Nick Touran, Ph. D.
ydinreaktorin moderaattori on aine, joka hidastaa neutroneja. Perinteisissä ydinreaktoreissa moderaattori on sama asia kuin jäähdytysneste: se on vettä! Kun nopeat neutronit iskevät VETYATOMEIHIN H2o: ssa, ne hidastuvat paljon (kuin biljardipallo iskisi toiseen). On olemassa muita hyviä moderaattoreita, kuten grafiittia, berylliumia ja paljon muuta.
miksi kohtalainen?
kun saapuva neutroni aiheuttaa atomin ytimen halkeamisen, vapautuu muita neutroneja hyvin suurella nopeudella. Jos ainakin yksi (keskimäärin) näistä neutroneista saadaan aiheuttamaan toisen polttoaineatomin halkeamista, on jatkuva ketjureaktio mahdollinen. Kuten se tapahtuu, polttoaineatomit (kuten uraani) ovat todennäköisesti absorboivat neutroni whizzing by jos se etenee hitaasti (KS.Kuva 1). Niinpä monissa reaktorimalleissa käytetään moderaattoreita, jotta ketjureaktio olisi helpompi saavuttaa.
Kuva 1 todennäköisyys jakaa U235-ydin vs. tulevan neutronin energia. Huomaa, kuinka paljon todennäköisempää fissio on hitaammille neutroneille. Huomaa myös logaritminen asteikko.
moderaattorimateriaalin valitseminen
jotkut materiaalit hidastavat neutroneja paremmin kuin toiset. Energian säilymisen ja liikemäärän lait selittävät, että neutroni (massa 1) ei voi hidastaa paljoakaan törmättyään raskaaseen ytimeen, kuten polttoaineatomi (massa 235). Törmäyksessä vedyn (massa 1) kanssa neutroni voi kuitenkin itse asiassa hidastaa hyvin pitkälle. Kuvittele pingispallon kimpoavan keilapallosta sen sijaan, että sama pingispallo törmäisi toiseen pingispalloon. On selvää, että pingispallo hidastaa asioita paremmin. Joten missä materiaalissa on paljon kevyitä elementtejä, kuten vetyä, ja se tekee hyvän moderaattorin? Vanha kunnon H2O tekee tempun antamalla nimen kevytvesireaktoreille.
miksi on erilliset moderaattori-ja polttoainepakkaukset?
moderaattorin ja polttoaineen voisi sekoittaa keskenään, mutta on paljon parempi pitää ne erillään. Polttoaine voi absorboida neutroneja loisimalla niiden hidastuessa reaktioissa, jotka kilpailevat fission kanssa. Joten jos voit saada nopeasti neutronin siirtyä moderaattoriin, jossa se hidastaa ”rauhassa”, eli jossa ei ole vahvoja neutroniabsorbereita, ja sitten se tulee takaisin polttoaineeseen hitaana neutronina, jossa fissiotodennäköisyys on erittäin suuri, niin se on helpompi saada ketjureaktio toimimaan. Tätä edellytettiin ensimmäisessä reaktorissa, CP-1: ssä, jossa käytettiin luonnonuraania, koska rikastettua uraania ei ollut vielä 1940-luvun alussa.
mikä on lämpö vs. Nopea reaktori?
Termisillä neutroneilla on hidastimet, joiden avulla monet neutronit hidastuvat lämpöenergioiksi (eli nopeuteen, jolla atomit värähtelevät ympäröivissä materiaaleissa lämpötilansa vuoksi), kun taas nopeilla reaktoreilla ei ole hidastinta ja niiden neutronit pysyvät korkeilla energioilla (eli ne liikkuvat nopeasti).
- Nopeat Reaktorit
- Arvioitu Ydinainedata 7