В качестве замедлителя нейтронов используется графит плутоний бериллий бетон

Обновлено: 01.05.2024

Один из наиболее эффективных способов осуществления цепной ядерной реакции - деление ядер урана при облучении их медленными нейтронами. Энергия таких нейтронов меньше, чем энергия нейтронов, образующихся при делении ядер, поэтому возникает необходимость в замедлителях нейтронов.

Хорошим замедлителем нейтронов является так называемая тяжелая вода, то есть вода, в молекулах которой атомы водорода заменены атомами дейтерия. Она намного предпочтительнее обычной воды, которая не только замедляет нейтроны, но и поглощает их.

В качестве замедлителя нейтронов используют также чистый графит - он тоже замедляет нейтроны, не поглощая их.

«Замедляющие» свойства дейтерия и графита обусловлены тем, что массы ядер этих веществ сравнительно невелики: благодаря этому при столкновениях с нейтронами такие ядра эффективно «отбирают» у нейтронов значительную часть их кинетической энергии. При взаимодействии же с более тяжелыми ядрами нейтроны изменяли бы свой импульс, но их энергия оставалась бы практически неизменной.

Квантовая физика. 2014

Смотрите также похожие статьи.

Квантовая физика

Ведь для успешного расщепления ядра урана требуется, чтобы нейтрон обладал достаточной кинетической энергией. Зачем же эту энергию специально уменьшать?

Для увеличения вероятности распада ядра. В ядерной физике эта вероятность описывается через так называемые поперечные сечения, которые имеют размерность площади. Когда нейтрон попадает в ядро урана 235, это может вызвать: 1)деление ядра на осколки (реакция деления) ; 2)образование нового изотопа (реакция поглощения) ; 3)выброс нейтрона из ядра (реакция рассеяния) . Каждая реакция характеризуется своим собственным сечением. А величина сечений зависит от скорости налетающего нейтрона. Так вот очень интересная особенность состоит в том, что сечение реакции деления имеет максимальное значение при скоростях нейтрона, характерных для комнатных температур. А с увеличением скорости величина сечения деления резко падает.

Когда ядро урана разваливается на осколки с испусканием нескольких новых нейтронов, эти нейтроны имеют очень высокую скорость и, как результат, очень маленькое поперечное сечение реакции деления. Поэтому когда они в свою очередь столкнутся с новыми ядрами урана, больше шансов будет на то, что они либо останутся в самом ядре с образованием нового изотопа (поглощение) , либо просто вылетят из ядра без всяких последствий для него (рассеяние) . А чтобы произошла реакция деления, нейтроны надо затормозить. Вот для этого и служит замедлитель: вещество из наиболее лёгких элементов таблицы Менделеева (обычная или тяжёлая вода, графит, бериллий) . Сталкиваясь с атомами замедлителя, нейтрон отдаёт им свою энергию и его скорость падает. Такие медленные нейтроны, выйдя из слоя замедлителя, потом очень эффективно разваливают ядра урана на осколки.

Причина малой вероятности реакции деления на высоких скоростях состоит скорее всего в малом времени взаимодействия нейтрона с ядром: нейтрон просто не успевает встроиться в структуру ядра и перевести его в возбуждённое состояние. И кинетическая энергия нейтрона в этом процессе особой роли не играет. Ядро урана 235 уже находится очень близко к порогу устойчивости и внедрение дополнительного нейтрона в ядро ведёт к превышению этого порога.

Для того что бы можно было регулировать и поддерживать мощность реактора. Нада мощность повысить - маленько поднял стержни, нада заглушить - опустил на максимум. Это как педаль гада в машине. История, когда в зоне реактора было меньше стержней чем положено случилась в Чернобыле - они просто не успевали поглощать нейтроны и пошел неконтролируемый лавинообразный ядерный процесс.

Дмитрий Nortex Мастер (1605) Графитовые стержни это и есть замедлители. Если не впадать в принцип работы реактора с головой то это довольно достоенное объяснение.

Дмитрий, графитовых стержней ни в одном ядерном реакторе нет. В некоторых из них есть графитовый заполнитель (блоки графита, которые лежат в активной зоне реактора без всякого движения). Назначение графита - замедлить вылетающие из урановых ядер нейтроны до комнатных температур, когда они очень эффективно разваливают новые ядра урана на осколки. А есть в реакторах поглощающие и регулирующие стержни, выполненные из элементов периодической таблицы с максимальным сечением поглощения медленных нейтронов (бор или бористая сталь, кадмий, гафний). Их цель - усилить или ослабить протекание ядерной реакции деления через ослабление или усиление вредного поглощения нейтронов.

Дело в том, что уран 238 при захвате нейтрона не распадается, а поглощает нейтрон. Правда, образующийся изотоп нестабилен и в конце концов получится тоже расщепляющийся плутоний, но когда это будет.. . Но уран 238 поглощает только быстрые нейтроны, с достаточно большой энергией. В реакторах испольуется смесь урана 235 и урана 238 - так называемый обогащенный уран (ураном 235), но в основном там все же уран 238. Используя замедлитель, мы замедляем нейтроны до степени, когда они поглощаются только делящимся при их захвате ураном 235 и потери за счет урана 238 невелики. Тем не менее часть не успевших замедлиться нейтронов все же поглощается ураном 238, так что в реакторе появляется плутоний, который позднее выделяется из отработанных топливных элементов и идет на производство ядерного оружия, для которого он гораздо лучше подходит из-за физико-химических свойств.

Краб, Ваше объяснение неверно. Уран 238 тоже может делиться на осколки, хоть и заметно хуже, чем уран 235. Есть даже реакторы на быстрых нейтронах, где основная реакция деления идёт на атомах урана 238. Кажется, это 4й блок Белоярской АЭС на Урале, хотя точно уже не помню.

Нет, для успешного расщепления ядра урана не требуется, чтобы нейтрон обладал кинетической энергией. Чем меньше энергия нейтрона - тем больше вероятность того, что он поделит ядро урана (для энергий 0,1 электрон-вольта и меньше).

ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ
в-во, используемое для уменьшения энергии нейтронов в ядерных реакторах; является составной частью активной зоны. В качестве 3. н. могут применяться в-ва, обладающие малыми массовыми числами, - водород, углерод, бериллий. Практически используются материалы, содержащие эти в-ва, - обыкновенная и тяжёлая вода, графит, оксид бериллия, органич. жидкости. Жидкий 3. н. часто одновременно служит теплоносителем.

Вода, графит, натрий

в основном, всё же, вода.

Валерий Кулягин Просветленный (39942) Вода - отличный замедлитель, а в качестве теплоносителя, сейчас, чаще используют натрий.

лучшие дейтерий, гелий, бериллий. несколько хуже углерод, кислород, неон. ещё хуже водород и цирконий.
Натрий не является замедлителем, он только теплоноситель в реакторах на быстрых нейтронах и может использоваться как поглотитель в реакторах на медленных. Но не используется, так как после поглощения нейтрона это излучатель весьма жесткого гамма излучения.
Лучшие поглотители Гафний, гадолиний и серебро. чуть хуже кадмий и бор.

вот как раз именно ЭТО мы не знаем

что любопытно
автор вопроса смолчит
и лишних вопросов не задаст

Ядерная реакция это контролируемый радиоактивный распад. Герметичная капсула в которой находится уран 235. Внутри этой капсулы при определенных условиях (начинается реакция) повышается давление и температура, которая в реакторе отводится вставленными в капсулу графитовыми стержнями. Т. е. графитовый стержень наполовину внутри капсулы а наполовину вне ее, сама же капсула остается герметичной. Графит одно из самых температуро устойчивых веществ на земле, он просто раскаляется до красна и нагревает воду. Т. е. то что называют "замедлитель реакции" является просто отводом переизбытка температуры из реактора. Если стержни не охлаждать водой (теплоносителем), то реактор просто взорвется. Вода выполняет такие функции - охлаждает графитовые тигли - стержни и дает пар для работы генератора, который в свою очередь вырабатывает электрический ток для потребителя. Сегодня в качестве теплоносителей могут применять свинец, а в качестве "замедлителей реакции" более температуро устойчивые соединения.. Но суть работы ядерного реактора остается неизменной.

Тут немало чуши.

В ЯР не используют контакт графита с водой - он непрочен, не особо герметичен, да и вступает в реакции с водой при выс. т-рах.

И совершенно нет понимания, что замедлитель нейтронов и замедлитель реакции - это абсолютно разные вещи.

Это в современных не используют, а в первых ректорах именно так и поступали, когда надо было извлекать температуру. Про "замедлитель нейтронов" будете бабушкам на улице рассказывать, в реальном реакторе этим "замедлителем" является процесс отвода переизбытка температуры из реактора. Потому что продуктом радиоктивного распада является именно температура. И не надо встревать в тему, если не соображаешь в ней.

Замедле́ние нейтро́нов — процесс уменьшения кинетической энергии свободных нейтронов в результате их многократных столкновений с атомными ядрами вещества. Вещество, в котором происходит процесс замедления нейтронов, называется замедли́телем. Замедление нейтронов применяется, например, в ядерных реакторах на тепловых нейтронах.

Содержание

Общие сведения

Вещество	N	t, мксек	L_Б, см
Свинец	1600	1300	200
Графит	110	70	43
Вода	23	3	13

Среднее число столкновений N, среднее время замедления t и среднее квадратичное удаление L_Б нейтрона от источника при замедлении нейтрона в неограниченной среде от энергии 1 МэВ до энергии 0,1 эВ

В процессе замедления нейтронов образуются т. н. тепловые нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии со средой, в которой происходит замедление. Средняя энергия теплового нейтрона при комнатной температуре равна 0,04 эВ.

В процессе замедления часть нейтронов поглощается ядрами или вылетает из среды наружу, то есть теряется. В замедлителях, содержащих лёгкие ядра, потери на поглощение малы и большая часть нейтронов, испущенных источником, превращается в тепловые нейтроны, при условии, что размеры замедлителя достаточно велики, по сравнению с размером L_Б.

Особенности применения

К числу лучших замедлителей, широко используемых в ядерной физике и ядерной технике для превращения быстрых нейтронов в тепловые, относятся вода, тяжёлая вода, бериллий, графит.

Достоинства обычной воды как замедлителя — её доступность и дешевизна. Недостатками воды являются низкая температура кипения (100 °C при давлении 1 атм) и поглощение тепловых нейтронов. Первый недостаток устраняется повышением давления в первом контуре. Поглощение тепловых нейтронов водой компенсируют применением ядерного топлива на основе обогащённого урана.

Тяжёлая вода

Тяжёлая вода по своим химическим и теплофизическим свойствам мало отличается от обычной воды. Она практически не поглощает нейтронов, что даёт возможность использовать в качестве ядерного топлива природный уран в реакторах с тяжеловодным замедлителем. Недостатком тяжёлой воды является её высокая стоимость.

Графит

Природный графит содержит до 20 % различных примесей, в том числе и бор, хороший поглотитель. Поэтому природный графит непригоден как замедлитель нейтронов. Реакторный графит получают искусственно из смеси нефтяного кокса и каменноугольной смолы. Сначала из смеси прессуют блоки, а затем эти блоки термически обрабатывают при высокой температуре. Графит имеет плотность 1,6—1,8 г/см 3 . Он сублимирует при температуре 3800—3900 °C. Нагретый в воздухе до 400 °C графит загорается. Поэтому в энергетических реакторах он содержится в атмосфере инертного газа (гелий, азот).

Бериллий

Бериллий один из лучших замедлителей. Он имеет высокую температуру плавления (1282 °C) и теплопроводность, совместим с углекислым газом, водой, воздухом и некоторыми жидкими металлами. Однако, в пороговой реакции 9 Be(n, 2n)2α возникает гелий, поэтому при интенсивном облучении быстрыми нейтронами внутри бериллия накапливается газ, под давлением которого бериллий распухает. Применение бериллия ограничено также его высокой стоимостью. Кроме того, бериллий и его соединения весьма токсичны. Из бериллия изготавливают отражатели и вытеснители воды в активной зоне исследовательских реакторов.

в-во, используемое для уменьшения энергии нейтронов в ядерных реакторах; является составной частью активной зоны. В качестве 3. н. могут применяться в-ва, обладающие малыми массовыми числами, - водород, углерод, бериллий. Практически используются материалы, содержащие эти в-ва, - обыкновенная и тяжёлая вода, графит, оксид бериллия, органич. жидкости. Жидкий 3. н. часто одновременно служит теплоносителем.

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое "ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ" в других словарях:

ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ — вещество, используемое для уменьшения энергии нейтронов в ядерных реакторах. Хорошие замедлители нейтронов графит, обычная и тяжелая вода, соединения бериллия … Большой Энциклопедический словарь

ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ — вещество с малым массовым числом (водород, бериллий, бор, углерод), служащее для уменьшения энергии нейтронов в ядерных реакторах; используется в качестве составной части активной зоны … Большая политехническая энциклопедия

Замедлитель нейтронов — материал, эффективно замедляющий высокоэнергетические нейтроны. Источник: ПОСТАНОВЛЕНИЕ Ростехнадзора от 20.12.2005 N 15 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ И ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ ФЕДЕРАЛЬНЫХ НОРМ И ПРАВИЛ В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ ПРАВИЛА ЯДЕРНОЙ… … Официальная терминология

замедлитель нейтронов — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN moderator of neutrons … Справочник технического переводчика

Замедлитель нейтронов — материал, эффективно замедляющий высокоэнергетические нейтроны. Источник: НП 063 05: Правила ядерной безопасности для объектов ядерного топливного цикла … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

замедлитель нейтронов — вещество, используемое для уменьшения энергии нейтронов в ядерных реакторах. Хорошие замедлители нейтронов графит, обычная и тяжёлая вода, соединения бериллия. * * * ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ, вещество, используемое для… … Энциклопедический словарь

замедлитель нейтронов — neutronų lėtiklis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Medžiaga, naudojama neutronų energijai branduoliniuose reaktoriuose mažinti. atitikmenys: angl. neutron moderator vok. Bremssubstanz, f; Moderator, m; Neutronenmoderator, m rus.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ — в во, используемое для уменьшения энергии нейтронов в ядерных реакторах. Хорошие З.н. графит, обычная и тяжёлая вода, соед. бериллия … Естествознание. Энциклопедический словарь

графитный замедлитель нейтронов — grafitinis neutronų lėtiklis statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Branduolinių reaktorių neutronų lėtiklis, pagamintas iš grafito. Tokie neutronų lėtikliai naudojami LWGR (Light Water Cooled Graphite Moderated Reactor –… … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

замедлитель (в атомной энергетике) — замедлитель Вещество, применяющееся для уменьшения кинетической энергии нейтронов за счет соударений их с ядрами этого вещества. [ГОСТ 23082 78] замедлитель (нейтронов) — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский… … Справочник технического переводчика

Читайте также: