Rdzeń reaktora jądrowego: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
→Zobacz też: Bot usuwa zbędny szablon {{stub}} |
|||
| Linia 12: | Linia 12: | ||
W prętach paliwowych, w których znajduje się [[uran (pierwiastek)|uran]] zachodzą reakcje jądrowe: |
W prętach paliwowych, w których znajduje się [[uran (pierwiastek)|uran]] zachodzą reakcje jądrowe: |
||
* rozszczepienie spontaniczne jąder atomowych inicjujące reakcję rozszczepienia wymuszonego, |
* rozszczepienie spontaniczne jąder atomowych inicjujące reakcję rozszczepienia wymuszonego, |
||
* [[Rozszczepienie jądra|wymuszony rozpad]] jąder atomów uranu pod wpływem [[neutron]]ów, |
* [[Rozszczepienie jądra atomowego|wymuszony rozpad]] jąder atomów uranu pod wpływem [[neutron]]ów, |
||
* przekształcanie się fragmentów jąder powstałych w wyniku rozszczepienia na jądra atomowe w stanie podstawowym, |
* przekształcanie się fragmentów jąder powstałych w wyniku rozszczepienia na jądra atomowe w stanie podstawowym, |
||
* rozpad promieniotwórczy powstałych jąder atomowych, |
* rozpad promieniotwórczy powstałych jąder atomowych, |
||
* emisja wymuszona, zderzeniami jąder atomowych z wysokoenergetycznymi produktami rozpadu, głównie neutronów, |
* emisja wymuszona, zderzeniami jąder atomowych z wysokoenergetycznymi produktami rozpadu, głównie neutronów, |
||
* pochłanianie neutronów, przez jądra paliwa jak i powstałe w wyniku rozszczepienia jądra, |
* pochłanianie neutronów, przez jądra paliwa jak i powstałe w wyniku rozszczepienia jądra, |
||
* [[rozpad promieniotwórczy]] [[ |
* [[Radioaktywność|rozpad promieniotwórczy]] [[Izotopy promieniotwórcze|radionuklidów]], będących kolejnymi produktami rozpadu uranu (zgodnie z [[Szereg promieniotwórczy|szeregiem promieniotwórczym]]), w zasadzie do pominięcia, |
||
Reakcje te powodują wydzielanie energii w formie promieniowania gamma oraz energii kinetycznej produktów rozpadu. Energie te przekształcają się w energię cieplną, której ilość może być oszacowana na podstawie [[deficyt masy|deficytu masy]]. |
Reakcje te powodują wydzielanie energii w formie promieniowania gamma oraz energii kinetycznej produktów rozpadu. Energie te przekształcają się w energię cieplną, której ilość może być oszacowana na podstawie [[deficyt masy|deficytu masy]]. |
||
| Linia 23: | Linia 23: | ||
W wyniku pojedynczego rozszczepienia atomu uranu powstają 2–3 wolne neutrony, w elektrowniach opartych na neutronach termicznych spowalniane są przez [[Moderator (fizyka)|moderator]], inicjują kolejne atomy uranu do rozpadu, tworząc tym samym [[reakcja łańcuchowa|reakcję łańcuchową]]. |
W wyniku pojedynczego rozszczepienia atomu uranu powstają 2–3 wolne neutrony, w elektrowniach opartych na neutronach termicznych spowalniane są przez [[Moderator (fizyka)|moderator]], inicjują kolejne atomy uranu do rozpadu, tworząc tym samym [[reakcja łańcuchowa|reakcję łańcuchową]]. |
||
Za pomocą prętów kontrolnych, zbudowanych z substancji pochłaniających neutrony ([[cyrkon]], [[hafn]]) steruje się szybkością takiej reakcji, a więc pośrednio szybkością wydzielania się ciepła. |
Za pomocą prętów kontrolnych, zbudowanych z substancji pochłaniających neutrony ([[Cyrkon (pierwiastek)|cyrkon]], [[hafn]]) steruje się szybkością takiej reakcji, a więc pośrednio szybkością wydzielania się ciepła. |
||
Chłodziwo, pełniące w niektórych konstrukcjach jednocześnie rolę moderatora odbiera wydzielające się ciepło bezpośrednio z rdzenia i umożliwia przekazanie na zewnątrz reaktora atomowego, które następnie wykonuje pracę użytkową (np. napęd turbiny elektrycznej). |
Chłodziwo, pełniące w niektórych konstrukcjach jednocześnie rolę moderatora odbiera wydzielające się ciepło bezpośrednio z rdzenia i umożliwia przekazanie na zewnątrz reaktora atomowego, które następnie wykonuje pracę użytkową (np. napęd turbiny elektrycznej). |
||
| Linia 32: | Linia 32: | ||
W przypadku jakiegokolwiek odstępstwa od nominalnej pracy reaktora, stosuje się do awaryjnego wyłączania reaktora pręty awaryjne. Pręty te wykonane są z materiałów silnie pochłaniających neutrony lub (te nowocześniejsze) z materiałów słabiej pochłaniających neutrony lecz rozmieszczonych w rdzeniu w bardziej optymalny sposób. Po wsunięciu (lub najczęściej zrzuceniu z elektromagnetycznych zaczepów) prętów awaryjnych do rdzenia reaktora, ustają w nim reakcje rozczepień wymuszonych. |
W przypadku jakiegokolwiek odstępstwa od nominalnej pracy reaktora, stosuje się do awaryjnego wyłączania reaktora pręty awaryjne. Pręty te wykonane są z materiałów silnie pochłaniających neutrony lub (te nowocześniejsze) z materiałów słabiej pochłaniających neutrony lecz rozmieszczonych w rdzeniu w bardziej optymalny sposób. Po wsunięciu (lub najczęściej zrzuceniu z elektromagnetycznych zaczepów) prętów awaryjnych do rdzenia reaktora, ustają w nim reakcje rozczepień wymuszonych. |
||
W [[ |
W [[Broń jądrowa#Bomba atomowa|bombie atomowej]] jej moc niszcząca jest tworzona poprzez wydzielenie ciepła w bardzo krótkim okresie powodujące wzrost [[temperatura|temperatury]] powietrza rzędu milionów stopni [[Skala Celsjusza|Celsjusza]], gwałtowny wzrost [[ciśnienie|ciśnienia]] powodującego wytworzenie [[fala uderzeniowa|fali uderzeniowej]]. |
||
Wzrost temperatury rdzenia nie jest aż tak spektakularny – potencjalnie istnieje możliwość stopienia rdzenia i przetopienia się do warstw gruntowych, do czego doszło w historii cywilnej [[energetyka jądrowa|energetyki jądrowej]] dwukrotnie: w elektrowni [[Wypadek w elektrowni jądrowej Three Mile Island|Three Mile Island]] w [[1979]] (częściowe stopienie rdzenia) i w [[1986]] w elektrowni w [[Katastrofa w Czarnobylu|Czarnobylu]]. |
Wzrost temperatury rdzenia nie jest aż tak spektakularny – potencjalnie istnieje możliwość stopienia rdzenia i przetopienia się do warstw gruntowych, do czego doszło w historii cywilnej [[energetyka jądrowa|energetyki jądrowej]] dwukrotnie: w elektrowni [[Wypadek w elektrowni jądrowej Three Mile Island|Three Mile Island]] w [[1979]] (częściowe stopienie rdzenia) i w [[1986]] w elektrowni w [[Katastrofa elektrowni jądrowej w Czarnobylu|Czarnobylu]]. |
||
== Zobacz też == |
== Zobacz też == |
||
{{wikisłownik|rdzeń}} |
{{wikisłownik|rdzeń}} |
||
* [[reaktor jądrowy]] |
* [[reaktor jądrowy]] |
||
[[Kategoria:Fizyka jądrowa]] |
[[Kategoria:Fizyka jądrowa]] |
||
Wersja z 19:57, 17 sty 2011
Rdzeń reaktora jądrowego – zasadnicza część konstrukcji reaktora, w której następują przemiany jądrowe, będące źródłem energii w formie promieniowania oraz ciepła.
Na budowę rdzenia składają się:
- pręty paliwowe, najczęściej związki wzbogaconego uranu (np. dwutlenek uranu)
- pręty kontrolne sterujące szybkością wymuszonych reakcji jądrowych poprzez częściowe pochłanianie neutronów
- pręty awaryjne zatrzymujące reakcje jądrowe poprzez silne pochłanianie neutronów
- moderator, spowalniający neutrony
- chłodziwo, odbierające produkowane wewnątrz rdzenia ciepło
Zasada pracy
W prętach paliwowych, w których znajduje się uran zachodzą reakcje jądrowe:
- rozszczepienie spontaniczne jąder atomowych inicjujące reakcję rozszczepienia wymuszonego,
- wymuszony rozpad jąder atomów uranu pod wpływem neutronów,
- przekształcanie się fragmentów jąder powstałych w wyniku rozszczepienia na jądra atomowe w stanie podstawowym,
- rozpad promieniotwórczy powstałych jąder atomowych,
- emisja wymuszona, zderzeniami jąder atomowych z wysokoenergetycznymi produktami rozpadu, głównie neutronów,
- pochłanianie neutronów, przez jądra paliwa jak i powstałe w wyniku rozszczepienia jądra,
- rozpad promieniotwórczy radionuklidów, będących kolejnymi produktami rozpadu uranu (zgodnie z szeregiem promieniotwórczym), w zasadzie do pominięcia,
Reakcje te powodują wydzielanie energii w formie promieniowania gamma oraz energii kinetycznej produktów rozpadu. Energie te przekształcają się w energię cieplną, której ilość może być oszacowana na podstawie deficytu masy.
W wyniku pojedynczego rozszczepienia atomu uranu powstają 2–3 wolne neutrony, w elektrowniach opartych na neutronach termicznych spowalniane są przez moderator, inicjują kolejne atomy uranu do rozpadu, tworząc tym samym reakcję łańcuchową.
Za pomocą prętów kontrolnych, zbudowanych z substancji pochłaniających neutrony (cyrkon, hafn) steruje się szybkością takiej reakcji, a więc pośrednio szybkością wydzielania się ciepła.
Chłodziwo, pełniące w niektórych konstrukcjach jednocześnie rolę moderatora odbiera wydzielające się ciepło bezpośrednio z rdzenia i umożliwia przekazanie na zewnątrz reaktora atomowego, które następnie wykonuje pracę użytkową (np. napęd turbiny elektrycznej).
Bezpieczeństwo
W wyniku małego wzbogacenia uranu nie jest możliwa eksplozja jądrowa rdzenia czy samego reaktora w wyniku np. błędu obsługi, wady konstrukcyjnej czy sabotażu.
W przypadku jakiegokolwiek odstępstwa od nominalnej pracy reaktora, stosuje się do awaryjnego wyłączania reaktora pręty awaryjne. Pręty te wykonane są z materiałów silnie pochłaniających neutrony lub (te nowocześniejsze) z materiałów słabiej pochłaniających neutrony lecz rozmieszczonych w rdzeniu w bardziej optymalny sposób. Po wsunięciu (lub najczęściej zrzuceniu z elektromagnetycznych zaczepów) prętów awaryjnych do rdzenia reaktora, ustają w nim reakcje rozczepień wymuszonych.
W bombie atomowej jej moc niszcząca jest tworzona poprzez wydzielenie ciepła w bardzo krótkim okresie powodujące wzrost temperatury powietrza rzędu milionów stopni Celsjusza, gwałtowny wzrost ciśnienia powodującego wytworzenie fali uderzeniowej.
Wzrost temperatury rdzenia nie jest aż tak spektakularny – potencjalnie istnieje możliwość stopienia rdzenia i przetopienia się do warstw gruntowych, do czego doszło w historii cywilnej energetyki jądrowej dwukrotnie: w elektrowni Three Mile Island w 1979 (częściowe stopienie rdzenia) i w 1986 w elektrowni w Czarnobylu.
