V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Jelikož kovový uran neměl
dobré tepelně-mechanické vlastnosti, používá formě kysličníků (UO2), popř. současné době existuje celá řada typů jaderných reaktorů
provozovaných různých zemích některá nová technická řešení vyvíjejí. Zmíníme zde stručně jen několik
nejdůležitějších typů jaderných reaktorů. Zr), ojediněle sloučeniny karbidové. generátoru. Jako
moderátor nejčastěji používá voda, grafit nebo těžká voda (obsahující deuterium).3 Jaderné reakce
neutrony téměř neabsorbují dynamiku štěpné reakce neovlivňují. Nejčastějším chladivem voda, ojediněle těžká voda. Dalším štěpným materiálem plutonium 239Pu a
ve speciálním uspořádání (FBR reaktory) uran 238U, popř.2008 12:13:33]
. Při podstatném snížení výkonu reaktoru nebo jeho
odstavení však rovnováha narušena reaktoru začíná hromadit 135
Xe, nějž poločasem 6,7hod. Dalším nuklidem, který může ovlivnit neutronovou rovnováhu reaktoru, je
149Sm, který účinný průřez absorbce neutronů cca 4. grafitovém bloku kolmo procházejí chladicí kanálky (trubky), nichž jsou umístěny palivové
články obohaceným uranem.
*) Stojí zmínku, právě "xenonová otrava" při odstavování reaktoru Černobylu sehrála důležitou desorientační úlohu při
chybách operátorů, které nakonec vyústily fatální havárii reaktoru, jak popsáno níže.cz/JadRadFyzika3. doby prošlo konstrukční řešení
reaktorů řadou změn technických zdokonalení. Druhy jaderných reaktorů lze třídit podle několika základních hledisek:
q Palivo,
tj.
q Kinetická energie neutronů
Podle použitého štěpného materiálu mechanismu štěpné reakce vyvolání štěpení potřeba použít neutrony o
vhodných energiích, což výrazně ovlivňuje konstrukci reaktoru.)→ 149Sm. CO2 nebo He. Ochlazená pára kondenzovaná
http://astronuklfyzika. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. Vzhledem menšímu účinnému průřezu menšímu
množství srovnání xenonem otrava reaktoru samariem většinou malá.10.)→ 149Pm(51hod.104 Tvoří štěpných produktech množství 1,13% jakožto
rozpadový produkt řady: 149Nd(2hod.htm (17 34) [15. reaktorech pracujících při vysokých teplotách, kde požadován
vysoce účinný přenos tepla, používají tekuté kovy především sodík draslík, olovo nebo vizmut.
Pro tento účel musí mít chladicí látka některé specifické vlastnosti: musí být stabilní vůči vysokým dávkám záření,
malý účinný průřez pro záchyt neutronů, dobré tepelné hydrodynamické vlastnosti, nesmí vést reakcím (korozi)
s konstrukčním materiálem reaktoru.
q Moderátor
Moderátory jsou důležitou součástí aktivní zóny reaktorů, nichž štěpení vyvoláváno tepelnými neutrony.
Různé konstrukce radiační bezpečnost jaderných reaktorů
První jaderný reaktor pro výrobu elektrické energie byl spuštěn r.1954 Obninsku. Nejčastěji používají pomalé tzv.RNDr.generace
První generace reaktorů byly jednookruhové, moderátorem byl grafit chladivem voda, jejíž pára vedena přímo do
turbíny.
Grafitem moderované vodou chlazené reaktory 1. použitý štěpný materiál. Chladicími kanálky zezdola nahoru proudí voda, která uvolňovanou energií ohřívá,
odvádí teplo reaktoru horní části mění páru, vedenou turbíny el. tepelné
neutrony energií cca (0,02-0,5) eV, vznikající zpomalováním primárních neutronů uvolněných při štěpení v
moderátorech. Liší uspořádáním paliva (homogenní uspořádání, rozmístění palivových článků formě tyčí kapslí
a pod. stále
přeměňuje již vytvořený 135I. speciálních reaktorech FBR štěpení dalším reakcím používají rychlé neutrony o
energiích cca 1keV asi 1,5MeV.
q Chladivo
Úkolem chladiva odvádět teplo vznikající štěpnými jadernými reakcemi aktivní zóny reaktoru dalšímu využití. Takové konstrukce byly např.
q Konstrukční uspořádání
V souvislosti výše uvedenými fyzikálními aspekty vznikla celá řada variant konstrukčního uspořádání jaderných
reaktorů. reaktory typu RBMK ("reaktor vysokého výkonu, kanálkový") používané jaderné
elektrárně Černobylu.), provedením reaktorové nádoby chlazení (reaktor kanálkového typu, reaktor tlakovou nádobou, počet
okruhů jednookruhový, primární sekundární okruh), technickým řešením regulace chodu reaktoru atd. slitin jinými kovy (málo
pohlcujícími neutrony, např. 1. Většinou uran 235U směsi 238U, buď přírodní směs, nebo častěji obohacený
235U (obohacení používá buď nízké 5%, střední 20%, nebo vysoké 95%). budoucnu thorium 232Th (technologie ADTT). Tato "xenonová otrava" pak způsobí, reaktor pak několik hodin není schopen znovu
začít pracovat, než 135Xe rozpadne *). Při vysokých tlacích se
někdy používají plyny, např. reaktorů pracujících s
rychlými neutrony moderátor nevyskytuje
