Большой энциклопедический политехнический словарь - ядерный реактор

атомный реактор, устройство для осуществления и поддержания управляемой цепной ядерной реакции. Первый Я. р. пущен в 1942 в США (в СССР в 1946). Основу любого Я. р. составляет активная зона, где находится ядерное топливо и происходит реакция деления ядер, сопровождающаяся выделением энергии. Через активную зону протекает теплоноситель, отводящий тепловую энергию. Делящееся в-во в твёрдом виде (металлы, оксиды, карбиды) собирается в т. н. тепловыделяющие элементы (гетерогенный реактор) или значительно реже в виде взвеси или р-ра равномерно размещается в теплоносителе (гомогенный реактор). Для уменьшения потерь нейтронов вследствие вылета их из активной зовы последняя окружается отражателем нейтронов. Для защиты обслуживающего персонала от воздействия ядерных излучении Я. р. имеет биологическую защиту.

В качестве делящегося в-ва в Я. р. применяют ²³⁵U, ²³⁹Pu, ²³³U. Если активная зона, кроме ядерного топлива, содержит замедлитель нейтронов (графит, вода и др. в-ва, содержащие лёгкие ядра), то осн. часть делений происходит под действием тепловых нейтронов {тепловой реактор). Если замедлителя в активной зоне нет, осн. часть делений вызывается быстрыми нейтронами с энергией св. 10 кэВ (быстрый реактор). Возможны также Я. р. на промежуточных нейтронах с анергией 1 1000 эВ.

Осн. хар-ка Я. р. его мощность. Мощность в 1 МВт соответствует цепной реакции, в к-рой происходит 3*10¹⁶ актов деления в 1 с. Состояние Я. р. характеризуется эффективным коэфф. размножения нейтронов Кэф в активной зоне или реактивностью р=(Кэф 1)/Кэф. Если Кэф > 1, то цепная реакция нарастает во времени, Я. р. находится в надкритич. состоянии и его реактивность р > 0; если Кэф < 1, то реакция затухает, реактор подкритичен, р < 0; при Кэф =1, р = 0 реактор находится в критич. состоянии, идёт стационарный процесс, и число делений постоянно во времени. Регулирование ядерной реакции осуществляется разл. способами, приводящими к изменению баланса нейтронов: введением в активную зону или выведением из неё поглотителей нейтронов, перемещением части отражателя, перемещением объёмов делящегося в-ва в активной зоне, изменением состава или концентрации лёгких ядер в замедлителе. Миним. кол-во делящегося в-ва и миним. размеры активной зоны, при к-рых цепная реакция возможна, наз. соответственно критич. массой и критич. объёмом Я. р. Наименьшей критич. массой обладают Я. р. с топливом в виде растворов солей чистых делящихся изотопов в воде и с водяным отражателем нейтронов. Напр., для ²³⁵U критич. масса составляет 0,8 кг, для ²³⁵Рu 0,5 кг, для ²⁵¹Cf 10 г. Для уменьшения утечки нейтронов активной зоне придают сферич. или близкую к сферич. форму, например цилиндра с высотой порядка диаметра или куба.

Различают экспериментальные реакторы, предназнач. для изучения разл. физ. величин, необходимых для проектирования и эксплуатации Я. р.; исследовательские реакторы, в к-рых потоки нейтронов и у-квантов используются для исследований в ядерной физике, физике твёрдого тела, радиац. химии, материаловедении, биологии и др.; реакторы-размножители, предназнач. для воспроизводства ядерного топлива, в т. ч. ²*'Ри; энергетические реакторы, в к-рых энергия, выделяющаяся при делении ядер, используется для выработки электроэнергии, теплофикации, опреснения мор. воды, в силовых установках на кораблях. Мощность (тепловая) совр. Я. р. достигает 3 5 ГВт (энергетич. Я. р.).

Типы ядерных реакторов: а, б и в гетерогенные; г и д гомогенные; а с твёрдым топливом и твёрдым замедлителем; б с твёрдым топливом и жидким замедлителем, являющимся одновременно теплоносителем; в с жидким топливом (раствором или расплавом), являющимся одновременно теплоносителем; г с жидкой смесью топлива и замедлителя, являющегося одновременно теплоносителем; д с твёрдой смесью топлива и замедлителя; 1 отражатель; 2 топливо; 3 замедлитель; 4 теплоноситель

Большой энциклопедический политехнический словарь

2004