Nagazaki yakınlarında patladı. Bu patlamalara eşlik eden ölüm ve yıkım emsalsizdi. Korku ve dehşet tüm Japon nüfusunu sardı ve onları bir aydan kısa bir süre içinde teslim olmaya zorladı.
Ancak İkinci Dünya Savaşı'nın bitiminden sonra atom silahları arka planda kaybolmadı. Soğuk Savaş'ın patlak vermesi SSCB ile ABD arasında büyük bir psikolojik baskı unsuru haline geldi. Her iki taraf da yeni nükleer santrallerin geliştirilmesi ve yaratılmasına büyük miktarda para yatırdı. Böylece 50 yıl boyunca gezegenimizde birkaç bin atom kabuğu birikti. Bu, tüm yaşamı birkaç kez yok etmek için oldukça yeterlidir. Bu nedenle 90'lı yılların sonlarında ABD ile Rusya arasında dünya çapında bir felaket riskini azaltmak amacıyla ilk silahsızlanma anlaşması imzalandı. Buna rağmen şu anda 9 ülkenin nükleer silaha sahip olması savunmalarını farklı bir seviyeye taşıyor. Bu yazımızda atom silahlarının neden yıkıcı güç kazandığına ve atom silahlarının nasıl çalıştığına bakacağız.
Atom bombasının tam gücünü anlamak için radyoaktivite kavramını anlamak gerekir. Bildiğiniz gibi etrafımızdaki dünyayı oluşturan maddenin en küçük yapısal birimi atomdur. Bir atom ise bir çekirdek ve onun etrafında dönen bir şeyden oluşur. Çekirdek nötron ve protonlardan oluşur. Elektronların negatif yükü vardır ve protonların pozitif yükü vardır. Nötronlar adından da anlaşılacağı gibi nötrdür. Genellikle nötron ve protonların sayısı bir atomdaki elektron sayısına eşittir. Ancak dış kuvvetlerin etkisi altında bir maddenin atomlarındaki parçacık sayısı değişebilir.
Yalnızca nötron sayısının değiştiği ve maddenin bir izotopunun oluştuğu seçenekle ilgileniyoruz. Bir maddenin bazı izotopları kararlıdır ve doğal olarak oluşur, diğerleri ise kararsızdır ve bozunma eğilimindedir. Örneğin karbonun 6 nötronu vardır. Ayrıca, doğada bulunan oldukça kararlı bir element olan 7 nötronlu bir karbon izotopu da vardır. 8 nötronlu bir karbon izotopu zaten kararsız bir elementtir ve bozunma eğilimindedir. Bu radyoaktif bozunmadır. Bu durumda kararsız çekirdekler üç tür ışın yayar:
1. Alfa ışınları, ince bir kağıt parçasıyla durdurulabilen ve zarar veremeyen, oldukça zararsız bir alfa parçacıkları akışıdır.
Canlı organizmalar ilk ikisinde hayatta kalmayı başarsa bile, radyasyon dalgası çok geçici radyasyon hastalığına neden olur ve birkaç dakika içinde ölüme neden olur. Patlamadan birkaç yüz metrelik bir yarıçap içinde bu tür bir hasar mümkündür. Patlamanın birkaç kilometre uzağında radyasyon hastalığı kişiyi birkaç saat veya gün içinde öldürebilir. Patlamanın hemen dışında kalanlar da yiyecekleri yiyerek ve kirlenmiş alandan nefes alarak radyasyona maruz kalabilirler. Üstelik radyasyon anında kaybolmaz. Çevrede birikir ve patlamadan sonra onlarca yıl boyunca canlı organizmaları zehirleyebilir.
Nükleer silahların vereceği zarar hiçbir koşulda kullanılamayacak kadar tehlikelidir. Bundan ister istemez sivil halk da etkileniyor ve doğaya onarılamaz zararlar veriliyor. Bu nedenle günümüzde nükleer bombaların asıl kullanımı saldırılardan caydırıcılıktır. Şu anda gezegenimizin çoğu yerinde nükleer silah denemeleri bile yasak.
Cihaz ve çalışma prensibi, kendi kendini idame ettiren bir nükleer reaksiyonun başlatılmasına ve kontrolüne dayanmaktadır. Araştırma aracı olarak, radyoaktif izotopların üretilmesinde ve nükleer santrallerde enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır.
çalışma prensibi (kısaca)
Bu, ağır bir çekirdeğin iki küçük parçaya bölündüğü bir süreci kullanır. Bu parçalar oldukça heyecanlı bir durumdadır ve nötronlar, diğer atom altı parçacıklar ve fotonlar yayar. Nötronlar yeni fisyonlara neden olabilir, bu da daha fazlasının yayılmasına neden olur ve bu böyle devam eder. Kendi kendine devam eden bu tür sürekli bölünmelere zincirleme reaksiyon denir. Bu, üretimi nükleer santrallerin kullanılmasının amacı olan büyük miktarda enerji açığa çıkarır.
Bir nükleer reaktörün çalışma prensibi, reaksiyonun başlamasından sonra çok kısa bir süre içinde fisyon enerjisinin yaklaşık %85'inin açığa çıkması şeklindedir. Geri kalanı, nötron yaydıktan sonra fisyon ürünlerinin radyoaktif bozunması ile üretilir. Radyoaktif bozunma, bir atomun daha kararlı bir duruma ulaştığı bir süreçtir. Bölme işlemi tamamlandıktan sonra devam eder.
Bir atom bombasında, malzemenin çoğu parçalanıncaya kadar zincirleme reaksiyonun yoğunluğu artar. Bu çok hızlı gerçekleşir ve bu tür bombalara özgü son derece güçlü patlamalara neden olur. Bir nükleer reaktörün tasarımı ve çalışma prensibi, zincirleme reaksiyonun kontrollü, neredeyse sabit bir seviyede tutulmasına dayanmaktadır. Atom bombası gibi patlamayacak şekilde tasarlanmıştır.
Zincirleme reaksiyon ve kritiklik
Nükleer fisyon reaktörünün fiziği, zincirleme reaksiyonun, nötron yaydıktan sonra çekirdeğin parçalanma olasılığına göre belirlenmesine dayanır. İkincisinin nüfusu azalırsa, bölünme oranı sonunda sıfıra düşecektir. Bu durumda reaktör kritik altı durumda olacaktır. Nötron popülasyonu sabit bir seviyede tutulursa fisyon hızı da sabit kalacaktır. Reaktör kritik durumda olacak. Son olarak, eğer nötron popülasyonu zamanla artarsa, fisyon hızı ve gücü de artacaktır. Çekirdeğin durumu süper kritik hale gelecektir.
Nükleer reaktörün çalışma prensibi aşağıdaki gibidir. Fırlatılmadan önce nötron popülasyonu sıfıra yakındı. Operatörler daha sonra kontrol çubuklarını çekirdekten çıkararak nükleer fisyonu artırır ve bu da reaktörü geçici olarak süperkritik bir duruma iter. Nominal güce ulaştıktan sonra operatörler, nötron sayısını ayarlayarak kontrol çubuklarını kısmen geri getirir. Daha sonra reaktör kritik bir durumda tutulur. Durdurulması gerektiğinde operatörler çubukları sonuna kadar sokar. Bu, fisyonu bastırır ve çekirdeği kritik olmayan bir duruma aktarır.
Reaktör türleri
Dünyadaki nükleer enerji santrallerinin çoğu, elektrik jeneratörlerini çalıştıran türbinleri döndürmek için gereken ısıyı üreten enerji santralleridir. Ayrıca birçok araştırma reaktörü var ve bazı ülkelerde atom enerjisiyle çalışan denizaltılar veya yüzey gemileri var.
Enerji tesisleri
Bu tip reaktörlerin çeşitli türleri vardır, ancak hafif su tasarımı yaygın olarak kullanılmaktadır. Buna karşılık basınçlı su veya kaynar su kullanabilir. İlk durumda, yüksek basınçlı sıvı çekirdeğin ısısıyla ısıtılır ve buhar jeneratörüne girer. Burada, birincil devreden gelen ısı, içinde su da bulunan ikincil devreye aktarılır. Nihai olarak üretilen buhar, buhar türbini döngüsünde çalışma sıvısı görevi görür.
Kaynar su reaktörü doğrudan enerji döngüsü prensibiyle çalışır. Çekirdekten geçen su orta basınçta kaynatılır. Doymuş buhar, reaktör kabında bulunan bir dizi ayırıcı ve kurutucudan geçerek aşırı ısınmasına neden olur. Aşırı ısıtılmış su buharı daha sonra türbini döndürmek için çalışma sıvısı olarak kullanılır.
Yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı
Yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı reaktör (HTGR), çalışma prensibi yakıt olarak grafit ve yakıt mikrokürelerinden oluşan bir karışımın kullanılmasına dayanan bir nükleer reaktördür. İki rakip tasarım var:
- bir grafit kabuk içinde grafit ve yakıt karışımı olan, 60 mm çapında küresel yakıt elemanları kullanan bir Alman "doldurma" sistemi;
- Bir çekirdek oluşturmak için birbirine kenetlenen grafit altıgen prizmalar biçimindeki Amerikan versiyonu.
Her iki durumda da soğutucu, yaklaşık 100 atmosfer basınç altındaki helyumdan oluşur. Alman sisteminde helyum, küresel yakıt elemanları tabakasındaki boşluklardan geçer ve Amerikan sisteminde helyum, reaktörün merkezi bölgesinin ekseni boyunca yer alan grafit prizmalardaki deliklerden geçer. Grafitin son derece yüksek bir süblimleşme sıcaklığına sahip olması ve helyumun kimyasal olarak tamamen inert olması nedeniyle her iki seçenek de çok yüksek sıcaklıklarda çalışabilir. Sıcak helyum, yüksek sıcaklıkta bir gaz türbininde çalışma sıvısı olarak doğrudan uygulanabilir veya ısısı, su döngüsü buharı üretmek için kullanılabilir.
Sıvı metal ve çalışma prensibi
Sodyum soğutmalı hızlı reaktörler 1960'larda ve 1970'lerde büyük ilgi gördü. O zamanlar hızla büyüyen nükleer endüstriye yakıt üretmek için üreme yeteneklerine yakında ihtiyaç duyulacak gibi görünüyordu. 1980'lerde bu beklentinin gerçekçi olmadığı anlaşılınca heyecan azaldı. Ancak ABD, Rusya, Fransa, İngiltere, Japonya ve Almanya'da bu türden çok sayıda reaktör inşa edildi. Çoğu uranyum dioksit veya bunun plütonyum dioksitle karışımıyla çalışıyor. Ancak Amerika Birleşik Devletleri'nde en büyük başarı metalik yakıtlarla elde edildi.
CANDU
Kanada, çabalarını doğal uranyum kullanan reaktörler üzerinde yoğunlaştırıyor. Bu, onu zenginleştirmek için diğer ülkelerin hizmetlerine başvurma ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu politikanın sonucu döteryum-uranyum reaktörü (CANDU) oldu. Ağır su ile kontrol edilip soğutulur. Bir nükleer reaktörün tasarımı ve çalışma prensibi, atmosferik basınçta soğuk D2O rezervuarının kullanılmasından oluşur. Çekirdek, doğal uranyum yakıtı içeren zirkonyum alaşımından yapılmış borularla deliniyor ve içinden kendisini soğutan ağır su dolaşıyor. Elektrik, ağır sudaki fisyon ısısının bir buhar jeneratörü boyunca dolaşan bir soğutucuya aktarılmasıyla üretilir. İkincil devredeki buhar daha sonra geleneksel bir türbin döngüsünden geçer.
Araştırma tesisleri
Bilimsel araştırmalar için, çalışma prensibi su soğutmalı ve plaka şeklindeki uranyum yakıt elemanlarını düzenekler halinde kullanmak olan bir nükleer reaktör en sık kullanılır. Birkaç kilowatt'tan yüzlerce megawatt'a kadar geniş bir güç aralığında çalışabilme kapasitesine sahiptir. Güç üretimi araştırma reaktörlerinin birincil amacı olmadığından, bunlar üretilen termal enerji, yoğunluk ve çekirdek nötronların nominal enerjisi ile karakterize edilir. Bir araştırma reaktörünün belirli bir araştırmayı yürütme yeteneğinin ölçülmesine yardımcı olan bu parametrelerdir. Düşük güçlü sistemler genellikle üniversitelerde bulunur ve öğretim için kullanılırken, yüksek güçlü sistemlere araştırma laboratuvarlarında malzeme, performans testleri ve genel araştırmalar için ihtiyaç duyulur.
En yaygın olanı, yapısı ve çalışma prensibi aşağıdaki gibi olan bir araştırma nükleer reaktörüdür. Çekirdeği büyük, derin bir su havuzunun dibinde bulunur. Bu, nötron ışınlarının yönlendirilebileceği kanalların gözlemlenmesini ve yerleştirilmesini kolaylaştırır. Düşük güç seviyelerinde, soğutucunun doğal taşınımı, güvenli çalışma koşullarını sürdürmek için yeterli ısı giderme sağladığından, soğutucu pompalamaya gerek yoktur. Isı eşanjörü genellikle sıcak suyun biriktiği havuzun yüzeyinde veya tepesinde bulunur.
Gemi kurulumları
Nükleer reaktörlerin orijinal ve ana uygulaması denizaltılarda kullanılmasıdır. Başlıca avantajları fosil yakıtlı yakma sistemlerinden farklı olarak elektrik üretmek için havaya ihtiyaç duymamalarıdır. Bu nedenle, bir nükleer denizaltı uzun süre su altında kalabilirken, geleneksel bir dizel-elektrik denizaltının motorlarını havada ateşlemek için periyodik olarak yüzeye çıkması gerekir. askeri gemilere stratejik avantaj sağlar. Bu sayede yabancı limanlardan ya da kolayca zarar görebilecek tankerlerden yakıt ikmali yapmaya gerek kalmıyor.
Bir denizaltıdaki nükleer reaktörün çalışma prensibi sınıflandırılmıştır. Ancak ABD'de yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum kullanıldığı ve hafif su ile yavaşlatılıp soğutulduğu biliniyor. İlk nükleer denizaltı reaktörü USS Nautilus'un tasarımı, güçlü araştırma tesislerinden büyük ölçüde etkilenmiştir. Benzersiz özellikleri, çok büyük bir reaktivite rezervi, yakıt ikmali gerektirmeden uzun bir çalışma süresi ve bir duruştan sonra yeniden başlama yeteneğidir. Denizaltılardaki enerji santralinin tespit edilmemesi için çok sessiz olması gerekiyor. Farklı denizaltı sınıflarının özel ihtiyaçlarını karşılamak için farklı enerji santrali modelleri oluşturuldu.
ABD Donanması uçak gemileri, çalışma prensibinin en büyük denizaltılardan alındığına inanılan bir nükleer reaktör kullanıyor. Tasarımlarının ayrıntıları da yayınlanmadı.
ABD'nin yanı sıra İngiltere, Fransa, Rusya, Çin ve Hindistan'ın da nükleer denizaltıları var. Her durumda tasarım açıklanmadı, ancak hepsinin çok benzer olduğuna inanılıyor - bu, teknik özellikleriyle ilgili aynı gereksinimlerin bir sonucudur. Rusya'nın ayrıca Sovyet denizaltılarıyla aynı reaktörleri kullanan küçük bir filosu var.
Endüstriyel tesisler
Üretim amacıyla, çalışma prensibi düşük enerji üretimi ile yüksek verimlilik olan bir nükleer reaktör kullanılmaktadır. Bunun nedeni, plütonyumun çekirdekte uzun süre kalmasının istenmeyen 240 Pu birikmesine yol açmasıdır.
Trityum üretimi
Şu anda, bu tür sistemler tarafından üretilen ana malzeme trityumdur (3H veya T) - Plütonyum-239'un şarjı 24.100 yıllık uzun bir yarı ömre sahiptir, dolayısıyla bu elementi kullanan nükleer silah cephaneliğine sahip ülkeler bu elementten daha fazlasına sahip olma eğilimindedir. gereğinden fazla. 239 Pu'nun aksine trityumun yarı ömrü yaklaşık 12 yıldır. Bu nedenle, gerekli kaynakları sağlamak için hidrojenin bu radyoaktif izotopunun sürekli olarak üretilmesi gerekir. Örneğin Amerika Birleşik Devletleri'nde Savannah Nehri (Güney Carolina), trityum üreten birkaç ağır su reaktörünü işletiyor.
Yüzer güç üniteleri
Uzak izole alanlara elektrik ve buharla ısıtma sağlayabilen nükleer reaktörler oluşturuldu. Örneğin Rusya'da, özellikle Arktik yerleşimlere hizmet etmek üzere tasarlanmış küçük enerji santralleri kullanım alanı buldu. Çin'de 10 MW'lık HTR-10, bulunduğu araştırma enstitüsüne ısı ve güç sağlıyor. Benzer yeteneklere sahip küçük otomatik kontrollü reaktörlerin geliştirilmesi İsveç ve Kanada'da devam etmektedir. 1960 ile 1972 yılları arasında ABD Ordusu, Grönland ve Antarktika'daki uzak üslere enerji sağlamak için kompakt su reaktörleri kullandı. Bunların yerini petrol yakıtlı enerji santralleri aldı.
Uzayın fethi
Ayrıca uzayda güç temini ve hareket için reaktörler geliştirildi. 1967 ile 1988 yılları arasında Sovyetler Birliği, ekipmana ve telemetriye güç sağlamak için Cosmos serisi uydularına küçük nükleer birimler kurdu, ancak bu politika eleştirilerin hedefi haline geldi. Bu uydulardan en az biri Dünya atmosferine girerek Kanada'nın uzak bölgelerinde radyoaktif kirlenmeye neden oldu. Amerika Birleşik Devletleri 1965'te nükleer enerjiyle çalışan yalnızca bir uydu fırlattı. Ancak bunların uzun mesafeli uzay uçuşlarında, diğer gezegenlerin insanlı keşiflerinde veya kalıcı bir ay üssünde kullanılmasına yönelik projeler geliştirilmeye devam ediyor. Bu mutlaka gaz soğutmalı veya sıvı metal bir nükleer reaktör olacaktır; fiziksel prensipleri radyatörün boyutunu en aza indirmek için gerekli mümkün olan en yüksek sıcaklığı sağlayacaktır. Ek olarak, uzay teknolojisine yönelik bir reaktör, koruma için kullanılan malzeme miktarını en aza indirmek ve fırlatma ve uzay uçuşu sırasında ağırlığı azaltmak için mümkün olduğu kadar kompakt olmalıdır. Yakıt tedariği, reaktörün uzay uçuşunun tamamı boyunca çalışmasını sağlayacaktır.
Nükleer enerji üretimi, elektrik üretmenin modern ve hızla gelişen bir yöntemidir. Nükleer santrallerin nasıl çalıştığını biliyor musunuz? Nükleer santralin çalışma prensibi nedir? Bugün ne tür nükleer reaktörler var? Bir nükleer santralin çalışma planını ayrıntılı olarak ele almaya çalışacağız, nükleer reaktörün yapısını inceleyeceğiz ve nükleer elektrik üretme yönteminin ne kadar güvenli olduğunu öğreneceğiz.
Herhangi bir istasyon, yerleşim bölgesinden uzakta kapalı bir alandır. Kendi topraklarında birkaç bina var. En önemli yapı reaktör binası olup, yanında reaktörün kontrol edildiği türbin odası ve güvenlik binası bulunmaktadır.
Plan nükleer reaktör olmadan imkansızdır. Atomik (nükleer) reaktör, bu işlem sırasında zorunlu enerji salınımı ile nötron fisyonunun zincirleme reaksiyonunu düzenlemek için tasarlanmış bir nükleer santral cihazıdır. Peki nükleer santralin çalışma prensibi nedir?
Reaktör kurulumunun tamamı, reaktörü gizleyen ve bir kaza durumunda nükleer reaksiyonun tüm ürünlerini içerecek olan büyük bir beton kule olan reaktör binasında yer alıyor. Bu büyük kuleye muhafaza, hermetik kabuk veya muhafaza bölgesi adı verilir.
Yeni reaktörlerdeki hermetik bölgenin 2 kalın beton duvarı - kabukları vardır.
80 cm kalınlığındaki dış kabuk, muhafaza bölgesini dış etkenlerden korur.
1 metre 20 cm kalınlığındaki iç kabukta, betonun mukavemetini neredeyse üç kat artıran ve yapının parçalanmasını önleyecek özel çelik halatlar bulunuyor. İç kısmı, muhafaza için ek koruma görevi görecek ve bir kaza durumunda reaktörün içeriğini muhafaza bölgesinin dışına salmayacak şekilde tasarlanmış ince bir özel çelik levha ile kaplanmıştır.
Nükleer santralin bu tasarımı, 200 tona kadar ağırlığa sahip bir uçak kazasına, 8 büyüklüğündeki bir depreme, bir kasırgaya ve bir tsunamiye dayanabilmesini sağlıyor.
İlk basınçlı mermi 1968'de Amerika Connecticut Yankee nükleer santralinde inşa edildi.
Muhafaza bölgesinin toplam yüksekliği 50-60 metredir.
Bir nükleer reaktör nelerden oluşur?
Bir nükleer reaktörün çalışma prensibini ve dolayısıyla bir nükleer enerji santralinin çalışma prensibini anlamak için reaktörün bileşenlerini anlamanız gerekir. 
- Aktif bölge. Nükleer yakıtın (yakıt jeneratörü) ve moderatörün yerleştirildiği alandır. Yakıt atomları (çoğunlukla yakıt uranyumdur) zincirleme bir fisyon reaksiyonuna girer. Moderatör, fisyon sürecini kontrol etmek için tasarlanmıştır ve hız ve güç açısından gerekli reaksiyonun sağlanmasına olanak tanır.
- Nötron reflektörü. Bir reflektör çekirdeği çevreler. Moderatörle aynı malzemeden oluşur. Esasında bu, asıl amacı nötronların çekirdekten çıkıp çevreye girmesini engellemek olan bir kutudur.
- Soğutucu. Soğutucunun, yakıt atomlarının bölünmesi sırasında açığa çıkan ısıyı emmesi ve onu diğer maddelere aktarması gerekir. Soğutucu büyük ölçüde bir nükleer santralin nasıl tasarlanacağını belirler. Günümüzde en popüler soğutucu sudur.
Reaktör kontrol sistemi. Bir nükleer santral reaktörüne güç sağlayan sensörler ve mekanizmalar.
Nükleer santraller için yakıt
Nükleer santral neyle çalışır? Nükleer santraller için yakıt, radyoaktif özelliklere sahip kimyasal elementlerdir. Tüm nükleer santrallerde bu element uranyumdur.
İstasyonların tasarımı, nükleer santrallerin saf bir kimyasal elementle değil, karmaşık kompozit yakıtla çalıştığını ima ediyor. Ve nükleer reaktöre yüklenen doğal uranyumdan uranyum yakıtı çıkarmak için birçok manipülasyonun yapılması gerekiyor.
Zenginleştirilmiş uranyum
Uranyum iki izotoptan oluşur, yani farklı kütlelere sahip çekirdekler içerir. Proton ve nötron izotop -235 ve izotop-238 sayısına göre adlandırıldılar. 20. yüzyılın araştırmacıları cevherden uranyum 235 çıkarmaya başladılar çünkü... ayrıştırmak ve dönüştürmek daha kolaydı. Doğada bu tür uranyumun yalnızca% 0,7 olduğu ortaya çıktı (kalan yüzde 238. izotopa gidiyor).
Bu durumda ne yapmalı? Uranyumu zenginleştirmeye karar verdiler. Uranyum zenginleştirme, gerekli 235x izotopların çoğunun ve birkaç gereksiz 238x izotopun içinde kaldığı bir süreçtir. Uranyum zenginleştiricilerin görevi %0,7'yi neredeyse %100 uranyum-235'e dönüştürmektir.
Uranyum iki teknoloji kullanılarak zenginleştirilebilir: gaz difüzyonu veya gaz santrifüjü. Bunları kullanmak için cevherden çıkarılan uranyum gaz haline dönüştürülür. Gaz şeklinde zenginleştirilmiştir.
Uranyum tozu
Zenginleştirilmiş uranyum gazı katı hal olan uranyum dioksite dönüştürülür. Bu saf katı uranyum 235, daha sonra uranyum tozuna ezilen büyük beyaz kristaller halinde görünür.
Uranyum tabletleri
Uranyum tabletleri birkaç santimetre uzunluğunda katı metal disklerdir. Uranyum tozundan bu tür tabletler oluşturmak için, tabletlerin preslenme kalitesini artıran bir plastikleştirici olan bir madde ile karıştırılır.
Preslenmiş diskler, tabletlere özel güç ve yüksek sıcaklıklara dayanıklılık kazandırmak için 1200 santigrat derece sıcaklıkta bir günden fazla pişiriliyor. Bir nükleer santralin nasıl çalışacağı doğrudan uranyum yakıtının ne kadar iyi sıkıştırılıp pişirildiğine bağlıdır. 
Tabletler molibden kutularda pişiriliyor çünkü yalnızca bu metal bir buçuk bin derecenin üzerindeki "cehennem" sıcaklıklarda erimeyebilir. Bundan sonra nükleer santraller için uranyum yakıtı hazır kabul ediliyor.
TVEL ve FA nedir?
Reaktör çekirdeği, insan vücudundan 5 kat daha büyük, duvarlarında delikler bulunan (reaktör tipine bağlı olarak) devasa bir disk veya boruya benziyor. Bu delikler, atomları istenen reaksiyonu gerçekleştiren uranyum yakıtını içerir.
Tüm istasyonun patlamasına ve yakınlardaki birkaç eyalet için sonuçları olacak bir kazaya neden olmak istemediğiniz sürece, reaktöre yakıt atmak imkansızdır. Bu nedenle uranyum yakıtı, yakıt çubuklarına yerleştirilmekte ve daha sonra yakıt düzeneklerinde toplanmaktadır. Bu kısaltmalar ne anlama geliyor?
- TVEL bir yakıt elementidir (bunları üreten Rus firmasının aynı adı ile karıştırılmamalıdır). Esasen, içine uranyum tabletlerinin yerleştirildiği zirkonyum alaşımlarından yapılmış ince ve uzun bir zirkonyum tüptür. Uranyum atomlarının birbirleriyle etkileşime girmeye başladığı yer yakıt çubuklarıdır ve reaksiyon sırasında ısı açığa çıkar.
Zirkonyum, refrakterlik ve korozyon önleyici özelliklerinden dolayı yakıt çubuklarının üretimi için malzeme olarak seçilmiştir.
Yakıt çubuklarının tipi reaktörün tipine ve yapısına bağlıdır. Kural olarak yakıt çubuklarının yapısı ve amacı değişmez; tüpün uzunluğu ve genişliği farklı olabilir. 
Makine, bir zirkonyum tüpüne 200'den fazla uranyum peleti yüklüyor. Reaktörde toplamda yaklaşık 10 milyon uranyum peleti aynı anda çalışıyor.
FA – yakıt tertibatı. Nükleer santral çalışanları yakıt montajlarını paketler olarak adlandırıyor.
Temel olarak bunlar birbirine bağlanmış birkaç yakıt çubuğudur. FA, bir nükleer santralin çalıştığı bitmiş nükleer yakıttır. Nükleer reaktöre yüklenen yakıt düzenekleridir. Bir reaktöre yaklaşık 150 – 400 yakıt grubu yerleştirilmiştir.
Yakıt düzeneklerinin çalışacağı reaktöre bağlı olarak farklı şekillerde olabilirler. Demetler bazen kübik, bazen silindirik, bazen de altıgen şeklinde katlanır.
4 yıllık çalışma süresi boyunca bir yakıt tertibatı, 670 araba kömür, 730 tank doğal gaz veya 900 petrol yüklü tankın yakılmasıyla aynı miktarda enerji üretir.
Günümüzde yakıt düzenekleri ağırlıklı olarak Rusya, Fransa, ABD ve Japonya'daki fabrikalarda üretilmektedir.
Nükleer santraller için yakıtın diğer ülkelere dağıtılması için yakıt düzenekleri uzun ve geniş metal borularla kapatılır, borulardan hava pompalanır ve kargo uçaklarındaki özel makineler tarafından dağıtılır.
Nükleer enerji santralleri için nükleer yakıt çok ağırdır, çünkü... uranyum gezegendeki en ağır metallerden biridir. Özgül ağırlığı çeliğinkinden 2,5 kat daha fazladır.
Nükleer santral: çalışma prensibi
Nükleer santralin çalışma prensibi nedir? Nükleer santrallerin çalışma prensibi, radyoaktif bir madde olan uranyumun atomlarının fisyonunun zincirleme reaksiyonuna dayanmaktadır. Bu reaksiyon bir nükleer reaktörün çekirdeğinde meydana gelir.
BİLİNMESİ ÖNEMLİDİR:
Nükleer fiziğin inceliklerine girmeden nükleer santralin çalışma prensibi şuna benzer:
Bir nükleer reaktörün çalıştırılmasından sonra, uranyumun reaksiyona girmesini önleyen emici çubuklar yakıt çubuklarından çıkarılır.
Çubuklar çıkarıldığında uranyum nötronları birbirleriyle etkileşime girmeye başlar.
Nötronlar çarpıştığında atom seviyesinde mini bir patlama meydana gelir, enerji açığa çıkar ve yeni nötronlar doğar, zincirleme bir reaksiyon oluşmaya başlar. Bu işlem ısı üretir.
Isı soğutucuya aktarılır. Soğutucunun türüne bağlı olarak türbini döndüren buhar veya gaza dönüşür.
Türbin bir elektrik jeneratörünü çalıştırır. Aslında elektrik akımını üreten odur.
Süreci izlemezseniz, uranyum nötronları reaktörü patlatana ve tüm nükleer santrali paramparça edene kadar birbirleriyle çarpışabilir. Süreç bilgisayar sensörleri tarafından kontrol edilir. Reaktördeki sıcaklık artışını veya basınçtaki değişikliği tespit ederler ve reaksiyonları otomatik olarak durdurabilirler.
Nükleer santrallerin çalışma prensibi termik santrallerden (termik santraller) nasıl farklıdır?
Sadece ilk aşamalarda iş farklılıkları vardır. Bir nükleer santralde soğutucu, uranyum yakıt atomlarının bölünmesinden ısı alır; termik santralde soğutucu, organik yakıtın (kömür, gaz veya petrol) yanmasından ısı alır. Uranyum atomları ya da gaz ve kömür ısı açığa çıkardıktan sonra nükleer santraller ile termik santrallerin çalışma şemaları aynıdır.
Nükleer reaktör türleri
Bir nükleer santralin nasıl çalışacağı, nükleer reaktörün tam olarak nasıl çalıştığına bağlıdır. Günümüzde nöron spektrumuna göre sınıflandırılan iki ana tip reaktör vardır:
Yavaş nötron reaktörüne termal reaktör de denir.
Operasyonu için, zenginleştirme, uranyum topaklarının oluşturulması vb. aşamalarından geçen uranyum 235 kullanılır. Günümüzde reaktörlerin büyük çoğunluğu yavaş nötronlar kullanıyor.
Hızlı nötron reaktörü.
Bu reaktörler gelecek, çünkü... Doğada on kuruş olan uranyum-238 üzerinde çalışıyorlar ve bu elementi zenginleştirmeye gerek yok. Bu tür reaktörlerin tek dezavantajı tasarım, inşaat ve devreye alma maliyetlerinin çok yüksek olmasıdır. Bugün hızlı nötron reaktörleri yalnızca Rusya'da çalışıyor.
Hızlı nötron reaktörlerindeki soğutucu, cıva, gaz, sodyum veya kurşundur.
Bugün dünyadaki tüm nükleer santrallerin kullandığı yavaş nötron reaktörlerinin de çeşitli türleri bulunmaktadır.
IAEA organizasyonu (Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı), küresel nükleer enerji endüstrisinde en sık kullanılan kendi sınıflandırmasını oluşturmuştur. Bir nükleer santralin çalışma prensibi büyük ölçüde soğutucu ve moderatörün seçimine bağlı olduğundan, UAEA sınıflandırmasını bu farklılıklara dayandırmıştır.
Kimyasal açıdan bakıldığında döteryum oksit ideal bir moderatör ve soğutucudur çünkü atomları diğer maddelere kıyasla uranyumun nötronlarıyla en etkili şekilde etkileşime girer. Basitçe söylemek gerekirse, ağır su görevini minimum kayıp ve maksimum sonuçla yerine getirir. Bununla birlikte, üretimi maliyetlidir ve sıradan "hafif" ve tanıdık suyun kullanımı çok daha kolaydır.
Nükleer reaktörler hakkında birkaç gerçek...
Bir nükleer santral reaktörünün inşasının en az 3 yıl sürmesi ilginç!
Reaktör yapmak için 210 kilo Amper elektrik akımıyla çalışan ekipmanlara ihtiyacınız var ki bu, insanı öldürebilecek akımın milyon katı kadardır.
Bir nükleer reaktörün bir kabuğu (yapısal elemanı) 150 ton ağırlığındadır. Bir reaktörde bu tür 6 element vardır.
Basınçlı su reaktörü
Bir nükleer enerji santralinin genel olarak nasıl çalıştığını zaten öğrendik; her şeyi bir perspektife oturtmak için en popüler basınçlı su nükleer reaktörünün nasıl çalıştığına bakalım.
Bugün dünyanın her yerinde 3+ nesil basınçlı su reaktörleri kullanılıyor. En güvenilir ve güvenli olarak kabul edilirler.
Dünyadaki tüm basınçlı su reaktörleri, çalıştıkları yıllar boyunca zaten 1000 yılı aşkın bir süredir sorunsuz bir şekilde çalışmış ve hiçbir zaman ciddi sapmalar vermemiştir. 
Basınçlı su reaktörleri kullanan nükleer santrallerin yapısı, 320 dereceye kadar ısıtılan damıtılmış suyun yakıt çubukları arasında dolaştığını ima etmektedir. Buhar durumuna geçmesini önlemek için 160 atmosfer basınç altında tutulur. Nükleer santral diyagramı buna birincil devre suyu diyor.
Isıtılan su buhar jeneratörüne girer ve ısısını ikincil devre suyuna verir, ardından tekrar reaktöre "geri döner". Dışarıdan, ilk devrenin su boruları diğer borularla temas halinde gibi görünüyor - ikinci devrenin suyu, ısıyı birbirlerine aktarıyorlar, ancak sular temas etmiyor. Tüpler temas halindedir.
Böylece, elektrik üretim sürecine daha fazla katılacak olan ikincil devre suyuna radyasyon girme olasılığı ortadan kaldırılmıştır.
NGS'nin işletme güvenliği
Nükleer santrallerin çalışma prensibini öğrendikten sonra güvenliğin nasıl çalıştığını anlamalıyız. Günümüzde nükleer santrallerin inşası güvenlik kurallarına daha fazla dikkat edilmesini gerektirmektedir.
NPP güvenlik maliyetleri tesisin toplam maliyetinin yaklaşık %40'ını oluşturmaktadır. 
Nükleer santral tasarımı, radyoaktif maddelerin salınmasını önleyen 4 fiziksel bariyer içerir. Peki bu bariyerler ne işe yarayacak? Doğru anda nükleer reaksiyonu durdurabilmeli, çekirdekten ve reaktörün kendisinden sürekli ısı uzaklaştırılmasını sağlayabilmeli ve radyonüklidlerin muhafazanın (hermetik bölge) dışına salınmasını önleyebilmelidir.
- İlk engel uranyum peletlerinin gücüdür. Nükleer reaktördeki yüksek sıcaklıklar nedeniyle yok edilmemeleri önemlidir. Bir nükleer santralin nasıl çalıştığı büyük ölçüde uranyum peletlerinin ilk üretim aşamasında nasıl "pişirildiğine" bağlıdır. Uranyum yakıt peletleri doğru şekilde pişirilmezse, reaktördeki uranyum atomlarının reaksiyonları öngörülemez olacaktır.
- İkinci engel ise yakıt çubuklarının sıkılığıdır. Zirkonyum tüpler sıkıca kapatılmalıdır; eğer conta kırılırsa, en iyi ihtimalle reaktör hasar görür ve en kötü ihtimalle her şey havaya uçar.
- Üçüncü bariyer ise dayanıklı çelik reaktör kabıdır. a, (aynı büyük kule - hermetik bölge) tüm radyoaktif süreçleri "tutuyor". Muhafaza hasar görürse radyasyon atmosfere kaçacaktır.
- Dördüncü bariyer acil koruma çubuklarıdır. Moderatörlü çubuklar, tüm nötronları 2 saniyede emebilen ve zincir reaksiyonunu durdurabilen mıknatıslarla çekirdeğin üzerinde asılı duruyor.
Nükleer santralin birçok koruma derecesine sahip tasarımına rağmen reaktör çekirdeğinin doğru zamanda soğutulması mümkün olmazsa ve yakıt sıcaklığı 2600 dereceye çıkarsa güvenlik sisteminin son umudu devreye giriyor. - sözde erime tuzağı.
Gerçek şu ki, bu sıcaklıkta reaktör kabının tabanı eriyecek ve nükleer yakıt ve erimiş yapıların tüm kalıntıları, reaktör çekirdeğinin üzerinde asılı duran özel bir "cam" içine akacaktır.
Eriyik tuzağı soğutulur ve yanmaz. Fisyon zincirleme reaksiyonunu kademeli olarak durduran sözde "kurban malzemesi" ile doldurulur.
Bu nedenle, nükleer santral tasarımı, herhangi bir kaza olasılığını neredeyse tamamen ortadan kaldıran çeşitli koruma derecelerine sahiptir.
Bir nükleer reaktörün çalışma prensibini ve tasarımını anlamak için geçmişe kısa bir yolculuk yapmanız gerekir. Nükleer reaktör, tam olarak gerçekleşmemiş olsa da, insanlığın tükenmez bir enerji kaynağına dair asırlık bir hayalidir. Onun eski "atası", bir zamanlar uzak atalarımızın soğuktan kurtuluş bulduğu mağaranın tonozlarını aydınlatan ve ısıtan kuru dallardan oluşan bir ateştir. Daha sonra insanlar hidrokarbonlar (kömür, şist, petrol ve doğal gaz) konusunda uzmanlaştı.
Çalkantılı ama kısa ömürlü bir buhar dönemi başladı ve yerini daha da fantastik bir elektrik çağı aldı. Şehirler ışıkla doluydu ve atölyeler, elektrik motorlarıyla çalıştırılan, şimdiye kadar görülmemiş makinelerin uğultusuyla doluydu. Sonra ilerleme doruğa ulaşmış gibi görünüyordu.
19. yüzyılın sonunda Fransız kimyager Antoine Henri Becquerel'in tesadüfen uranyum tuzlarının radyoaktif olduğunu keşfetmesiyle her şey değişti. 2 yıl sonra yurttaşları Pierre Curie ve eşi Maria Sklodowska-Curie onlardan radyum ve polonyum elde ettiler ve radyoaktivite düzeyleri toryum ve uranyumdan milyonlarca kat daha yüksekti.
Cop, radyoaktif ışınların doğasını ayrıntılı olarak inceleyen Ernest Rutherford tarafından alındı. Böylece, çok sevdiği çocuğu olan atom reaktörünü doğuran atom çağı başladı.
İlk nükleer reaktör
“İlk doğan” ABD'den geliyor. Aralık 1942'de yaratıcısı yüzyılın en büyük fizikçilerinden E. Fermi'nin adını taşıyan reaktör tarafından ilk akım üretildi. Üç yıl sonra ZEEP nükleer tesisi Kanada'da hayata geçti. “Bronz”, 1946'nın sonunda başlatılan ilk Sovyet reaktörü F-1'e verildi. I.V. Kurchatov yerli nükleer projenin başına geçti. Bugün dünyada 400'den fazla nükleer güç ünitesi başarıyla faaliyet göstermektedir.
Nükleer reaktör türleri
Ana amaçları elektrik üreten kontrollü bir nükleer reaksiyonu desteklemektir. Bazı reaktörler izotoplar üretir. Kısaca, derinliklerinde bazı maddelerin büyük miktarda termal enerjinin açığa çıkmasıyla diğerlerine dönüştüğü cihazlardır. Bu, geleneksel yakıtlar yerine uranyum izotoplarının - U-235, U-238 ve plütonyumun (Pu) yakıldığı bir tür "fırın" dır.
Örneğin, çeşitli benzin türleri için tasarlanmış bir arabanın aksine, her radyoaktif yakıt türünün kendi reaktör türü vardır. Bunlardan iki tane var - yavaş (U-235 ile) ve hızlı (U-238 ve Pu ile) nötronlar. Çoğu nükleer santralde yavaş nötron reaktörleri bulunur. Nükleer santrallere ek olarak, araştırma merkezlerinde, nükleer denizaltılarda vb. tesisler de “çalışıyor”.
Reaktör nasıl çalışır?
Tüm reaktörler yaklaşık olarak aynı devreye sahiptir. Onun “kalbi” aktif bölgedir. Kabaca geleneksel bir sobanın ocak kutusuyla karşılaştırılabilir. Sadece yakacak odun yerine, moderatörlü yakıt çubukları olan yakıt elemanları şeklinde nükleer yakıt vardır. Aktif bölge bir tür kapsülün (nötron reflektörü) içinde bulunur. Yakıt çubukları soğutucu su ile “yıkanır”. “Kalp” çok yüksek düzeyde radyoaktiviteye sahip olduğundan, güvenilir bir radyasyon korumasıyla çevrilidir.
Operatörler tesisin çalışmasını iki kritik sistem (zincir reaksiyon kontrolü ve uzaktan kumanda sistemi) kullanarak kontrol eder. Acil bir durum meydana geldiğinde acil durum koruması derhal devreye girer.
Bir reaktör nasıl çalışır?
Süreçler nükleer fisyon seviyesinde meydana geldiğinden atomik “alev” görünmez. Bir zincirleme reaksiyon sırasında, ağır çekirdekler daha küçük parçalara ayrışır ve bunlar uyarılmış durumdayken nötronların ve diğer atom altı parçacıkların kaynağı haline gelir. Ancak süreç bununla bitmiyor. Nötronlar, büyük miktarda enerjinin açığa çıkmasının bir sonucu olarak "bölünmeye" devam ediyor, yani nükleer santrallerin inşa edilmesi uğruna ne oluyor.
Personelin asıl görevi kontrol çubukları yardımıyla zincirleme reaksiyonu sabit, ayarlanabilir bir seviyede tutmaktır. Bu, nükleer bozunma sürecinin kontrol edilemediği ve güçlü bir patlama şeklinde hızla ilerlediği atom bombasından temel farkıdır.
Çernobil nükleer santralinde ne oldu
Nisan 1986'da Çernobil nükleer santralindeki felaketin ana nedenlerinden biri, 4. güç ünitesinin rutin bakımı sırasında operasyonel güvenlik kurallarının ağır ihlaliydi. Daha sonra, yönetmeliklerin izin verdiği 15 adet yerine 203 adet grafit çubuk aynı anda çekirdekten çıkarıldı. Sonuç olarak başlayan kontrol edilemeyen zincirleme reaksiyon, termal patlama ve güç ünitesinin tamamen tahrip olmasıyla sonuçlandı.
Yeni nesil reaktörler
Geçtiğimiz on yılda Rusya küresel nükleer enerjide liderlerden biri haline geldi. Şu anda devlet şirketi Rosatom, 12 ülkede 34 güç ünitesinin inşa edildiği nükleer santraller inşa ediyor. Bu kadar yüksek bir talep, modern Rus nükleer teknolojisinin yüksek seviyesinin kanıtıdır. Sırada yeni 4. nesil reaktörler var.
"Brest"
Bunlardan biri, Atılım projesinin bir parçası olarak geliştirilmekte olan Brest'tir. Mevcut açık çevrim sistemleri düşük düzeyde zenginleştirilmiş uranyumla çalışıyor ve büyük miktarlarda kullanılmış yakıtın büyük masraflarla imha edilmesine neden oluyor. "Brest" - hızlı bir nötron reaktörü, kapalı döngüsünde benzersizdir.
İçinde kullanılmış yakıt, hızlı bir nötron reaktöründe uygun şekilde işlendikten sonra tekrar aynı tesise geri yüklenebilen tam teşekküllü yakıt haline gelir.
Brest, yüksek düzeyde güvenlikle ayırt edilir. En ciddi kazada dahi asla “patlamaz”, “yenilenmiş” uranyumunu yeniden kullandığı için oldukça ekonomik ve çevre dostudur. Aynı zamanda silah kalitesinde plütonyum üretmek için de kullanılamıyor, bu da ihracatı için geniş fırsatlar sunuyor.
VVER-1200
VVER-1200, 1150 MW kapasiteli yenilikçi nesil 3+ reaktördür. Eşsiz teknik yetenekleri sayesinde neredeyse mutlak operasyonel güvenliğe sahiptir. Reaktör, güç kaynağı olmadığında bile otomatik olarak çalışacak pasif güvenlik sistemleriyle bol miktarda donatılmıştır.
Bunlardan biri, reaktörün enerjisi tamamen kesildiğinde otomatik olarak devreye giren pasif ısı giderme sistemidir. Bu durumda acil durum hidrolik tankları sağlanır. Birincil devrede anormal bir basınç düşüşü varsa, reaktöre nükleer reaksiyonu söndüren ve nötronları emen büyük miktarda bor içeren su sağlanmaya başlar.
Başka bir teknik bilgi, koruyucu kabuğun alt kısmında - eriyik "tuzağı"nda bulunur. Bir kaza sonucu çekirdek "sızarsa", "tuzak" muhafaza kabuğunun çökmesine izin vermeyecek ve radyoaktif ürünlerin yere girmesini önleyecektir.
Ancak bu çoğu zaman bilmediğimiz bir şeydir. Peki neden nükleer bomba da patlıyor?
Uzaktan başlayalım. Her atomun bir çekirdeği vardır ve çekirdek protonlardan ve nötronlardan oluşur - belki de bunu herkes biliyor. Aynı şekilde herkes periyodik tabloyu gördü. Peki kimyasal elementler neden içine başka türlü değil de bu şekilde yerleştirilmiş? Kesinlikle Mendeleev böyle istediği için değil. Tablodaki her elementin atom numarası, o elementin atomunun çekirdeğinde kaç proton bulunduğunu gösterir. Yani demir atomunda 26 proton bulunduğundan demir tabloda 26 numaradır. Ve eğer 26 tanesi yoksa artık demir değildir.
Ancak aynı elementin çekirdeğinde farklı sayıda nötron bulunabilir, bu da çekirdeklerin kütlesinin farklı olabileceği anlamına gelir. Aynı elementin farklı kütlelere sahip atomlarına izotop denir. Uranyumun bu tür birkaç izotopu vardır: Doğada en yaygın olanı uranyum-238'dir (çekirdeğinde 92 proton ve 146 nötron vardır, toplam 238). Radyoaktiftir ama ondan nükleer bomba yapamazsınız. Ancak uranyum cevherlerinde az miktarda bulunan izotop uranyum-235 nükleer yük için uygundur.
Okuyucu “zenginleştirilmiş uranyum” ve “tükenmiş uranyum” ifadeleriyle karşılaşmış olabilir. Zenginleştirilmiş uranyum, doğal uranyumdan daha fazla uranyum-235 içerir; tükenmiş bir durumda, buna göre daha az. Zenginleştirilmiş uranyum, nükleer bombaya uygun başka bir element olan (doğada neredeyse hiç bulunmayan) plütonyum üretmek için kullanılabilir. Uranyumun nasıl zenginleştirildiği ve plütonyumun nasıl elde edildiği başka bir tartışma konusu.
Peki nükleer bomba neden patlıyor? Gerçek şu ki, bazı ağır çekirdekler, bir nötron tarafından vurulduklarında çürümeye eğilimlidirler. Serbest bir nötron için uzun süre beklemeniz gerekmeyecek; etrafta dolaşan çok sayıda nötron var. Yani böyle bir nötron uranyum-235 çekirdeğine çarparak onu "parçalara" ayırır. Bu birkaç nötron daha serbest bırakır. Etrafta aynı elementin çekirdekleri varsa ne olacağını tahmin edebilir misiniz? Doğru, zincirleme bir reaksiyon meydana gelecektir. Bu böyle oluyor.
Uranyum-235'in daha kararlı olan uranyum-238 içinde "çözündüğü" bir nükleer reaktörde normal koşullar altında bir patlama meydana gelmez. Çürüyen çekirdeklerden çıkan nötronların çoğu, uranyum-235 çekirdeğini bulmadan süte doğru uçup gider. Reaktörde çekirdeklerin bozunması "yavaş" gerçekleşir (ancak bu, reaktörün enerji sağlaması için yeterlidir). Tek bir uranyum-235 parçasında, eğer yeterli kütleye sahipse, nötronların çekirdeği parçalaması garantilenecek, zincirleme reaksiyon çığ gibi başlayacak ve... Durun! Sonuçta bir patlama için gerekli kütleye sahip bir parça uranyum-235 veya plütonyum yaparsanız hemen patlayacaktır. Konu bu değil.
Kritik altı kütlenin iki parçasını alıp uzaktan kumandalı bir mekanizma kullanarak birbirlerine doğru iterseniz ne olur? Örneğin, her ikisini de bir tüpe yerleştirin ve birine bir barut yükü ekleyin, böylece doğru anda bir parça, mermi gibi, diğerine ateşlenir. İşte sorunun çözümü.
Bunu farklı şekilde yapabilirsiniz: küresel bir plütonyum parçası alın ve tüm yüzeyine patlayıcı yükler ekleyin. Bu yükler dışarıdan gelen komutla infilak ettiğinde, patlamaları plütonyumu her yönden sıkıştıracak, kritik yoğunluğa sıkıştıracak ve zincirleme bir reaksiyon meydana gelecektir. Ancak burada doğruluk ve güvenilirlik önemlidir: tüm patlayıcıların aynı anda patlaması gerekir. Bunlardan bazıları çalışıp bazıları çalışmadığında veya bazıları geç çalıştığında hiçbir nükleer patlama meydana gelmeyecektir: plütonyum kritik bir kütleye sıkıştırılmayacak, ancak havada dağılacaktır. Nükleer bomba yerine sözde "kirli" bir bomba alacaksınız.
Patlama tipi bir nükleer bomba böyle görünür. Yönlendirilmiş bir patlama yaratması beklenen yükler, plütonyum küresinin yüzeyini mümkün olduğunca sıkı bir şekilde kaplamak için çokyüzlüler şeklinde yapılmıştır.
İlk tip cihaza top cihazı, ikinci tipe ise patlama cihazı adı verildi.
Hiroşima'ya atılan "Küçük Çocuk" bombasında uranyum-235 şarjı ve top tipi bir cihaz bulunuyordu. Nagazaki üzerinde patlatılan Şişman Adam bombası plütonyum yükü taşıyordu ve patlayıcı cihaz patlamaydı. Günümüzde silah tipi cihazlar neredeyse hiç kullanılmıyor; patlama olanlar daha karmaşıktır, ancak aynı zamanda nükleer yükün kütlesini düzenlemenize ve onu daha rasyonel bir şekilde harcamanıza olanak tanır. Ve plütonyum, nükleer patlayıcı olarak uranyum-235'in yerini aldı.
Aradan epeyce zaman geçti ve fizikçiler orduya daha da güçlü bir bomba - termonükleer bomba veya aynı zamanda hidrojen bombası olarak da adlandırıldığı gibi - teklif ettiler. Hidrojenin plütonyumdan daha güçlü patladığı ortaya çıktı.
Hidrojen gerçekten patlayıcıdır ancak o kadar da patlayıcı değildir. Ancak hidrojen bombasında “sıradan” hidrojen yoktur; kendi izotoplarını (döteryum ve trityum) kullanır. "Sıradan" hidrojenin çekirdeğinde bir nötron, döteryumda iki ve trityumda üç nötron bulunur.
Bir nükleer bombada, ağır bir elementin çekirdekleri daha hafif olanların çekirdeklerine bölünür. Termonükleer füzyonda ise tam tersi bir süreç meydana gelir: hafif çekirdekler birbirleriyle birleşerek daha ağır olanlara dönüşür. Örneğin döteryum ve trityum çekirdekleri birleşerek helyum çekirdeklerini (alfa parçacıkları olarak da bilinir) oluşturur ve "ekstra" nötron "serbest uçuşa" gönderilir. Bu, plütonyum çekirdeğinin bozunması sırasında olduğundan çok daha fazla enerji açığa çıkarır. Bu arada, Güneş'te gerçekleşen süreç tam olarak budur.
Bununla birlikte, füzyon reaksiyonu yalnızca ultra yüksek sıcaklıklarda mümkündür (bu nedenle buna termonükleer denir). Döteryum ve trityumun reaksiyona girmesi nasıl sağlanır? Evet, çok basit: Patlayıcı olarak nükleer bomba kullanmanız gerekiyor!
Döteryum ve trityumun kendileri kararlı olduğundan, termonükleer bombadaki yükleri keyfi olarak çok büyük olabilir. Bu, bir termonükleer bombanın "basit" bir nükleer bombayla karşılaştırılamayacak kadar güçlü hale getirilebileceği anlamına geliyor. Hiroşima'ya atılan “Bebek”in TNT eşdeğeri yaklaşık 18 kilotondu ve en güçlü hidrojen bombası (“Kuzka'nın Annesi” olarak da bilinen “Çar Bombası” olarak da bilinir) zaten 58,6 megatondu, yani 3255 kat daha fazlaydı. güçlü "Bebek"!
Çar Bombasından gelen “mantar” bulutu 67 kilometre yüksekliğe yükseldi ve patlama dalgası dünyayı üç kez daire içine aldı.
Ancak bu kadar devasa bir gücün aşırı olduğu açıkça görülüyor. Megaton bombalarla "yeterince oynayan" askeri mühendisler ve fizikçiler farklı bir yol izlediler: nükleer silahların minyatürleştirilmesi yolu. Geleneksel formlarında nükleer silahlar, hava bombaları gibi stratejik bombardıman uçaklarından atılabilir veya balistik füzelerden fırlatılabilir; onları minyatürleştirirseniz, kilometrelerce boyunca her şeyi yok etmeyen ve bir top mermisinin veya havadan karaya füzenin üzerine yerleştirilebilen kompakt bir nükleer yük elde edersiniz. Hareketlilik artacak ve çözülmesi gereken görev yelpazesi genişleyecek. Stratejik nükleer silahlara ek olarak taktik silahlar da alacağız.
Taktik nükleer silahlar için çeşitli dağıtım araçları geliştirildi - nükleer toplar, havan topları, geri tepmesiz tüfekler (örneğin, Amerikan Davy Crockett). SSCB'nin nükleer mermi projesi bile vardı. Doğru, terk edilmesi gerekiyordu - nükleer mermiler o kadar güvenilmezdi, üretimi ve depolanması o kadar karmaşık ve pahalıydı ki bunların hiçbir anlamı yoktu.
"Davy Crockett." Bu nükleer silahların bir kısmı ABD Silahlı Kuvvetleri'nin hizmetindeydi ve Batı Almanya Savunma Bakanı, Bundeswehr'i bunlarla silahlandırmaya çalıştı ancak başarısız oldu.
Küçük nükleer silahlardan bahsetmişken, başka bir nükleer silah türünden - nötron bombasından bahsetmeye değer. İçindeki plütonyum yükü azdır ancak bu gerekli değildir. Bir termonükleer bomba patlamanın kuvvetini artırma yolunu takip ederse, nötron bombası başka bir zarar verici faktöre - radyasyona - dayanır. Radyasyonu arttırmak için bir nötron bombası, patlama üzerine çok sayıda hızlı nötron üreten bir berilyum izotop kaynağı içerir.
Yaratıcılarına göre, bir nötron bombası düşman personelini öldürmeli, ancak daha sonra bir saldırı sırasında ele geçirilebilecek ekipmanı sağlam bırakmalı. Uygulamada durum biraz farklı ortaya çıktı: ışınlanmış ekipman kullanılamaz hale geliyor - pilotluk yapmaya cesaret eden herkes çok yakında radyasyon hastalığını "kazanacak". Bu, bir nötron bombası patlamasının bir düşmanı tank zırhı yoluyla vurabileceği gerçeğini değiştirmez; nötron mühimmatı ABD tarafından özellikle Sovyet tank oluşumlarına karşı bir silah olarak geliştirildi. Ancak kısa süre sonra hızlı nötron akışına karşı bir tür koruma sağlayan tank zırhı geliştirildi.
1950'de başka bir nükleer silah türü icat edildi, ancak (bilindiği kadarıyla) hiçbir zaman üretilmedi. Bu sözde kobalt bombasıdır - kobalt kabuğuna sahip bir nükleer yük. Patlama sırasında, bir nötron akışı tarafından ışınlanan kobalt, son derece radyoaktif bir izotop haline gelir ve tüm alana dağılarak onu kirletir. Yeterli güce sahip böyle bir bomba, tüm dünyayı kobaltla kaplayabilir ve tüm insanlığı yok edebilir. Neyse ki bu proje bir proje olarak kaldı.
Sonuç olarak ne söyleyebiliriz? Nükleer bomba gerçekten korkunç bir silahtır ve aynı zamanda (ne paradoks!) süper güçler arasında göreceli barışın korunmasına da yardımcı olmuştur. Düşmanınızın nükleer silahı varsa ona saldırmadan önce on kere düşüneceksiniz. Nükleer cephaneliğe sahip hiçbir ülkeye dışarıdan saldırı yapılmadı ve 1945'ten bu yana dünyanın büyük devletleri arasında hiçbir savaş yaşanmadı. Umarız öyle bir şey olmaz.
