ТВЕЛ – це тепловиділяючий елемент. Ядерний реактор

Хоча атомна енергетика не є на сьогоднішній день повністю безпечною, реакторів і електростанцій по всьому світу більше будується, ніж закривається. Так у Сполучених Штатах Америки кількість діючих реакторів тільки-но перевалило за сотню, у Франції (друге місце за кількістю мирного атома на планеті) – близько 60, і вони забезпечують майже 80 % від виробленого в країні електрики.

Паливом для ядерного реактора служить ТВЕЛ. Це елемент, в якому безпосередньо протікає керована ціп’яка реакція. Як влаштовані «дрова» атомного котла, як вони виготовляються і що відбувається з паливом в серці електростанції?

Що таке ланцюгова ядерна реакція

Відомо, що ядра атомів складаються з протонів і нейтронів. Наприклад, в ядрі атома урану міститься 92 протони і 143 або 146 нейтронів. Сила відштовхування між позитивно зарядженими протонами в ядрі урану просто величезна, близько 100 кгс в одному (!) атомі. Однак розлітатися ядру не дають внутриядерные сили. При попаданні в ядро урану вільного нейтрона (тільки нейтральна частинка здатна наблизитися до ядра) останнім деформується і розлітається на дві половинки плюс два-три вільних нейтрона.

Ці самі вільні нейтрони атакують ядра інших атомів, і т. д. Таким чином, кількість зіткнень збільшується в геометричній прогресії і в частки секунди вся маса радіоактивного металу розпадається. Цей розпад супроводжується розльотом на близькосвітлових швидкостей у всі сторони осколків, їх зіткнення з молекулами навколишнього середовища викликають нагрівання до кількох мільйонів градусів. Це картина звичайного ядерного вибуху. ТВЕЛ це явище направляє в мирне русло. Як це відбувається?