Neutron Moderatörlerin Kontrollü Nükleer Zincir Reaksiyonları

Nükleer reaktörler modern mühendisliğin harikalarıdır, nükleer fission tarafından yayınlanan muazzam enerjiyi enerjiden elektrik üretmek için kullanılır.Her reaktörün kalbi, atom reaksiyonunu tam olarak kontrol etmek ve kontrol etmek zorunda kalır - fission olaylarının öz-malzeme sırasını keşfeder. Dikkatli bir yönetim olmadan, bu dengenin anahtarı, neden nükleer enerji üretimi için vazgeçilmezdir.

Neutron Moderasyon Fiziği

Bir uranyum-235 veya plutonyum-239 nükleksiyonu geçtiğinde, genellikle iki veya üç yüksek enerjili nötronlar serbest bırakır, yaklaşık 20.000 km / (yaklaşık 2 MeV enerjileri) Bu, hızlı bir nötron, diğer fiziğe zarar vermeden önce elektriksel enerjilerin azaltılması veya yüksek enerjilerin düşmesi durumundadır.

Mekanik çarpışmalar, nötronlar ve moder materyalinin çekirdekleri ile gerçekleşir. Her bir çarpışmada, nötronların en etkili moderasyonuna sahip olur: hedef çekirdeğinin yüzde 100'üne kadar (örneğin, protona daha yakın), bir sürü çarpışmanın 2 MeV'den ısınması için daha yüksek bir nötronun ısıtılması gerekir.

Common Moderator Malzemeler

Sadece bir avuç malzeme bir nötron moderatörü için sıkı gereksinimleri karşılar: düşük atomik kütle, düşük nötron absorpsiyon bölümü, yüksek saç geçişi, kimyasal ve termal istikrar ve kullanılabilirlik. en yaygın kullanılan moderatorlar aşağıda tanımlanır.

Işık Su (H2O)

Işık suyu, dünyanın nükleer santrallerinin çoğunluğu için birlikte olan ısıtıcıdır ve aynı zamanda soğuk bir pompa olarak da kullanılır. ancak, sıradan hidrojenin ısıtılması için nispeten yüksek bir absorpsiyonel basınç oranına sahiptir.

Ağır Su (D2O)

Ağır su (üresel oksit) normal hidrojeni deuteryum ile değiştirir, bir nötron ile hidrojenin biriktir.Deuterium, hidrojenden çok daha düşük bir absorpsiyon bölümüdür (0.0005 barnyum Uranium) hidrojenden daha ağır su şarj cihazını minimum nötron kaybıyla sağlar.Bu, doğal uranyumun kullanımını (0,7 U-235) zenginleştirme ihtiyacını ortadan kaldırır. En belirgin örnek, ancak yüksek yakıt tasarrufu için yüksek miktarda tasarruf sağlar.

Graphite (Carbon)

En erken yapay nükleer reaktörler nedeniyle grafikler kullanılır -Enrico Fermi'nin Chicago Pile-1 (1942), moderatör olarak grafik bloklarının bir yığınına dayanır. Graphite düşük atomik bir kütleye sahiptir (12), düşük bir absorpsiyon kesiti (0.0035 barnlar için doğal karbon için), ve RBMK reaktörlerinde mükemmel bir seçim moderatörü (ürücük kazaya dahil edilen bir miktar enerjik.

Diğer Moderatörler

[FONT:0]Beryllium[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

Moder Selection Kriterleri

Bir reaktör için bir moderatör seçmek çeşitli faktörleri dengelemek içerir:

Bu düşünceler, ışık suyunun daha yüksek absorpsiyonuna rağmen ticari reaktörlere neden hükmeddiğini açıklıyor: ucuz, kolayca mevcut ve genel sistemi basitleştirirken, yakıt zenginliğinin istenen yerde kullanıldığı yerde dual göreve hizmet ediyor.

Reaktör Tasarımlarında Moderatörler

Moderatör rolü reaktör türleri arasında önemli ölçüde değişir. Aşağıda moderatörlerin büyük reaktör ailelerine nasıl entegre edileceği konusunda bir özet vardır.

Su Reaktörleri (PWR) ve Su Reaktörlerini (BWRs) Kaynar

Her ikisi de yüksek basınç altında tutulur (yaklaşık 15.5 MPa) ve su ısılarının önlenmesini önlemek için ısıtılır. BWRs'te, su direkt olarak türbinleri için buharlı ısılar için daha fazla artış sağlar.

CANDU Reaktörler

CANDU reaktörleri, yakıt kanallarını çevreleyen büyük bir tankta (calandria) kullanıyor ve düşük sıcaklık ve baskı altında tutuluyor. Bu ayrılık, daha yüksek sıcaklık ve baskıya bağlı olarak yakıt kullanan soğuk reaktörler aracılığıyla ısıtılıyor.

RBMK ve Gas-Cooled Rektörler

RBMK reaktörleri (Sovyet-i İmran) yakıt ve serinleme sistemleri (çünkü) ısıtıcı ve yüksek ısıtıcısı olarak yüksek ısıtılmış olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

Araştırma ve Özel Teklifler

TRIGA reaktörleri kullanım kolaylığı:0)zirconium hipnozu [Dönetici] bir moderatör olarak, yakıt çubuklarında uranyum yakıtı ile samimi bir şekilde karıştırılır.Bu, aşırı güçlü bir negatif sıcaklık katını verir: Yakıt ısıları kadar çalışır, moderatörün hidrojen atomları daha hızlı hareket eder ve daha az etkili, hızlı reaktivite sağlar.

Güvenlik ve Kontrol Moderasyon

Moderatör sadece pasif bir bileşen değil - fiziksel özellikler doğrudan reaktör güvenliğini etkiler. Üç önemli konseptler [DÜDÜT:1], [[Ücretsiz Katliamı[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜDÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

LWRs'te moderatör sıcaklık katsayısı negatiftir: su sıcaklığı arttıkça, yoğunluğu azalır, hidrojen atomlarının sayısını azaltır ve böylece moderini azaltır.Bu, ısıtıcının ısıtımı azaltır ve yüksek çözünürlükte, bu olumsuz geri bildirim, sabit güçlendirici reaktörlerin negatif ısıtılması ve ısıtılması için önemli bir güvenlik özelliğidir.

Grafit-mode reaktörler, Chernobyl kazasına katkıda bulunan RBMK'da olduğu gibi pozitif bir boşluk kata sahip olabilir, çünkü grafikte ısıtılmış bir şekilde etkili bir şekilde etkilenmez; bu da yakıt genişletmesinden güçlü negatif sıcaklık katlarını da dahil ederler.

Kontrol çubukları, tipik olarak boron veya kamyum gibi metalik malzemeler içeren, aşırı nötronları absorbe etmek ve zincir reaksiyonu düzenlemek için eklenmiştir. moderatörün verimliliği, kaç kontrol çubuğuna ihtiyaç duyulduğunu ve bazı tasarımları içinde, moderatörün kendisini ayarlanabilir (örneğin, çeşitli bir kanalda sabit bir su seviyesinde)

Gelişmiş ve Future Moderator Kavramları

Bir sonraki nesil reaktörler yeni moderatör teknolojileri araştırıyor.ETHFLT:0)Molten-salt reaktörler) ve speratif optik komplikeli ve likital florital florital (FLiBe) yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte (parçalı) ilerleyici yapılar (parçalı) ve sperfüzyon noktalarının (parçacık) yüksek çözünürlükte bir karışıma sahip.

Bir başka avenue israf:0) Metal hipnozları [Döneticileri] gibi zirkonyum hipnozun hipnoz direncini ve yüksek sıcaklıklarda hidrojen kaybını önlemeyi içerir.(SMR ve sıvılaştırılmış reaktörler[Döneticiler) ve mikropürücüler [Döneticiler) bu, çok kompakt çekirdeklere yollayabilirler.

Son olarak, bir İLRAT kavramı:0) Kontrol elemanı olarak algılayıcı ([Dönetici: 1) ilgi kazanıyor: sıcaklık kontrol sıvıları veya moderatörünün etkili yoğunluğu (örneğin, bir sıvı moderatörü) tarafından, reaktörler hareket etmeden iyi reaktivite kontrolü elde edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Neutron moderatörler, ısıtıcısı kullanan reaktörlerin kontrollü serbest bırakılmasına temeldir.Köpücük enerjileri ısıtılır, ısıtıcıları kullanan reaktörlerde verimli ve istikrarlı zincir reaksiyonları sağlar. - su, ağır su, grafik veya gelişmiş malzemeler - bir sonraki karbon-enerji tasarımının anahtar yönlerini azaltır, yakıt gereksinimleri, güvenlik özellikleri ve maliyet.

Daha fazla okuma için, [[GÖRÜSÜSÜSÜSÜŞÜNCE:0)Wikipedia makalesini nötron moderatörleri üzerinde [[DÜT:2).U.S. NRC parlak giriş) ve moderator fiziğinin ayrıntılı bir tartışmasını görmek, [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜDÜŞÜNÜDÜDÜŞÜNÜŞ