Фисилни материјали

С Википедије, слободне енциклопедије
Једна од могућих нуклеарних фисијских ланчаних реакција: 1. Атом уранијума-235 хвата спори неутрон и распада се на два нова атома (фисиони фрагменти – баријум-141 и криптон-92), ослобађајући 3 нова неутрона и огромну количину енергије везања (200 MeV). 2. Један од тих неутрона буде ухваћен од атома уранијума-238 и не наставља реакцију. Други неутрон напушта састав неухваћен. Ипак, један од неутрона се судара с новим атомом уранијума-235, који се распада на два нова атома (фисиони фрагменти), ослобађајући 3 нова неутрона и огромну количину енергије везања (200 MeV). 3. Два се неутрона сударају с два атома уранијума-235 и сваки се распада и наставља реакцију.

Фисилни материјали су они материјали у којим се спорим неутронима може изазвати нуклеарна фисија, а за покретање нуклеарне фисије довољна је само енергија везања апсорбираног неутрона, без додавања кинетичке енергије неутрона. Једини природни фисилни изотоп је ураниј-235, а најзначајнији вештачки фисилни материјали су плутонијум-239 и уранијум-233. Свака фисилна језгра је уједно и фисибилна, али обратно не вреди. [1]

Фисибилни материјали су они материјали код којих се може изазвати нуклеарну фисију. Фисибилан материјал је на пример уранијум-238, изотоп уранијума којег има највише у природи. Бомбардовањем атомског језгра спорим неутронима из уранијума-238 настаје плутонијум-239, који је фисилан.[2]

Фисилни материјали као нуклеарно гориво[уреди | уреди извор]

Фисилни материјали као нуклеарно гориво су:

  • уранијум-235 којег у минералним сировинама има у траговима или се вештачки додаје обогаћеном уранијуму (2% до 5%)
  • плутонијум-239 који настаје оплођивањем уранијума-238 након ухвата неутрона
  • плутонијум-241 који настаје из плутонијума-240 након ухвата неутрона, а плутонијума-240 настаје из плутонија-239 истим поступком
  • уранијум-233 који настаје из торијума-232 након ухвата неутрона

Нуклеарно гориво[уреди | уреди извор]

Под резервама фисилних нуклеарних горива подразумевамо резерве уранијума и торијума у Земљиној кори до границе њихова економски прихватљивог кориштења. Треба узети у обзир да је енергетски потенцијал нуклеарног горива највећим делом намењен за производњу топлотне, односно електричне енергије. Енергетски потенцијал фосилних горива има много ширу намену, јер се осим у енергетици троши у индустрији, транспорту и широкој потрошњи. Надаље, та горива служе и као вредна сировина у хемијској индустрији.[3]

Данашњи термални реактори (такве нуклеарне реакторе имају готово све данашње нуклеарне електране) искоришћују енергетски потенцијал уранијума са тек око 1%. Иако је удео цене нуклеарног горива у цени електричне енергије код нуклеарних електрана с тим типовима реактора много мањи него код фосилних горива (цена концентрата уранијума учествује у цени електричне енергије с око 5%) количине расположивог нуклеарног горива за термалне реакторе су ипак ограничене економским разлозима. Нуклеарни реактори који неуспоредиво делотворније искоришћују фисијски материјал брзи су брзи оплодни реактори. Ти су реактори данас потпуно технички развијени и налазе се у погону у неколико земаља света (Француска, Велика Британија, Русија, Јапан, Немачка). Брзи оплодни реактори у комбинацији с термалним реакторима могу изванредно повећати енергетски потенцијал фисибилног материјала, не само због много делотворнијег искориштења енергетског потенцијала уранија и торијума у брзим реакторима (енергетски потенцијал нуклеарног горива у брзим се реакторима може искористили око 70 пула више него у термалним реакторима) него и због веома малог учешћа цене уранијума у произведеној цени енергије у нуклеарним електранама с таквим реакторима.

Битно је навести и чињеницу да су за нуклеарну енергетику будућности поврх залиха уранијума важне и залихе торијума. Залихе торијума се процењују три пута већим од залиха уранијума. Торијум се данас мало користи у нуклеарној енергетици. Перспективно је кориштење торијума као оплодног материјала у нуклеарним реакторима. Данас се за то сматрају посебно прикладни високо температурни реактори намењени за производњу електричне енергије и водоника. Оплодњом се изотоп торијума-232 претвара у фисилни изотоп уранијума-233.

Извори[уреди | уреди извор]

  1. ^ "Лексикон физике", V. Лопац, www.фкит.унизг.хр, 2009.
  2. ^ Јамес Ј. Дудерстадт; Лоуис Ј. Хамилтон (1976). Нуцлеар Реацтор Аналyсис. Јохн Wилеy & Сонс, Инц. 
  3. ^ [1][мртва веза] "Увод у нуклеарну енергетику", Проф. др. сц. Данило Феретић, 2011.