Техника - молодёжи 1946-12, страница 27

путь цепная реакция, его количество должно быть достаточно ©елико, чтобы дать большинству нейтронов возможность прореашровать. В маленьком куске утечка нейтронов вовсе не тает возможности реакции развиваться. Массу урана, необходимую для поддержания цепной реакции, называют критической массой. Подсчитано, что критическая масса для урана-235 равна нескольким килограммам.

В дальнейшем физикам удалось осуществить цепкую реакцию урана-235 и не отделяя его от урана-238. Это открытие— большое завоевание науки.

Для получения атомной энергии стало возможным использовать натуральный уран.

Кроме того, в результате цепной реакции нового типа пачучается доселе неизвестный элемент—плутоний, который, подобно у рану-235, также способен под ударами нейтронов распадаться, выделяя энергию и новые нейтроны.

Теперь мы располагаем двумя видами атомов для получения атомной энергии.

Во-первых, это уран-236. Другой элемент — плутоний. Атомный номер плутония — 94. В природе плутоний не Встречается. Этот элемент физики получают искусственно» используя как сырье для его производства уран-238.

Вот в чем состоит сущность производства- плутония.

Когда нейтрон налетает на ядро урана-238, то оно поглощает его. Вследствие этого масса ядра становится на единицу больше.

Получается уран-$39.

Ядра этого изотопа неустойчивы. Один нейтрон ядра ура* на-239 превращается в протон и электрон, который выбра-сывается ядром наружу. Вследствие Превращения нейтрона в протон заряд ядра увеличивается на единицу. Получается элемент нептуний с атомным номером 93. Нептуний тоже неустойчив. Его ядра тоже выбрасывают по электрону, увеличивая свои заряды на единицу и образовывая ядра элемента с атомным номером 94 —плутония.

Таким образом, в результате нейтронной бомбардировки атомы урана-238 начинают превращаться в атомы плутоний. Плутоний легко отделить от урана-238, так как это разные химические элементы.

Плутоний производится в урановых котлах, в которые загружают обычный природный уран.

Уран-236, входящий в натуральный уран, служит источником нейтронов и энергии, а уран-238 — материалом для переработки в плутоний.

Урановый котел представляет собой очень большую массу графита, в которую вставлены цилйндры из урана (металла), заключенные в алюминиевые оболочки, защищающие уран от коррозийного действия охлаждающей воды, непрерывно пропускаемой через установку.

Пуск такой установки и ее работа происходят, можно ска-эать, сами собой.

Чтобы представить себе картину работы с точки зрения атомных процессов, рассмотрим, что происходит в ту долю секунды, когда один миллион ядер U-235 расщепляется на два миллиона более легких атомов (Например миллион атомов бар, i и миллион атомов криптона) и на один, два или три миллиона быстро движущихся нейтронов.

Некоторые из этих нейтронов свободно вылетят через сравнительно очень большие «пустоты» атомов, Часть нейтронов будет «уловлена» ядрами U 238: еще часть будет уловлена посторонними примесями урана.

Графит, один из нескольких возможных «модераторов», сложит для замедления нейтронов, не удерживая их в себе в сколько-нибудь большом количестве

Атомы графита легки и поэтому затормаживают сталкивающиеся с ними нейтроны.

Затормаживающее действие графита можно проиллюстрировать следующим примером. Расставим на большом столе тяжелые, массивные шары и пустим по столу с большой скоростью маленький шарик. Легкий шарик, ударяясь о шары, будет от них отскакивать и долго не потеряет своей скорости.

Если заменить массивные шары более легкими, то движущийся маленький шарик, сталкиваясь с ними, сможет Привести их в движение, отдаст им свою кинетическую энергию, а сам быстро потеряет скорость.

Именно такой случай и происходит при движении нейтрона внутри графита.

Затормозить нейтрон нужно. И вот почему: вероятность, что быстро летящий по прямой линии нейтрон попадает в крошечное ядро, зчеиь мала, тогда как медленный нейтрон имеет гораздо больше шансов на попадание, так как он легко может быть привлечен к ядру силой притяжения ядра.

Замедление нейтронов важно еще потому» что медленные нейтроны не сильно поглощаются ураном-238. Вследствие этого в котле остается больше свободных нейтронов, необходимых для поддержания цепной реакции.

Уран получают из многих руд, в том числе урановой слюды и корнотита: из них можно получить до 15 процентов металлического ypiaHa. Химическое отделение металлического «природного» урана от руды представляет собой простое дело. Отделение же U-235 от U-238 представляет очень большие трудности. Химическое отделение здесь невозможно, так как U-236 и U-238 химически одинаковы. Единственная возможностьэто отделение основанное на различии физических характеристик, прежде Ьсего на неодинаковости веса (разница в весе составляет 1%). Способы отделения требуют многочисленных повторных операций для того, чтобы достичь сколько-нибудь значительной концентрации урана-235.

Каждый килограмм U-235 выделяет при расщеплении около 25 000 000 киловатт-часов энергии. Энергия отнимается от установки нагреванием воздуха, воды и тому подобной охлаждающей среды, пропускаемой через установку в большом количестве.

Нейтрон >W воспламенитель'

Для установившейся цепной редкими на кажлый атом необходим од^н «удачный" HeftTPj&tL^o