رآکتورهای هسته‌ای؛ تاریخچه و کارکرد
● نخستین واکنش زنجیره‌ای
فرمی و زیلارد نخستین کسانی بودند که توانستند یک واکنش زنجیره‌ای کامل را در یک رآکتور هسته‌ای انجام دهند. این کار در دهه ۱۹۴۰ و در دانشگاه شیکاگو انجام شد. بعدها در سال ۱۹۵۵، زمانی که ایده اقتصادی شدن انرژی هسته‌ای مطرح شد، این کشف در اداره اختراعات ایالات متحده ثبت گردید.
● اهمیت انرژی هسته‌ای
با افزایش هزینه تولید انرژی از سوخت‌های فسیلی، برق هسته‌ای به عنوان جایگزینی پایدار و پاک مطرح شده است. تولید برق هسته‌ای ضمن آنکه پایان‌ناپذیر است، گازهای گلخانه‌ای تولید نمی‌کند. تنها چالش آن زباله‌های هسته‌ای هستند که در صورت مدیریت صحیح، خطری برای محیط زیست ندارند.
رآکتورهای شکافت
در اثر شکافت هسته‌های سنگین مانند اورانیوم و تبدیل آنها به هسته‌های سبک‌تر، نوترون و انرژی جنبشی آزاد می‌شود. این انرژی طبق معادله معروف اینشتین E=mc² به گرما تبدیل می‌شود. گرمای تولید شده در قلب رآکتور توسط میله‌های کنترل‌کننده تنظیم می‌شود. نوترون‌ها عامل تحریک شکافت هستند و با جذب‌کننده‌های نوترونی می‌توان شدت واکنش را کنترل کرد.
گرمای حاصل توسط آب به بیرون از رآکتور منتقل می‌شود. آب تحت فشار به دمایی بالاتر از نقطه جوش می‌رسد و این گرما آب دیگری را بخار می‌کند. بخار تولید شده توربین‌های بخار را به حرکت درمی‌آورد و برق تولید می‌شود.
قلب رآکتور
شکافت هسته‌ای معمولاً نوترون‌های سریع تولید می‌کند، اما برای شکافت اورانیوم به نوترون‌های کند نیاز است. برای این منظور از کندکننده‌های نوترونی مانند گرافیت و آب سنگین استفاده می‌شود.
واکنش زنجیره‌ای
یک نوترون کند هسته اورانیوم را می‌شکافد و علاوه بر تولید انرژی، نوترون‌های جدیدی آزاد می‌کند. این نوترون‌ها هسته‌های دیگر را می‌شکافند و واکنش ادامه می‌یابد. این فرآیند زنجیره‌ای اساس کار رآکتورهای هسته‌ای است.
انواع رآکتورها
- رآکتورهای گرمایی: سرعت کمی دارند و شکافت در آنها به آرامی انجام می‌شود. بیشتر برای تولید برق و کاربردهای صلح‌آمیز استفاده می‌شوند.
- رآکتورهای سریع: واکنش‌ها با سرعت بالا انجام می‌شود و هدف اصلی آنها تولید ایزوتوپ‌های جدید مانند پلوتونیوم و اورانیوم ۲۳۵ است. این رآکتورها بیشتر جنبه نظامی دارند.
این مقاله در سایت علمی رایشمند منتشر شده است. خوشحال می‌شویم اگر دیدگاه و نظر خود را درباره این موضوع با ما و دیگر خوانندگان در میان بگذارید.
رآکتورهای هسته‌ای؛ تاریخچه، کارکرد و انواع — https://www.rayeshmand.ir/article/nuclear-reactors-history-types