Цепные ядерные реакции

Деление атомного ядра – это явление распада ядер на несколько более легких атомных ядер. На основе деления тяжелых элементов (урана и плутония) работают атомные электростанции.

Деление тяжелых ядер может происходить посредством цепной реакции, когда при распаде ядра выделяется частицы (нейтроны), способные вызвать реакцию деления других ядер. Цепные реакции возможны, если масса ядерного топлива превышает минимальную критическую массу.

Принцип работы атомной электростанции. Ядерный реактор. Получение ядерной энергии на АЭС.

Атомные электростанции представляют собой по сути дела тепловые электро­станции, на которых для получения пара или горячего газа используется энергия, в ядерном реакторе в результате ядерной цепной реакции.

Вещество, используемое в реакторах для осуществления цепной реакции, называется топливом. Единственное природное ядерное топливо — уран; он представ­ляет собой смесь двух изотопов: U-238 (99,3%) и U-235 (0,7%).

Изотоп U-238 (уран-238) может погло­щать быстрые нейтроны (их скорость ~ 107 м/с, энергия 1 МэВ) и после це­почки b-распадов превращается в Рu-239 (плутоний-239).

Изотоп U-235 (уран-235) активно по­глощает медленные нейтроны (их ско­рость ~2 • 10³ м/с, энергия 0,025 эВ) и делится на большие осколки (например, на ядра стронция Sr-94 и ядра ксенона Хе-140) и два-три вторичных нейтрона, способных вызвать новые реакции деления: возникает цепная реакция. Таким образом, изотоп уран-235 -основное горючее. Однако ввиду низкого содержания этого изотопа в природном уране последний необхо­димо обогащать, доводя его содержание до 2-5%.

Схема превращения внутриядерной энергии в электрическую на АЭС показана на рис. 1.