Menyu
Pulsuz
Qeydiyyat
Ev  /  Hamiləliyin planlaşdırılması/ Atom bombası. Nüvə (nüvə) reaktoru necə işləyir?

Atom bombası. Nüvə (nüvə) reaktoru necə işləyir?

Partlayıcı xarakter

Uran nüvəsi 92 protondan ibarətdir. Təbii uran əsasən iki izotopun qarışığından ibarətdir: U238 (nüvəsində 146 neytron var) və U235 (143 neytron), sonuncunun yalnız 0,7%-i təbii urandadır. Kimyəvi xassələri izotoplar tamamilə eynidir və buna görə də onları kimyəvi üsullarla ayırmaq mümkün deyil, lakin kütlə fərqi (235 və 238 vahid) bunu fiziki üsullarla etməyə imkan verir: uranın qarışığı qaza (uran heksaftorid) çevrilir, və sonra saysız-hesabsız məsaməli arakəsmələrdən pompalanır. Baxmayaraq ki, uranın izotopları hər ikisi ilə fərqlənmir görünüş, nə də kimyəvi cəhətdən, nüvə simvollarının xüsusiyyətlərində uçurumla ayrılırlar.

U238-in parçalanma prosesi ödənişli prosesdir: kənardan gələn neytron özü ilə enerji gətirməlidir - 1 MeV və ya daha çox. Və U235 fədakardır: həyəcanlanma və sonrakı parçalanma üçün gələn neytrondan heç bir şey tələb olunmur;

Neytron parçalanmağa qadir olan nüvəyə dəydikdə, qeyri-sabit birləşmə əmələ gəlir, lakin çox tez (10−23−10−22 s sonra) belə nüvə kütləcə qeyri-bərabər və “dərhal” (10-da) iki parçaya parçalanır. −16−10− 14 c) iki və ya üç yeni neytron buraxır ki, zaman keçdikcə parçalanan nüvələrin sayı çoxalsın (bu reaksiya zəncirvari reaksiya adlanır). Bu, yalnız U235-də mümkündür, çünki acgöz U238 enerjisi 1 MeV-dən az olan öz neytronlarını bölüşmək istəmir. Parçalanma məhsulu hissəciklərinin kinetik enerjisi, nüvələrin tərkibinin dəyişmədiyi hər hansı kimyəvi reaksiya zamanı ayrılan enerjidən çoxlu böyüklükdə olur.

Kritik məclis

Parçalanma məhsulları qeyri-sabitdir və müxtəlif radiasiyalar (neytronlar da daxil olmaqla) yayan "bərpa" üçün uzun müddət tələb olunur. Parçalanmadan sonra əhəmiyyətli bir müddət (onlarla saniyəyə qədər) buraxılan neytronlar gecikmiş adlanır və onların payı ani olanlarla (1% -dən az) müqayisədə kiçik olsa da, nüvə qurğularının istismarında oynadıqları rol ən böyükdür. vacibdir.

Parçalanma məhsulları ətrafdakı atomlarla çoxsaylı toqquşmalar zamanı enerjilərini onlara verir, temperaturu artırır. Tərkibində parçalanan material olan bir yığıncaqda neytronlar göründükdən sonra istilik buraxma gücü arta və ya azala bilər və vahid vaxtda parçalanma sayının sabit olduğu bir montajın parametrləri kritik adlanır. Montajın kritikliyi həm böyük, həm də az sayda neytronla (müvafiq olaraq daha yüksək və ya aşağı istilik buraxma gücündə) qorunub saxlanıla bilər. İstilik gücü ya xaricdən kritik birləşməyə əlavə neytronların vurulması və ya montajın superkritik olması ilə artır (sonra əlavə neytronlar getdikcə daha çox parçalanan nüvələr tərəfindən təmin edilir). Məsələn, bir reaktorun istilik gücünü artırmaq lazımdırsa, o, hər bir sürətli neytron nəslinin əvvəlkindən bir qədər az olduğu bir rejimə gətirilir, lakin gecikmiş neytronlar sayəsində reaktor demək olar ki, nəzərəçarpacaq dərəcədə azalır. kritik vəziyyət. Sonra o, sürətlənmir, lakin yavaş-yavaş güc qazanır - beləliklə, neytron absorberləri (kadmium və ya bor olan çubuqlar) tətbiq etməklə onun artımını lazımi anda dayandırmaq olar.

Parçalanma zamanı əmələ gələn neytronlar daha çox parçalanmaya səbəb olmadan ətrafdakı nüvələrin yanından uçurlar. Bir materialın səthinə nə qədər yaxın bir neytron yaranarsa, onun parçalanan materialdan qaçıb bir daha geri qayıtmamaq şansı bir o qədər çox olar. Buna görə də montaj forması, qənaət ən böyük rəqəm neytronlar kürədir: verilmiş maddə kütləsi üçün onun minimum səth sahəsi var. İçərisində boşluqlar olmayan 94% U235-dən ibarət əhatəsiz (tək) top 49 kq kütlə və 85 mm radiusla kritik olur. Eyni uranın yığılması diametrinə bərabər olan bir silindrdirsə, 52 kq kütləsi ilə kritik olur. Sıxlıq artdıqca səth sahəsi də azalır. Buna görə partlayıcı sıxılma, parçalanan materialın miqdarını dəyişdirmədən, montajı kritik vəziyyətə gətirə bilər. Nüvə yükünün ümumi dizaynının əsasını məhz bu proses təşkil edir.

Top montajı

Ancaq çox vaxt nüvə silahlarında istifadə olunan uran deyil, plutonium-239 olur. Uran-238-in güclü neytron axını ilə şüalanması ilə reaktorlarda istehsal olunur. Plutoniumun qiyməti U235-dən təxminən altı dəfə bahadır, lakin parçalanma zamanı Pu239 nüvəsi orta hesabla 2,895 neytron buraxır - U235-dən (2,452) çox. Bundan əlavə, plutoniumun parçalanma ehtimalı daha yüksəkdir. Bütün bunlar ona gətirib çıxarır ki, tək bir Pu239 top uran topundan demək olar ki, üç dəfə az kütlə ilə və ən əsası daha kiçik radiusla kritik olur ki, bu da kritik montajın ölçülərini azaltmağa imkan verir.

Montaj sferik təbəqə şəklində (içi boş) iki diqqətlə quraşdırılmış yarımdan hazırlanır; açıq-aydın subkritikdir - hətta termal neytronlar üçün və hətta bir moderator tərəfindən əhatə olunduqdan sonra. Çox dəqiq quraşdırılmış partlayıcı bloklardan ibarət bir yığının ətrafında bir yük quraşdırılmışdır. Neytronları xilas etmək üçün partlayış zamanı topun nəcib formasını qorumaq lazımdır - bunun üçün partlayıcı təbəqə bütün xarici səthi boyunca eyni vaxtda partladılmalı, montajı bərabər sıxışdırmalıdır. Çox güman ki, bunun üçün çoxlu elektrik detonatorları lazımdır. Ancaq bu, yalnız "bomba tikintisi" nin başlanğıcında belə idi: onlarla detonatoru işə salmaq üçün çoxlu enerji və başlanğıc sisteminin əhəmiyyətli ölçüsü tələb olunurdu. Müasir yüklərdə, xüsusiyyətlərinə görə oxşar olan xüsusi texnika ilə seçilmiş bir neçə detonator istifadə olunur, onlardan yüksək stabil (partlama sürətinə görə) partlayıcı maddələr polikarbonat təbəqəsində frezelənmiş yivlərdə işə salınır (onların forması sferik səthdə Riemann həndəsəsi ilə hesablanır). üsulları). Təxminən 8 km / s sürətlə partlama tamamilə bərabər məsafələrdə yivlər boyunca hərəkət edəcək, eyni vaxtda çuxurlara çatacaq və əsas yükü partlatacaq - eyni zamanda bütün lazımi nöqtələrdə.

İçərisində partlayış

İçəriyə doğru yönəldilmiş partlayış bir milyon atmosferdən çox təzyiqlə montajı sıxır. Montajın səthi azalır, plutoniumdakı daxili boşluq demək olar ki, yox olur, sıxlıq artır və çox tez - on mikrosaniyə ərzində sıxılan birləşmə termal neytronlarla kritik vəziyyəti keçir və sürətli neytronlarla əhəmiyyətli dərəcədə superkritik olur.

Sürətli neytronların əhəmiyyətsiz yavaşlamasının əhəmiyyətsiz vaxtı ilə müəyyən edilən müddətdən sonra, onların hər biri yeni, daha çox nəsil artıq dəhşətli təzyiqlə partlayan montaj maddəsinə parçalanma yolu ilə 202 MeV enerji əlavə edir. Baş verən hadisələrin miqyasına görə, hətta ən yaxşı ərinti poladlarının gücü o qədər kiçikdir ki, partlayışın dinamikasını hesablayarkən heç kimin ağlına gəlmir. Kompleksin bir-birindən ayrılmasına mane olan yeganə şey ətalətdir: plutonium topunu onlarla nanosaniyə ərzində cəmi 1 sm genişləndirmək üçün maddəyə sürətlənmədən onlarla trilyon dəfə böyük bir sürət vermək lazımdır. sərbəst düşmə və bu asan deyil.

Sonda maddə hələ də səpələnir, parçalanma dayanır, lakin proses bununla bitmir: enerji ayrılmış nüvələrin ionlaşmış fraqmentləri və parçalanma zamanı buraxılan digər hissəciklər arasında yenidən bölüşdürülür. Onların enerjisi onlarla və hətta yüzlərlə MeV səviyyəsindədir, lakin yalnız elektrik cəhətdən neytral yüksək enerjili qamma kvant və neytronların maddə ilə qarşılıqlı təsirdən qaçmaq və “qaçmaq” şansı var. Yüklənmiş hissəciklər toqquşma və ionlaşma aktlarında tez enerji itirirlər. Bu vəziyyətdə radiasiya yayılır - lakin bu, artıq sərt nüvə radiasiyası deyil, daha yumşaqdır, enerjisi üç dərəcə aşağıdır, lakin hələ də elektronları atomlardan çıxarmaq üçün kifayət qədərdir - təkcə xarici qabıqlardan deyil, həm də ümumiyyətlə hər şeydən. Çılpaq nüvələrin, soyulmuş elektronların və hər kub santimetrə qram sıxlığı olan radiasiyanın qarışığı (alüminium sıxlığını əldə edən işıq altında nə qədər yaxşı qaraldığınızı təsəvvür etməyə çalışın!) - bir az əvvəl yük olan hər şey - daxil olur. tarazlığın bəzi oxşarlığı. Çox gənc alov topunda temperatur on milyonlarla dərəcəyə çatır.

Atəş topu

Görünür ki, hətta işıq sürəti ilə hərəkət edən yumşaq radiasiya belə onu yaradan maddəni çox geridə qoymalıdır, lakin bu belə deyil: soyuq havada Kev enerjilərinin kvant diapazonu santimetrdir və onlar hərəkət etmirlər. düz xətt, lakin hərəkət istiqamətini dəyişdirərək, hər qarşılıqlı əlaqə ilə yenidən yayılır. Quanta havanı ionlaşdırır və bir stəkan suya tökülən albalı suyu kimi onun içinə yayılır. Bu fenomen radiasiya diffuziyası adlanır.

Parçalanma partlamasının sona çatmasından bir neçə on nanosaniyə sonra 100 kt partlayışın gənc alov topunun radiusu 3 m və temperaturu təxminən 8 milyon Kelvindir. Lakin 30 mikrosaniyədən sonra onun radiusu 18 m-dir, baxmayaraq ki, temperatur milyon dərəcədən aşağı düşür. Top kosmosu yeyir və onun önünün arxasındakı ionlaşmış hava çətinliklə hərəkət edir: radiasiya diffuziya zamanı ona əhəmiyyətli impuls ötürə bilməz. Amma o, bu havaya nəhəng enerji vurur, onu qızdırır və radiasiya enerjisi bitdikdə, əvvəllər yük kimi içəridən partlayan isti plazmanın genişlənməsi səbəbindən top böyüməyə başlayır. Şişirilmiş bir qabarcıq kimi genişlənərək, plazma qabığı daha incə olur. Bir qabarcıqdan fərqli olaraq, təbii ki, heç bir şey onu şişirtmir: içəridə demək olar ki, heç bir maddə qalmır, hamısı mərkəzdən ətalətlə uçur, lakin partlayışdan 30 mikrosaniyə sonra bu uçuşun sürəti 100 km/s-dən çoxdur, və maddədəki hidrodinamik təzyiq - 150.000 atm-dən çox! Qabıq çox incə olmaq üçün nəzərdə tutulmayıb, o, "qabarıqlar" meydana gətirir.

Alov topunun enerjisini ötürmə mexanizmlərindən hansı mühitüstünlük təşkil edir, partlayışın gücündən asılıdır: böyükdürsə, əsas rolu radiasiya diffuziyası oynayır, əgər kiçikdirsə, plazma qabarcığının genişlənməsi böyük rol oynayır. Aydındır ki, hər iki mexanizm effektiv olduqda aralıq vəziyyət də mümkündür.

Proses yeni hava təbəqələrini tutur; artıq bütün elektronları atomlardan ayırmaq üçün kifayət qədər enerji yoxdur. İonlaşmış təbəqənin və plazma qabarcığının parçalarının enerjisi tükənir; Amma partlayışdan əvvəl hava olan şey hərəkət edir, topdan qoparaq, getdikcə daha çox soyuq hava qatını özünə çəkir... Zərbə dalğasının formalaşması başlayır.

Şok dalğası və atom göbələyi

Zərbə dalğası alov topundan ayrıldıqda, emissiya təbəqəsinin xüsusiyyətləri dəyişir və spektrin optik hissəsində radiasiya gücü kəskin şəkildə artır (birinci maksimum adlanır). Sonra, işıqlandırma prosesləri və ətrafdakı havanın şəffaflığında dəyişikliklər rəqabət aparır ki, bu da ikinci maksimumun, daha az güclü, lakin daha uzun müddətə həyata keçirilməsinə səbəb olur - o qədər ki, işıq enerjisinin çıxışı birinci maksimumdan daha çoxdur. .

Partlayışın yaxınlığında ətrafdakı hər şey buxarlanır, daha uzaqda əriyir, lakin daha da irəlidə, istilik axını artıq bərk maddələrin, torpaqların, qayaların, evlərin əriməsi üçün kifayət etmədiyi yerdə, bütün güclü bağları məhv edən dəhşətli qaz təzyiqi altında maye kimi axır. , gözlərin parıltısı üçün dözülməz dərəcədə qızdırılır.

Nəhayət, zərbə dalğası partlayış nöqtəsindən uzaqlaşır, burada boş və zəifləmiş, lakin dəfələrlə genişlənmiş, yük plazmasının nə olduğunu və onun dəhşətli saatında yaxın olan buxar buludunun qatılaşmış vəziyyətdə qaldığı, çevrildiyi yerdən kiçik və çox radioaktiv tozun mümkün qədər uzaqda qalmalı olduğu yerə. Bulud qalxmağa başlayır. O, soyuyur, rəngini dəyişir, qatılaşdırılmış rütubətdən ibarət ağ papaq “qoyur”, ardınca yerin səthindən toz gəlir və ümumiyyətlə “atom göbələyi” adlandırılan “ayağını” əmələ gətirir.

Neytron başlanğıcı

Diqqətli oxucular əllərindəki karandaşla partlayış zamanı enerjinin ayrılmasını təxmin edə bilərlər. Montajın superkritik vəziyyətdə olduğu vaxt mikrosaniyələr, neytronların yaşı pikosaniyələr səviyyəsindədir və vurma əmsalı 2-dən az olduqda, təxminən bir gigajoul enerji ayrılır ki, bu da ona ekvivalentdir. ... 250 kq trotil. Kilo- və meqatonlar haradadır?

Məsələ burasındadır ki, məclisdəki parçalanma zənciri bir neytronla başlamır: tələb olunan mikrosaniyədə onlar milyonlarla insan tərəfindən superkritik birləşməyə vurulur. İlk nüvə yüklərində bunun üçün plutonium qurğusunun içərisindəki boşluqda yerləşən izotop mənbələri istifadə edilmişdir: polonium-210, sıxılma anında berillium ilə birləşərək alfa hissəcikləri ilə neytron emissiyasına səbəb olmuşdur. Lakin bütün izotopik mənbələr kifayət qədər zəifdir (birinci Amerika məhsulunda mikrosaniyədə bir milyondan az neytron əmələ gəlmişdir) və polonium çox tez xarabdır - cəmi 138 gün ərzində aktivliyini yarıya qədər azaldır. Buna görə də, izotoplar daha az təhlükəli olanlarla (açılmadıqda buraxmayanlar) və ən əsası, daha intensiv emissiya edən neytron boruları ilə əvəz olundu (yan panelə baxın): bir neçə mikrosaniyə ərzində (borunun yaratdığı nəbz bu qədər uzun müddət davam edir) ), yüz milyonlarla neytron doğulur. Ancaq işləmirsə və ya yanlış zamanda işləyirsə, sözdə partlayış və ya "zilch" baş verəcək - aşağı güclü istilik partlayışı.

Neytron başlanması təkcə nüvə partlayışının enerji buraxılışını bir çox miqyasda artırmır, həm də onu tənzimləməyə imkan verir! Aydındır ki, almışdır döyüş missiyası Nüvə zərbəsinin gücü göstərilməli olan istehsal zamanı heç kim onu ​​müəyyən bir güc üçün optimal olan bir plutonium qurğusu ilə təchiz etmək üçün yükü sökmür. Dəyişdirilə bilən TNT ekvivalenti olan sursatlarda, sadəcə olaraq neytron borusuna tədarük gərginliyini dəyişdirmək kifayətdir. Müvafiq olaraq, neytron verimi və enerji buraxılması dəyişəcək (təbii ki, güc bu şəkildə azaldıqda çoxlu bahalı plutonium boş yerə sərf olunur).

Ancaq enerjinin sərbəst buraxılmasını tənzimləmək zərurəti haqqında çox sonra və birincidə düşünməyə başladılar müharibədən sonrakı illər gücün azaldılmasından söhbət gedə bilməzdi. Daha güclü, daha güclü və daha güclü! Lakin subkritik sferanın icazə verilən ölçülərində nüvə fiziki və hidrodinamik məhdudiyyətlərin olduğu ortaya çıxdı. Yüz kilotonluq partlayışın TNT ekvivalenti yalnız parçalanmanın baş verdiyi birfazalı sursatlar üçün fiziki həddə yaxındır. Nəticədə, parçalanma əsas enerji mənbəyi kimi tərk edildi və diqqət başqa bir sinfin - birləşmənin reaksiyalarına verildi.

Nüvə səhv anlayışları

Partlayış anında plutoniumun sıxlığı faza keçidinə görə artır

Metal plutonium altı fazada mövcuddur, sıxlığı 14,7 ilə 19,8 q/sm3 arasında dəyişir. 119 °C-dən aşağı temperaturda monoklinik alfa fazası (19,8 q/sm3) var, lakin belə plutonium çox kövrəkdir və kub üz mərkəzli delta fazasında (15,9) plastik və yaxşı işlənmişdir (məhz bu faza alaşımlı əlavələrdən istifadə edərək saxlamağa çalışırlar). Detonasiya sıxılması zamanı faza keçidləri baş verə bilməz - plutonium kvazi maye vəziyyətindədir. İstehsal zamanı faza keçidləri təhlükəlidir: böyük hissələrlə, hətta sıxlığın bir qədər dəyişməsi ilə belə, kritik vəziyyətə çatmaq olar. Əlbəttə ki, heç bir partlayış olmayacaq - iş parçası sadəcə qızdırılacaq, lakin nikel örtük buraxıla bilər (və plutonium çox zəhərlidir).

Neytron mənbəyi


Birincisi nüvə bombaları ah, berilyum-polonium neytron mənbəyi istifadə edilmişdir. Müasir yüklər daha rahat neytron borularından istifadə edir

Vakuum neytron borusunda tritiumla doymuş hədəf (katod) (1) və anod qurğusu (2) arasında 100 kV impuls gərginliyi tətbiq edilir. Gərginlik maksimum olduqda, sürətləndirilməsi lazım olan anod və katod arasında deyterium ionlarının olması lazımdır. Bunun üçün bir ion mənbəyi istifadə olunur. Onun anoduna (3) alovlanma impulsu verilir və deyteriumla doymuş keramika (4) səthindən keçən axıdma deuterium ionlarını əmələ gətirir. Sürətlənərək, tritiumla doymuş bir hədəfi bombalayırlar, nəticədə 17,6 MeV enerji ayrılır və neytronlar və helium-4 nüvələri əmələ gəlir.

Hissəciklərin tərkibi və hətta enerji çıxışı baxımından bu reaksiya füzyonla eynidir - yüngül nüvələrin birləşməsi prosesi. 1950-ci illərdə çoxları bunun birləşmə olduğuna inanırdılar, lakin sonradan məlum oldu ki, boruda “pozulmalar” baş verir: ya proton, ya da neytron (elektrik sahəsi ilə sürətləndirilmiş deyterium ionunu təşkil edir) “ilişib qalır”. hədəf nüvədə (tritium). Əgər proton ilişib qalsa, neytron parçalanır və sərbəst olur.

Neytronlar - yavaş və sürətli

Parçalanmayan bir maddədə nüvələrdən “sıçrayaraq” neytronlar enerjilərinin bir hissəsini onlara ötürürlər, nüvələr nə qədər yüngül olarsa (kütləvi olaraq onlara daha yaxındır). Daha çox daha çox toqquşmalar, neytronlar iştirak edir, onlar daha çox yavaşlayırlar və sonra, nəhayət, ətrafdakı maddə ilə istilik tarazlığına gəlirlər - onlar istiliklənir (bu, millisaniyələr çəkir). Termal neytron sürəti 2200 m/s-dir (enerji 0,025 eV). Neytronlar moderatordan qaça bilər və onun nüvələri tərəfindən tutulur, lakin mülayim olduqda, onların nüvə reaksiyalarına girmək qabiliyyəti əhəmiyyətli dərəcədə artır, buna görə də "itirməyən" neytronlar saydakı azalmanı kompensasiya etməkdən daha çox olur.

Beləliklə, parçalanan materialdan ibarət bir top moderatorla əhatə olunarsa, bir çox neytron moderatordan ayrılacaq və ya ona udulacaq, lakin bəziləri də topa qayıdacaq (“əks etdirəcək”) və enerjisini itirərək, parçalanma hadisələrinə səbəb olma ehtimalı daha yüksəkdir. Top 25 mm qalınlığında berilyum təbəqəsi ilə əhatə olunarsa, 20 kq U235 qənaət edilə bilər və hələ də montajın kritik vəziyyətinə çata bilər. Lakin bu cür qənaət vaxt bahasına başa gəlir: neytronların hər sonrakı nəsli parçalanmaya səbəb olmamışdan əvvəl əvvəlcə yavaşlamalıdır. Bu gecikmə vahid vaxtda doğulan neytron nəsillərinin sayını azaldır, yəni enerjinin ayrılması gecikir. Montajda parçalanan material nə qədər az olarsa, zəncirvari reaksiyanı inkişaf etdirmək üçün bir o qədər çox moderator tələb olunur və parçalanma getdikcə daha az enerjili neytronlarla baş verir. Məhdud vəziyyətdə, kritiklik yalnız termal neytronlarla əldə edildikdə, məsələn, yaxşı bir moderatorda - suda uran duzlarının bir həllində, yığıncaqların kütləsi yüzlərlə qramdır, lakin məhlul sadəcə vaxtaşırı qaynayır. Buraxılan buxar qabarcıqları parçalanan maddənin orta sıxlığını azaldır, zəncirvari reaksiya dayanır və baloncuklar mayeni tərk etdikdə parçalanma baş verməsi təkrarlanır (gəmini bağlasanız, buxar onu parçalayacaq - lakin bu termal olacaq. bütün tipik "nüvə" əlamətlərindən məhrum olan partlayış).

Video: Nüvə partlayışları

Abunə olun və ən yaxşı nəşrlərimizi oxuyun Yandex.Zen. Bax gözəl fotolar səhifəmizdə dünyanın hər yerindən Instagram

Səhv tapsanız, lütfən, mətn parçasını seçin və Ctrl+Enter düymələrini basın.

İkinci Dünya Müharibəsi başa çatdıqdan sonra anti-Hitler koalisiyasına daxil olan ölkələr daha güclü nüvə bombasının hazırlanmasında sürətlə bir-birini qabaqlamağa çalışdılar.

Amerikalıların Yaponiyadakı real obyektlər üzərində apardıqları ilk sınaq SSRİ ilə ABŞ arasındakı vəziyyəti son həddə çatdırdı. Yapon şəhərlərində gurultulu və onlarda bütün həyatı praktiki olaraq məhv edən güclü partlayışlar Stalini dünya səhnəsində bir çox iddialardan əl çəkməyə məcbur etdi. Sovet fiziklərinin əksəriyyəti orada idi təcili inkişaf üçün "tərk edilmişdir" nüvə silahları.

Nüvə silahları nə vaxt və necə meydana çıxdı?

Doğum ili atom bombası 1896-cı il hesab edilə bilər. Məhz o zaman fransız kimyaçısı A.Bekkerel uranın radioaktiv olduğunu kəşf etdi. Uranın zəncirvari reaksiyası əsas rol oynayan güclü enerji istehsal edir dəhşətli partlayış. Çətin ki, Bekkerel onun kəşfinin bütün dünyada ən dəhşətli silah olan nüvə silahının yaradılmasına gətirib çıxaracağını təsəvvür edirdi.

19-cu əsrin sonu və 20-ci əsrin əvvəlləri nüvə silahının ixtira tarixində dönüş nöqtəsi oldu. Məhz bu dövrdə elm adamları müxtəlif ölkələr dünya aşağıdakı qanunları, şüaları və elementləri kəşf edə bildi:

  • Alfa, qamma və beta şüaları;
  • Radioaktiv xassələrə malik kimyəvi elementlərin çoxlu izotopları aşkar edilmişdir;
  • Sınaq nümunəsindəki radioaktiv atomların sayından asılı olaraq radioaktiv parçalanmanın intensivliyinin vaxtını və kəmiyyət asılılığını müəyyən edən radioaktiv parçalanma qanunu aşkar edilmişdir;
  • Nüvə izometriyası yarandı.

1930-cu illərdə neytronları udaraq ilk dəfə uranın atom nüvəsini parçalaya bildilər. Eyni zamanda, pozitronlar və neyronlar kəşf edildi. Bütün bunlar atom enerjisindən istifadə edən silahların inkişafına güclü təkan verdi. 1939-cu ildə dünyada ilk atom bombası dizaynı patentləşdirildi. Bunu Fransadan olan fizik Frederik Joliot-Küri etdi.

Bu sahədə sonrakı araşdırma və inkişaflar nəticəsində nüvə bombası doğuldu. Müasir atom bombalarının gücü və məhvetmə diapazonu o qədər böyükdür ki, bir ölkə var nüvə potensialı, praktiki olaraq güclü orduya ehtiyac duymur, çünki bir atom bombası bütün dövləti məhv edə bilər.

Atom bombası necə işləyir?

Atom bombası bir çox elementdən ibarətdir, əsas olanlar:

  • Atom bombası bədəni;
  • Partlayış prosesinə nəzarət edən avtomatlaşdırma sistemi;
  • Nüvə yükü və ya döyüş başlığı.

Avtomatlaşdırma sistemi ilə birlikdə atom bombasının gövdəsində yerləşir nüvə yükü. Korpusun dizaynı döyüş başlığını müxtəlif xarici amillərdən və təsirlərdən qorumaq üçün kifayət qədər etibarlı olmalıdır. Məsələn, ətrafdakı hər şeyi məhv edə biləcək nəhəng gücün planlaşdırılmamış partlayışına səbəb ola biləcək müxtəlif mexaniki, temperatur və ya oxşar təsirlər.

Avtomatlaşdırmanın vəzifəsi baş verən partlayışa tam nəzarət etməkdir doğru vaxt, buna görə də sistem aşağıdakı elementlərdən ibarətdir:

  • Fövqəladə partlayışa cavabdeh olan cihaz;
  • Avtomatlaşdırma sisteminin enerji təchizatı;
  • detonasiya sensoru sistemi;
  • Kəsmə cihazı;
  • Təhlükəsizlik cihazı.

İlk sınaqlar aparılarkən, təsirlənmiş ərazini tərk etməyi bacaran təyyarələrə nüvə bombaları çatdırıldı. Müasir atom bombaları o qədər güclüdür ki, onları yalnız qanadlı, ballistik və ya ən azı zenit raketlərindən istifadə etməklə çatdırmaq olar.

Atom bombaları müxtəlif detonasiya sistemlərindən istifadə edir. Onlardan ən sadəsi mərmi hədəfə dəydikdə işə salınan adi qurğudur.

Nüvə bombalarının və raketlərinin əsas xüsusiyyətlərindən biri onların üç növ olan kalibrlərə bölünməsidir:

  • Kiçik, bu çaplı atom bombalarının gücü bir neçə min ton TNT-ə bərabərdir;
  • Orta (partlayış gücü - bir neçə on minlərlə ton trotil);
  • Böyük, şarj gücü milyonlarla ton TNT ilə ölçülür.

Maraqlıdır ki, çox vaxt bütün nüvə bombalarının gücü TNT ekvivalentində dəqiq ölçülür, çünki atom silahlarının partlayışın gücünü ölçmək üçün öz miqyası yoxdur.

Nüvə bombalarının işləmə alqoritmləri

İstənilən atom bombası nüvə reaksiyası zamanı buraxılan nüvə enerjisindən istifadə prinsipi əsasında işləyir. Bu prosedur ya ağır nüvələrin bölünməsinə, ya da yüngül nüvələrin sintezinə əsaslanır. Çünki bu reaksiya zamanı çox miqdarda enerji ayrılır və içəridə ən qısa vaxt, nüvə bombasının məhv olma radiusu çox təsir edicidir. Bu xüsusiyyətinə görə nüvə silahları kütləvi qırğın silahları kimi təsnif edilir.

Atom bombasının partlaması ilə baş verən proses zamanı iki əsas məqam var:

  • Bu, nüvə reaksiyasının baş verdiyi partlayışın bilavasitə mərkəzidir;
  • Partlayışın episentri bombanın partladığı yerdədir.

Atom bombasının partlaması zamanı ayrılan nüvə enerjisi o qədər güclüdür ki, yer üzündə seysmik təkanlar başlayır. Eyni zamanda, bu təkanlar yalnız bir neçə yüz metr məsafədə birbaşa dağıntıya səbəb olur (baxmayaraq ki, bombanın özünün partlama gücünü nəzərə alsanız, bu təkanlar artıq heç bir şeyə təsir etmir).

Nüvə partlayışı zamanı zədələnmə faktorları

Nüvə bombasının partlaması təkcə dəhşətli ani dağıntıya səbəb olmur. Bu partlayışın nəticələrini təkcə zərər çəkmiş ərazidə tutulan insanlar deyil, onların atom partlayışından sonra doğulan uşaqları da hiss edəcək. Atom silahı ilə məhvetmə növləri aşağıdakı qruplara bölünür:

  • Partlayış zamanı birbaşa baş verən işıq radiasiyası;
  • Partlayışdan dərhal sonra bomba tərəfindən yayılan şok dalğası;
  • Elektromaqnit impuls;
  • nüfuz edən radiasiya;
  • Onilliklərlə davam edə bilən radioaktiv çirklənmə.

İlk baxışdan işıq çaxması ən az təhlükə yaradan kimi görünsə də, əslində bu, böyük miqdarda istilik və işıq enerjisinin sərbəst buraxılmasının nəticəsidir. Onun gücü və gücü günəş şüalarının gücünü xeyli üstələyir, buna görə də işıq və istilikdən zərər bir neçə kilometr məsafədə ölümcül ola bilər.

Partlayış zamanı yayılan radiasiya da çox təhlükəlidir. Uzun müddət fəaliyyət göstərməsə də, nüfuzetmə gücü inanılmaz dərəcədə yüksək olduğu üçün ətrafdakı hər şeyi yoluxdurmağı bacarır.

Şok dalğası atom partlayışı adi partlayışlar zamanı eyni dalğaya bənzər şəkildə hərəkət edir, yalnız onun gücü və məhvetmə radiusu daha böyükdür. Bir neçə saniyə ərzində o, təkcə insanlara deyil, həm də avadanlıqlara, binalara və ətraf mühitə düzəlməz ziyan vurur.

Nüfuz edən radiasiya radiasiya xəstəliyinin inkişafına səbəb olur və elektromaqnit impuls yalnız avadanlıq üçün təhlükə yaradır. Bütün bu amillərin birləşməsi, üstəgəl partlayışın gücü, atom bombasını ən çox edir təhlükəli silah dünyada.

Dünyanın ilk nüvə silahı sınaqları

Nüvə silahı hazırlayan və sınaqdan keçirən ilk ölkə Amerika Birləşmiş Ştatları idi. Məhz ABŞ hökuməti yenisinin inkişafı üçün böyük maliyyə subsidiyaları ayırdı perspektivli silahlar. 1941-ci ilin sonunda atom inkişafı sahəsində bir çox görkəmli alimlər ABŞ-a dəvət edildi, 1945-ci ilə qədər prototip sınaq üçün yararlı olan atom bombası.

Partlayıcı qurğu ilə təchiz edilmiş atom bombasının dünyada ilk sınaqları Nyu Meksiko ştatında səhrada həyata keçirilib. "Qadjet" adlanan bomba 1945-ci il iyulun 16-da partladılıb. Hərbçilər nüvə bombasının real döyüş şəraitində sınaqdan keçirilməsini tələb etsə də, sınaq nəticəsi müsbət olub.

Hitler koalisiyasının qələbəsinə cəmi bir addım qaldığını və belə bir fürsətin bir daha yaranmaya biləcəyini görən Pentaqon zərbə endirmək qərarına gəldi. nüvə hücumu nasist Almaniyasının son müttəfiqinə görə - Yaponiya. Bundan əlavə, nüvə bombasının istifadəsi bir anda bir neçə problemi həll etməli idi:

  • ABŞ qoşunları İmperator Yapon torpağına ayaq basarsa, qaçılmaz olaraq baş verəcək lazımsız qan tökülməsinin qarşısını almaq üçün;
  • Bir zərbə ilə boyun əyməyən yaponları diz çökdürərək, onları ABŞ üçün əlverişli şərtləri qəbul etməyə məcbur edin;
  • SSRİ-yə (gələcəkdə mümkün rəqib kimi) ABŞ Ordusunun malik olduğunu göstərin unikal silah, istənilən şəhəri yer üzündən silməyə qadirdir;
  • Və təbii ki, real döyüş şəraitində nüvə silahlarının nəyə qadir olduğunu praktikada görmək.

6 avqust 1945-ci ildə Yaponiyanın Xirosima şəhərinə hərbi əməliyyatlarda istifadə edilən dünyada ilk atom bombası atıldı. Bu bomba 4 ton ağırlığında olduğu üçün "Baby" adlandırılıb. Bomba diqqətlə planlaşdırılıb və o, planlaşdırıldığı yerə dəyib. Partlayış dalğası ilə dağılmayan evlər yanıb, evlərə düşən sobalar alovlara səbəb olub, bütün şəhəri alov bürümüşdü.

Parlaq parıltının ardınca 4 kilometr radiusda bütün həyatı yandıran istilik dalğası gəldi və sonrakı şok dalğası binaların əksəriyyətini məhv etdi.

800 metr radiusda istidən əziyyət çəkənlər diri-diri yandırılıb. Partlayış dalğası çoxlarının yanmış dərisini qoparıb. Bir neçə dəqiqə sonra buxar və küldən ibarət qəribə qara yağış yağmağa başladı. Qara yağışa tutulanların dərisi sağalmaz yanıqlar alıb.

Sağ qalmaq şansı olan bir neçə nəfər o dövrdə nəinki öyrənilməmiş, həm də tamamilə naməlum olan şüa xəstəliyindən əziyyət çəkirdi. İnsanlarda qızdırma, qusma, ürəkbulanma və zəiflik hücumları inkişaf etməyə başladı.

9 avqust 1945-ci ildə ikincisi Naqasaki şəhərinə atıldı. Amerika bombası, bu "Kök adam" adlanırdı. Bu bomba birincisi ilə təxminən eyni gücə malik idi və onun partlamasının nəticələri eyni dərəcədə dağıdıcı idi, baxmayaraq ki, insanların yarısından çoxu öldü.

Yaponiya şəhərlərinə atılan iki atom bombası dünyada atom silahından istifadə edilən ilk və yeganə hal idi. Bombalamadan sonrakı ilk günlərdə 300 mindən çox insan həlak olub. Daha 150 minə yaxın insan radiasiya xəstəliyindən öldü.

sonra nüvə bombalanması Yapon şəhərlərində Stalin əsl şok yaşadı. Ona aydın oldu ki, Sovet Rusiyasında nüvə silahının yaradılması məsələsi bütün ölkə üçün təhlükəsizlik məsələsidir. Artıq 20 avqust 1945-ci ildə İ.Stalin tərəfindən təcili olaraq yaradılmış atom enerjisi məsələləri üzrə xüsusi komitə fəaliyyətə başladı.

Nüvə fizikası üzrə tədqiqatlar hələ çar Rusiyasında bir qrup həvəskar tərəfindən aparılsa da, sovet dövrü ona kifayət qədər diqqət yetirilmədi. 1938-ci ildə bu sahədə bütün tədqiqatlar tamamilə dayandırıldı, bir çox nüvə alimi xalq düşməni kimi repressiyaya məruz qaldı. Yaponiyada nüvə partlayışlarından sonra Sovet hakimiyyətiölkədə nüvə sənayesini kəskin şəkildə bərpa etməyə başladı.

Nüvə silahının inkişafının nasist Almaniyasında aparıldığına dair sübutlar var və "xam" Amerika atom bombasını dəyişdirən alman alimləri idi, buna görə də ABŞ hökuməti bütün nüvə mütəxəssislərini və nüvə silahının inkişafı ilə bağlı bütün sənədləri Almaniyadan çıxardı. silahlar.

Müharibə illərində bütün xarici xüsusi xidmət orqanlarından yan keçməyi bacaran sovet kəşfiyyat məktəbi hələ 1943-cü ildə nüvə silahının hazırlanması ilə bağlı məxfi sənədləri SSRİ-yə ötürüb. Eyni zamanda, sovet agentləri Amerikanın bütün əsas nüvə tədqiqat mərkəzlərinə sızdılar.

Bütün bu tədbirlər nəticəsində, artıq 1946-cı ildə Sovet istehsalı olan iki nüvə bombasının istehsalı üçün texniki şərtlər hazır idi:

  • RDS-1 (plutonium yükü ilə);
  • RDS-2 (iki hissə uran yükü ilə).

“RDS” abbreviaturası “Rusiya bunu özü edir” mənasını verirdi, bu, demək olar ki, tamamilə doğru idi.

SSRİ-nin nüvə silahını buraxmağa hazır olması xəbəri ABŞ hökumətini kəskin tədbirlər görməyə məcbur etdi. 1949-cu ildə Troya planı hazırlandı, ona görə SSRİ-nin 70 ən böyük şəhərinə atom bombası atılması planlaşdırılırdı. Yalnız cavab zərbəsi qorxusu bu planın gerçəkləşməsinə mane oldu.

Sovet kəşfiyyatçılarından gələn bu həyəcanlı məlumat alimləri fövqəladə rejimdə işləməyə məcbur etdi. Artıq 1949-cu ilin avqustunda SSRİ-də istehsal olunan ilk atom bombasının sınaqları keçirildi. Birləşmiş Ştatlar bu sınaqlardan xəbər tutanda Troya planı təxirə salındı qeyri-müəyyən vaxt. Tarixdə Soyuq Müharibə kimi tanınan iki fövqəldövlət arasında qarşıdurma dövrü başladı.

Çar Bomba kimi tanınan dünyanın ən güclü nüvə bombası xüsusilə Soyuq Müharibə dövrünə aiddir. Ən çox SSRİ alimləri yaratdılar güclü bomba bəşəriyyət tarixində. Onun gücü 60 meqaton idi, baxmayaraq ki, 100 kiloton gücündə bir bomba yaratmaq planlaşdırılırdı. Bu bomba 1961-ci ilin oktyabrında sınaqdan keçirilib. Partlayış zamanı alov topunun diametri 10 kilometr olub və partlayış dalğası ətrafa uçub. qlobusüç dəfə. Məhz bu sınaq dünyanın əksər ölkələrini başa çatdırmaq üçün müqavilə imzalamağa məcbur etdi nüvə sınaqları təkcə yer atmosferində deyil, hətta kosmosda belə.

Atom silahları təcavüzkar ölkələri qorxutmaq üçün əla vasitə olsa da, digər tərəfdən, onlar istənilən hərbi münaqişələri kökündən dəf etməyə qadirdirlər, çünki atom partlayışı münaqişənin bütün tərəflərini məhv edə bilər.

Nüvə reaktoru rəvan və səmərəli işləyir. Əks halda, bildiyiniz kimi, problem olacaq. Bəs içəridə nə baş verir? Nüvə (nüvə) reaktorunun iş prinsipini qısa, aydın, dayanacaqlarla formalaşdırmağa çalışaq.

Əslində nüvə partlayışı zamanı olduğu kimi orada da eyni proses gedir. Yalnız partlayış çox tez baş verir və reaktorda hər şey uzanır uzun müddət. Nəticədə hər şey təhlükəsiz və sağlam qalır və biz enerji alırıq. Ətrafdakı hər şey bir anda məhv ediləcəyi qədər deyil, şəhəri elektriklə təmin etmək üçün kifayətdir.

İdarə olunan nüvə reaksiyasının necə baş verdiyini başa düşməzdən əvvəl bunun nə olduğunu bilməlisiniz. nüvə reaksiyası ümumiyyətlə.

Nüvə reaksiyası transformasiya (bölünmə) prosesidir atom nüvələri elementar hissəciklər və qamma şüaları ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda.

Nüvə reaksiyaları həm enerjinin udulması, həm də sərbəst buraxılması ilə baş verə bilər. Reaktor ikinci reaksiyalardan istifadə edir.

Nüvə reaktoru məqsədi enerjinin ayrılması ilə idarə olunan nüvə reaksiyasını saxlamaq olan bir cihazdır.

Çox vaxt nüvə reaktoruna atom reaktoru da deyilir. Qeyd edək ki, burada fundamental fərq yoxdur, lakin elm baxımından “nüvə” sözünün işlədilməsi daha düzgündür. İndi nüvə reaktorlarının bir çox növləri var. Bunlar elektrik stansiyalarında, nüvə reaktorlarında enerji istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuş nəhəng sənaye reaktorlarıdır sualtı qayıqlar, elmi təcrübələrdə istifadə olunan kiçik eksperimental reaktorlar. Hətta dəniz suyunu duzsuzlaşdırmaq üçün istifadə olunan reaktorlar var.

Nüvə reaktorunun yaradılması tarixi

İlk nüvə reaktoru o qədər də uzaq olmayan 1942-ci ildə işə salındı. Bu, Ferminin rəhbərliyi altında ABŞ-da baş verdi. Bu reaktor Chicago Woodpile adlanırdı.

1946-cı ildə Kurçatovun rəhbərliyi ilə işə salınan ilk sovet reaktoru fəaliyyətə başladı. Bu reaktorun gövdəsi diametri yeddi metr olan bir top idi. İlk reaktorlarda soyutma sistemi yox idi və onların gücü minimal idi. Yeri gəlmişkən, sovet reaktorunun orta gücü 20 Vatt, Amerikanınkı isə cəmi 1 Vatt idi. Müqayisə üçün: müasir güc reaktorlarının orta gücü 5 Gigavatdır. Dünyanın ilk sənaye reaktoru olan ilk reaktorun işə salınmasından on ildən az bir müddət sonra atom elektrik stansiyası Obninsk şəhərində.

Nüvə (nüvə) reaktorunun iş prinsipi

Hər kəs nüvə reaktoru bir neçə hissə var: əsas ilə yanacaq Və moderator , neytron reflektoru , soyuducu , nəzarət və mühafizə sistemi . İzotoplar ən çox reaktorlarda yanacaq kimi istifadə olunur. uran (235, 238, 233), plutonium (239) və torium (232). Əsas, adi suyun (soyuducu) axdığı bir qazandır. Digər soyuducu maddələr arasında "ağır su" və maye qrafit daha az istifadə olunur. Atom elektrik stansiyalarının işindən danışırıqsa, istilik hasil etmək üçün nüvə reaktorundan istifadə olunur. Elektrik enerjisinin özü digər elektrik stansiyalarında olduğu kimi eyni üsulla istehsal olunur - buxar bir turbin fırlanır və hərəkət enerjisi elektrik enerjisinə çevrilir.

Aşağıda nüvə reaktorunun işinin diaqramı verilmişdir.

Artıq dediyimiz kimi, ağır uran nüvəsinin parçalanması daha yüngül elementlər və bir neçə neytron əmələ gətirir. Yaranan neytronlar digər nüvələrlə toqquşaraq onların parçalanmasına səbəb olur. Eyni zamanda, neytronların sayı uçqun kimi artır.

Burada qeyd edilməlidir neytronların çoxalma faktoru . Beləliklə, əgər bu əmsal birə bərabər dəyəri keçərsə, nüvə partlayışı. Dəyər birdən azdırsa, çox az neytron var və reaksiya sönür. Amma əmsalın dəyərini saxlasanız birinə bərabərdir, reaksiya uzun və sabit davam edəcək.

Sual budur ki, bunu necə etmək olar? Reaktorda yanacaq sözdə var yanacaq elementləri (TVELax). Bunlar kiçik tabletlər şəklində olan çubuqlardır. nüvə yanacağı . Yanacaq çubuqları bir reaktorda yüzlərlə ola bilən altıbucaqlı formalı kasetlərə birləşdirilir. Yanacaq çubuqları olan kasetlər şaquli şəkildə yerləşdirilir və hər bir yanacaq çubuğunda onun nüvəyə batırılma dərinliyini tənzimləməyə imkan verən bir sistem var. Kasetlərin özlərinə əlavə olaraq, bunlar daxildir nəzarət çubuqları Və fövqəladə mühafizə çubuqları . Çubuqlar neytronları yaxşı udan materialdan hazırlanır. Beləliklə, nəzarət çubuqları nüvədə müxtəlif dərinliklərə endirilə bilər və bununla da neytronların çoxalma əmsalı tənzimlənir. Təcili çubuqlar fövqəladə vəziyyətdə reaktoru bağlamaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Nüvə reaktoru necə işə salınıb?

İş prinsipinin özünü anladıq, amma reaktoru necə işə salmaq və işləmək lazımdır? Kobud desək, burada - uran parçasıdır, lakin zəncirvari reaksiya onda öz-özünə başlamır. Fakt budur ki, nüvə fizikasında bir anlayış var kritik kütlə .

Kritik kütlə nüvə zəncirvari reaksiyaya başlamaq üçün lazım olan parçalanan materialın kütləsidir.

Yanacaq çubuqlarının və idarəetmə çubuqlarının köməyi ilə reaktorda əvvəlcə nüvə yanacağının kritik kütləsi yaradılır, sonra isə reaktor bir neçə mərhələdə optimal güc səviyyəsinə çatdırılır.

Bu yazıda sizə təqdim etməyə çalışdıq ümumi fikir nüvə (nüvə) reaktorunun quruluşu və iş prinsipi haqqında. Mövzu ilə bağlı hər hansı bir sualınız varsa və ya universitetdə nüvə fizikası ilə bağlı problem soruşulubsa, əlaqə saxlayın şirkətimizin mütəxəssislərinə. Həmişə olduğu kimi, təhsilinizlə bağlı istənilən aktual problemi həll etməyə kömək etməyə hazırıq. Biz bununla məşğul olarkən diqqətinizə başqa bir maarifləndirici video təqdim edirik!

Naqasaki yaxınlığında partladılıb. Bu partlayışlarla müşayiət olunan ölüm və dağıntılar görünməmiş bir hadisə idi. Qorxu və dəhşət bütün Yapon əhalisini bir aydan az müddətdə təslim olmağa məcbur etdi.

Ancaq İkinci Dünya Müharibəsi başa çatdıqdan sonra atom silahları arxa plana keçmədi. başladı soyuq müharibə SSRİ ilə ABŞ arasında böyük psixoloji təzyiq faktoruna çevrildi. Hər iki tərəf yeni atom elektrik stansiyalarının inkişafına və yaradılmasına külli miqdarda vəsait qoydu. Beləliklə, 50 il ərzində planetimizdə bir neçə min atom qabığı yığılıb. Bu, bütün həyatı bir neçə dəfə məhv etmək üçün kifayətdir. Bu səbəbdən 90-cı illərin sonlarında dünya miqyasında fəlakət riskini azaltmaq üçün ABŞ və Rusiya arasında ilk tərksilah müqaviləsi imzalandı. Buna baxmayaraq, hazırda 9 ölkə öz müdafiəsini fərqli səviyyəyə qaldıraraq nüvə silahına malikdir. Bu yazıda atom silahlarının niyə öz dağıdıcı gücünü aldığını və atom silahlarının necə işlədiyini nəzərdən keçirəcəyik.

Atom bombalarının tam gücünü başa düşmək üçün radioaktivlik anlayışını başa düşmək lazımdır. Bildiyiniz kimi, bizi əhatə edən bütün dünyanı təşkil edən maddənin ən kiçik struktur vahidi atomdur. Atom isə öz növbəsində nüvədən və onun ətrafında fırlanan bir şeydən ibarətdir. Nüvə neytron və protonlardan ibarətdir. Elektronların mənfi, protonların isə müsbət yükü var. Neytronlar, adlarından da göründüyü kimi, neytraldır. Adətən neytronların və protonların sayı bir atomdakı elektronların sayına bərabər olur. Lakin xarici qüvvələrin təsiri altında maddənin atomlarında olan hissəciklərin sayı dəyişə bilər.

Bizi yalnız neytronların sayı dəyişdikdə və maddənin izotopunun əmələ gəldiyi variant maraqlandırır. Maddənin bəzi izotopları sabitdir və təbii şəkildə baş verir, digərləri isə qeyri-sabitdir və çürüməyə meyllidir. Məsələn, karbonun 6 neytronu var. Həmçinin, 7 neytronlu karbonun izotopu var - təbiətdə olan kifayət qədər sabit element. 8 neytronlu karbonun izotopu artıq qeyri-sabit elementdir və çürüməyə meyllidir. Bu radioaktiv parçalanmadır. Bu vəziyyətdə qeyri-sabit nüvələr üç növ şüa yayır:

1. Alfa şüaları nazik bir kağız vərəqi ilə dayandırıla bilən və zərər verə bilməyən kifayət qədər zərərsiz alfa hissəcikləri axınıdır.

Canlı orqanizmlər ilk ikisində sağ qala bilsələr belə, radiasiya dalğası çox keçici şüa xəstəliyinə səbəb olur və bir neçə dəqiqə ərzində ölür. Belə zədələnmə partlayışdan bir neçə yüz metr radiusda mümkündür. Partlayışdan bir neçə kilometrə qədər radiasiya xəstəliyi bir neçə saat və ya gün ərzində insanı öldürəcək. Dərhal partlayışdan kənarda olanlar həmçinin qidalar yeyərək və çirklənmiş ərazidən nəfəs alaraq radiasiyaya məruz qala bilərlər. Üstəlik, radiasiya bir anda yox olmur. Ətraf mühitdə toplanır və partlayışdan sonra bir çox onilliklər ərzində canlı orqanizmləri zəhərləyə bilər.

Nüvə silahının zərəri istənilən şəraitdə istifadə oluna bilməyəcək qədər təhlükəlidir. Bu, istər-istəməz mülki əhaliyə təsir edir və təbiətə bərpası mümkün olmayan ziyan vurur. Buna görə də dövrümüzdə nüvə bombalarının əsas istifadəsi hücumdan çəkindirməkdir. Hazırda planetimizin əksər yerlərində hətta nüvə silahının sınaqdan keçirilməsi qadağandır.

Nüvə reaktorunun iş prinsipini və quruluşunu başa düşmək üçün tamamlamalısınız kiçik ekskursiya keçmişə. Nüvə reaktoru bəşəriyyətin tükənməz enerji mənbəyi haqqında çoxəsrlik, tam həyata keçməsə də, arzusudur. Onun qədim “əcdadı” quru budaqlardan düzəldilmiş oddur, o, vaxtilə uzaq əcdadlarımızın soyuqdan qurtuluş tapdığı mağaranın tövbələrini işıqlandırıb isitmişdir. Sonrakı insanlar işlənmiş karbohidrogenlər - kömür, şist, neft və təbii qaz.

Təlaşlı, lakin qısa müddətli buxar erası başladı, onu daha da fantastik elektrik dövrü əvəz etdi. Şəhərlər işıqla, emalatxanalar isə elektrik mühərrikləri ilə idarə olunan indiyədək görünməyən maşınların uğultusu ilə dolurdu. Sonra sanki tərəqqi özünün zirvəsinə çatıb.

19-cu əsrin sonunda fransız kimyaçısı Antoine Henri Becquerel təsadüfən uran duzlarının radioaktiv olduğunu kəşf edəndə hər şey dəyişdi. 2 il sonra həmyerliləri Pyer Küri və həyat yoldaşı Mariya Sklodovska-Küri onlardan radium və polonium əldə etdilər və onların radioaktivlik səviyyəsi torium və urandan milyonlarla dəfə yüksək idi.

Çubuğu radioaktiv şüaların təbiətini ətraflı öyrənən Ernest Ruterford götürdü. Beləliklə, sevimli övladını - atom reaktorunu dünyaya gətirən atomun dövrü başladı.

İlk nüvə reaktoru

"İlk doğulan" ABŞ-dan gəlir. 1942-ci ilin dekabrında ilk cərəyanı yaradan, əsrin ən böyük fiziklərindən biri E. Ferminin şərəfinə adlandırılan reaktor istehsal etdi. Üç ildən sonra Kanadada həyat canlandı nüvə quraşdırma ZEEP. "Bürünc" 1946-cı ilin sonunda buraxılan ilk sovet reaktoru F-1-ə verildi. Ev rəhbəri nüvə layihəsi I.V Kurçatov oldu. Bu gün dünyada 400-dən çox nüvə enerji bloku uğurla fəaliyyət göstərir.

Nüvə reaktorlarının növləri

Onların əsas məqsədi elektrik enerjisi istehsal edən idarə olunan nüvə reaksiyasını dəstəkləməkdir. Bəzi reaktorlar izotoplar istehsal edir. Bir sözlə, onlar dərinliklərində bəzi maddələrin buraxılması ilə digərlərinə çevrildiyi cihazlardır böyük miqdar istilik enerjisi. Bu, ənənəvi yanacaq əvəzinə uran izotoplarının - U-235, U-238 və plutoniumun (Pu) yandırıldığı bir növ "ocaq" dır.

Məsələn, bir neçə növ benzin üçün nəzərdə tutulmuş avtomobildən fərqli olaraq, radioaktiv yanacağın hər bir növü öz reaktor növünə malikdir. Onlardan ikisi var - yavaş (U-235 ilə) və sürətli (U-238 və Pu ilə) neytronlarda. Atom elektrik stansiyalarının əksəriyyətində yavaş neytron reaktorları var. Atom elektrik stansiyalarına əlavə olaraq, qurğular da "işləyir" tədqiqat mərkəzləri, nüvə sualtı qayıqlarında və.

Reaktor necə işləyir

Bütün reaktorlar təxminən eyni dövrəyə malikdir. Onun "ürəyi" aktiv zonadır. Onu adi bir sobanın yanğın qutusu ilə təxminən müqayisə etmək olar. Yalnız odun əvəzinə moderator - yanacaq çubuqları olan yanacaq elementləri şəklində nüvə yanacağı var. Aktiv zona bir növ kapsulun - neytron reflektorunun içərisində yerləşir. Yanacaq çubuqları soyuducu - su ilə "yuyulur". Çünki “ürəkdə” çox şey var yüksək səviyyədə radioaktivlik, etibarlı radiasiya mühafizəsi ilə əhatə olunmuşdur.

Operatorlar iki kritik sistemdən - zəncirvari reaksiyaya nəzarət və uzaqdan idarəetmə sistemindən istifadə etməklə zavodun işinə nəzarət edirlər. Fövqəladə hal baş verərsə, təcili mühafizə dərhal işə salınır.

Reaktor necə işləyir?

Atom "alovu" görünməzdir, çünki proseslər nüvənin parçalanması səviyyəsində baş verir. Zəncirvari reaksiya zamanı ağır nüvələr həyəcanlı vəziyyətdə olan neytronların və digər atomaltı hissəciklərin mənbəyinə çevrilən daha kiçik parçalara parçalanır. Amma proses bununla da bitmir. Neytronlar "parçalanmağa" davam edir, bunun nəticəsində çoxlu enerji ayrılır, yəni atom elektrik stansiyalarının tikildiyi üçün nə baş verir.

Şəxsi heyətin əsas vəzifəsi idarəetmə çubuqlarının köməyi ilə zəncirvari reaksiyanı sabit, tənzimlənən səviyyədə saxlamaqdır. Bu, onun nüvə parçalanması prosesinin idarəolunmaz olduğu və güclü partlayış şəklində sürətlə davam etdiyi atom bombasından əsas fərqidir.

Çernobıl Atom Elektrik Stansiyasında baş verənlər

Fəlakətin əsas səbəblərindən biri Çernobıl Atom Elektrik Stansiyası 1986-cı ilin aprelində - kobud pozuntu 4-cü enerji blokunda cari təmir zamanı istismar təhlükəsizliyi qaydalarını. Daha sonra qaydalarla icazə verilən 15 əvəzinə eyni vaxtda nüvədən 203 qrafit çubuq çıxarıldı. Nəticədə, başlanan idarəolunmaz zəncirvari reaksiya termal partlayış və enerji blokunun tamamilə məhv olması ilə nəticələndi.

Yeni nəsil reaktorlar

Son on ildə Rusiya qlobal nüvə enerjisi üzrə liderlərdən birinə çevrilib. Aktiv hal-hazırda Rosatom dövlət korporasiyası 12 ölkədə atom elektrik stansiyaları tikir, burada 34 enerji bloku tikilir. Belə yüksək tələbat müasir rus dilinin yüksək səviyyəsinin sübutudur nüvə texnologiyası. Növbəti sırada yeni 4-cü nəsil reaktorlar dayanır.

"Brest"

Onlardan biri Breakthrough layihəsi çərçivəsində hazırlanan Brestdir. Mövcud açıq dövrəli sistemlər aşağı zənginləşdirilmiş uranla işləyir və böyük miqdarda işlənmiş yanacağın böyük xərclər hesabına utilizasiyasına səbəb olur. "Brest" - sürətli neytron reaktoru qapalı dövrəsində unikaldır.

Orada sərf edilmiş yanacaq, sürətli bir neytron reaktorunda müvafiq emaldan sonra yenidən eyni qurğuya yüklənə bilən tam hüquqlu yanacağa çevrilir.

Brest yüksək təhlükəsizlik səviyyəsi ilə seçilir. Ən ciddi qəzada belə heç vaxt “partlatmayacaq”, “yenilənmiş” uranını təkrar istifadə etdiyi üçün çox qənaətcil və ekoloji cəhətdən təmizdir. O, həmçinin ixrac üçün ən geniş perspektivlər açan silah dərəcəli plutonium istehsalında istifadə edilə bilməz.

VVER-1200

VVER-1200 1150 MVt gücündə innovativ 3+ nəsil reaktorudur. Unikal texniki imkanları sayəsində demək olar ki, mütləqdir əməliyyat təhlükəsizliyi. Reaktor, enerji təchizatı olmadıqda belə avtomatik işləyəcək passiv təhlükəsizlik sistemləri ilə bolca təchiz edilmişdir.

Onlardan biri reaktorun enerjisi tamamilə kəsildikdə avtomatik işə salınan passiv istilik xaricetmə sistemidir. Bu vəziyyətdə təcili hidravlik çənlər təmin edilir. Birincil dövrədə anormal təzyiq düşməsi varsa, nüvə reaksiyasını söndürən və neytronları udan reaktora bor olan böyük miqdarda su verilməyə başlayır.

Başqa bir nou-hau qoruyucu qabığın aşağı hissəsində yerləşir - ərimə "tələsi". Əgər qəza nəticəsində nüvə “sızarsa”, “tələ” saxlama qabığının dağılmasına imkan verməyəcək və radioaktiv məhsulların yerə daxil olmasına mane olacaq.