Hitri reaktor

Čeprav delo katere koli jedrski reaktor leži delitev radioaktivna snov, skupaj s sproščanjem temperature, odvisno od konstrukcijskih značilnosti, razlikujejo dve od svojih vrst - reaktor na hitre nevtrone in počasi, včasih imenovani termični.

Neutroni, sproščeni med reakcijo, imajo zelo visoko začetno hitrost, teoretično presegajo tisoče kilometrov na sekundo. To so hitri nevtroni. V procesu premika zaradi trčenja z atomi okolice se njihova hitrost upočasni. Eden od preprostih in cenovno dostopnih načinov za umetno zmanjšanje hitrosti je postavitev na vodno ali grafitno pot. Tako se je naučil urediti raven kinetična energija teh delcev je človek ustvaril dve vrsti reaktorjev. Ime "toplotnih" nevtronov je bilo pridobljeno zaradi dejstva, da hitrost njihovega gibanja po pojemanju praktično ustreza naravni hitrosti znotraj atomskega termičnega gibanja. V številčnem ekvivalentu je do 10 km na sekundo. Za mikrorelo je ta vrednost relativno nizka, zato se pogostost zajemanja delcev po jedrih pojavlja zelo pogosto, kar povzroča nove zavoje cepitve (verižna reakcija). Posledica tega je potreba po veliko manj cepljivem materialu, kot se ne moremo pohvaliti s hitrimi reaktorji. Poleg tega je nekaj drugih nad glavo. Ta trenutek pojasnjuje, zakaj večina delovnih jedrskih postaj uporablja počasne nevtrone.

Zdi se, če je vse izračunano, zakaj je potreben hiter nevtronski reaktor? Izkazalo se je, da ni vse tako preprosto. Najpomembnejša prednost takšnih naprav je zmožnost zagotavljanja jedrsko gorivo drugih reaktorjev, pa tudi ustvariti povišan cepitveni cikel. O tem se podrobneje posvetimo.

Hitri nevtronski reaktor porabi gorivo v aktivni coni v celoti. Začnimo v redu. Teoretično se lahko kot gorivo uporabljajo samo dva elementa: plutonij-239 in uran (izotop 233 in 235). V naravi je najden le izotop U-235, vendar ni dovolj govoriti o možnostih take izbire. Ti uran in plutonij so pridobljeni iz torija-232 in urana-238, ki nastanejo kot posledica izpostavitve nevtronskemu toku. Ampak ta dva radioaktivni material veliko bolj pogosto se pojavljajo v naravni obliki. Če bi se torej lahko začela samozadostna verižna verižna reakcija U-238 (ali plutonij-232), bi bil njegov rezultat nastanek novih delov cepljivega materiala - uran-233 ali plutonij-239. Ko se nevtroni upočasnijo na toplotno hitrost (klasični reaktorji), tak proces ni mogoč: gorivo jih napolnijo z U-233 in Pu-239, toda hiter nevtronski reaktor omogoča takšno dodatno pretvorbo.

Postopek je naslednji: nalagamo uran-235 ali torij-232 (surovine), pa tudi delež urana-233 ali plutonij-239 (gorivo). Slednji (kateri koli od njih) zagotavljajo nevtronski tok, potreben za "vžig" reakcije v prvih elementih. V procesu razpada, toplotna energija, ki jih generatorji postaj spremenijo v električno energijo. Hitri nevtroni delujejo na surovinah in pretvorijo te elemente v nove dele goriv v hellipu. Običajno so količine zgorelega in nastalega goriva enake, če pa se surovina napolni več, nastajanje novih deležev cepljivega materiala pride še hitreje od porabe. Zato je drugo ime takih reaktorjev rejcev. Presežek goriva se lahko uporablja v klasičnih počasnejših vrstah reaktorjev.

Slabost hitrih nevtronskih modelov je, da je treba pred natovarjanjem obogatiti uran-235, kar zahteva dodatne finančne naložbe. Poleg tega je zelo oblikovanje jedra bolj zapleteno.