Читаем Ядерные реакторы полностью

Классификация ядерных реакторов. Итак, мы теперь знаем с вами два основных типа ядерных реакторов: на быстрых и медленных нейтронах. Однако иногда выгодно применять для осуществления цепного процесса нейтроны средних (промежуточных) скоростей. Такие нейтроны слабее, чем медленные, поглощаются ураном238 и довольно активно делят ядра урана235. В реакторах на промежуточных нейтронах обычно применяются довольно тяжелые замедлители (например, натрий), в которых замедление происходит не так эффективно, как в воде.

Ядерные реакторы на медленных и промежуточных нейтронах в свою очередь можно разделить на гетерогенные и гомогенные. Все эти реакторы могут быть использованы для получения атомной энергии в промышленных целях.

Позже мы подробнее расскажем об их устройстве и практическом использовании.


Искусственное ядерное горючее. Что же происходит, когда ядро урана238 поглощает нейтрон? Очевидно, в этом случае получается новое ядро, состоящее уже из 239 частиц. Нейтрон не принес в ядро дополнительного заряда, поэтому химические свойства нового вещества остаются прежними. Это новый изотоп урана:

Уран238+нейтрон1→уран239.

Такого изотопа нет в природной смеси урана. Это легко понять, если учесть, что ядро урана239 очень неустойчиво: половина всех ядер урана239 распадается примерно за 23 минуты, излучая электрон и нейтрино. При этом, как мы знаем, один из нейтронов превращается в протон. Получающееся ядро имеет на один элементарный положительный заряд больше, чем у урана. Следовательно, в этой ядерной реакции образуется новый элемент периодической системы. Читатель помнит, что в нашей планетной системе за Ураном следует Нептун. В честь этой планеты ученые назвали новый, 93-й элемент нептунием. Таким образом, 93-й элемент может быть получен в реакции:

Уран239→нептуний239+электрон+нейтрино.

Но изотоп нептуний239 также радиоактивен, и половина его ядер за очень короткое время (2,3 дня) распадается, образуя следующий, 94-й элемент — плутоний:

Нептуний239→плутоний239+электрон+нейтрино.

Плутоний также радиоактивный изотоп, но с очень большим периодом полураспада: половина его ядер распадается за 24 тысячи лет.

Все эти превращения схематически показаны на рис. 18.


Рис. 18. Образование плутония239


В настоящее время в лабораториях уже получено десять новых, так называемых трансурановых элементов, которые в периодической системе элементов Менделеева стоят после урана и заняли места до сто второго номера включительно. Из этих элементов, пожалуй, самым ценным оказался изотоп плутония — плутоний239.

Плутоний239 является расцепляющимся материалом. Он делится таким же образом, как и уран235, и может заменить его в любой установке, где выделяется атомная энергия.

Искусственное ядерное горючее может быть получено также из радиоактивного элемента — тория (рис. 19). У тория имеется всего один изотоп с достаточно большим периодом полураспада (14 миллиардов лет) — торий232. При облучении его нейтронами образуется неустойчивый изотоп тория, который после ряда радиоактивных превращений переходит в изотоп урана — уран233. Уран233, так же как уран235 и плутоний239, является хорошим расщепляющимся материалом. Его период полураспада равен примерно 163 тысячам лет.


Рис. 19. Образование урана233


Новые возможности. Итак, теперь мы имеем три сорта ядерного горючего: уран235, уран233 и плутоний239. Энергия, выделяющаяся при делении ядер этих веществ, практически одна и та же, поскольку любое из этих ядер делится на два ядра меньшей массы, а разность энергии связи «осколков» и исходного ядра для всех сортов ядерного горючего почти одинакова.

Из всех расщепляющихся веществ только уран235 в небольшом количестве имеется в природе. Урана233 и плутония239 в природе нет, и чтобы их получить, нужно облучать мощным потоком нейтронов соответственно торий232 и уран238.

Но как получить такое большое количество нейтронов?

Физики уже довольно давно научились изготовлять так называемые искусственные источники нейтронов. Для этой цели обычно используется реакция:

Бериллий9+гелий4→углерод12+нейтрон1.

В качестве источника ядер гелия4 может быть использован радий или полоний, дающие большое количество альфа-частиц. Такой источник обычно состоит из смеси порошка бериллия с солями радия или полония. Маленькие стеклянные или металлические ампулы наполняются смесью и откачиваются до высокого вакуума. Нейтроны почти без потерь проходят через стенки сосуда. Однако наиболее мощные из современных искусственных источников нейтронов дают всего примерно 109 нейтронов в секунду. Но в одном грамме плутония содержится около 3∙1021 ядер. Легко подсчитать, что даже в том случае, если все добытые нейтроны будут поглощаться ядрами урана238, нужно миллион лет, чтобы накопить примерно один грамм ядерного горючего — плутония239.

Перейти на страницу:

Все книги серии Научно-популярная библиотека («Воениздат»)

Каски и сутаны [Религия на службе западногерманских империалистов]
Каски и сутаны [Религия на службе западногерманских империалистов]

В брошюре «Каски и сутаны» рассказывается о том, как западногерманские империалисты используют религию и церковь для идеологической обработки солдат и подготовки к войне против социалистических стран.Автор показывает, как западногерманские реваншисты используют богословские теории для оправдания своих агрессивных планов. Большое место в брошюре уделено политическому клерикализму — идеологическому оружию западногерманского империализма, разоблачаются его попытки использовать христианское мировоззрение широких кругов населения ФРГ для возрождения германского милитаризма. Автор приводит убедительный фактический материал о деятельности религиозных организаций ФРГ, выступающих в качестве пособников американских и западногерманских милитаристов, рассказывает о военной церкви, военно-пастырской службе в бундесвере.Брошюра написана популярно и представляет интерес для широкого круга читателей, агитаторов и пропагандистов.

Лазарь Наумович Великович

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Религиоведение
Советский воинский долг и религия
Советский воинский долг и религия

Как коммунистическая и религиозная идеологии относятся к войне и советскому воинскому долгу? В чем вред религиозных предрассудков и суеверий для формирования морально-боевых качеств советских воинов? Почему воинский долг в нашей стране — это обязанность каждого советского человека защищать свой народ и его социалистические завоевания от империалистической агрессии? Почему у советских людей этот воинский долг становится их внутренней нравственной обязанностью, моральным побуждением к самоотверженной борьбе против врагов социалистической Родины? Автор убедительно отвечает на эти вопросы, использует интересный документальный материал. Читатель узнает, как религиозные пережитки мешают осознанию верующими советского воинского долга, затрудняют его выполнение. Автор критикует лживые утверждения служителей культа о «воле божьей», о роли «божественного промысла» в судьбах людей, что будто бы лучший путь предотвращения войны «самосовершенствование людей в духе евангельской морали», т. е. непротивления злу, любви к врагам, всепрощения и т. д.

Капитон Андреевич Паюсов

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература
Религия - идеологическое оружие империалистов
Религия - идеологическое оружие империалистов

В брошюре кандидата исторических наук Великовича Л. Н. «Религия — идеологическое оружие империалистов» рассказывается о том, как империалисты используют религию и церковь для идеологической обработки солдат и подготовки войны против социалистических стран.Автор показывает, как современные милитаристы используют богословские теории католической церкви для оправдания своих агрессивных планов. Большое место в брошюре занимает анализ политического клерикализма — идеологического оружия западногерманского империализма — и его попыток использовать христианское мировоззрение широких кругов населения ФРГ для возрождения германского милитаризма. Автор приводит интересный фактический материал о деятельности религиозных организаций США, выступающих в качестве пособников монополистов.Брошюра представляет интерес для широкого круга читателей, агитаторов и пропагандистов.

Лазарь Наумович Великович

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература

Похожие книги

Вызовы и ответы. Как гибнут цивилизации
Вызовы и ответы. Как гибнут цивилизации

Арнольд Тойнби (1889–1975) – английский философ, культуролог и социолог. Он создал теорию «вызова и ответа» (challenge and response) – закономерность, которая, по его мнению, определяет развитие цивилизации. Сэмюэл Хантингтон (1927–2008) – американский философ, социолог и политолог. Он утверждал, что каждая цивилизация видит себя центром мира и представляет историю человечества соответственно этому пониманию. Между цивилизациями постоянно идет противостояние и нередко возникают конфликты. Исход такой борьбы зависит от того, насколько данная цивилизация «соответствует» сложившемуся миропорядку.В данной книге собраны наиболее значительные произведения А. Тойнби и С. Хантингтона, позволяющие понять сущность их философии, сходство и расхождения во взглядах. Особое внимание уделяется русской цивилизации, ее отличиям от западной, точкам соприкосновения и конфликтам русского и западного мира.

Арнольд Джозеф Тойнби , Самюэль Хантингтон

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература
Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет
Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет

Мало кто знает, что в мире существует две формы бессмертия. Первая – та самая, которой пользуемся мы с вами и еще 99% видов планеты Земля, – сохранение ДНК через создание потомства.Вторая – личное бессмертие. К примеру, некоторые черепахи и саламандры, риск смерти которых одинаков вне зависимости от того, сколько им лет. Они, безусловно, могут погибнуть – от зубов хищника или вследствие несчастного случая. Но вот из-за старости… Увольте!Мы привыкли думать, что самая частая причина смерти – это рак или болезни сердца, но это не совсем так. Старение – неизбежное увядание человеческого организма – вот самая распространенная причина смерти. Если с болезнью мы готовы бороться, то процесс старения настолько глубоко укрепился в человеческом опыте, что мы воспринимаем его как неизбежность.Эндрю Стил, научный исследователь, говорит об обратном – старение не является необратимой аксиомой. Автор погружает нас в удивительное путешествие по научной лаборатории: открытия, совершающиеся в ней, способны совершить настоящую революцию в медицине!Как выработать режим, способный предотвратить упадок собственного тела?Эта книга рассказывает о новых достижениях в области биологии старения и дарит надежду на то, что мы с вами уже доживем до «таблетки молодости».В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

Эндрю Стил

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Учебная и научная литература / Образование и наука