Szybki reaktor

Chociaż praca jakiegokolwiek reaktora jądrowegoleży podział materiału radioaktywnego, któremu towarzyszy uwalnianie temperatury, w zależności od cech konstrukcyjnych odróżnić dwie ich odmiany - reaktor na szybkich neutronach i powolny, czasem nazywany termicznym.

Neutrony uwolnione podczas reakcji,Mają bardzo wysoką prędkość początkową, teoretycznie pokonując przez kolejne tysiące kilometrów. To są szybkie neutrony. W procesie poruszania się z powodu kolizji z atomami otaczającej materii ich prędkość zwalnia. Jednym z prostych i niedrogich sposobów na sztuczne zmniejszenie prędkości jest umieszczenie ich na ścieżce wody lub grafitu. W ten sposób, nauczywszy się regulować poziom energii kinetycznej tych cząstek, człowiek był w stanie stworzyć dwa typy reaktorów. Nazwa "termiczne" neutronów została uzyskana ze względu na fakt, że prędkość ich ruchu po zwalnianiu praktycznie odpowiada naturalnej prędkości wewnątrzatomowego ruchu termicznego. W ekwiwalencie liczbowym wynosi do 10 km na sekundę. Dla mikroświata ta wartość jest stosunkowo niska, więc wychwytywanie cząstek przez jądra występuje bardzo często, powodując nowe zwoje rozszczepienia (reakcja łańcuchowa). Konsekwencją tego jest zapotrzebowanie na znacznie mniejszy materiał rozszczepialny niż nie mogą pochwalić się szybkie reaktory. Ponadto zmniejsza się niektóre inne koszty ogólne. Ta chwila tłumaczy, dlaczego większość działających elektrowni atomowych używa powolnych neutronów.

Wydawałoby się - jeśli wszystko jest obliczone, to dlaczego jest to konieczneszybki reaktor? Okazuje się, że nie wszystko jest tak proste. Najważniejszą zaletą takich instalacji jest zdolność do dostarczania paliwa jądrowego do innych reaktorów, a także do tworzenia zwiększonego cyklu rozszczepienia. Przyjrzyjmy się temu bardziej szczegółowo.

Szybki reaktor neutronowy jest pełniejszyużywa paliwa załadowanego do rdzenia. Zacznijmy w kolejności. Teoretycznie jako paliwo można stosować tylko dwa elementy: pluton-239 i uran (izotopy 233 i 235). W naturze występuje tylko izotop U-235, ale nie wystarczy mówić o perspektywach takiego wyboru. Te uran i pluton pochodzą od toru-232 i uranu-238, które powstają w wyniku ekspozycji na strumień neutronów. Ale te dwa materiały radioaktywne są częściej spotykane w naturalnej postaci. Tak więc, jeśli to było możliwe uruchomienie samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej rozszczepiania U-238 (lub 232) pluton, jego wynik byłby pojawienie się nowych części materiału rozszczepialnego - uranu, 233 lub 239 plutonu. Podczas zwalniania neutronów do prędkości termicznych (klasyczne reaktory) proces ten jest niemożliwy: one służyć jako paliwo jest U-233 i Pu-239, ale Reaktor prędki pozwala na wykonanie takiej dodatkowej konwersji.

Proces przebiega następująco: ładujemy uran-235 lub tor-232 (surowce), a także część uranu-233 lub plutonu-239 (paliwo). Ten ostatni (dowolny z nich) zapewnia strumień neutronów konieczny do "zapalenia" reakcji w pierwszych elementach. W procesie zanikania wydzielana jest energia cieplna, która jest przetwarzana przez generatory elektrowni na energię elektryczną. Szybkie neutrony działają na surowce, przekształcając te elementy w ... nowe porcje paliwa. Zwykle ilość spalonego i uformowanego paliwa jest równa, ale jeśli surowiec jest ładowany bardziej, generowanie nowych porcji materiału rozszczepialnego następuje nawet szybciej niż zużycie. Stąd druga nazwa takich reaktorów to hodowcy. Nadmiar paliwa może być stosowany w klasycznych reaktorach typu wolniejszego.

Wadą modeli szybkich neutronów jest to, żeże przed załadowaniem uranu-235 należy wzbogacić, co wymaga dodatkowych inwestycji finansowych. Ponadto sama konstrukcja rdzenia jest bardziej złożona.