Do
uzyskiwania energii jądrowej wykorzystuje się uran
,który w wyniku rozczepienia emituje dużą ilość energii, przy małym jego
zużyciu. Paliwo jądrowe, wykorzystywane jest w elektrowniach atomowych, do
podgrzania danej substancji lub gazu (tj. woda, gdyż jest ona szeroko dostępną,
oraz ma wiele innych właściwości).
Budowa
reaktora jądrowego
Reaktor jądrowy jest to urządzenia, które służy do wytwarzania kontrolowanej reakcji łańcuchowej i jej podtrzymywania, tj. ciągłego pozyskiwania energii z rozczepiania jąder atomów promieniotwórczych
W prętach paliwowych znajduje się uran, który jest paliwem, jednak zawartość izotopu rozczepianego 235U, została zwiększona do kilku procent, a w reaktorach badawczych nawet kilkadziesiąt procent. Takim materiałem nazywamy uranem wzbogaconym, gdyż stężenie jest większe, niż występuje w uranie naturalnie występującym. Jednak kilkuprocentowe stężenie jest w miarę bezpieczne i nie dochodzi do wybuchu, również dzięki tak zwanym moderatorom. Moderator zawiera substancję która pozwala na spowolnienie neutronów. Substancją tą najczęściej jest woda, grafit lub ciężka woda (składające się z atomu tlenu i dwóch atomów deuteru). Część energii uzyskanej w tym procesie, pozwala na podgrzanie wody, wytworzenie pary pod dużym ciśnieniem, która wprawia w ruch turbiny, a dzięki indukcji wytwarza się prąd.
Reaktor jądrowy jest to urządzenia, które służy do wytwarzania kontrolowanej reakcji łańcuchowej i jej podtrzymywania, tj. ciągłego pozyskiwania energii z rozczepiania jąder atomów promieniotwórczych
W prętach paliwowych znajduje się uran, który jest paliwem, jednak zawartość izotopu rozczepianego 235U, została zwiększona do kilku procent, a w reaktorach badawczych nawet kilkadziesiąt procent. Takim materiałem nazywamy uranem wzbogaconym, gdyż stężenie jest większe, niż występuje w uranie naturalnie występującym. Jednak kilkuprocentowe stężenie jest w miarę bezpieczne i nie dochodzi do wybuchu, również dzięki tak zwanym moderatorom. Moderator zawiera substancję która pozwala na spowolnienie neutronów. Substancją tą najczęściej jest woda, grafit lub ciężka woda (składające się z atomu tlenu i dwóch atomów deuteru). Część energii uzyskanej w tym procesie, pozwala na podgrzanie wody, wytworzenie pary pod dużym ciśnieniem, która wprawia w ruch turbiny, a dzięki indukcji wytwarza się prąd.
Historia reaktorów
jądrowych sięga dziś już ok. 70lat. Jej rozwój zawdzięczamy tragicznym
wydarzeniom drugiej wojny światowej. Niestety, tak to zazwyczaj bywało w
historii, iż rozwój naukowy i technologiczny nieraz był stymulowany przez
działania wojenne.
-Pierwszy reaktor (uranowo-grafitowy) zwany CP-1 (ang. Chicago Pile no.1, "Stos chicagowski nr 1") zbudowany został na Uniwersytecie w Chicago pod kierunkiem włoskiego uczonego Enrico Fermiego. Pierwsza kontrolowana reakcja łańcuchowa została w nim zapoczątkowana 2 grudnia 1942.
-Pierwszy reaktor (uranowo-grafitowy) zwany CP-1 (ang. Chicago Pile no.1, "Stos chicagowski nr 1") zbudowany został na Uniwersytecie w Chicago pod kierunkiem włoskiego uczonego Enrico Fermiego. Pierwsza kontrolowana reakcja łańcuchowa została w nim zapoczątkowana 2 grudnia 1942.
-Podczas pierwszego demonstracyjnego pokazu zorganizowanego w grudniu przez Argonne National Laboratory zaświecono pierwsze cztery żarówki małej mocy, zasilane prądem elektrycznym wytworzonym przy pomocy reaktora jądrowego EBR-1, zlokalizowanego w National Reactor Testing Station w Idaho Falls. Reaktor EBR-1 był prototypem reaktorów chłodzonych ciekłym metalem.
- W Obnińsku w b. ZSRR została uruchomiona pierwsza doświadczalna
elektrownia jądrowa (w skali półtechnicznej) o mocy 10 MW reaktor moderowany grafitem. Reaktor ten rozpoczął
komercyjne działanie w dniu 26 czerwca 1954 roku i był prekursorem reaktorów
RBMK. Reaktor ten był eksploatowany do 29 kwietnia 2002 roku, zapewniając
ciepło do ogrzewania 2000 gospodarstw.
Problem syntezy jąder
lekkich.
Jak wiadomo, przy rozszczepieniu jąder ciężkich pierwiastków takich jak np. uran, pluton, wydziela się energia jądrowa. W przypadku jąder izotopów lekkich pierwiastków (wodór, deuter, tryt, lit itd.) energia jądrowa - odwrotnie - wydziela się przy ich syntezie. O ile do rozszczepienia potrzebne są surowce rzadkie na Ziemi i drogie, o tyle synteza, która jest notabene energetycznie wydajniejsza, opiera się na surowcach tanich, powszechnie dostępnych. Synteza lekkich jąder jest jednak znacznie trudniejsza w realizacji niż proces rozszczepienia. Dotąd zrealizowano ją tylko w bombie wodorowej, której wybuch inicjowany jest zapalnikiem w postaci bomby atomowej, gdzie zachodzi proces rozszczepienia jąder. Jest to spowodowane tym, że do efektywnej syntezy jądrowej, są potrzebne warunki które panują na słońcu (temperatura, gęstość). Wynika to z mechanizmu reakcji jądrowej, gdyż siły te oddziałują na małych odległościach.
Jak wiadomo, przy rozszczepieniu jąder ciężkich pierwiastków takich jak np. uran, pluton, wydziela się energia jądrowa. W przypadku jąder izotopów lekkich pierwiastków (wodór, deuter, tryt, lit itd.) energia jądrowa - odwrotnie - wydziela się przy ich syntezie. O ile do rozszczepienia potrzebne są surowce rzadkie na Ziemi i drogie, o tyle synteza, która jest notabene energetycznie wydajniejsza, opiera się na surowcach tanich, powszechnie dostępnych. Synteza lekkich jąder jest jednak znacznie trudniejsza w realizacji niż proces rozszczepienia. Dotąd zrealizowano ją tylko w bombie wodorowej, której wybuch inicjowany jest zapalnikiem w postaci bomby atomowej, gdzie zachodzi proces rozszczepienia jąder. Jest to spowodowane tym, że do efektywnej syntezy jądrowej, są potrzebne warunki które panują na słońcu (temperatura, gęstość). Wynika to z mechanizmu reakcji jądrowej, gdyż siły te oddziałują na małych odległościach.