Foydalanuvchi munozarasi:G'affarova Munira/qumloq

Zanjir reaksiya. Yadroviy reaktor

Zanjir reaksiya. Yadroviy reaktor

U²³⁰ yadrosi bo‘linishi tufayli ajraladigan energiyaning taxminan 82+84% i bo'linish parchalarining energayasi tarzida, qolgan qismi esa neytronlar (2+3%), nurlanish (5+6%), elektronlar (3+4%) va neytrinolar(5-6%) ning energiyasi sifatida namoyon bo‘ladi. Har bir yadro bo‘linganda, taxminan 200 MeV energiya ajraladi. Solishtirish maqsadida oddiy ximiyaviy reaksiyalarda (masalan, yonish jarayonida) ajraladigan energiyaning har bir atomga to‘glri keladigan ulushi atigi bir necha eV ekanligini eslaylik. Demak, yadro bo‘linishida ximiyaviy reaksiyadagidan millionlab marta ko‘p energiya ajraladi. Shuning uchun og‘ir yadrolarning boMinish hodisasi kashf qilinishi bilanoq, bu reaksiyada ajraladigan energiyadan foydalanish yo‘llari izlana boshlandi. Bo'linish enerzivasidan foydalanish imkonivati amalga oshishi uchun shunday sharoit varatish lozimki, bu sharoitda reaksiya bir boshlanzandan so ‘nz о ‘z-o ‘zidan davom eta bo ‘lsin ya’ni reaksiya zanjir xarakterza eza bo'lsin. Bunday reaksiyani amalga oshirishga oglir yadroning bo4linishida vujudga keladigan 2-3 dona neytron yordam beradi. Masalan, birinchi yadro bo‘linganda ajralib chiqqan 2-3 neytronning har biri o’z navbatida yangi yadrolarning bo‘linishiga sababchi bo‘ladi. Natijada 6 – 9 yangi neytronlar vujudga keladi. Bu neytronlar yana boshqa yadrolami bo‘linishiga imkoniyat yaratadi va hokazo. Shu tariqa bo‘linayotgan yadrolar va buning natijasida vujudga keladigan

neytronlar soni nihoyatda tez ortib boradi. Bayon etilzan tarzda rivoilanadizan jarayon - zanjir reaksiyadir. Hisoblaming ko'rsatishicha, birinchi yadro bo‘lingandan keyin 7,5*10^-7 s vaqt o’tgach 10²⁴ / 10²⁵ yadro (shuncha yadro taxminan 1 kg uran tarkibida bo‘ladi) reaksiyada qatnashgan boMadi. Reaksiyaning bunday o ‘ta shiddatli tusda o‘tishi portlash demakdir. Lekin bu mulohazalarda barcha neytronlar yangi yadrolarning bo4inishiga sabab bo‘ladi, degan farazdan foydalanildi.

Aslida neytronlar boshqa yadrolar tomonidan yutilishi, lekin bu yadro boMinmasligi mumkin. Yoxud neytronlar bolinuvchi yadrolar bilan to‘qnashmasdan reaksiya sodir bo‘ladigan hajm (ya’ni aktiv zona) dan chiqib ketishi mumkin. Natijada zanjir reaksiya rivojlanmaydi. Demak, zanjir reaksiya rivojlanishi uchun yadroning bo‘linishi tufayli hosil bo‘lgan neytronlaming o‘rta hisobda bittadan ortig'i yangi bo£linishni vujudga keltirishi shart. Umuman, zanjir reaksiyaning rivojlanish tezligi ко ‘payish koeffitsiyenti Kk ning qiymati bilan xarakterlanadi. Ko‘payish koeffitsienti - biror avlod bo‘linishlarida vujudga kelgan neytronlar sonini undan oldingi avlod bo’Iinishlarda hosil bo‘lgan neytronlar soniga nisbatidir. Agar K_k > 1 bo‘lsa, zanjir reaksiya rivojlanadi. K_k< 1 da reaksiya so‘nadi. K_k=l bo‘lganda reaksiya bir me’yorda davom etadi. Shuning uchun ko‘payish koeffitsiyentining qiymatiga ta’sir etuvchi faktorlami o‘zgartirish yo‘li bilan zanjir reaksiya tezligini boshqarish mumkin. Zanjir reaksiyalarda uran yoki plutoniyning izotoplaridan foydalaniladi. Masalan, tabiiy uran tarkibida 99,282% U²³⁸ izotop, 0,712% U²³⁵  izotop va 0,006% U²³⁴ izotop bor. Tez neytronlar ta’sirida bu izotoplaming barchasi bo‘linadi, sekin neytronlar esa faqat U235 izotopning bo‘linishiga sabab bo'la oladi. Energiyasi 1 MeV dan kichik neytronlar U²³⁸  yadrosi tomonidan tutiladi va U²³⁹ hosil boMadi. Lekin U²³⁹  izotop P -yemirilish natijasida Np²³⁹ ga, u esa Pu²³⁹  ga aylanadi, ya’ni

₉₂U²³⁸ + n -> ₉₂U²³⁹ -> ₉₃Np²³⁹ -> ₉₄Pu²³⁹

Pu²³⁹ ham, xuddi U²³⁹ kabi sekin neytronlar ta’sirida bo’linadi.Bundan tashqari U²³⁵ va Pu²³⁹ yadrolaming bolinishida hosil bo‘ladigan neytronlar sonining o‘rtacha qiymatlari (v) mos ravishda 2,46 va 2,90 ga teng. Demak, U²³⁵ yoki Pu²³⁹ yadrolaridan foydalanib zanjir reaksiyani amalga oshirish uchun imkoniyatlar mavjud. Faqat neytronlami reaksiyada qatnashmay aktiv zonadan chiqib ketishini kamaytirish lozim. Olz-o‘zidan ravshanki, aktiv zonaning hajmi (bo'linuvchi moddaning massasi shu hajmga proporsional) qanchalik kichik bo‘lsa, undan chiqib ketadigan neytronlar soni shunchalik ko‘p bo‘ladi. Shuning uchun aktiv zona hajmini kattalashtirib borilsa, uning biror qiymatida zanjir reaksiyani amalga oshishi uchun yetarli sharoit yaratilgan bo ladi. Bunday hajmdagi bo‘linuvchi moddaning massasini kritik massa  (mkr) deb ataladi. Masalan, sof U²³⁵ dan tashkil topgan bo‘linuvchi modda uchun m_kT ~ 9 kg.

Shunday qilib, bo’linuvchi modda massasining qiymati m<m_kr bo'lgan holda neytronlaming ko‘payish koeffitsiyenti K_k<l bo‘ladi,  shuning uchun zanjir reaksiya amalga oshmaydi. Aksincha, m > m_kr

shart bajarilganda K_k>1 bo’ladi (lekin K_k<v), natijada zanjir reaksiya rivojlanadi.

Bo‘linish reaksiyasini boshlab berish uchun kerak bo‘ladigan birinchi neytronlar esa boMinuvchi modda ichida doimo “adashib” yurgan bo‘ladi. Masalan, massasi 1 kg boigan uranda spontan

bo4inish tufayli sekundiga taxminan 20 neytron vujudga keladi. Bundan tashqari kosmik nurlar ta’sirida ham doimo turli zarralar qatori neytronlar ham vujudga kelib turadi. Boshqariladizan bo'I inish zanjir reaksiyalarini amalza oshirish uchun ao'llaniladizan aurilmani yadroviy reaktor deb ataladi. Bunday qurilmalarda neytronlar ko‘payish koeffitsiyenti K_k ning 1 dan ozgina katta qiymatlarida zanjir reaksiyani boshlash imkoniyati mavjud bo4lishi kerak. U holda aktiv zonadagi neytronlar konsentratsiyasi va reaktoming quvvati orta boshlaydi. Kerakli quvvatga erishilganda Kk ning qiymatini aynan 1 ga teng qilib turish imkoniyati bo‘lishi kerak. Bu holda zanjir reaksiya о ‘zparmas tezlik bilan day от etadi. natijada reaktor statsionar reijimda ishlay boshlaydi. Bo‘Iinish zanjir reaksiyasining anchagina variantlari mavjud. Biz hozirgi zamon energetikasida keng foydalanilayotgan issiqlik neytronlar ta’sirida ishlaydigan reaktorlar bilan tanishamiz. Reaktoming asosiy elementi - boclinuvchi moddadir. Zamonaviy reaktorlarda bo’linuvchi modda sifatida U²³⁵  izotop bilan boyitilgan tabiiy urandan foydalaniladi. Issiqlik neytronlar U²³⁵ ni effektiv ravishda boblinishiga sababchi bo‘Iadi. Shuning uchun bo‘linish reaksiyasida vujudga kelgan tez neytronlami sekinlatish yo‘li bilan issiqlik neytronlarga aylantiriladi. Odatda, sekinlatkichlar sifatida grafit yoki og’ir suv (D20 ) dan, ba’zan esa oddiy suv (Н20 ) dan ham foydalaniladi. Reaktoming aktiv zonasi sekinlatkich modda bilan to’ldirilgan. Sekinlatkich ichiga sterjen yoki plastinka shaklida bo’linuvchi modda bo‘laklari joylashtiriladi. Zanjir reaksiya tezligini boshqaruvchi sterjenlar yordamida o‘zgartirish mumkin. Bu steijenlar neytronlami intensiv ravishda yutadigan materiallar

U6 (masalan, bor yoki kadmiy) dan tayyorlanadi. Boshqaruvchi sterjenlaming ko‘proq yoki kamroq qismini aktiv zona ichiga kiritish yo‘li bilan Kk ning qiymatini o'zgartirishga erishiladi. Statsionar rejimda ishlayotgan reaktoming aktiv zonasidagi neytronlar soni normadan ozgina chetga chiqishi (ya’ni Kk ning qiymati 1 dan ozgina farqlanishi) bilanoq, maxsus avtomatik qurilma boshqaruvchi sterjenlami kerakli tomonga siljitadi. Yadroviy energiyadan foydalanishga asoslangan qurilmalaming asosiy qismi yadroviy reaktordir. Misol tariqasida atom elektr stantsiya (AES) ning ishlash prinsipi bilan tanishaylik. Zanjir bo'linish reaksiyasida ajralayotgan energiya aktiv zonani aylanib yuradigan issiqlik eltuvchiga o‘tadi. Issiqlik eltuvchi bu energiyani issiqlik almashgichdagi suvga beradi, natijada suv bug‘ga aylanadi.

Bugu  esa o‘z navbatida generatoming tarkibiy qismi bo‘Igan turbinani harakatga keltiradi. Turbinadan o‘tgach bugun kondensorda suvga aylanib, yana issiqlik almashgichga boradi. Shu tarzda yadroviy energiya elektr energiyaga aylantiriladi.

921-23 G.Munira G'affarova Munira (munozara) 10:07, 28-Noyabr 2023 (UTC)