Замедлителя нейтронов

ВОДА ТЯЖЁЛАЯ D20 - разновидность воды, в к-рой обыкнов. водород заменён его тяжёлым изотопом - дейтерием; плотн. 1105,4 кг/м (при 20 °С), /пл 3,813 "С, /кип 101,44 °С. Содержится в природных водах (в отношении 1/6800 к hteO) и атм. осадках. Выделяют из природной воды электролизом. При этом В.т. концентрируется в остатке электролита. Применяют В.т. как замедлитель нейтронов в ядерных реакторах нек-рых типов, а также в хим., биол. и др. науч. исследованиях как изотопный индикатор.

ГЕТЕРОГЕННЫЙ РЕАКТОР - ядерный реактор, в к-ром ядерное топливо распределено в активной зоне дискретно в виде блоков (стержней, наз. тепловыделяющими элементами -ТВЭЛами), между к-рыми находится замедлитель нейтронов. Большинство совр. ядерных реакторов - гетерогенные.

ЗАКУПОРЕННАЯ СТАЛЬ - кипящая сталь, при кристаллизации к-рой в изложнице в целях уменьшения развития хим. неоднородности в слитке кипение металла прерывают, вводя в головную часть слитка раскислители («хим. закупоривание») либо накрывая зеркало металла чуг. крышкой («механич. закупоривание»). ЗАМЕДЛЕННАЯ КИНОСЪЁМКА - ки-носъёмка с частотой смены кадров меньшей, чем нормальная частота (16 или 24 кадра в 1 с). При демонстрации с нормальной частотой фильма, снятого методом 3.к., на экране возникает эффект ускорения движения. З.к. применяется, напр., при съёмке медленных процессов, динамика течения к-рых обычно не заметна для глаз. Разновидность З.к.-цейтраферная киносъёмка. ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ - в-ВО, используемое для уменьшения энергии нейтронов в ядерных реакторах; является составной частью активной зоны. З.н. могут служить в-ва, обладающие малыми массовыми числами,- водород, углерод, бериллий. Практически используются материалы, содержащие эти в-ва,- обыкновенная и тяжёлая вода, графит, оксид бериллия, органич. жидкости. Жидкий З.н. часто одновременно служит и теплоносителем.

В качестве делящегося в-ва в Я.р. применяют 235U, 239Pu, 233U. Если активная зона, кроме ядерного топлива, содержит замедлитель нейтронов (графит, вода и др. в-ва, содержащие лёгкие ядра), то осн. часть делений происходит под действием тепловых нейтронов (тепловойреактор). Если замедлителя в активной зоне нет, осн. часть делений вызывается быстрыми нейтронами с энергией св.

ВОДА ТЯЖЁЛАЯ D2O — разновидность воды, в к-рой обыкновенный водород заменён его тяжёлым изотопом — дейтерием (м. ч. 2); плотн. 1104 кг/м3, *пд 3,813 °С, *кип 101,43° С. Содержится в природных водах и атм. осадках. Получают электролизом обычной воды, при этом В. т. концентрируется в остатке электролита. Применяют как эффективный замедлитель нейтронов в ядерных реакторах, а также в хим., биол. и др. научных исследованиях как «меченую» воду и исходное вещество для получения соединений с «меченым» водородом.

Однако нашлись доказательства и поубедительней. В 1940 году немцы дали указание норвежской фирме «Норск Хайдро» в десятки раз увеличить выпуск тяжелой воды на имеющемся у нее заводе. К началу 1942 года требования о поставке такой воды возросли втрое. Поскольку тяжелая вода — прекрасный замедлитель нейтронов, необходимый для работы атомного реактора,— это уже было серьезным доказательством. Сочувствовавший Англии инженер «Норск Хайдро» специально ездил в Германию, где ему удалось точно выяснить, что вода предназначается именно для ядерных исследований.

Рис. 21. Возможная схема реактора-«бомбы», в котором раскаленный расщепляющийся газ — плазма — индуцирует электрические токи в катушках X и Y : 1 — огнеупорное покрытие толщиной около 13 мм (температура внутренней поверхности 3000° С); 2 — алюминиевые баки; 3 — бетонное ограждение; 4 — критическая зона (6000° С); 5 — тяжелая вода (отражатель и замедлитель нейтронов), заполняющая пространство между баками; 6 — регулирующие стержни; 7 — фронт ударной волны; 8 — ионизированный газ; 9 — «преследующий» газ

а) активная зона, в которой находится ядерное горючее и замедлитель нейтронов;

Вода тяжелая (2Н2О или D20) — окись дейтерия, химическое соединение изотопа водорода дейтерия с кислородом. Внешне похожа на обычную воду; при 760 мм рт. ст. <ЯЛ=3,813°С, tKun— 101,43° С; плотность 1,1060 (11,23" С). Используется как замедлитель нейтронов и теплоноситель в атомных реакторах и для приготовления меченых соединений, используемых в качестве радиоактивных индикаторов. Перекись водорода (Н20<[) — голубоватая жидкость;

2 — замедлитель нейтронов (окись бериллия)

ружи — замедлитель нейтронов из окиси бериллия *. Слой шаровой насадки опирается на решетку, охлаждаемую водой. Решетка состоит из набора ребер, которые образуют щелевые каналы для Прохода газа. В куполе реактора предусматривается канал для засыпки, а внизу, под решеткой,— канал для удаления шаров из объема активной зоны. Стальной корпус снаружи охлаждается водой. Корпус высокотемпературного ядерного реактора высокого давления может быть также выполнен железобетонным. Газ (парогазовая смесь) подается через патрубок, расположенный в нижней части реактора, в поднасадочное пространство; проходя снизу вверх слой шаровой насадки, газ отбирает тепло, выделяемое при делении ядер урана внутри шаров, и, нагреваясь, выходит из реактора через верхний патрубок.

Вода, являясь теплоносителем, одновременно выполняет также роль замедлителя нейтронов. Для поддержания цепной реакции нужны замедленные (тепловые) нейтроны, скорость которых не превышает 2 км/с. Именно двоякая роль воды в реакторе подобного типа определила его название — водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР). Такой реактор называют также реактором на тепловых (медленных) нейтронах.

реактор, в к-ром в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя используется вода. Активная зона такого реактора представляет собой резервуар, заполненный водой, в к-рую погружены тепловыделяющие элементы (комплекты твэлов); проходящий через зону поток воды, создаваемый циркуляц. насосами, отводит выделяющуюся теплоту из активной зоны реактора.

КРИТИЧЕСКАЯ МАССА — наименьшая масса ядерного горючего (изотопов урана 233U и 236U и плутония 23»Ри и !41Ри) в активной зоне ядерного реактора, при к-рой осуществляется самоподдерживающая цепная реакция деления атомных ядер. К.'м. зависит от конструкции реактора, вида ядерного горючего и замедлителя нейтронов.

НЕЙТРОНОВ ОТРАЖАТЕЛЬ — слой вещества, окружающий активную зону ядерного реактора и служащий для уменьшения утечки нейтронов за пределы зоны. Отражение нейтронов, достигающих Н. о., позволяет сократить загрузку горючего, обеспечивающую поддержание цепной реакции. В качестве материалов для Н. о. применяют те же вещества, что и для замедлителя.

Исследовательский реактор ИРТ (рис. 46) тепловой мощностью 2000 кет с максимальным потоком медленных (тепловых) нейтронов 2,3 • Ю13нейтр/см? • сек относится к группе простых, надежно действующих и недорогих бассейновых водо-водяных реакторов, работающих на обогащенном уране-235. Активная зона его содержит около 4 кг ядерного горючего, выполнена из графитовых блоков со стержневыми трубчатыми тепловыделяющими элементами, имеет графитовый отражатель и расположена на дне открытого алюминиевого бассейна глубиной 7,8 м, окруженного защитным бетонным слоем и заполненного водой, выполняющей двоякую функцию — замедлителя нейтронов и теплоносителя, отводящего тепло из реактора в теплообменник. Первый реактор этого типа сооружен в 1957 г. в Институте атомной энергии в Москве. Двумя годам и позднее такой же реактор введен в эксплуатацию в Институте физики Академии наук Грузинской ССР в Тбилиси; в дальнейшем они были построены во многих других исследовательских центрах СССР (в Риге, Минске, Киеве и др.) и за пределами нашей страны.

В настоящее время атомные электростанции с реакторами типа ВВЭР- получили распространение во многих странах мира. Использование обычной воды в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов значительно упрощает технологическую схему активной зоны реактора.

Использование обычной воды в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов значительно упрощает технологическую схему активной зоны реактора.

Окись бериллия обладает высоким коэффициентом замедления тепловых нейтронов, поэтому керамика на ее основе прим-еняется для ядерных высокотемпературных реакторов в качестве замедлителя нейтронов. Керамика на основе двуокиси циркония

В энергетических реакторах канального типа с электрической мощностью от 100 до 2000 МВт в качестве замедлителя нейтронов используется графит, а теплоносителем является пар. Генерация и перегрев пара в этих реакторах осуществляются с помощью тепловыделяющих элементов в отдельных каналах, число которых составляет от 1000 до 17 000 (рис. 2.3). Активная зона реакторов имеет цилиндрическую форму диаметром от 7000 до 15 000 мм и высотой от 6000 до 8000 мм. Усилия от веса каналов, графитовой кладки и защиты передаются на верхнюю и нижнюю сварные плиты высотой 600-^2000 мм, изготовленные из листовой низколегированной стали в виде перекрестных балок со сплошным или несплошным покрытием и системами герметизации. При эксплуатации эти плиты подвергаются действию статических весовых и повторных тепловых нагрузок. Корпус боковой защиты, практически не подвергается давлению.

Тяжелая вода в качестве замедлителя нейтронов позволяет наиболее полно использовать потенциальные возможности природного урана — горючего наиболее дешевого топливного цикла в реакторах на тепловых нейтронах, снижающего себестоимость электроэнергии. В литературе имеются сведения более чем по 30 АЭС с тяжеловодными реакторами, разрабатывающимися в различных странах (табл. 27).

Как будет показано, активная зона высокотемпературного ядерного реактора может быть выполнена из тугоплавких окислов металлов в виде шаровой насадки, служащей одновременно в качестве тепловыделяющих элементов и замедлителя нейтронов. Для предотвращения радиационного захвата нейтронов ядрами урана-238 (который становится особенно интенсивным при энергии нейтронов ~7 эВ) сравнительно небольшие сферические частицы (радиусом несколько десятых долей миллиметра) делящегося вещества (U02) — микротвэлы (керны) — размещаются внутри шаров из тугоплавкого окисла металла (BeO, MgO, А12О3), служащего замедлителем нейтронов. Оболочка из тугоплавкого окисла металла выполняет также важную роль по предотвращению выхода осколков деления ядер наружу — в теплоноситель — и радиоактивного загрязнения последнего. Двухслойная структура шара (из двуокиси урана и тугоплавкого окисла металла) может быть обеспечена двухстадийной формовкой (например, прессованием).