L?no
neitronu
heterog?n? kodolreaktora shematisks att?ls
1 ? vad?bas stienis;
2 ? biolo?isk? aizsardz?ba;
3 ? siltumaizsardz?ba;
4 ? neitronu pal?nin?t?js;
5 ? kodoldegviela;
6 ? siltumnes?js.
Kodolreaktors
jeb
atomreaktors
ir iek?rta, kur? norisin?s vad?ma
kodolu
dal??an?s
??des reakcija
. K?
kodoldegvielu
izmanto materi?lu, kur? satur
ur?na
vai
plutonija
izotopus
. Kodolreaktorus izmanto p?tniecisk?m vajadz?b?m vai ar? ener?ijas ieg??anai (sk.
atomelektrostacija
). Kodolreaktor? s?kas
kodolreakcijas
, ja akt?vaj? zon? novietot?s kodoldegvielas daudzums p?rsniedz
kritisko masu
.
Kodolreaktorus iedala p?c izmantot?s kodoldegvielas, p?c kodolreakciju izrais??an? izmantojamo neitronu ener?ijas (kodoltermiskais, l?no neitronu, ?tro neitronu kodolreaktors), neitronu pal?nin?t?ja (
?dens
,
graf?ts
,
berilijs
, citi) un siltumnes?ja (?dens, g?ze, ??idrie met?li, un citi).
Latvij?
Salaspil?
1961.?1998. gad? darboj?s
Latvijas Zin?t?u akad?mijas Fizikas instit?ta atomreaktors
, k? ar? nulles jaudas kodolreaktors ? R?gas kritiskais stends.
[1]
Kodolreaktora darb?bas princips ir l?dz?gs k? citos ener?ijas ieguves avotos ? tiek ?ener?ts siltums, kas silda ?deni vai k?du citu siltumnes?ju. Tas tiek p?rv?rsts tvaik?, kas savuk?rt grie? turb?nu, kas ?ener? elektr?bu.
Lai notiktu kodolu dal??an?s reakcija, ir nepiecie?ams skaldmateri?ls, k? piem?ram
ur?ns-235
vai
plutonijs-239
. ?iem
izotopiem
absorb?jot neitronus, notiek kodoldal??an?s reakcija, kuras rezult?t? kodols sabr?k par viegl?kiem kodoliem un atsevi??iem neitroniem. Kodoldal??an?s reakcij?, kur? sadal?s ur?ns-235, tas sadal?s, piem?ram, kripton?-92 un b?rij?-141, k? ar? tiek izstaroti 3 neitroni. Apr??inot kop?jo dal??an?s produktu masu, ieg?st, ka s?kuma masa ir liel?ka par produktu summ?ro masu. To sauc par
masas defektu
.
Alberts Ein?teins
izstr?d?ja
formulu E=mc
2
, pier?dot, ka ?? iztr?ksto?? masa ir p?rv?rsta ener?ij?, galvenok?rt kin?tiskaj? ener?ij?, kas piem?t proces? ieg?tajiem neitroniem un dal??an?s produktiem. Sal?dzinot ener?ijas daudzumu, kas izdal?s ??d? proces?, ar ??miskaj?m reakcij?m, piem?ram, og?u deg?anu, var konstat?t, ka kodolreakcij?s ieg?st miljons reizes vair?k ener?ijas uz masas vien?bu.
Apskatot U-235 piem?ru, m?s ieg?stam 3 papildu neitronus katr? kodoldal??an?s akt?, t?d?j?di teor?tiski katrs neitrons var?tu sa??elt 3 citus kodolus. Bet dab? t? nenotiek. Katram atomam ir noteikta varb?t?ba tikt sa??eltam, ko raksturo ar
kodolreakcijas efekt?vo ???rsgriezumu
un to m?ra
barnos
. ?is kodolreakcijas raksturlielums nav konstants, bet ir atkar?gs no da?i?as veida un ener?ijas. Tipisk? kodolreaktor? izmanto
siltumneitronus
, kuru ener?ija ir 0,025 eV, jo pie ??s ener?ijas ir relat?vi liela varb?t?ba izrais?t jaunas kodolreakcijas, t?d?j?di samazinot nepiecie?amo degvielas daudzumu, lai reaktors sp?tu nodro?in?t kontrol?tu
??des reakciju
.
Atomelektrostacij?s
tiek strikti kontrol?ts reakciju daudzums, turpretim atomiero?u m?r?is ir ieg?t p?c iesp?jas vair?k reakcijas laika moment?, t?d?j?di radot spr?dzienu. Lai nodro?in?tu kontrol?tu ??des rekciju, reaktoros izmanto neitronu pal?nin?t?jus, k? piem?ram, ?deni, graf?tu vai citus materi?lus.
Reaktora ar ?deni zem spiediena degvielas stienis
Katras atomelektrostacijas centr? atrodas kodolreaktors, kas sast?v no apvalka, degvielas stie?iem, kontroles stie?iem un pal?nin?t?ja. Kodoldegvielas stie?i parasti ir veidoti no
cirkonija
sakaus?juma un ?ajos stie?os ievieto ur?na oks?da tabletes. Tipisk? reaktor? ar ?deni zem spiediena, kas ir visvair?k izmantotais reaktors pasaul?, jauns degvielas stienis sast?v no aptuveni 96,7% U-238 un 3,3% U-235. Stienis skait?s izmantots, kad U-235 daudzums ir aptuveni 0,8%.
Ur?na oks?da tabletes (UO
2
)
Izmantot? kodoldegviela ?dens basein?
Viena no kodolindustrijas probl?m?m ir kodolatkritumi. P?c tam kad kodoldegviela ir iz?emta no reaktora, t? tiek ievietota ?dens baseinos. Pirmk?rt tas ir nepiecie?ams, jo iz?emt? kodoldegviela joproj?m ir karsta un turpina silt, otrk?rt, ?? degviela joproj?m ir iev?rojami radioakt?va un ?dens darbojas k? labs radi?cijas absorb?t?js, t?p?c ?im uzdevumam izmanto 20 m dzi?us baseinus, kuru virspus? praktiski ir fona radi?cijas l?menis.
Parastas izlietotas degvielas stien? joproj?m ir 94,3% U-238, ko ir iesp?jams bag?tin?t un ieg?t U-235, ko var atkal izmantot reaktor?. Tom?r daudz?s pasaules viet?s U-238 tiek pieskait?ts pie kodolatkritumiem, t?d?j?di iev?rojami palielinot atkritumu daudzumu un krietni samazinot ur?na izmanto?anas efektivit?ti.
[2]
Ir iesp?jama ?o atkritumu p?rstr?de, kuras proces? atbr?vojas no radioakt?vajiem blakusproduktiem un att?ra U-238 ko t?l?k ir iesp?jams bag?tin?t, vai izmantot k? degvielu bag?tino?aj? kodolreaktor?, k? piem?ram, ceturt?s paaudzes ??idro s??u reaktoros.