Как протекает цепная реакция

Освобождение энергии, заключенной в ядрах атомов химических элементов, является величайшим достижением современной науки. Освобождение ядерной энергии в промышленных масштабах производится в специальных установках — ядерных реакторах. Основной процесс, протекающий в реакторах, это деление атомных ядер тяжелых элементов, обычно атомных ядер изотопа урана. Процесс деления осуществляется при помощи знакомой нам элементарной частицы — нейтрона. Лишенный электрического заряда, нейтрон легко проникает внутрь ядра. Поглотив нейтрон, ядро делается неустойчивым. Оно раскалывается на части — осколки, которые разлетаются в разные стороны с огромными скоростями. Энергия движения осколков составляет основную часть (около 80 процентов) всей выделяющейся в реакторе энергии.

Свою энергию осколки при столкновениях передают атомам окружающей среды. Таким образом, в конечном счете, вся энергия осколков идет на повышение температуры внутри реактора. Ядерный реактор подобен топке парового котла, его энергию можно использовать для превращения воды в пар, которым нетрудно заставить вращаться турбину или привести в движение поршень паровой машины.

Процесс деления тяжелых ядер сопровождается не только образованием осколков, но и «рождением» от одного до трех новых свободных нейтронов, входивших до того в состав ядра. Новые нейтроны при известных условиях также могут вызвать деление ядер урана и в свою очередь освободить из их недр еще больше нейтронов. В процессе деления ядер число нейтронов быстро возрастает, возрастает число осколков, а следовательно, и энергия, выделяющаяся внутри реактора.

Такие реакции, когда процесс быстро развивается во времени, давно известны ученым; их называют цепными реакциями.

Если предоставить возможность цепной реакции свободно развиваться, то дело кончится взрывом. Если же этого не предоставить, то начавшаяся было реакция может заглохнуть. Заставить протекать цепную реакцию с желаемой скоростью — задача не из простых.

Для нормальной работы ядерного реактора необходимо большое число нейтронов, но надо уметь и вовремя ограничить их прирост.

Познакомимся с принципом действия реактора, в котором в качестве «ядерного горючего» используется чистый металлический уран, полученный из руды какого-нибудь уранового месторождения. В таком уране на каждую тысячу атомов приходится около 993 атомов изотопа урана-238 и 7 атомов изотопа урана-235. Встречаются там еще атомы ураиа-234, но их очень мало, всего около шести на сто тысяч атомов. Их обычно в расчет не принимают.

Деление ядер в куске урана начинается самопроизвольно, под действием всегда имеющихся в небольшом количестве свободных нейтронов. Пусть в какой-то момент произошло деление ядра урана-235. Ядро

Страница 1 of 512...Last »