Ядерные (атомные) реакторы

Реактором называется устройство, в котором поддерживается управ-ляемая цепная реакция деления. При работе реактора происходит выделение тепла за счет экзотермичности реакции деления. Основной характеристикой реактора является его мощность – количество тепловой энергии, выделяю-щейся в единицу времени. Мощность реактора измеряете в мегаваттах (10⁶ Вт). Мощность в 1 МВт соответствует цепной реакции, в которой происходит 3,10¹⁶ актов деления в секунду. Имеется большое количество разных видов реакторов. Одна из типичных схем теплового реактора изображена на рис. 10.6.

 

Рис. 10.6. Схема гетерогенного теплового реактора

 

Основной частью реактора является активная зона, в которой протекает реакция и тем самым выделяется энергия. В тепловых реакторах и в реакторах на промежуточных нейтронах активная зона состоит из горючего, как правило, смешанного с неделящимся изотопом (обычно 238-U) и из замедлителя. В активной зоне реакторов на быстрых нейтронах замедлителя нет.

Объем активной зоны варьируется от десятых долей литра в некоторых реакторах на быстрых нейтронах до десятков кубометров в больших тепловых реакторах. Для уменьшения утечки нейтронов активной зоне придают сферическую или близкую к сферической форму (например, цилиндр с высо-той, примерно равной диаметру, или куб).

В зависимости от относительного расположения горючего и замедлителя различают гомогенные и гетерогенные реакторы.

Примером гомогенной активной зоны может служить раствор уранил-сульфатной соли (U₂SO₄) в обычной или тяжелой воде. Более распростране-ны гетерогенные реакторы. В гетерогенных реакторах активная зона состоит из замедлителя, в который помещаются кассеты, содержащие горючее. По-скольку энергия выделяется именно в этих кассетах, их называют тепло-выделяющими элементами или сокращенно ТВЭЛами. Активная зона с от-ражателем часто заключается в стальной кожух.