Ποιες χημικές αντιδράσεις εμπλέκονται σε πυρηνικό αντιδραστήρα;
1. Πυρηνική σχάση:
* καύσιμο: Το πιο συνηθισμένο καύσιμο στους πυρηνικούς αντιδραστήρες είναι το ουράνιο-235.
* απορρόφηση νετρονίων: Ένα νετρόνιο χτυπά τον πυρήνα ουρανίου-235.
* σχάση: Ο πυρήνας γίνεται ασταθής και χωρίζεται σε δύο ή περισσότερους ελαφρύτερους πυρήνες (προϊόντα σχάσης) και απελευθερώνει μερικά νετρόνια.
* απελευθέρωση ενέργειας: Μια τεράστια ποσότητα ενέργειας απελευθερώνεται, κυρίως με τη μορφή θερμότητας και ακτινοβολίας γάμμα.
2. Αλυσίδα αντίδρασης:
* πολλαπλασιασμός νετρονίων: Τα νετρόνια που απελευθερώνονται σε σχάση μπορούν να χτυπήσουν άλλους πυρήνες ουρανίου-235, προκαλώντας περαιτέρω συμβάντα σχάσης.
* Ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση: Ο πυρήνας του αντιδραστήρα έχει σχεδιαστεί για τον έλεγχο του ρυθμού σχάσης απορροφώντας υπερβολικά νετρόνια χρησιμοποιώντας ράβδους ελέγχου. Αυτό εξασφαλίζει μια παρατεταμένη και ελεγχόμενη απελευθέρωση ενέργειας.
3. Μεταφορά ενέργειας και μετατροπή:
* Δημιουργία θερμότητας: Η θερμότητα που απελευθερώνεται με σχάση μεταφέρεται σε ψυκτικό (συνήθως νερό) που κυκλοφορεί μέσω του πυρήνα του αντιδραστήρα.
* Δημιουργία ατμού: Το θερμαινόμενο ψυκτικό παράγει ατμό.
* Δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας: Ο ατμός οδηγεί στροβίλους για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας.
Άλλες χημικές αντιδράσεις:
* Ραδιενεργή αποσύνθεση: Τα προϊόντα σχάσης είναι ραδιενεργά και υποβάλλονται σε ραδιενεργή αποσύνθεση, απελευθερώνοντας πρόσθετη ενέργεια με τη μορφή ακτινοβολίας άλφα, βήτα και γάμμα.
* διάβρωση: Ο πυρήνας του αντιδραστήρα και άλλα συστατικά μπορούν να επηρεαστούν από τη διάβρωση λόγω των υψηλών θερμοκρασιών και της παρουσίας νερού.
Σημαντική σημείωση: Ενώ η πυρηνική σχάση είναι μια χημική αντίδραση υπό την έννοια ότι περιλαμβάνει την αναδιάταξη των ατομικών πυρήνων, είναι θεμελιωδώς διαφορετική από τις παραδοσιακές χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια. Οι πυρηνικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν αλλαγές στον πυρήνα και απελευθερώνουν πολύ μεγαλύτερες ποσότητες ενέργειας.
