Nuklea reakciujo

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo
Tipa atomelektrejo en Grafenrheinfeld (Germanujo)

Nuklea reakciujo (au reaktoro[1]) estas aranĝaĵo, en kiu nuklea ĉena reakcio okazas kaj povas esti kontrolata kaj regata.

La nomo same aplikeblas al reakciujoj kie malpezaj elementoj kunfandiĝas kaj ekkonsistigas pli pezajn atomojn, kaj al reakciujoj kie pezaj elementoj (ekz. uranio) fendiĝas en malpezajn atomojn. Nuntempe (en 2010), dum oni daŭre klopodas (ekz. la ITER-a projekto) eltrovi manieron efektivigi la unuan procezon, kiu estas teorie imagebla, en la reala vivo nur ekzistas reakciujoj, kiuj profitas tiun ĉi lastan manieron produkti energion.

Nukleaj reakciujoj utilas kaj por produkti energion en atomcentralo, kaj por funciado de ŝipoj, submarŝipojsatelitoj, kaj por produkti materialojn uzotajn aŭ uzeblajn por nuklea armilaro, kaj por elsendo de partikla radiadoradiaktivaj izotopoj.

Atomelektrejo povas konsisti el unu aŭ pliaj reakciujoj.

Historio[redakti | redakti fonton]

Oni taksas, ke la unuaj nukleaj reakciujoj estiĝis nature antaŭ ĉirkaŭ 1,7 miliardoj da jaroj. En gabonaj minejoj oni efektive eltrovis kuŝejojn de uranio kun rimarkinde sufiĉe alta centono da 235U: eblas klarigi la eltrovon nur supozante, ke pro hazarda amasiĝo de sufiĉa kvanto da uranio, kaj danke al ĉeesto de likva akvo, nature okazis atomfendiĝo. Tia hazarda ekokazo de nuklea reakcio nuntempe ne plu eblas, ĉar la plejparto el la tiama 235U jam disfalis, kaj hazarda amasiĝo de sufiĉa kvanto da tiu elemento en limitiga regiono de la terkrusto nun malverŝajnas.

La unua homfarita nuklea reakciujo estis konstruita en Usono en 1942, en la Universitato de Ĉikago, de teamo estrita de Enrico Fermi kaj Leó Szilárd. Estis amaso da 6 tunoj da uranio, 34 tunoj da urania oksido kaj 400 tunoj da grafito. Ĝi produktis nur 0,5 vatojn da energio, sed sufiĉis por pravigi la tiam pioniran teorion pri nuklea fendiĝo, kaj rolis kiel eksperimenta ŝablono por la reakciujoj produktantaj plutonion por la atombomboj en la kadro de la Projekto Manhattan.

La unua franca nuklea reaktoro estis kunstruita en Fontenay-aux-Roses (Hauts-de-Seine) de Lew Kowarski kaj Frédéric Joliot-Curie en 1948.

En la tiama Sovetunio, la reaktoro de Obninsk (en la hodiaŭa Rusio), konstruita en 1954, konsistigis la unuan atomenergiejon, tio estas, aparataro por produkti elektran energion el atoma energio. Ĝi produktis kvin megavatojn da energio dum 48 jaroj.

Laŭ la oficialaj statistikoj de Internacia Atomenergia Agentejo (IAEA), je la 31-an de decembro 2009 funkciadis 443 nukleaj reakciujoj kaj 56 estis konstruataj, ĉefe en Ĉinio, Barato, Rusio kaj Sudkoreio. 142 pliaj reakciujoj estis planataj kaj 327 estis proponataj.[2]

Funkciado[redakti | redakti fonton]

Fisio de atomkerno (neŭtronoj estas bilditaj kiel bluaj rondetoj)

Nuklea reaktoro uzas nuklean fision.

Tiu fenomeno okazas, kiam peza atomkerno, trafite de neŭtrono dividiĝas en plurajn kernojn pli malpezajn, ellasante plurajn neŭtronojn kaj grandan energion.

Povas esti spontanea fisio, sed praktike preferiĝas la induktata fisio, en kiu la neŭtronoj elĵetitaj de fisianta kerno estigas la fision de aliaj kernoj, per ĉena reakcio.

La plej uzataj fisieblaj elementoj estas uranio-235 kaj plutonio-238.

Ekzemplo de urania fisio:

{}^{235}_{92}\mathrm{U} + {}^1_0 n \rarr {}^{93}_{36}\mathrm{Kr} + {}^{140}_{56}\mathrm{Ba} + 3~ {}^1_0 n + energio

La energio retroviĝas sub formo de kineta energio de la la fisiaj produktoj (kernoj de kriptono kaj bario en nia ekzemplo), kaj de la neŭtronoj, kiuj per koliziado kun la ĉirkaŭa materio kreas varmon, utilan ekzemple por boligi akvon de vaporkaldrono.

Bolakva reaktoro: (1) stango por urĝa halto; (2) regada stango; (3) fisiebla materio kaj moderigilo; (4) kontraŭ-radiada ŝirmilo; (5) eliro de vaporo; (6) eniro de akvo; (7) termika ŝirmilo

Por ke la ĉena reacio pluu, la elsenditaj neŭtronoj estigu aliajn fisiojn. La problemo estas, ke la neŭtronoj jus kreitaj havas energion tro altan por esti facile sorbitaj de la fisiaj kernoj. Necesas malplirapidigi la neŭtronojn per moderigilo. Neŭtronoj estas malrapidigataj ĝis rapido, kiu estas tiu de la termika moviĝo de molekuloj. Pro tio oni parolas pri "termikigo de la neŭtronoj"

Regado de la reakcio[redakti | redakti fonton]

Por ke la ĉena reakcio ne kresku pli ol kontroleble, necesas forigi la troajn neŭtronojn. La ĉeesto de materio sorbanta la neŭtronoj malhelpas la ĉenan reakcion. Oni uzas elementojn, kiuj kapablas bone sorbi la neŭtronojn, kiel ekzemple kadmion, gadolinionboron. Tiaj elementoj estas uzataj en formo de stangoj. La reaktoro estas regata per la enmeto aŭ la formeto de tiuj reguligaj stangoj en sia "koro".

Notoj kaj referencoj[redakti | redakti fonton]