ChemStudy

Если реактор работает на тепловых нейтронах (напомним, что их скорость — порядка двух тысяч метров в секунду, а энергия — доли электрон-вольта), то из естественной смеси изотопов урана получают количество плутония немногим меньшее, тем количество «выгоревшего» урана-235. Немногим, но меньшее, плюс неизбежные потери плутония при химическом выделении его из облученного урана. К тому же цепная ядерная реакция поддерживается в природной смеси изотопов урана только до тех пор, пока не израсходована незначительная доля урана-235. Отсюда закономерен вывод: «тепловой» реактор на естественном уране — основной тип ныне действующих реакторов — не может обеспечить расширенного воспроизводства ядерного горючего. Но что же тогда перспективно? Для ответа на этот вопрос сравним ход цепной ядерной реакции в уране-235 и плутоний-239 и введем в наши рассуждения еще одно физическое понятие.

Важнейшая характеристика любого ядерного горючего — среднее число нейтронов, испускаемых после того, как ядро захватило один нейтрон. Физики называют его эта -числом обозначают греческой буквой- q. В «тепловых» реакторах на уране наблюдается такая закономерность: каждый нейтрон «порождает» в среднем 2,08 нейтрона (q =2,08). Помещенный в такой реактор плутоний под действием тепловых нейтронов дает q=2,03. Но ведь есть еще реакторы, работающие на быстрых нейтронах. Естественную смесь изотопов урана в такой реактор загружать бесполезно: цепная реакция не пойдет. Но если обогатить «сырье» ураном-235, она сможет развиться и, в «быстром» реакторе. При этом q будет равно уже 2,23. А плутоний, помещенный под обстрел быстрыми нейтронами, даст q равное 2,70. В наше распоряжение поступит «лишних полнейтрона». И это совсем не мало.

Проследим, на что тратятся полученные нейтроны. В любом реакторе один нейтрон нужен для поддержания цепной ядерной реакции. 0,1 нейтрона поглощается конструктивными материалами установки. «Избыток» идет на накопление плутония-239. В одном случае «избыток» равен 1,13, в другом — 1,60. После «сгорания» килограмма плутония в «быстром» реакторе выделяется энергия в 2,25 · 107 и накапливается 1,6 кг плутония. А уран и в «быстром» реакторе даст ту же энергию и 1,1 кг нового ядерного горючего. И в том, и в другом случае налицо расширенное воспроизводство. Но нельзя забывать об экономике.

В силу ряда технических причин цикл воспроизводства плутония занимает несколько лет. Допустим, что пять лет. Значит, в год количество плутония увеличится только на 2%, если q = 2,23, и на 12%, если q = 2,7! Ядерное горючее — капитал, а всякий капитал должен давать, скажем, 5% годовых. В первом случае налицо большие убытки, а во втором — большая прибыль. Этот примитивный пример иллюстрирует «вес» каждой десятой числа q в проблеме ядерной энергетики.

ЧАРЛСТОН (Charleston) , город на востоке США, административный центр шт. Зап. Виргиния. 250 тыс. жителей (1990, с пригородами). Крупный центр химической промышленности; металлообрабатывающие, горнодобывающие предприятия. В районе Чарлстона - добыча каменного угля.

ЯКОБСОН Карл Роберт (1841-82) , эстонский писатель. Основатель эстонского общества литераторов (1872, с 1881 - председатель). Выступал за развитие эстонской национальной культуры и народного образования.

ЗАБАБАХИН Евгений Иванович (1917-84) , российский физик, академик АН СССР (1968), Герой Социалистического Труда (1953). Основные труды по гидродинамике, теории взрыва и ударных волн. Ленинская премия (1958), Государственная премия СССР (1949, 1951, 1953).