HTML

Érthetően az atomreaktorokról

Friss topikok

  • Chimer: @Proud Mary: Írd már le, mi a gond és "valójában" hogyan történt a baleset, és hogyan működik egy ... (2019.06.25. 10:07) A csernobili baleset okai
  • molnibalage: @Mikrobi: A modern harcászatban az egy kötelékben (flight) repülő gépek között minimum km-es távol... (2015.05.04. 11:42) Kevés az urán?
  • molnibalage: Ezek szerint a szerző nem lát perspektívát a LFT reaktorokban? (2015.04.27. 17:27) Mire jó a tórium?
  • Kurt úrfi [teuto-nordikus parasztlegény]: Ez is érdekes. http://www.haea.gov.hu/web/v2/portal.nsf/att_files/eloadasok/$File/d_sukosd.pdf?Op... (2014.11.03. 05:02) Miért nem atombombák a paksi reaktorok?
  • belekotty: Az első részt kifelejtettem. wwwold.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz6101/pocs6101.html (2014.04.25. 10:37) Hogyan keletkezett az urán?

Címkék

Miért nem atombombák a paksi reaktorok?

2014.02.01. 23:55 atombuzi

Miért nem atombombák a paksi reaktorok?

Mert ez fizikailag lehetetlen.

Először is néhány alapfogalmat kell tisztázni. A természetes urán két izotópból áll. 99.3 százalék urán-238 és 0.7 százalék urán-235. Van nyomokban urán-234.

Az urán-235 egy különleges tulajdonsággal rendelkezik, termikus neutronok hatására széthasad és sok energia szabadul fel, kb 200 millió elektron volt. (200 MeV, 200 mega elektronvolt) Egy elektronvolt az az energia amire egy elektron szert tesz 1 Volt feszültség különbség hatására.

Egy elektronvolt nagyságrendbe esnek a kémiai reakciók, így érthető mekkora energiák rejtőznek ebben a reakcióban.

De mi az a termikus neutron? A termikus neutron energiája azonos a környezetének atomjainak mozgási energiájával. Ez szobahőmérsékleten körülbelül  0.025 eV.

A hasadásnál az urán-235 két, ritkán három részre hasad és 2-3 neutron szabadul fel, amelyek energiája 1-2 MeV energiájú. Ezek a szomszéd atommagokkal ütközve lelassulnak. Amíg a neutronok gyorsak addig kis valószínűséggel reagálnak a többi urán atommal és hatásuk nagyjából ugyanaz az U-235 és U-238 atomokra, vagy befogódnak, vagy hasítanak, vagy szóródva lassulnak.

Azonban a rezonancia neutronok sebességére lelassulva (1-100 eV) ez drámaian megváltozik, mert a neutronok befogásának valószínűsége az U-238 esetében több mint százszorosára növekszik, míg a hasadás valószínűsége csekély.

A természetes uránban, ha el is hasad egy urán atommag, az abból keletkező neutronok elnyelődnek az uránban. Ha azonban a neutron termikus energiára lassul, akkor az urán-235 hasítása kétszázötvenszer valószínűbb, mint hogy befogódik U-238-ban.

Vagyis ha a neutronok többségét lelassítjuk - moderáljuk - akkor láncreakció indul, megfelelő moderátorral akár a természetes uránban is.

Az urán tartalmú atombomba esetén az urán túlnyomó többségben U-235-öt tartalmaz, amit dúsítással állítanak elő. Az U-235 mindenféle energiájú neutron hatására nagyobb valószínűséggel hasad, mint hogy befogja azt. Ezért az atombombában nem kell moderálás.

A paksi atomreaktor fűtőelemei 3.5 százalék U-235 és 96.5 százalék U-238-at tartalmaznak induláskor. Ilyen dúsítottságú uránban nem indul meg önfenntartó láncreakció. Ez csak úgy indulhat meg ha a neutronokat lelassítjuk egy moderátorral.

A moderátor és a hűtőközeg természetes víz a paksi reaktorokban, amelynek hidrogén és oxigén atommagjain szóródva a neutronok lelassulnak.

Vagyis ha paksi reaktorokban elszabadul a láncreakció, akkor a víz felforr, a reaktor felhasad és a víz kiszökik - gőz robbanás - de eltűnik a moderátor így a láncreakció megáll, mert a neutronok elnyelődnek a paksi reaktorokban az urán többségét alkotó U-238 atomokban.

Az atombomba láncreakciójának lefutása ezredmásodperc nagyságú, tehát elvben gyorsabban lefuthatna egy ilyen reakció, mint ahogy a víz távozik.

Csakhogy ha egy "száraz" paksi reaktorba beöntjük a vizet, a gyorsan felfutó láncreakció már menet közben elforralja azt, azelőtt hogy a láncreakció atombomba méreteket öltene.

Ha egy vízzel teli paksi reaktorból kihúzzuk a fékező rudakat teljesen, akkor a víz előbb elforr és szétveti a reaktort, minthogy az atombombává válna. A fékezés teljes kiiktatása egyébként lehetetlen, mert a fékező anyag részben magában a vízben van oldva, bórsav formájában, vagyis a rudak teljes kihúzásával sem lesz a láncreakció elszabadulása atombombához hasonló.

Lényeges megjegyezni, hogy a paksi reaktorokban vannak vészleállító rudak, amelyek a neutronok túl magas száma esetén beejtik a reaktorba azokat a rudakat amelyek elnyelik a neutronokat és megállítják a láncreakciót. Ezek a vészleállító rudak automatikusak, saját érzékelőik és vezérlő elektronikájuk van, a reaktoroperátorok semmilyen módon nem férhetnek hozzájuk, egy működő reaktor megbontása kellene hozzá.

Megállapíthatjuk, hogy egy paksi reaktorban semmilyen körülmények között nem folyhat le egy atombombához hasonló folyamat.

A csernobili katasztrófa egy teljesen más lefolyású megfutásos folyamat volt, egy teljesen más típusú reaktorban, erről egy következő posztomban írok.

Kiegészítés:

Egy kolléga figyelmeztetett, hogy a sok tájékozatlan még mindig erősködik hogy Paks lehet atombomba.

Nos így néz ki egy "elszabadított" reaktor.

http://www.youtube.com/watch?v=mgNwtepP-6M

A magyarázat hogy miért áll le azonnal.

http://triga-world.net/technique.html

A sok kétkedőnek elmondanám,  hogy a paksi reaktorokkal még ezt a kísérletet sem lehetne előidézni.

A videón látható "atomrobbanás" :-)) sokkal nagyobb fokban dúsított uránnal lett végrehajtva.

Ha a fizikai tényeket nézzük, sorban az U235  befogási és hasadási hatáskeresztmetszete különböző neutron energiákon:

                     befogás hasadás

termikus:           86         504

rezonancia       131         271

gyors            0.095        1.29

Vagyis tiszta U235 estén minden neutron energiánál a hasadás lesz a fő reakció. Na akkor lesz atombomba!

Azonban ha sok U238 is van benne

                      befogás hasadás

termikus:          2.14     0.00005

rezonancia        277      0.0021

gyors               0.07      0.3

ha nem lassítjuk le a neutronokat, akkor az U238 elnyeli azokat és a láncreakció megáll.

De ha van is moderátor, például víz akkor lesz belőle atomreaktor. Gyors megfutás esetén - atombombaszerűt feltételezve - azonban az üzemanyag annyira felhevül, hogy nem lassulnak le eléggé a neutronok,  sőt az oda kerülő termikus neutronok is felgyorsulnak.

Továbbá különböztessünk meg két dolgot.  A megfutás egy magas hasadási szintről való teljesítmény emelkedés.

Ez szétveti a reaktort mint Csernobilban, hiszen egy kicsi fékezés csökkenés is elindít egy ilyet, de a teljesítménynövekedés nem fejlődik atombombává.

Az atombomba szinte nulláról indulva nagy sokszorozási tényezővel fejlődik robbanássá, neutron generációról, neutron generációra exponenciálisan növekedve.

Tehát a robbanás sebességét alapvetően két dolog határozza meg, mennyi idő múlva hasít újabb atomot a keletkezett neutron és egy hasadásból hány olyan neutron keletkezik amelyik hasít, ez a sokszorozási tényező.

Pakson a sokszorozási tényező fékezés nélkül 1.2, a neutron élettartam pedig 1E-4 másodperc.

Egy atombombában a sokszorozási tényező kezdetben 2.5-2.8 míg a neutron élettartam 1E-8 másodperc.

Vagyis Pakson a láncreakció elszabadulása esetén sincs ideje atombombává fejlődni a felhevülés miatt, ami leállítja a láncreakciót.

Még egyszer - P A K S    S O S E M    L E H E T    A T O M B O M B A  -  az ismert fizika kizárja ezt.

3 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://atombuzi.blog.hu/api/trackback/id/tr255793572

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

röhögő 2014.02.16. 08:32:05

Tedd be ezt a linket, hogy a sok hülye hátha megérti!

www.youtube.com/watch?v=mgNwtepP-6M

röhögő 2014.02.16. 08:37:55

Meg ezt a sorozatot is, hátha megértik miért nehéz összerakni egy atombombát.

www.youtube.com/watch?v=zVhQOhxb1Mc

Kurt úrfi [teuto-nordikus parasztlegény] 2014.11.03. 05:02:15

Ez is érdekes.

http://www.haea.gov.hu/web/v2/portal.nsf/att_files/eloadasok/$File/d_sukosd.pdf?OpenElement