Nick Touran, Ph.d.
moderátor jaderného reaktoru je látka, která zpomaluje neutrony. V tradičních jaderných reaktorech je moderátor stejný jako chladicí kapalina: je to voda! Při rychlých neutronů strike atomy vodíku v H2O, zpomalují hodně (jako kulečníkové koule stávkující další). Existují i další dobří moderátoři, jako je grafit, beryllium, a více.
proč umírněný?
když příchozí neutron způsobí rozdělení jádra atomu, ostatní neutrony se uvolňují velmi vysokou rychlostí. Pokud lze alespoň jeden (v průměru) z těchto neutronů způsobit rozštěpení dalšího atomu paliva, je možná trvalá řetězová reakce. Jak se to stane, atomy paliva (jako uran) s větší pravděpodobností absorbují neutron svištící, pokud to jde pomalu (viz Obrázek 1). Mnoho návrhů reaktorů tedy používá moderátory k usnadnění řetězové reakce.
Obrázek 1 pravděpodobnost rozdělení jádra U235 vs. energie příchozího neutronu. Všimněte si, kolik pravděpodobnějšího štěpení je pro pomalejší neutrony. Všimněte si také logaritmické stupnice.
Výběr moderátora materiál
Některé materiály jsou lepší na zpomalení neutronů než ostatní. Zachování energie a hybnosti, zákony vysvětlit, že neutron (hmotnost 1) nemůže zpomalit moc po srážce s těžkým jádrem, jako palivo atom (hmotnost 235). Při srážce s vodíkem (hmotnost 1) však může neutron ve skutečnosti velmi zpomalit. Představte si, že se ping-pongový míč odrazí od bowlingové koule, na rozdíl od stejného pingpongového míče, který se srazí s jiným pingpongovým míčem. Je zřejmé, že ping-pongový míček bude lépe zpomalovat věci. Takže jaký materiál má v sobě mnoho světelných prvků, jako je vodík,a bude dobrým moderátorem? Starý dobrý H2O dělá trik a dává jméno lehkovodním reaktorům.
proč mít oddělený moderátor a palivové hrudky?
můžete smíchat moderátora a palivo dohromady, ale je mnohem lepší je udržovat odděleně. Neutrony mohou být paraziticky absorbovány palivem, protože zpomalují reakce, které soutěží s štěpením. Takže pokud můžete mít rychlý neutron přesunout do moderátora, kde to bude zpomalit „v klidu“, tj. tam, kde nejsou žádné silné neutronové tlumiče, a pak mít to re-enter paliva jako pomalý neutron, kde je pravděpodobnost štěpení je velmi vysoká, pak to bude jednodušší, aby se vaše řetězová reakce práci. Tato skutečnost byla vyžadována v prvním reaktoru CP-1, který používal přírodní uran, protože na počátku 40. let nebyl obohacený uran.
co je termální vs. Rychlý reaktor?
Tepelné neutrony mají moderátoři, které umožňují mnoho neutrony zpomalit tepelné energie (tj. rychlost, že atomy vibrují v okolních materiálů vzhledem k jejich teploty) vzhledem k tomu, že rychlé reaktory nemají moderátor a jejich neutrony zůstat při vysokých energiích (tj. rychle).
- Rychlé Reaktory
- Evaluated Nuclear Data File 7