Сегодняшний пост, возможно, покажется немного скучным, но без этого будет сложно понимать дальнейший ход наших рассуждений. Сегодня мы расскажем немного о существующих типах ядерных реакторов. Вкратце объясним, чем они друг от друга отличаются. Постараемся очень кратко и просто рассказать на чем работают реакторы и какие производства для этого нужны. Будет немножко физики, но это необходимо. ПотерпИте. Немного забегая вперед, скажем, что понимание этих тонкостей необходимо для обсуждения проблем дефицита топлива на нашей планете.
Современная атомная энергетика мира – это 392 ГВт (эл) мощностей. Сейчас основной тип реакторов в мире - это реакторы с водой под давлением. В России это реакторы ВВЭР (водо-водяные реакторы с водой под давлением), в мире – это реакторы PWR (тоже самое что и ВВЭР). Кроме них есть еще реакторы BWR. В этих реакторах в активной зоне происходит кипение воды, по этой причине они называются кипящими. Кроме этого, есть еще реакторы РБМК –это уран-графитовые реакторы большой мощности (печально известный реактор Чернобыльского типа), есть тяжеловодные реакторы в которых вместо обычной воды в качестве замедлителя используется тяжелая вода. Все эти реакторы называют реакторами на тепловых нейтронах. В них основные процессы деления ядер происходят в энергетической области тепловых нейтронов. Поясним, что это значит. В результате деления тяжелых ядер образуются нейтроны с энергией около 1 млн эВ. Постепенно, сталкиваясь с ядрами среды, присутствующей в активной зоне, они теряют энергию и достигают термодинамического равновесия со средой, т.е. становятся тепловыми.
Кроме тепловых реакторов в России сейчас есть два реактора на быстрых нейтронах. Это реакторы БН-600 и БН-800. В этих реакторах основная часть делений происходит в области нейтронов высоких энергий. Чтобы нейтроны, как можно дольше не могли замедлиться до тепловых энергий, в качестве теплоносителя в таких реакторах вместо воды используется натрий. Зачем это нужно? Из-за того, что деление происходит в области высоких энергий, в быстрых реакторах на одно деление тяжелого ядра получается больше нейтронов, чем при делении тяжелого ядра в тепловом реакторе. Таким образом, избыток нейтронов, полученных при делении можно использовать для наработки нового ядерного топлива из сырьевых изотопов U-238 или Th-232. Эти изотопы сами плохо делятся нейтронами, а вот изотопы, в которые они конвертируются Pu-239 и U-233 уже делятся хорошо. Получается, что избыток нейтронов можно конвертировать в искусственное ядерное топливо, и получать его даже в большем количестве, чем его было использовано.
На картинке в голове поста показана схема работы ядерной энергетики с реакторами на тепловых нейтронах.
