Yadroviy zanjir reaksiyalari, yadro rektori. Reja: Zanjir reaksiyalar

Zanjir reaksiyasi. Yadro parchalanish jarayonida malum miqdorda neytronlar ajralib chiqadi. Bu hodisa muhim ahamiyatga ega. Neytronni yutgan
yadro o'zidan yana ikkita yoki uchta neytronlar chiqarib parchalanadi. O'z navbatida har bir neytron yangi yadroni parchalaydi va yana malum miqdorda neytronlar chiqaradi. Bunday jarayon ko'p takrorlanadi. Shu sababdan bunday jarayon zanjir reaksiyasi deyiladi.
Zanjir reaksiyasida eng muhimi ajralgan energiya emas, ajralgan neytronlardir. Zanjir reaksiyasi yadro energiyasidan amalda foydalanish imkoniyatini yaratadi.
Neytron ²⁵⁵U yadrosi bilan to'qnashish jarayonida 190 MeV energiya ajraladi. 1kg ²³⁵U yadrosi parchalanish vaqtida 19 • 10⁹ kal issiqlik miqdori
ajraladi. Solishtirish uchun 1kg tosh ko'mir yonganda 7500 kal issiqlik miqdorini tarqatadi. Natijada 1kg uran yadrosi ²³⁵U parchalanish jarayonida 2500 t tosh ko'mir yongandagi ajralgan energiyaga teng.
Tabiiy uran massalari 234, 235 va 238 ga teng uchta izotoplar aralashmasidan iborat. Uchta izotoplar radioaktiv xususiyatga ega va katta yarim yemirilish davriga ega. Uranning izotop atomlari parchalanish jarayonida a va (3- zarralar, shuningdek y-kvantlar chiqaradi.
234 235
Tabiy uranda (' va U miqdorlari kichik. Shuning uchun tabiy uran asosan ²³V dan tashkil topgan. Ko'pchilik holda uran yadrosining ikki
235 238 izotoplarining (' va U neytronlar bilan bombardimon qilinib o'rganiladi.
1930-yillar oxiriga kelib, olimlar Enriko Fermi hamda Leo Silard uranning parchalanishi orqali zanjir reaksiyasini hosil qilish mumkinligini tushunib yetishdi. Kolumbiya universitetida tajriba olib borar ekan, Fermi hamda Silard, uranda subatom zarrachalar, ya'ni, neytrinolar chiqib kelayotganini payqashdi va bu zanjir reaksiyasi bilan birga, yadroviy qurollarni yaratish ishiga ham poydevor bo‘lishini payqashdi. Keyinchalik Leo Silard: "Men o‘sha tunda dunyo tamom bo‘ldi deb o‘ylagandim" deb yozgan edi. Boshqariladigan yadroviy zanjir reaksiyalari jarayoni favqulodda murakkab va mushkuldir. Shu sababli ham, 1972-yilda farang fizigi Fransis Perren Gabondagi Oklo nomli hudud yaqinida, bundan taxminan 2 milliard yil muqaddam ona tabiatning o‘zi ishga tushirib qo‘ygan tabiiy yadro reaktoriga duch kelganida, hayratdan lol qolgan edi.
Ushbu tabiiy reaktor quyidagicha ishlagan: bu joyda uranga boy minerallar yer ostiga ko‘milib ketgan va ularning ustidan yirik miqdorda grunt suvlari to‘plangan. Grunt suvlari uran yadrolaridan uchib chiqayotgan neytronlarning tezligini pasaytirgan. Buning natijasida, o‘sha neytronlar boshqa uran yadrolari bilan ta'sirlashib, ularni ham parchalanishga majbur qilgan. Ajralib chiqayotgan issiqlikdan atrofdagi suv qaynagan va bug‘lana boshlagan. Natijada, zanjir reaksiyasi bir muddatga, vaqtinchalik sekinlashgan. Natijada, atrofdagi qobiq-jinslar sovib, bug‘ yana suvga aylangan va jarayon shu tariqa siklik davom etavergan.
Olimlar Oklodagi tabiiy reaktorning faoliyat davrini yuz minglab yil davom etganini aniqlashgan. Bu davr ichida uranning parchalanish zanjir reaksiyasi turli xil izotoplarni yuzaga keltirishi lozim edi va kutilgan izotoplarning barchasi Oklo hududidan aniq topilgan. Bu joydagi yer osti uran konlaridan kechgan yadro reaksiyalarida taxminan 5 tonna radioaktiv uran-235 parchalangan. Hozircha, Oklo Yer sayyorasida aniqlangan yagona shunday tabiiy yadro reaktori o‘chog‘idir. Boshqa hech qayerdan bunday noyob tabiat yodgorligi aniqlanmagan. Ushbu tabiiy reaktor Rojer Jelyazniy ismli fantast-yozuvchining "Kul ko‘prik" romanida markaziy obyekt sifatida ishtirok etadi. Unda, Koinotdan kelgan qandaydir ongli mavjudotlar ataylab shu joyda reaktor qurib ketishadi. Ularning maqsadi, Yer tabiatida mutatsiyalar paydo qilish bo‘lgan bo‘ladi va natijada, ushbu reaktorning radioaktiv ta'siridan odamlar paydo bo‘ladi. Albatta, bu o‘sha fantast-yozuvchining ahmoqona fantaziyasi mahsuli xolos; lekin, Gabondagi ushbu tabiiy reaktor haqiqatan ham ona tabiatning san'atiga tan berish kerakligiga yaqqol misoldir.
2017 yilda Rosatomjadal sur'atlar bilan ko'tarilib, ishonchli isbotladi - mamlakatimizda yadro tiklanishi sodir bo'ldi. Nafaqat bizning yadro loyihamiz ularni rivojlantirishdan manfaatdor bo'lgan tobora ko'proq mamlakatlarni qamrab olmoqda, chunki atom energiyasi elektr energiyasining asosiy ishlab chiqaruvchisi bo'lib, bu fan, texnika, tibbiyot va hatto qishloq xo'jaligini rivojlantirishdir. Bu haqda gaplashish mumkin va zarur, lekin hamma bu sohada bizning mamlakatimiz qanday qilib etakchiga aylanganini hamma eslaydimi? Atomni aniq zabt etgan, misli ko'rilmagan texnologiyalarni noldan yaratgan hammasi qanday boshlanganini hamma eslaydimi? Qayerda va qanday harakat qilayotganimizni tushunish uchun biz yo'lning boshini eslashimiz kerak. Tahliliy onlayn jurnal Geoenergetics.ru allaqachon bu haqda gapira boshlagan, ammo SSSRda atom davrining kashshoflari bo'lgan voqealar va ismlar ushbu maqolada aytib o'tilganidan ko'proq edi. 1946 yil 25 dekabrda 2-laboratoriyada (kelajakdagi Kurchatov instituti) bizning birinchi F-1 yadroviy reaktorimiz - "fizikaviy" birinchi zanjirli boshqariladigan reaktsiya boshlandi.Undan, Gogolning "Palto" dan boshlab, bizning barcha reaktorlarimiz o'sdi - transport va tadqiqot, "harbiy" va butunlay tinch.Keling, ushbu texnologiyalarni kim va qanday yaratganligini, ularning evolyutsiyasi qanday va kim tomonidan ta'minlanganligini, evolyutsiyaning aniq qanday o'tganligini eslaylik. Esda tutgan holda, biz eng so'nggi yangiliklarni yaxshiroq tushunishni o'rganamiz Rosatom, erishilgan rivojlanish darajasi va istiqbollari.
Avvaliga biz texnologiya bilan emas, balki jismoniy qonunlar bilan - abadiy va doimiy ravishda o'rnatiladigan yadro energiyasining asosiy printsiplarini, postulatlarini eslaymiz. Ularning ko'pi yo'q, ularni eslab qolish oson.

1. 
   Yadro energiyasining asosi uran va plutoniy atomlarining parchalanishidagi zanjirli reaktsiya hisoblanadi. Parchalanish qismlarining massasi ona yadrolarining massasidan kam, ortiqcha massa energiyaga aylantiriladi, biz bu maqsadlar uchun foydalanamiz. Zanjirli reaktsiyaning boshlanishiga sabab bu parchalanuvchi elementlarning yadrolari bilan to'qnashadigan birlamchi bo'sh neytronlardir. Uran yoki plutoniy yadrolarining parchalanishi natijasida hosil bo'lgan erkin neytronlar "ikkinchi darajali" deyiladi. Reaksiya zanjirga aylanishi uchun ikkilamchi neytronlar soni birlamchi yoki birlamchi kattaroq bo'lishi kerak;
   

2. 
   Plutoniy tabiatda mavjud emas, u faqat yadroviy reaktor ichida hosil bo'ladi, shuning uchun bugungi kunda yadro energiyasining asosi urandir;
   

3. 
   Parchalanish zanjiri reaktsiyasi faqat 235 U uran izotopining yadrolarida ro'y beradi, tabiiy ruda miqdori 0,7% va ruda massasining 99,3% zanjir reaktsiyasida ishtirok etmaydigan 238 U uranning asosiy izotopidir. Uran-235 yadrolarining parchalanishi natijasida hosil bo'lgan ikkinchi darajali neytronlar juda katta tezlikka ega, bu atom fizikasida "turli xil energiyalarga ega" degan ma'noni anglatadi. Taqqoslash juda oson: agar siz derazadan tosh otsangiz, shisha bo'laklarning bir qismi tezda, qisman esa asta-sekin uchib ketadi va har bir bo'lak qanday harakat qilishini oldindan aytib bo'lmaydi;
   

4. 
   Uran-235 yadrolari har qanday tezlikda harakatlanadigan neytronlar bilan o'zaro ta'sirlashganda birlashtiriladi, ammo tez neytronlar uran-238 yadrolari tomonidan juda faol so'riladi, bu zanjir reaktsiyasini to'xtatishga olib keladi. Shu bilan birga, uran-238 sekin neytronlarga "ahamiyat bermaydi", shuning uchun zanjirli reaktsiyani amalga oshirishning asosiy vazifalaridan biri ikkilamchi neytronlarni sekinlashtirish qobiliyatidir. Moderator sifatida siz og'ir yoki oddiy suvdan va kimyoviy jihatdan toza grafitdan foydalanishingiz mumkin;
   

5. 
   Zanjir reaktsiyasini boshqarilishi uchun birlamchi neytronlarga qaraganda ko'proq ikkinchi darajali neytronlar bo'lishi kerak, atigi 2%. Agar ikkinchi darajali neytronlar juda ko'p bo'lsa, reaktsiya ko'chkiga o'xshab o'sib, boshqaruvdan chiqib ketsa, uning rivojlanishining haddan tashqari darajasi atom portlashidir. Nazorat qilinadigan zanjirli reaktsiyani amalga oshirish uchun ikkinchi asosiy vazifa - erkin neytronlarning ko'payish koeffitsienti 1,02 dan oshmasligi kerak. Buning uchun nazorat va himoya tizimlari kerak.
   

Bu erda, aslida, barcha asosiy fikrlar. Parchalanish zanjiri reaktsiyasini o'tkazish uchun sizga ko'proq uran-235 kerak bo'ladi; zanjir reaktsiyasi o'z-o'zidan yo'qolmasligi uchun u yoki boshqa moderator kerak; zanjir reaktsiyasi juda zo'ravon bo'lmasligi uchun bizga nazorat va himoya tizimi kerak. Tabiat qonunlari va fizika qonunlari bilan berilgan uchta atom energiyasi.

Foydalanilgan adabiyotlar: