Ocena brak

Paliwo jądrowe - materiały rozszczepialne

Autor /Tabor Dodano /31.01.2012

Jedynie kilka izotopów pierwiastków można wyko­rzystać jako paliwo jądrowe. Jądro musi być duże i ciężkie oraz rozpadać się pod wpływem powol­nego neutronu, emitując przy tym inne neutrony. Materiały spełniające te kryteria to materiały rozszczepialne. Zdecydowanie najczęściej używanym materiałem rozszczepialnym jest izotop uranu o liczbie masowej 235 - U235. Jego jądro składa się z 92 protonów oraz 143 neutronów. Reakcja roz­szczepienia jąder porcji uranu wydziela dwa milio­ny razy więcej energii niż spalenie węgla o tej samej masie.
Jednak nawet jeśli posiadamy odpowiedni ma­teriał rozszczepialny, to reakcja łańcuchowa nie rozwinie się w nim, jeśli będzie go zbyt mało. Jeśli atomów uranu jest niewiele to prawdopodobień­stwo, że wędrujący neutron natknie się na jądro jest znikome, i neutron wylatuje poza bryłę materiału rozszczepialnego. Jeśli rozmiary bryły rosną, to wzrasta też prawdopodobieństwo trafienia na jądro. Przy pewnej ilości materiału, tak zwanej ma­sie krytycznej, reakcja łańcuchowa zaczyna sama się podtrzymywać.
W pierwszej bombie atomowej dwa kawałki uranu, każdy o masie mniejszej niż krytyczna, złą­czono ze sobą za pomocą konwencjonalnego ma­teriału wybuchowego. W ten sposób doszło do gwałtownego utworzenia masy ponadkrytycznej uranu i reakcja łańcuchowa rozwinęła się.
Opatrzony kryptonimem CP-1 reaktor Fermiego, zwany stosem atomowym, był w istocie uporząd­kowanym stosem ułożonym naprzemiennie z blocz­ków tlenku uranu (40 ton) i grafitu (385 ton). Grafit był moderatorem, czyli substancją która spowalnia neutrony, tak by wzrosła ich efektywność w rozszczepianiu jąder uranu. Neutrony, uderzając o jądra moderatora, oddają im pewną część własne­go pędu, zwalniając przy tym. By kontrolować przebieg reakcji, w stos wsuwano pręty kadmowe, które pochłaniały nadmiar neutronów, spowalniając w razie potrzeby reakcję łańcuchową.

Podobne prace

Do góry