كان اكتشاف النيوترون نذير الذريعصر البشرية ، حيث كان في أيدي علماء الفيزياء جسيمًا قادرًا ، بسبب عدم وجود شحنة ، على اختراق أي نوى ، حتى الثقيلة. في سياق تجارب قصف نوى اليورانيوم بالنيوترونات ، التي أجراها الفيزيائي الإيطالي إ. فيرمي ، تم الحصول على النظائر المشعة وعناصر ما بعد اليورانيوم - النبتونيوم والبلوتونيوم. وهكذا ، أصبح من الممكن إنشاء مفاعل نووي - منشأة تفوق في طاقتها كل ما أوجدته البشرية من قبل.
المفاعل النووي هو الجهاز حيثتفاعل الانشطار النووي الخاضع للرقابة على أساس مبدأ السلسلة. هذا المبدأ على النحو التالي. تتحلل نوى اليورانيوم ، التي تقصفها النيوترونات ، وتشكل عدة نيوترونات جديدة ، والتي بدورها تتسبب في انشطار النوى التالية. في هذه العملية ، يزداد عدد النيوترونات بسرعة. يُطلق على نسبة عدد النيوترونات في مرحلة الانشطار الواحدة إلى عدد النيوترونات في المرحلة السابقة من الانشطار النووي عامل الضرب.
لإبقاء التفاعل النووي تحت السيطرة ، وهناك حاجة إلى مفاعل نووي ، والذي يستخدم في محطات الطاقة النووية ، والغواصات ، وكاسحات الجليد النووية ، والمنشآت النووية التجريبية ، إلخ. يؤدي التفاعل النووي غير المنضبط حتماً إلى انفجار القوة التدميرية الهائلة. يستخدم هذا النوع من التفاعلات المتسلسلة حصريًا في القنابل النووية ، والتي يكون انفجارها هو الغرض من الاضمحلال النووي.
مفاعل نووي أطلق فيهتتحرك النيوترونات بسرعة كبيرة ، من أجل التحكم في التفاعل ، فهي مزودة بمواد خاصة تمتص جزءًا من طاقة الجسيمات الأولية. تسمى هذه المواد ، التي لديها القدرة على إبطاء وتقليل القصور الذاتي لحركة النيوترونات ، بمواد التحكم في التفاعل النووي.
مبدأ تشغيل المفاعل النووي هوالتالى. تمتلئ التجاويف الداخلية للمفاعل بالماء المقطر المتداول داخل أنابيب خاصة. يتم تشغيل المفاعل النووي تلقائيًا عند إزالة قضبان الجرافيت من القلب ، والتي تمتص جزءًا من الطاقة النيوترونية. مع بداية تفاعل متسلسل ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة الحرارية ، والتي تدور في قلب المفاعل ، تصل إلى خلايا الوقود. في هذه الحالة ، يسخن الماء إلى درجة حرارة 320 حولS.
ثم ماء الدائرة الأولية يتحرك في الداخل على طولأنابيب المولد البخاري ، تطلق الطاقة الحرارية المتلقاة من قلب المفاعل إلى ماء الدائرة الثانوية ، بينما لا تكون ملامسة لها ، مما يستبعد دخول الجسيمات المشعة خارج قاعة المفاعل.
لا تختلف العملية الإضافية عنما يحدث في أي محطة طاقة حرارية - تحول ماء الدائرة الثانية إلى بخار ، مما يعطي دورانًا للتوربينات. تعمل التوربينات على تنشيط مولدات الطاقة العملاقة التي تولد الطاقة الكهربائية.
المفاعل النووي ليس بشريًا تمامًااختراع. نظرًا لأن نفس قوانين الفيزياء تعمل في جميع أنحاء الكون ، فإن طاقة الانشطار النووي ضرورية للحفاظ على الهيكل المتناغم للفضاء والحياة على الأرض. المفاعلات النووية الطبيعية هي نجوم. وإحداها هي الشمس ، التي خلقت ، بطاقتها من الاندماج الحراري النووي ، جميع الظروف لأصل الحياة على كوكبنا.
