Az atomenergia felhasználása

A magreakciók eredményeként felszabaduló energiát atomenergiának, vagy nukleáris energiának nevezzük.
A radioaktív bomlás során, igen lassan szabadul fel az energia. A mesterségesen előidézett magreakcióknál kicsi a találati valószínűség, ezért ezek közvetlenül nem hasznosíthatók energiatermelésre. Olyan körülmények között kell az atommagok kötési energiáját felszabadítani, hogy a folyamat koncentrált és folyamatos energiaforrás legyen.
A jelenlegi ismereteink szerint, a körülmények megteremtésére az alábbi folyamatok alkalmasak:

Maghasadás

Felfedezése (1938-39, Fermi, Joliot-Curie, Hahn, Stass-Mann)
A 235U izotóp termikus (lassú) neutronok hatására két radioaktív atomra és neutronokra esik szét. A maghasadás folyamatosságát, a kialakuló láncreakció biztosítja (egy reakció, egy vagy több újabb reakciót indít el 20. ábra.)

 

20. ábra. Maghasadás folyamata

Forrás: http://www.npp.hu/

 

Atombomba

Sokszorozódási tényező (K) az az érték, amely megmutatja, hogy egy-egy bomlást okozó neutron hatására, hány új hatásos neutron keletkezik.
Ha K = 1 (kritikus méret tömeg), akkor nem következik be fékezetlen láncreakció.
Ha K > 1 akkor fékezetlen láncreakció, robbanás következik be (20. ábra)
 

Az atomenergia folyamatos termelése

Az atomreaktor (21. ábra) olyan berendezés, amelyben maghasadások önfenntartó láncreakciója megy végbe, szabályozható módon. (K = 1 legyen!) A neutronok számát és energiáját kell szabályozni.
A reaktorok fő részei:
1. Mag-tüzelőanyag
Az energiaszolgáltató hasadóanyag, mint pl. U, Pu, Th, különböző vegyületek formájában.
2. Moderátor
A neutronok lassítására, fékezésére szolgáló anyag (grafit, H
2O,   D2O, stb.).
3. Szabályozó rudak
A neutron-fluxus beállításához szükséges (Cd, Eu, B, stb.).
4. Reflektor
A neutronok hasadási zónából való kijutását akadályozza meg (valamilyen moderátor sajátságú anyag).
5. Hűtőközeg
Feladata a termelt h? folyamatos elvezetése. (H
2O, He, CO2, Na, K, stb.).
Megkülönböztetünk primer és szekunder hűtőközeget.
6. Védőberendezések
Sugárvédelem és nyomásbiztonság céljára.

 

21. ábra. Az atomreaktor vázlata

Forrás: http://www.npp.hu

 

A reaktorok osztályozása

1. Fűtőanyag minősége és formája szerint

2. A moderátor anyaga szerint

3. Hűtés vagy hőcsere szerint

4. A szerkezet szerint

5. Energiazóna szerint 6. Az új hasadóanyag létrehozásának
    foka szerint
7. A felhasználás szerint

22. ábra. Az atomerőmű rajza

Forrás: http://www.npp.hu