Критичність ядерного реактора

Що таке критичність?

Критичність — це стан ядерного реактора, за якого ланцюгова ядерна реакція самопідтримується. Вона досягається, коли коефіцієнт розмноження нейтронів k дорівнює 1. Іншими словами, критичність виникає, коли кількість нейтронів в кожному поколінні залишається постійною.

Фактори, що впливають на критичність

Коефіцієнт розмноження нейтронів залежить від кількох факторів:

• Геометрія реактора: Форма і розміри реактора впливають на ймовірність поглинання і розсіювання нейтронів.
• Збагачення палива: Збагачення ядерного палива вмістом ізотопу ²³⁵U впливає на ймовірність розщеплення нейтронів.
• Температура палива: Температура палива впливає на рух атомів і ймовірність зіткнення нейтронів з ними.
• Модератор: Модератор, такий як вода або графіт, використовується для уповільнення нейтронів, підвищуючи їхню ймовірність поглинання ядрами палива.
• Теплоносій: Теплоносій, такий як вода, використовується для видалення тепла з реактора. Оскільки теплоносій поглинає нейтрони, він може впливати на критичність.

Типи критичності

Існує три основні типи критичності:

• Підкритичність: k < 1, реакція не може бути самопідтримуваною.
• Критичність: k = 1, реакція може бути самопідтримуваною.
• Надкритичність: k > 1, реакція швидко зростає експоненціально.

Безпека реактора

Критичність є ключовим фактором безпеки ядерного реактора. Надкритичність може призвести до неконтрольованого вивільнення енергії, що може мати катастрофічні наслідки. Постійний контроль і регулювання коефіцієнта розмноження нейтронів необхідні для підтримки критичності на безпечному рівні.

Застосування

Критичність має важливе значення для роботи ядерних реакторів у різних галузях:

• Енергопостачання: Ядерні реактори забезпечують великі обсяги електроенергії шляхом контрольованого вивільнення енергії ядерного розщеплення.
• Медичні дослідження: Ядерні реактори використовуються для вироблення ізотопів, що застосовуються в медичних діагностичних та лікувальних процедурах.
• Наукові дослідження: Ядерні реактори забезпечують джерело нейтронного випромінювання, яке використовується в різних наукових дослідженнях.

Критичність ядерного реактора є складним і вирішальним фактором, який впливає на безпеку, ефективність і застосування реактора. Розуміння та контроль критичності є важливими для забезпечення безперебійної, безпечної та надійної роботи ядерних реакторів.

Часто задавані запитання

1. Що станеться, якщо реактор стане надкритичним?
   • Надкритичність може призвести до неконтрольованого вивільнення енергії, що є катастрофічним.
2. Як можна зробити реактор критичним або підкритичним?
   • Критичність регулюється шляхом зміни факторів, що впливають на коефіцієнт розмноження нейтронів, таких як збагачення палива або наявність теплоносія.
3. Чи всі ядерні реактори критичні?
   • Не всі реактори є критичними. Деякі реактори, відомі як підкритичні складання, залишаються підкритичними в усі часи.
4. Чи є критичність ядерного реактора небезпечною?
   • Критичність може бути небезпечною, але за ретельної конструкції реактора, експлуатації та регулювання ризик критичної аварії можна значно знизити.
5. Які заходи вживаються для забезпечення критичності ядерного реактора?
   • Використовуються різні системи та процедури, такі як стержні керування, аварійні зупинки та системи безпеки, щоб контролювати критичність і запобігати надкритичності.

Залишити коментар

Опубліковано Максим на 23 04 2024. Поданий під Вікі. Ви можете слідкувати за будь-якими відповідями через RSS 2.0. Ви можете подивитись до кінця і залишити відповідь.