1.2 Особенности атомной энергетики

Чтобы понять, как работает атомная электростанция, полезно сначала разобраться в той реакции, которая лежит в основе действия атомного реактора. Это реакция деления ядра атома, которая происходит при бомбардировке нейтронами ядер урана-235 или ядер ряда других тяжёлых элементов. Суть такой реакции состоит в разделении ядра атома на два сравнительно крупных фрагмента, что сопровождается высвобождением большого количества тепловой энергии и гамма-лучей. Крупные фрагменты, или продукты деления, представляют собой атомы, каждый из которых состоит из некоторого числа электронов и части ядра «родительского» атома. Эти осколки обычно радиоактивны и поэтапно распадаются, превращаясь в стабильные атомы и высвобождая энергию излучения на каждом этапе распада. В ходе деления возникают и нейтроны, таким образом, ядерная реакция начинает охватывать всё новые и новые ядра, что вызывает цепную реакцию; именно данная реакция является основной для создания как атомных бомб, так и атомных электростанций [8, с.10].

Ядерное топливо в стержнях, или тепловыделяющих элементах - твэлах содержится в форме таблеток из окиси урана. Примерно 3% урана в твэлах - это уран-235, изотоп, способный делиться под действием медленных нейтронов. Остальная часть представлена ураном-238, изотопом, неспособным к делению. По мере работы реактора количество урана-235 в стержне постепенно убывает, а количество продуктов деления увеличивается. В результате процесс деления замедляется, поскольку продукты деления захватывают часть нейронов, поддерживающих ход цепной реакции. Примерно через три года, когда твэл не является уже эффективным источником тепла вследствие малой интенсивности проходящих в нём реакций деления, его необходимо заменить на свежий. Отработанный твэл относительно беден ураном, но обогощён продуктами деления; именно эти отходы представляют серьёзную опасность [8, с.12].