19.7
يُطلق الانشطار النووي مقدارًا هائلًا من الطاقة الحرارية،يسمح بتوليد الكهرباء من توربين بخاري. الوقود النووي عادة ما يكون نوكليدة انشطارية،مثل اليورانيوم-235 الذي ينتج أكثر من نيوترون واحد لكل انشطار بالمتوسط. لا بد للنيوترونات السريعة الناتجة عن الانشطار من تخفيف سرعتها بواسطة مهدئات النيوترونات،لأن النيوترونات الحرارية،تبدأ تفاعلات متسلسلة في الوقود الانشطاري بصورة أكثر فاعلية.
الماء مهدّئ جيد لأن نويات الهيدروجين ونيوتروناته متقاربة في أحجامها،ما يضمن فقدان النيوترونات مقدارًا كبيرًا من الطاقة الحركية عند التصادم. الماء الثقيل أفضل حتى من العادي،لأن الديوتيريوم لديه نيوترون أساسًا ومن غير المرجح أن يستوعب نيوترونًا آخر. كما تؤدي المهدئات دور عاكس نيوترون لإبقاء النيوترونات في المنتصف إذا كان التوزيع متساوياًلأن الانشطار التلقائي لليورانيوم-235 أو 238 لا يمكن التنبؤ به،يعزل مصدر النيوترونات في مفاعل لضمان السيطرة على انطلاق التفاعل المتسلسل.
توصف حالة التفاعل المتسلسل بمُعامل ضرب النيوترون K:وهو نسبة عدد النيوترونات الناتجة عن الانشطار في جيل معين إلى عدد النيوترونات الناتجة عن الانشطار في الجيل الذي سبقه. عندما تكون K أقل من 1،يكون المُفاعل دون الكتلة الحرجة،وتكون كمية الطاقة الناتجة في انخفاض. وعندما تكون K تساوي 1،يكون المُفاعل كتلة حرجة،وتكون كمية الطاقة الناتجة ثابتة.
عندما تكون K أكبر من 1،يكون المُفاعل كتلة فوق حرجة،ويكون إنتاج الطاقة في ازدياد. يتم التحكم في التفاعل المتسلسل بواسطة قضبان تحكم،مصنوعة من مواد ممتصة للنيوترونات كالبورون والكادميوم. عند إدخال قضبان التحكم بالكامل فإنها تمتص عددًا كبيرًا من النيوترونات،لتبقي المُفاعل كتلة تحت حرجة.
سحب قضبان التحكم يسمح بحدوث انشطارات أكثر فأكثر. مبرّد كالماء يأخذ الحرارة بعيداًعن قلب المُفاعل لصنع البخار للتوربين. عندما ترتفع حرارة المُفاعل،تتحرك النيوترونات بشكل أسرع،ويصبح من غير المرجّح أن تسبب انشطارات،مما يساعد في تجنب الحرارة المفرطة.
يُحمي قلب المُفاعل بمواد كالماء وطبقات سميكة من الخرسانة. يعتمد التصميم الإجمالي لقلب المُفاعل ونظام الحماية على نوع المُفاعل المحدد.
تُستخدم تفاعلات الانشطار النووي الخاضعة للتحكم في توليد الكهرباء. يحتوي أي مفاعل نووي ينتج الطاقة عن طريق انشطار اليورانيوم أو البلوتونيوم عن طريق الق…
حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.