Мир атома
Энергетическая стратегия
Диверсификация топлива
ПО «BEACON-MONITOR»
НАЭК «Энергоатом»
ОП «Запорожская АЭС»
ОП «Ровенская АЭС»
ОП «Хмельницкая АЭС»
ОП «Южно-Украинская АЭС»
Физические основы
Радиоактивность деления
Высвобождение энергии
Классификация реакторов
Развитие ВВЭР
Реактор типа ВВЭР
Характеристики (В-320)
Характеристики (В-392Б)
Ядерное топливо (ЯТ)
Реактор EPR-1500
Характеристики
Особенности
Реактор AP1000
Характеристики
АЭС-2006 (В-466П)
Особенности В-466П
Реактор типа CANDU
Описание
Характеристики
Регулирование
Функции
Деятельность
Управление качеством
Научно-техническая поддержка
Безопасность
Общая характеристика
Модернизация
Продление эксплуатации
Снятие с эксплуатации ЧАЭС
Противоаварийная тренировка
Исследования
Добыча урана
Отработанное ЯТ
ОЯТ на действующих АЭС
ОЯТ на ЧАЭС
Зона отчуждения
Объект «Укрытие»
Новости
   
 
 

Физические основы

Папка

Понимание физических основ протекающего на АЭС технологического процесса превращения внутриядерной энергии в тепловую энергию лежит в основе безопасной эксплуатации РУ. Поэтому хорошее знание физики реакторов необходимо как всему персоналу АЭС, непосредственно связанному с управлением реакторной установкой, так и обычному человеку, что бы понимать элементарные принцыпы работы станции, поскольку ничто так не пугает нас как неизвестное.

Ядерной реакцией принято называть процесс и результат взаимодействия ядер с различными ядерными частицами (альфа-, бета-частицами, протонами, нейтронами, гамма-квантами и т.д.).

Для понимания физических процессов, происходящих в ядерном реакторе, наиболее важен класс нейтронных ядерных реакций, то есть реакций, инициируемых нейтронами.

Нейтронные реакции - это процесс и результат взаимодействия нейтронов с атомными ядрами. Нейтроны, входящие в состав атомных ядер, называют связанными, в отличие от нейтронов, перемещающихся в объёме среды вне ядер атомов, которые называют свободными. Именно они, эти свободные нейтроны, сталкиваясь в процессе своего пространственного перемещения с ядрами атомов среды и взаимодействуя с последними, вызывают различного рода нейтронные реакции.

Легкая осуществимость подавляющего большинства нейтронных реакций обусловлена электронейтральностью нейтронов, благодаря которой (в отличие от частиц с электрическим зарядом) они имеют возможность легко преодолевать энергетический барьер электростатического поля заряженного ядра, попадать в сферу действия его ядерного притяжения и взаимодействовать с нуклонами ядра, вызывая его кардинальную перестройку.

Это и составляет суть нейтронных ядерных реакций.

Процесс деления ядра описывается капельной моделью ядра. Нейтрон приближается к ядру U-235, поглощается ядром U-235 с образованием возбужденного составного ядра U-236. Далее, через время порядка 10-14 с наступает распад составного ядра, который может идти по двум каналам: либо избыточная энергия выделяется в виде гамма-излучения и ядро переходит в основное состояние (имеет место реакция радиационного захвата нейтрона), либо ( примерно в 6 раз чаще ) избыточная энергия приводит к деформации ядра с образованием перетяжки. Части ядра приходят в колебательное движение, и в результате превышения кулоновских сил отталкивания над силами ядерного притяжения, ядро разрывается по перемычке на два новых ядра - осколки деления: тяжелый и легкий, представляющие собой ядра различных нуклидов, находящихся в средней части Периодической системы элементов. Осколки разлетаются с большой скоростью - на их долю приходится около 80% энергии, выделяющейся в процессе деления. Двигаясь в веществе, осколки теряют свою энергию на ионизацию своих атомов и молекул окружающей среды, и их кинетическая энергия переходит в энергию теплового движения частиц среды, т.е. идет на ее разогрев. Часть энергии, выделяющейся в процессе деления, переходит в энергию возбуждения новых ядер. Энергия возбуждения каждого из новых ядер существенно больше энергии связи нейтрона в этих ядрах, поэтому, при переходе в основное энергетическое состояние, они испускают один или несколько нейтронов, а затем гамма-кванты.

Папка

Об одиночном акте деления ядра можно говорить как о явлении до известной степени случайном, имея в виду, что тяжёлое ядро урана, состоящее из 92 протонов и 143 нейтронов, принципиально способно разделиться на различное число осколков с различными атомными массами. В таком случае к оценке возможности деления ядра на 2, 3 или более осколков можно подходить с вероятностными мерками. Вероятность деления ядра на два осколка составляет более 98%, следовательно, подавляющее большинство делений завершается образованием именно двух осколков.

Спектроскопическими исследованиями продуктов деления установлено более 600 качественно различных осколков деления с различными атомными массами. И здесь в кажущейся случайности при большом числе делений сразу выявилась одна общая закономерность, которую кратко можно выразить так:

Вероятность появления осколка определенной атомной массы при множестве делений нуклида - величина строго определенная, свойственная этому нуклиду.

Генерируемые при делении осколки деления обладают высокими кинетическими энергиями. Передавая при столкновениях с атомами среды свою кинетическую энергию, осколки деления тем самым повышают средний уровень кинетической энергии атомов и молекул, что в соответствии представлениями кинетической теории воспринимается нами как повышение температуры топливной композиции или как тепловыделение в ней.

Большая часть тепла в реакторе образуется именно таким путём.

В этом и заключается позитивная роль образования осколков в рабочем процессе энергетического ядерного реактора.