REAKTOR JĄDROWY
    W 1942 roku przy użyciu reakcji rozszczepienia Enrico Fermi uruchomił pierwszy reaktor jądrowy. Od tamtej pory dokonał się znaczny postęp w technice jądrowej. Na całym świecie powstało wiele elektrowni jądrowych zapewniających dostęp do prądu milionom ludzi. W 1993 roku 17,3% energii elektrycznej pochodziło właśnie z takich elektrowni. Reaktory jądrowe pracują także w placówka naukowych, gdzie prowadzi się badania w różnych dziedzinach. Także dzięki nim są zasilane potężne łodzie podwodne. Użycie energii jądrowej budzi dzisiaj wiele kontrowersji. Na tej stronie jednak nie będziemy się nimi zajmować (o skutkach używania energii jądrowej możesz przeczytać na stronie ENERGETYKA JĄDROWA, A ŚRODOWISKO). Tutaj zajmiemy się szczegółowiej zasadą działania reaktora jądrowego.

    Jak wiadomo reakcji rozszczepiania jąder uranu dokonuje się przy użyciu wiązki neutronów powolnych. Neutron wyłapywany przez jądro ²³⁵₉₂U powoduje jego rozszczepienie na dwa lżejsze jądra. Rozszczepieniu temu towarzyszy wyzwolenie znacznej energii i wyemitowanie pewnej liczby neutronów. Średnio każdy neutron zaabsorbowany przez jądro ²³⁵₉₂U uwalnia 2,5 następnych neutronów. Neutrony te mogłyby być zaabsorbowane przez kolejne jądra uranu i doprowadzić do kolejnego rozszczepienia i emisji nowych neutronów. Jednak proces ten nie wygląda tak prosto. Emitowane w czasie rozpadu neutrony są neutronami o dość wysokich energiach (1-3 MeV). Neutrony mają zbyt dużą szybkość, aby wystarczająco dużo z nich do podtrzymania reakcji jądrowej, zostało zaabsorbowanych. Zaledwie kilka procent może spowodować kolejne rozszczepienia. Aby spowolnić produkowane w reakcji rozszczepiania szybkie neutrony stosuje się specjalne substancje nazywane moderatorami. Szybkie neutrony mogą zderzać się z cząsteczkami moderatora wytracając przy tym część energii - zwalniając. Jednocześnie dobry moderator nie może sam absorbować neutronów. Jako moderatorów w reaktorach jądrowych używa się grafitu, zwykłej wody, ciężkiej wody, berylu.

    Spowolnione neutrony mogą teraz powodować rozszczepienie uranu.
    Jeżeli liczba neutronów, które są tracone bądź absorbowane w innych reakcjach niż rozszczepianie jest większa niż liczba neutronów wytwarzanych w reakcji rozszczepienia, wtedy reakcja rozszczepiania nie podtrzymuje się i ustaje. Reaktor znajduje się w stanie podkrytycznym.
    Odwrotnie, w momencie, gdy za każdym kolejnym rozszczepieniem zwiększa się liczba neutronów zdolnych do wywołania rozszczepienia to wtedy ilość rozszczepień wzrasta, wzrasta energia wytwarzana przez reaktor. Reaktor jest w stanie nadkrytycznym.
    Jeśli utrzymuje się stała liczba rozszczepień (jeden neutron z każdego rozszczepienia wywołuje jedno kolejne rozszczepienie) reaktor jądrowy znajduje się w stanie krytycznym.
    Aby móc regulować w reaktorze ilość rozszczepień, używa się specjalnego mechanizmu - prętów regulacyjnych. Pręty te mają za zadanie absorbować neutrony. Pręty te mogą być wsuwane lub wysuwane z reaktora. Zależnie od tego jaka część prętów jest wsunięta absorbowana jest różna liczba neutronów. Można więc wyłączyć reaktor wsuwając tak pręty, aby osiągnąć stan podkrytyczny lub tak wysunąć, że osiągnięty zostanie stan nadkrytyczny. Po osiągnięciu stanu nadkrytycznego czeka się, aż moc reaktora osiągnie pożądaną wielkość. Następnie wsuwa się pręty tak, aby osiągnąć stan równowagi - krytyczny. Reaktor pracuje w stanie krytycznym dając określoną, stałą w czasie energię.
    Istnieją również tzw. reaktory powielające. Normalnie czysty metaliczny uran składa się z 99,3% ²³⁸₉₂U i tylko zaledwie z 0,7% ²³⁵₉₂U (oraz ze śladowych ilości ²³⁴₉₂U). Naukowcy odkryli, że uran ²³⁸₉₂U wychwytuje szybkie neutrony. Zamienia się przy tym zgodnie z wzorem reakcji:

        (1)
Uran ²³⁹₉₂U rozpada się natomiast:

        (2)
        (3)
    Powstaje pierwiastek - pluton. Pluton może być następnie rozszczepiany przy użyciu powolnych neutronów. Reaktory powielające przeprowadzają właśnie ten proces wykorzystując izotop uranu ²³⁸₉₂U, który nie podlega rozszczepieniu w czasie bombardowania przez neutrony powolne, do wytworzenia rozszczepialnego plutonu.
    Tak w przybliżeniu wygląda zasada działania reaktorów jądrowych. Oczywiście stosuje się skomplikowaną aparaturę zabezpieczającą. Korzysta się z najnowszych osiągnięć techniki, zmyślnych systemów chłodzenia, monitorowania rdzenia po to by zapewnić maksymalne bezpieczeństwo i niezawodność reaktora jądrowego. Niestety nie zawsze się to udaje...

BADANIA NAD ELEKTRONEM  |   PRÓBY WYZNACZENIA ŁADUNKU ELEMENTARNEGO  |   ODKRYCIE I BADANIE PROMIENI X  |   ODKRYCIE I BADANIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI  |   MODEL KELVINA-THOMSONA  |   NOWA WIELKA TEORIA - KWANTY  |   MODEL BOHRA BUDOWY ATOMU  |   UDOSKONALONA TEORIA BOHRA  |   ELEKTRON FALĄ  |   AKCELERATORY CZĄSTECZEK  |   CZARNOBYL  |   CZARNOBYL W STRONĘ POLSKI  |   ELEKTROWNIE JĄDROWE I ŚRODOWISKO  |   FALA PRAWDOPODOB. I NIEOZNACZONOŚĆ  |   JĄDRO ATOMOWE  |   JESZCZE O LICZBACH KWANTOWYCH  |   NEUTRINA  |   NEUTRONY  |   POZYTONY  |   REAKCJE JĄDROWE  |   REAKTOR JĄDROWY  |   DALSZE BADANIA PROMIENIOTWÓRCZOŚCI  |   SZCZEGÓLNA TEORIA WZGLĘDNOŚCI  |   TOKAMAK  |   ROZSZCZEPIENIE I SYNTEZA JĄDROWA  |   BOMBA ATOMOWA