превращениях в реакторах. [c.249] В качестве ядерного горючего обычно применяется уран. Процесс получения его из руд довольно сложен (см. главу ХХУП1, стр. 204 и сл.). [c.249] Вылетевшие из разделившегося ядра урана-235 нейтроны, сталкиваясь в слое, например, графита с ядрами атомов углерода, замедляются. Графитовый слой, ограничивающий активную зону, выполняет роль отражателя нейтронов—после многочисленных столкновений с ядрами углерода часть нейтронов, вылетевших из активной зоны, возвращается в центр реактора и снова может участвовать в цепной реакции. Таким образом, при помощи отражателей уменьшается утечка нейтронов из активной зоны и тем самым повышается эффективность их использования. [c.249] Захват нейтрона ядром урана-235 в большинстве случаев приводит к делению и, следовательно, к развитию цепной реакции. Встреча с ядрами урана-238 выводит нейтроны из реакции и вызывает образование атомов плутония-239 (нового делящегося материала), которые, в свою очере-редь, подвергаются делению. Как было указано, реактор должен быть рассчитан так, чтобы коэффициент размножения в нем был несколько больше единицы. Возрастание числа нейтронов при коэффициенте размножения больше единицы происходит по экспоненциальному закону. [c.249] Это обстоятельство могло послужить принципиальным препятствием для пуска и управления реактором, если бы не удалось обнаружить, что 0,7% нейтронов испускаются продуктами деления с запозданием в среднем порядка нескольких секунд. Такие нейтроны называются запаздывающими, в противоположность мгновенным нейтронам, рождающимся в процессе деления ядер. [c.249] Принцип действия системы регулирования реактора весьма прост. Для прекращения развития цепной реакции или остановки реактора в активную зону вводят специальные поглотители нейтронов. При пуске реактора поглотители выводятся из этой зоны. В качестве поглотителей нейтронов используются стержни, содержащие кадмий, бор или другие вещества, хорошо поглощающие нейтроны. По назначению поглотители разделяются на стержни автоматического регулирования, ручного регулирования и аварийной защиты. [c.250] По достижении требуемой мощности в реактор вводят регулирующие стержни с таким расчетом, чтобы коэффициент размножения стал равным точно единице. В этих условиях реактор будет работать при постоянной мощности до тех пор, пока заметно не уменьшится число ядер атомов урана-235 и не увеличится число атомов продуктов деления, отдельные из которых могут сильно поглощать нейтроны. Накопление подобных продуктов приводит к так называемому зашлаковыванию реактора, в результате которого коэффициент размножения уменьшается и может стать меньше единицы. Уран-235 расходуется в реакторе очень медленно, поскольку в результате деления ядер выделяется огромное количество энергии. В реакторе, работающем при мощности 400 ООО кет, за один год расход урана-235 составил бы около 150 кг. [c.250] Однако, как ни медленно расходуется ядерное горючее, продолжительность работы реактора на одной загрузке горючего, или в течение одной кампании, ограничено. Это объясняется накоплением продуктов деления, сильно поглощающих нейтроны, приводящим в конце концов к уменьшению коэффициента размножения системы до величины, меньшей единицы, и к прекращению цепной реакции. Для повторного пуска реактора требуется загрузить в него свежее ядерное горючее. [c.250] Вернуться к основной статье