Tekst napisał mój tato dla swego kolegi, który traci wzrok i nie może dużo czytać.
1. Istotą reaktora jest reakcja rozszczepienia rozszczepialnych izotopów jąder atomowych.
2. Te rozszczepialne izotopy to: U233, U235 i Pu239.
3. W przyrodzie występuje tylko U235 (<1%) w towarzystwie izotopu U238 (>99%).
4. Rozszczepienie to rozwalenie jądra neutronem na dwa jakieś jądra (fragmenty), neutrony i gamma.
5. Jedno rozszczepienie to energia około 200MeV (większość we fragmentach) i około 2,5 nowych neutronów (one zapewniają „łańcuchowość” reakcji – patrz punkt 25).
6. Rozszczepiane jądra „lubią” neutrony powolne, tj. o energiach rzędu eV.
7. Neutrony rodzące się w rozszczepieniach są szybkie, tj. o energiach rzędu MeV.
8. Reaktor musi zatem mieć: paliwo, spowalniacz neutronów (moderator) by z MeV zejść do eV i chłodziwo, by z bardzo wielu 200MeV zrobić energetyczny użytek.
9. Paliwo to kiedyś uran naturalny (historia), a dzisiaj wzbogacony do kilku, albo i kilkudziesięciu % U235.
10. Spowalniacz to coś bliskiego masą neutronom: H (w H2O), D (w D2O), Be i C.
11. Najprostszy dla nas spowalniacz to H2O, ale on wymaga uranu wzbogaconego!
12. Pozostałe spowalniacze tolerują uran naturalny, ale każdy różnie jest upierdliwy.
13. Blisko 80 lat temu (historia) zaczęło się od uranu naturalnego i grafitu (C).
14. Dzisiaj głównie jedziemy na wodzie (H2O), bo to „dwa w jednym”: neutrony spowalnia i chłodzi, czyli ciepło wynosi z reaktora.
15. W ramach wody dominują (90%) z wodą pod ciśnieniem (nie wrzącą) – PWR (WWER – Wodno Wodnyj Energeticzeskij Reaktor).
16. Pozostałe około 10% to BWR, tj. z wodą wrzącą, dobre, ale trudniejsze od PWR.
17. Bywają HWR – z ciężką wodą (Heavy Water) pod ciśnieniem, ale D2O to jednak „dobro rzadkie”.
18. Mówi się o HTR, tj. wysoko temperaturowe (High Temperature), albo HTGR; trudne bo HT! A to „G” znaczy, że chłodzone gazem, chyba helem – powodzenia!
19. Znane są też FBR, tj. na neutronach szybkich (Fast) rodzące (Breeder) nowe paliwo.
20. Były też RBMK: spowalniacz C, a H2O wrząca, trochę spowalniacz a głównie chłodziwo; czyli Czarnobyl ze swoim dodatnim sprzężeniem i nadkrytycznością na neutronach natychmiastowych!
21. Jeżeli F to spowalniacze neutronów są zawadą, ale chłodzenie konieczne, bo 200MeV!
22. Dobrze chłodzić i nie spowalniać to tylko ciekły sód, ale on jest upierdliwy (palny!).
23. Natomiast rodzenie (B) to wynik pochłaniania neutronu przez U238 i dalej dwa rozpady beta; dostajesz wtedy rozszczepialny Pu239.
24. Można też rodzić (B) otaczając reaktor kopalnym torem (Th232), który pochłonie neutrony ucieczki i dalej przez dwa rozpady beta zrobi rozszczepialny U233.
25. Przykładowy bilans neutronów w reaktorze: 1f→2,5=0,8a+0,7u+1f ; gdzie: „f” – rozszczepienie, „a” – absorpcja nie rozszczepieniowa, „u”- ucieczka na zewnątrz.
26. I to by było na tyle na jednej stronie.
Wrocław, 01.02.2021. Andrzej Nawrocki
No comments:
Post a Comment