Цепная ядерная реакция

Подготовил: Савков Д. учитель Антикуз Е.В.

которой непрерывно воспроизводятся нейтроны, делящие все новые и новые ядра.

Скорость нарастания цепной ядерной реакции характеризуют величиной, называемой коэффициентом размножения нейтронов.

равен отношению числа нейтронов в одном каком-либо поколении цепной реакции

к породившему их числу нейтронов предшествующего поколения.

где Ni - число нейтронов в i-поколении, Ni-1 - число нейтронов в предыдущем поколении. Необходимое условие протекания цепной ядерной реакции может быть выражено следующим образом: к ≥ 1.

остается неизменным, реакция протекает стационарно, имеет управляемый характер. При к

> 1 число нейтронов увеличивается, интенсивность реакции возрастает и при к > 1,006 может принять неуправляемый характер; при к = 1,01 происходит взрыв.
Ядерный реактор - устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция (рис. 119). Главной частью ядерного реактора является активная зона 2 с блоками ядерного топлива 1.
Управление протеканием ядерной реакции осуществляется с помощью регулирующих стержней 5 (кадмий, карбид бора и др.).
Для увеличения коэффициента размножения нейтронов активную зону окружают отражатели нейтронов 3.
Так как ядерный реактор является мощным источником нейтронов и у-излучения, в нем предусмотрена радиационная защита 4. Для отвода тепла применяется вода, жидкий натрий и др.; трубки с теплоносителем 7. Для замедления нейтронов в ядерных реакторах используется специальный замедлитель 6 (тяжелая вода или графит).
Наименьшая масса делящегося вещества, при котором может протекать цепная реакция, называется критической массой. При этом к = 1: число нейтронов, потерянных вследствие захвата ядрами без деления и утечки, равно числу нейтронов, полученных в процессе деления.
Для чистого (без замедлителя) 23592U, имеющего форму шара, критическая масса равна 50 кг, а радиус шара - примерно 9 см. Применяя замедлитель нейтронов и отражающую нейтроны оболочку из бериллия, удалось снизить критическую массу до 250 г.

топливом и замедлителем;
Отражатель нейтронов, окружающий активную зону;
Теплоноситель;
Система

регулирования цепной реакции, в том числе аварийная защита
Радиационная защита
Система дистанционного управления
Основная характеристика реактора — его выходная мощность. Мощность в 1 МВт соответствует цепной реакции, при которой происходит 3·1016 делений в 1 сек.

величин, значение которых необходимо для проектирования и эксплуатации ядерных реакторов;

мощность таких реакторов не превышает несколько кВт;
Исследовательские реакторы, в которых потоки нейтронов и γ-квантов, создаваемые в активной зоне, используются для исследований в области ядерной физики, физики твёрдого тела, радиационной химии, биологии, для испытания материалов, предназначенных для работы в интенсивных нейтронных потоках (в т. ч. деталей ядерных реакторов), для производства изотопов. Мощность исследовательских реакторов не превосходит 100 Мвт; выделяющаяся энергия, как правило, не используется.
Изотопные (оружейные) реакторы, используемые для наработки изотопов, используемых в ядерных вооружениях, например 239Pu.
Энергетические реакторы, предназначенные для получения электрической и тепловой энергии, используемой в энергетике, при опреснении воды, для привода силовых установок кораблей и т. д.; Тепловая мощность современного энергетического реактора достигает 3-5 ГВт.

реактор)
D2O (тяжёлая вода, Тяжеловодный ядерный реактор, CANDU)
Реактор с

органическим теплоносителем
Реактор с жидкометаллическим теплоносителем
Реактор на расплавах солей

По роду замедлителя
С (графит, Графито-газовый реактор, Графито-водный реактор)
H2O (вода, Легководный реактор, Водо-водяной реактор, ВВЭР)
D2O (тяжёлая вода, Тяжеловодный ядерный реактор, CANDU)
Be, BeO
Гидриды металлов
Без замедлителя (Реактор на быстрых нейтронах)

[По конструкции
Корпусные реакторы
Канальные реакторы

По способу генерации пара
Реактор с внешним парогенератором (Водо-водяной реактор, ВВЭР)
Кипящий реактор

239Pu
Ядерный взрыв вследствие быстрой цепной реакции деления ядер 235U

или 239Pu