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.
htm (21 34) [15. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika..j. Nejrozšířenější isotop uranu 238
U (představuje 99,3% přírodního uranu) lze
rozštěpit pouze rychlými neutrony kinetickou energií vyšší než 1,2MeV přímému použití řetězové
štěpné reakci nehodí.2008 12:13:33]
. Pro chlazení primárním okruhu proto nepoužívá voda (která
by ostatně zpomalovala neutrony), ale např.. Druhou cestu budoucnosti (urychlovačem řízenou
transmutační technologii) zmíníme níže, první již nyní používaný způsob tento:
Rychlé množivé reaktory uran-plutoniovým palivovým cyklem
Ozařováním jádra 238U neutrony dochází reakci:
238U92(n,γ)239U92 →(β−;25min)→ 239Np93 →(β−;2,3dnů)→ 239Pu94 ,
při níž vzniká důležitý transuranový prvek plutonium 239Pu *), které stejně jako 235U štěpí pomalými
neutrony nastává něj řetězová jaderná reakce dokonce při podstatně menším kritickém množství (cca
10kg) než uranu; může tedy být využito jaderném reaktoru. Množivé reaktory. Existují však další těžká jádra schopná štěpné reakce
pod vlivem neutronů.3 Jaderné reakce
rázových vlnách takových oblacích mohou vzniknout zhuštěniny podmínkami pro spuštění řetězové štěpné reakce; ve
srovnání mohutným tokem energie výbuchu supernovy však energie uvolněná při řetězové štěpné reakci nemá větší
astrofyzikální význam. Transurany.
Další štěpné materiály.10. roztavený kovový sodík, který mnohem lepší tepelnou
vodivost mnohem vyšší teplotu varu (téměř 900°C) než voda. "Přebytečné" neutrony při štěpení 233U tedy transmutují thorium 232 uran 233, takže
štěpný materiál 233U zde "zmnožuje" úkor thoria.104let, snadno kontaminuje,
má vysokou radiotoxicitu chemickou toxicitu) při větším množství velké riziko radiační havárie.
Množivé reaktory thorium-uranovým palivovým cyklem
Podobným způsobem uvažuje možnosti využít thorium 232
Th, které záchytem neutronů
měnilo 233Th β-rozpadem postupně (přes 233Pa) transmutovalo uran 233
U:
232Th90(n,γ)233Th90 →(β−;12min)→ 233Pa91 →(β−;27dnů)→ 233U92 . uranu
238U zde tedy neustále vzniká plutonium; pro zvýšení výtěžku plutonia aktivní zóna obohaceného
štěpného materiálu obklopena dodatečnou vrstvou 238U (neobohaceného). Existují však dvě cesty, jak uran 238 thorium
232 využít pro štěpení získání jaderné energie. Pro své nízké kritické
množství zneužíván m. Necelé dva neutrony se
průměrně spotřebují další štěpení zbytek, tedy průměru něco více než jeden neutron, zachycen
jádry 238U, přičemž vzniká 239U, který výše uvedenými transmutacemi mění plutonium 239Pu..RNDr. jako roznětka termonukleárních jaderných zbraní.
Tohoto způsobu využití 238U používá reaktorech rychlými (nezpomalenými) neutrony, které
nemají moderátor, ale obsahují více štěpitelného materiálu (239Pu, 235U) formě více obohaceného
uranu 238 cca 20-50% (účinný průřez plutonia uranu pro štěpnou reakci rychlými neutrony nižší
než pro pomalé neutrony). Vyšší koncentrace štěpného materiálu vede intenzívnějšímu uvolňování
tepla aktivní zóně jednotku objemu. Tento proces může probíhat jak rychlými, tak s
http://astronuklfyzika. Reaktory tohoto druhu se
někdy nazývají rychlé množivé reaktory FBR (Fast Breeder Reactor), neboť využití rychlých neutronů
se nich "zmnožuje" štěpný materiál plutonium, kterého vzniká něco více, než spotřebuje štěpení.
*)Plutonium 239 značně nebezpečným radionuklidem: α-radioaktivní poločasem 2,44.
Prostřednictvím plutonia možno principu zhodnotit více než 90% uranu 238 tím přírodního uranu)
a zmnohonásobit tak dostupné přírodní zdroje štěpného materiálu pro jadernou energetiku. Podobná situace thoria 232
Th.cz/JadRadFyzika3.
Při štěpení 239Pu rychlými neutrony vznikají průměru 3,02 nové neutrony.
Uran 233 stejně dobrým štěpným materiálem, schopným řetězové štěpné reakce, jako 235U či
plutonium 239.
Štěpení těžkých atomových jader jejich využití jaderném reaktoru jsme zatím ukázali nejčastějším
příkladu uranu 235U (podobné vlastnosti jeví 233U). 1
