Make your own free website on Tripod.com

NUKLEARNI REAKTOR

Nuklearni reaktor, ure|aj u kojem se vr{i kontrolirana lan~ana reakcija fisije u svrhu dobivanja energije i neutronskog fluksa potrebnog za proizvodnju umjetnih radioaktivnih izotopa i za ispitivanje materijala. Ve} prema tome koja je od tih dviju namjena primarna, grade se energetski, odnosno istra`ivacki reaktori. Prvi nuklearni reaktor sagradio je E. Fermi 1942. u Chicagu.

nuklearni reaktor.bmp (429054 bytes)

Svaki nuklearni reaktor sastavljen je iz: jezgre reaktora koja se sastoji od nuklearnog goriva (prirodnog ili oboga}enog urana U-235, ili kojega drugog te{kog elementa sposobnog za fisiju) i eventualno moderatora (obi~ne ili te{ke vode, grafita ili kakvog lakog materijala), reflektora koji opkoljuje jezgru i rashladnog medija koji daje toplinu u izmjenjiva~u topline.

Nuklearni reaktori djele se na termalne, intermedijalne i brze zavisno od toga kod koje energije (brzine) neutrona se razvija lan~ana reakcija. Druga je podjela reaktora prema primjenjenom moderatoru i rashladnom sredstvu kao npr.: termalni, grafitom moderirani i plinom hla|eni reaktor (GCGR-Gas Cooled Graphite moderated Reactor); termalni reaktor hla|en i moderiran vodom pod pritiskom (PWR-Pressurized Water Reactor); termalni reaktor hla|en i moderiran vodom s isparavanjem (BWR-Boiling Water Reactor) itd.

Kod homogenog je reaktora nuklearno gorivo jednoliko raspr{eno po moderatoru (npr. otopljeno u njemu), a kod heterogenih reaktora nuklearno je gorivo rasporedeno po moderatoru u krupnijim komadima. Brzi reaktori nemaju moderatora. U jezgri moderatora odvija se, pri djelovanju neutrona, proces fisije jezgra

fisioni reaktor.bmp (511542 bytes)

(Fisioni reaktor)

(v.Lan~ana reakcija). Taj se proces sastoji u tome, da se - pod djelovanjem neutrona - jezgra U-235 (odnosno jezgra Pu- 239 ili U-233) cijepa na dva dijela. Pri tome cijepanju oslobodi se energija, pohranjena u jezgri (v.Nuklearna energija) u obliku defekta mase. Pri cijepanju npr. jezgre U-235 oslobodi se, pored toga i prosjecno 2,5 neutrona, koji su sposobni da nastave zapo~etu reakciju (v.Lancana reakcija). Postoji i mogu}nost, da se ti neutroni izgube u prostoru, a da ih prije toga ne apsorbira neka jezgra U-235 . Da bi reaktor radio, tj. da bi se lan~ana reakcija cijepanja nastavila, mora stoga uvijek biti nazo~an dovoljan broj jezgara, tako da bar 1 od prosjecno 2,5 nastala neutrona izazove novo cijepanje jezgre U-235 . Na taj se nacin reakcija podr`ava i nastavlja sama po sebi. Osnovna zada}a moderatora je u tome, da uspori neutrone, budu}i da su spori neutroni djelotvorniji pri izazivanju fisije U-235 . Da se smanji gubitak neutrona, jezgra reaktora se obicno oblo`i kakvim neutronskim reflektorom, koji spre~ava odlazak neutrona u prostor. Kontrola brzine lan~ane reakcije, dakle i kolicina oslobo|ene energije vr{i se pomo}u neutronskih apsorbera (ve}inom {ipke od kadmija, bora i sl.). Izvla~enjem ili uvla~enjem absorpcionih {ipki iz uranske mase apsorbira se vi{e ili manje neutrona, pa lan~ana reakcija te~e sporije ili br`e. Proces u nuklearnom reaktoru istovjetan je dakle s procesom u atomskoj bombi, samo {to se reakcija u reaktoru odvija kontrolirano (kod bombe se energija osloba|a naglo-eksplozivno).

Toplina razvijena u reaktoru fisijom mo`e se koristiti, bilo direktno (zagrijavanje, proizvodnja pare i sl.), bilo za proizvodnju energije u elektri~nm centralama, za pogon brodova itd.

Budu}i da se pri fisiji osloba|a mno{tvo neutrona, u nuklearnom reaktoru se mogu prizvoditi umjetni radioizotopi (bombardiranjem prirodnih izotopa neutronima). Prirodni izotopi ve}inom postaju pri apsorpciji neutrona nestabilini, te se dalje radioaktivno raspadaju. Nuklearni reaktor je najva`niji ure|aj za dobivanje radioizotopa.