19.7
Nükleer fisyon, bir buhar türbininden elektrik üretimine izin veren büyük miktarda termal enerji açığa çıkarır. Nükleer yakıt tipik olarak, ortalama olarak fisyon başına birden fazla nötron üreten uranyum-235 gibi bölünebilen bir çekirdektir. Fisyon tarafından salınan hızlı nötronlar, nötron moderatörleri tarafından yavaşlatılmalıdır çünkü termal nötronlar bölünebilir yakıtta zincir reaksiyonlarını en verimli şekilde başlatır.
Su iyi bir moderatördür çünkü hidrojen çekirdekleri ve nötronlar uyumlu boyutlara sahiptir ve nötronların çarpışmada önemli miktarda kinetik enerji kaybetmesini sağlar. Ağır su daha da iyidir çünkü döteryumda zaten bir nötron vardır ve başka bir nötron absorbe etme olasılığı düşüktür. Moderatörler ayrıca nötronları çekirdekte eşit bir dağılımda tutmak için bir nötron reflektörü görevi görürler.
Uranyum-235 veya 238'in kendiliğinden fisyonu tahmin edilemediğinden, zincir reaksiyonunun kontrollü başlatılmasını sağlamak için bir reaktöre bir nötron kaynağı yerleştirilir. Zincirleme reaksiyonun durumu, nötron çarpım faktörü, k ile tanımlanır:bir nesildeki fisyon tarafından üretilen nötron sayısının, önceki nesilde fisyon tarafından üretilen nötronların sayısına oranı. K 1'den küçük olduğunda, reaktör kritiktir ve enerji çıkışı azalır.
K 1 olduğunda, reaktör kritiktir ve enerji çıkışı sabittir. K 1'den büyük olduğunda, reaktör süper kritiktir ve enerji çıkışı artar. Zincirleme reaksiyon, bor veya kadmiyum gibi nötron emici malzemelerden yapılmış kontrol çubukları ile kontrol edilir.
Tamamen yerleştirilmiş kontrol çubukları çok sayıda nötron absorbe ederek reaktörü kritik seviyede tutar. Kontrol çubuklarının geri çekilmesi, giderek daha fazla fisyon oluşmasına izin verir. Su gibi soğutucu, türbin için buhar oluşturmak için ısıyı reaktör çekirdeğinden uzaklaştırır.
Reaktör ısındıkça, nötronlar daha hızlı hareket eder ve aşırı ısınmayı önlemeye yardımcı olan fisyona neden olma olasılıkları azalır. Çekirdek, su ve kalın beton tabakalar gibi malzemelerle korunmaktadır. Genel çekirdek tasarımı ve muhafaza yapısı, her ikisi de spesifik reaktör tipine bağlıdır.
Kontrollü nükleer fisyon reaksiyonları elektrik üretmek için kullanılır. Nötronlarla bombardıman yoluyla uranyum veya plütonyum fisyonu yoluyla güç ür…
Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.