Rdzeń reaktora jądrowego: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja nieprzejrzana] | [wersja nieprzejrzana] |
m →Bezpieczeństwo: poprawa linków |
→Zasada pracy: poprawki |
||
| Linia 10: | Linia 10: | ||
===Zasada pracy=== |
===Zasada pracy=== |
||
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, |
||
| ⚫ | |||
* przekształcanie się fragmentów |
* 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 powstałe w wyniku rozszczepienia jądra, |
* pochłanianie neutronów, przez jądra paliwa jak i powstałe w wyniku rozszczepienia jądra, |
||
* [[ |
* [[rozpad promieniotwórczy|rozpad promieniotwórczy]] [[izotop promieniotwórczy|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]]. |
|||
W wyniku pojedynczego rozszczepienia atomu uranu powstają 2-3 wolne neutrony, w elektrowniach opartych na neutonach 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]], [[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 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). |
||
===Bezpieczeństwo=== |
===Bezpieczeństwo=== |
||
Wersja z 15:05, 6 lis 2006
Rdzeń reaktora atomowego - 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 reakcji jądrowych
- 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 neutonach 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 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.