En la ingeniería nuclear, un asesor del neutrón del es un medio que reduce la velocidad de los neutrones rápidos de tal modo que les dan vuelta en los neutrones termales capaces de sostener una reacción en cadena nuclear que implica uranium-235. Los asesores de uso general incluyen el deuterio (como agua pesada ), el hidrógeno (como agua ordinaria o ligera) y el grafito . El berilio también se ha utilizado en algunos tipos experimentales, y los hidrocarburos se han sugerido como otra posibilidad.

Explicación

En un reactor nuclear termal, el núcleo de un elemento combustible pesado tal como uranio absorbe un neutrón libre de movimiento lento, llega a ser inestable, y después parte (" quot de las fisiones ;) en dos átomos más pequeños (" Quot de los productos de fisión ;). El proceso de la fisión para los átomos de uranio rinde dos productos de fisión, dos a tres neutrones libres rápidos, más una cantidad de la energía manifestada sobre todo en la energía cinética de los productos de fisión del retroceso. Porque más neutrones libres se lanzan de un acontecimiento de uranio de la fisión que se requieren para iniciar el acontecimiento, la reacción puede convertirse en &mdash independiente económicamente; un &mdash de la reacción en cadena ; bajo condiciones controladas, así liberando una cantidad enorme de energía. Sin embargo, la probabilidad de la ocurrencia adicional de los acontecimientos de la fisión es dependiente sobre la velocidad (energía) de los neutrones del incidente. Neutrones más rápidos son mucho menos probables causar la fisión adicional. (Nota: No es el imposible para que los neutrones rápidos causen la fisión, apenas mucho menos probablemente.) Los neutrones rápidos nuevo-lanzados, moviéndose en el áspero 10% de la velocidad de la luz, se deben retrasar o " moderated", típicamente a las velocidades de algunos kilómetros por segundo, si son ser probables causar la fisión adicional en núcleos de uranio vecinos y por lo tanto continuar la reacción en cadena.

Un buen asesor del neutrón es un material por completo de átomos con los núcleos ligeros que no absorben fácilmente los neutrones. Los neutrones pegan los núcleos y despiden apagado. En este proceso, una cierta energía se transfiere entre el núcleo y el neutrón. Más energía se transfiere por la colisión si el núcleo es más ligero; ver la colisión elástico . Después suficientemente de muchos tales impactos, la velocidad del neutrón será comparable a las velocidades termales de los núcleos; este neutrón entonces se llama un el neutrón termal .

Un reactor rápido no utiliza ningún asesor, sino confía en la fisión producida por los neutrones rápidos unmoderated para sostener la reacción en cadena.

En todos los reactores moderados, algunos neutrones de todos los niveles de energía producirán la fisión, incluyendo los neutrones rápidos. Algunos reactores son más completamente termalizados que otros; Por ejemplo en un reactor CANDU casi todas las reacciones de la fisión son producidas por los neutrones termales, mientras que en un PWR a la considerable porción de las fisiones son producidos por los neutrones de la alto-energía. En el refrigerado por agua propuesto SCWR, la proporción de fisiones rápidas puede exceder del 50%, haciéndole técnico un el reactor del neutrón rápido.

Forma y localización

La forma y la localización del asesor pueden influenciar grandemente el coste y la seguridad de un reactor. Clásico, los asesores eran bloques precisión-trabajados a máquina con la canalización encajada para llevar calor. También, estaban en la pieza más caliente del reactor, y por lo tanto conforme a la corrosión y a la ablación . En algunos materiales, notablemente el grafito, el impacto de los neutrones con el asesor puede hacer al asesor acumular cantidades peligrosas de la energía de Wigner. En la escala de vientos, este problema llevó al fuego infame de la escala de vientos.

Algún asesores de s del reactor Guijarro-cama los 'son no sólo simples, pero también barato: el combustible nuclear se encaja en esferas del carbón pirolítico del reactor-grado, áspero del tamaño de las pelotas de tenis que los espacios entre las bolas sirven como canalización. El reactor se funciona sobre la temperatura del recocido de Wigner de modo que el grafito no acumule cantidades peligrosas de la energía de Wigner.

Impurezas del asesor

Los buenos asesores están también libres de impurezas de neutrón-absorción tales como boro . En centrales nuclear comerciales el asesor contiene típicamente el boro disuelto. La concentración del boro del líquido refrigerador de reactor se puede cambiar por los operadores agregando el ácido bórico o diluyendo con agua para manipular energía de reactor. El programa nuclear de la Segunda Guerra Mundial alemana sufrió un revés substancial cuando sus asesores baratos del grafito no pudieron trabajar. En aquel momento, la mayoría de los grafitos fueron depositados en los electrodos del boro, y el grafito comercial alemán contuvo demasiado boro. Puesto que el programa alemán del tiempo de guerra nunca descubrió este problema, fueron forzados para utilizar asesores lejos más costosos del agua pesada ., el Leo Szilard, ingeniero químico anterior, descubrió el problema.

No asesores del grafito

Algunos asesores son absolutamente costosos, por ejemplo el berilio, y agua pesada del grado del reactor. el agua pesada del Reactor-grado debe ser 99.75% puros permitir reacciones con uranio unenriched. Esto es difícil de prepararse porque el agua pesada y el agua regular casi forman los mismos vínculos químicos de las mismas maneras, solamente a velocidades levemente diversas.

El asesor mucho más barato de la agua ligera (esencialmente agua regular muy pura) absorbe demasiados neutrones que se utilizarán con uranio natural unenriched, y por lo tanto el enriquecimiento de uranio o el que de nuevo tratamiento nuclear llega a ser necesario funcionar tales reactores, aumentando costes totales. El enriquecimiento y el nuevo tratamiento son procesos costosos y tecnológico estimulantes, y además el enriquecimiento y varios tipos de nuevo tratamiento se pueden utilizar para crear el material arma-usable, causando preocupaciones de proliferación. Los esquemas de nuevo tratamiento que son más resistentes a la proliferación están actual en el desarrollo.

El asesor de reactor CANDU dobla como característica de la seguridad. Un tanque grande de agua pesada a baja temperatura, de baja presión modera los neutrones y también actúa como disipador de calor en condiciones extremas del accidente del pérdida-de-líquido refrigerador. Se separa de las barras de combustible que generan realmente el calor. El agua pesada es muy eficaz en el retraso de los neutrones (de la moderación), dando a reactores de CANDU su característica importante y de definición del alto " economy" del neutrón;.

Los materiales utilizaron

Hidrógeno, como agua del ordinario (" " de la agua ligera ;), en los reactores de agua ligera los reactores requieren el uranio enriquecido funcionar.
Deuterio, bajo la forma de agua pesada, en los reactores de agua pesada eg. Los reactores moderaron con agua pesada pueden utilizar el uranio natural unenriched .
Carbón, bajo la forma de grafito del reactor-grado o carbón pirolítico, usado en eg. El RBMK y los reactores de la Bajo-temperatura de los reactores de la Guijarro-cama son susceptibles a la acumulación de la energía de Wigner en el material. Como los reactores deuterio-moderados, algunos de estos reactores pueden utilizar el uranio natural unenriched.
Berilio, bajo la forma de metal. El berilio es costoso y tóxico, así que su uso es limitado.

Otros materiales de los luz-núcleos son inadecuados por varias razones. El helio es un gas y no es posible alcanzar su suficiente densidad, litio y el boro absorbe los neutrones.

Ver también

Sección representativa nuclear

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Zenithic

First Coconut Grove School

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