Чем отличается процесс в атомной бомбе от ядерного реактора?

Как работает атомный реактор?

У любого ядерного реактора есть несколько частей: активная зона с топливом и замедлителем, отражатель нейтронов, теплоноситель, система управления и защиты. В качестве топлива в реакторах чаще всего используются изотопы урана (²³⁵U, ²³⁸U, ²³³U), плутония (²³⁹Pu) и тория (²³²Th).

1. При поглощении нейтрона ядерное топливо (чаще всего это ²³⁵U или ²³⁹Pu происходит деление атомного ядра;

2. Высвобождается кинетическая энергия, гамма-излучение и свободные нейтроны;

3. Кинетическая энергия преобразуется в тепловую (когда ядра сталкиваются с окружающими атомами), гамма-излучение поглощается самим реактором и превращается также в тепло;

4. Часть из образованных нейтронов поглощается атомами топлива, что вызывает цепную реакцию. Для управления ей используются поглотители и замедлители нейтронов;

5. С помощью теплоносителя (вода, газ или жидкий натрий) происходит отвод тепла от места прохождения реакции;

6. Находящийся под давлением пар от нагретой воды используется для приведения во вращение паровых турбин;

7. С помощью генератора механическая энергия вращения турбин преобразуется в переменный электрический ток.

В отличие от ядерных реакторов, в которых происходит регулируемая ядерная реакция деления, при ядерном взрыве происходит экспоненциально быстрое освобождение большого количества ядерной энергии, продолжающееся до тех пор, пока не израсходуется весь ядерный заряд.

Принцип действия атомной бомбы

1. Детонация заряда. В оболочке бомбы находится несколько изотопов (уран, плутоний и т.п.), которые поле детонации распадаются и захватывают нейтроны.

2. Лавинообразный процесс. Разрушение одного атома, инициируют к распаду еще нескольких атомов. Идет цепной процесс, который влечет за собой к разрушению большого количества ядер.

3. Ядерная реакция. За очень короткое времени все части бомбы образуют одно целое, и масса заряда начинает превышать критическую массу. Освобождается огромное количество энергии, после этого происходит взрыв.

Обычно в качестве ядерного заряда используют чистые изотопы ²³⁵U и ²³⁹Pu. Для осуществления ядерного взрыва в результате цепной реакции деления необходимо, чтобы масса делящегося вещества (урана-235, плутония-239 и др.) превышала критическую (50 кг для ²³⁵U и 11 кг для ²³⁹Pu).