|
Атомная электростанция Мы достаточно узнали о ядре и приступаем теперь к решению основной задачи этой главы — описанию атомной электростанции. Скажем сразу: изотоп уран-235 не годится в качестве топлива для такой электростанции. Не годится из-за сложности его выделения из смеси, а значит, высокой стоимости. Если бы удалось построить атомную электростанцию с топливом в виде чистого урана-235, то энергия такой станции стоила бы фантастически дорого. Поступают иначе. В качестве топлива используют природный уран со всеми содержащимися в нем изотопами. А чтобы заставить участвовать в реакции все имеющиеся в топливе атомы урана-235, излучаемые при делении ядер нейтроны искусственно замедляют, пропуская их через какое-либо вещество, например через графит. Попадая в графит, нейтроны не захватываются ядрами углерода и после многократных взаимодействий снижают свою энергию. В результате резко увеличивается вероятность захвата нейтронов ядром урана-235. Выглядит все это следующим образом. Между урановыми блоками размещают стержни замедлителя нейтронов — графита. Стержни можно поднимать и опускать. Настраиваются они так, чтобы получить требуемую скорость реакции. Если скорость реакции почему-либо увеличивается — стержни автоматически опускаются, скорость реакции уменьшается — стержни поднимаются. Автомат управления стержнями — неотъемлемая составная часть всякого атомного реактора. Реакция деления ядер урана-235 происходит в основном по такой схеме. Ядро захватывает нейтрон и распадается на два осколка: ядро изотопа ксенона со 139 нуклонами и ядро изотопа стронция с 95 нуклонами. Кроме того, в результате деления образуются два нейтрона, которые после замедления используются для поддержания цепной реакции. Ядро стабильного изотопа ксенона содержит 136 нуклонов, ядро стабильного изотопа стронция — 88 нуклонов. Получающиеся в результате деления осколки обладают большим избытком нейтронов и, следовательно, неустойчивы. Они испытывают несколько последовательных бета-распадов, в результате которых ксенон превращается в стабильный изотоп лантана. Что происходит с ядрами изотопа уран-238, из которых на 99 % состоит ядерное горючее? Ядро урана-238 не делится, но оно может захватить нейтрон и превратиться в изотоп уран-239. Этот изотоп бета-радиоактивен с периодом полураспада 23 мин. После испускания электронов уран-239 превращается в трансурановый элемент нептуний с атомным номером 93. Нептуний не существует в природе, и впервые его получили в лаборатории в процессе опытов по облучению урана нейтронами. Нептуний бета-радиоактивен с периодом полураспада 2,4 дня. В результате испускания электронов ядро нептуния превращается в ядро еще одного трансуранового элемента — плутония с атомным номером 94. Плутоний также отсутствует в природе. — 112 —
|