Техника - молодёжи 1954-05, страница 25
Инженер К. ГЛАДКОВ В журнал обращается много молодых читателей, интересующихся атомной энергией, с просьбой рассказать о том, что представляют собой атомные реакторы и как они работают. Идя навстречу этим просьбам, редакция публикует настоящую статью, составленную на основании материалов, схем и фотографий, опубликованных за последние годы в зарубежной печати. Хотя ма{териалы эти и ие являются последним словом развития атомной техники, ознакомление с ними может представить известный интерес для наших читателей. ПРОЦЕССЫ ЯДЕРНОЙ ТЕХНИКИ В основе современной ядерной техники лежит процесс расщепления нейтронами естественного радиоактивного элемента — урана 235, а также искусственного радиоактивного элемента — плутония 239. При разрушении атома урана 235 вместе с ядерными осколками вылетают 2—3 нейтрона, каждый из них может расщепить новые ядра атомов урана. При этом снова выделяются нейтроны, способные расколоть еще большее число ядер урана 235. Такой процесс лавинообразного нарастания числа расщепляемых ядер урана называется «цепной реакцией». Он сопровождается выделением огромных количеств энергии в виде кинетической энергии разлетающихся частиц и энергии мощного радиоактивного излучения. Цепная реакция может наступить и будет поддерживаться только в том случае, если в результате расщепления одного атома вылетевшие из него нейтроны вызовут разрушение не менее одного нового ядра урана. Поэтому каждый вылетающий из расщепленного ядра нейтрон должен по возможности попасть в расположенный рядом атом урана, а не пролететь мимо, чтобы исчезнуть в окружающем пространстве. В цепную реакцию способен вступать уран 235. Этого изотопа в природной смеси урана содержится 0,7%. Остальная масса падает на изотоп с атомным весом 238, который в цепную реакцию не вступает, а наоборот — присутствие его мешает цепной реакции, так как он захватывает нейтроны, выбрасываемые при делении ядер урана 235. Получение цепной реакции, изучение этого процесса и использование его в практических целях производится в устройствах, называемых ядерными реакторами или «котлами». Значение ядерных реакторов особенно возросло, когда было установлено, что, захватывая в процессе ядерной реакции нейтрон, уран 238 проходит в течение короткого времени ряд радиоактивных изменений и превращается в новый искусственный элемент — плутоний 239, который способен к цепной реакции точно так же, как и уран 235. Процесс отделения изотопа урана 235 от изотопа 238 чрезвычайно трудный, медленный и дорогой. Выгоднее не отделять уран 235 от природного урана, а «сжигать» его в атомном реакторе. В ходе цепной реакции в среднем из 2,5 нейтрона, выброшенных ядром урана 235, один нейтрон расходуется на поддержание реакции, остальные же 1 — 1,5 нейтрона идут на образование плутония. Таким образом, в процессе цепной реакции из 100 кг природной смеси урана полностью расщепляется 0,7 кг урана 235, а из остальных 99.3 кг урана 238 в плутоний превращается не больше 0,8—1 кг. После израсходования урана 235 весь оставшийся уран извлекается из реактора, полученный плутоний отделяется от урана 238 и от других радиоактивных продуктов расщепления, после чего в реактор закладывается новая порция урана, и процесс повторяется. Стремление получить для производства атомных бомб в больших количествах ядерное горючее — плутоний 239—и вызвало в США строительство целого ряда ядерных реакторов. ЗАМЕДЛИТЕЛИ НЕЙТРОНОВ П роцесс расщепления в значительной степени зависит от скорости, с какой движутся нейтроны, бомбардирующие ядра атомов урана. Ядра урана 235 с одинаковым успехом могут быть расщеплены как быстрыми нейтронами (с энергией свыше 1000 электрон-вольт), так и медленными, так называ-
Среди химических элементов, начиная от водорода и кончая центурием, имеется только три элемента — уран 235, уран 233 и плутоний 239, которые являются атомным взрывчатым веществом. В 200 т урановой руды содержится 1 кг урана 235. Среди химических элементов, начиная от водорода и кончая центурием, имеется только три элемента — уран 235, уран 233 и плутоний 239, которые являются атомным взрывчатым веществом. емыми тепловыми нейтронами (с энергией менее 5 электрон-вольт5). Ядра урана 238 способны поглощать медленные нейтроны во много раз более эффективнее, чем быстрые. Движущийся с большой скоростью и прямолинейно нейтрон может вылететь из слитка урана, не попав ни в один из его атомов, тогда как нейтрон, движущийся с малой скоростью и по зигзагообразному пути, имеет больше шансов 23 |
||||||||||
