Ядерный реактор
Ядерный реактор — это установка, в которой поддерживается управляемая цепная реакция деления ядер. Выделяющаяся энергия превращается главным образом в тепло, а затем может использоваться для выработки электроэнергии.
При делении тяжёлого ядра образуются два более лёгких ядра, несколько свободных нейтронов и выделяется энергия. Нейтроны вызывают новые акты деления, поэтому возникает цепная реакция деления. В реакторе её скорость регулируют поглотителями нейтронов и замедлителем, который уменьшает энергию быстрых нейтронов.
Как работает реактор
Основные части реактора — ядерное топливо, замедлитель, управляющие стержни, теплоноситель и защитная оболочка. Теплоноситель отводит энергию от активной зоны. В энергетической установке он нагревает воду, пар вращает турбину, а турбина приводит в действие генератор.
Для устойчивой работы важен коэффициент размножения нейтронов \(k\): при \(k<1\) реакция затухает, при \(k=1\) идёт стационарно, а при \(k>1\) число делений растёт. Управляющие стержни поглощают нейтроны и позволяют поддерживать \(k\approx1\).
Если реактор передал установке энергию \(E=6\cdot10^{10}\) Дж за \(t=1000\) с, его средняя мощность равна \(P=E/t=6\cdot10^7\) Вт, то есть 60 МВт.
Ядерный реактор не является атомной бомбой: в реакторе цепная реакция управляется и поддерживается около \(k=1\). При аварийном росте мощности защитные системы вводят поглотители и останавливают реакцию.
Что означает условие \(k=1\) в ядерном реакторе?
Главное
- Ядерный реактор поддерживает управляемую цепную реакцию деления ядер.
- Энергия деления превращается в тепло, а затем — в механическую и электрическую энергию.
- Для стационарной работы необходимо поддерживать коэффициент размножения нейтронов около \(k=1\).