E = MC² ne olduğunu sınırlamaz, ancak nükleer yakıt olarak neden sadece uranyum ve plütonyum kullanılabilir?
Einstein'ın kütle-enerji denklemi evrensel görünüyor. Hidrojen füzyonundan ağır elementlere, ağır elementlerden diğer elementlere vb. Devasa enerji açığa çıkacak.Ama aslında insan teknolojimiz sınırlı, bu yüzden bu materyalde Seçim yaparken yüksek gereksinimler vardır!
Yukarıdaki resim, bir yıldızın çekirdeğindeki çeşitli elementlerin yanması için gereken sıcaklığı göstermektedir.Yüksek hidrojen ihtiyacının yüksek olmadığı doğru mu? ITER cihazımızda da gerçekleştirilebilir.Aslında bir gereksinim göz ardı edilir, yani güneş kütlesinin en az% 1'i. Ortaya çıkan çekirdek basıncı! Yani, hidrojenden sonraki elementleri bir kenara bırakalım, hala başaramıyoruz! Şu anda üzerinde çalıştığımız kontrol edilebilir füzyon nesnesi bile trityum ve döteryumun (hidrojen izotopları) füzyonudur!
Tabii ki diğeri ağır elementlerin bölünmesidir.Teoride, transuranik elementlerin çoğu nükleer fisyon reaktörleri için yakıt olarak kullanılabilir! Öyleyse neden sadece uranyum ve plütonyumu seçtik? Çünkü seçimle ilgili başka gereksinimlerimiz var, örneğin:
1. Yarılanma ömrü çok kısa olmamalıdır, aksi takdirde çıkarıldıktan sonra kullanılmadan önce yarıdan fazla çürür Bu yakıt tamamen işe yaramaz.
2. Çıkarma maliyeti düşük olmalıdır, aksi takdirde ticarileştirmenin ilk koşulu tıklanacaktır!
3. Kendi kendini sürdüren fisyon ve zincirleme reaksiyon!
4. Fisyon süreci araçlarla kontrol edilmelidir, aksi takdirde atom bombası olur ...
Bu gereksinimi karşılayabilecek şey uranyumdur.Örneğin, nükleer fisyon reaktörleri için yakıt olarak kullanılan uranyum 235'in yarı ömrü 700 milyon yıl kadardır ve uranyum 235 çekirdeği de bir nötron elde ederken birden fazla nötron üretim zincirini serbest bırakabilir. Formül reaksiyon etkisi, ancak kritik kütle aşılmadan önce, nötronların çoğu, çekirdek boşluğu boyunca uranyum malzemesinden kayacaktır, ancak kritik kütle aşıldıktan sonra, bu akan nötronlar ikinci çekirdekle çarpışabilir. Ve kontrolsüz bir zincirleme reaksiyon meydana gelir! Resmen atom bombası olacak! Bu nedenle nükleer malzemeleri hazırlarken kritik kütleden daha az olmalıyız!
Kritik uranyum 235 kütlesi: 15kg
Plütonyum 239'un kritik kütlesi: 5kg
Burada Japonya'nın Tokai Köyü'ndeki nükleer kritiklik kazasından bahsetmek zorundayım Uranil nitrat üretim sürecinde, işçiler zamandan tasarruf etmek için U-235 bakımından zengin nitrat çözeltisini paslanmaz çelik bir kovaya doğrudan döktüler! Başlangıçta dökülen uranyum çözeltisi toplam uranyumda 2.4KG içeriyordu, ancak bu işçi çökeltme tankına 16KG uranyum nitrat çözeltisi döktü ve bu da derhal bir zincir nükleer fisyon reaksiyonunu tetikledi!
Sonunda 2 çalışan öldürüldü ve yüzlerce kişi radyasyona maruz kaldı, etki çok büyük oldu! Elbette bu kesinlikle nispeten düşük seviyeli bir süper kritik kazadır!
Nükleer malzeme ve nükleer reaktör seçimine geri dönelim. Oh, haberlerde hafif su reaktörlerinden ve ağır su reaktörlerinden bahsedildiğini sık sık duyuyoruz. Bunlar, moderatör türüne göre ayırt edilen nükleer fisyon reaktörleridir. Hafif su reaktörleri plütonyum malzemeleri üretemez, bu nedenle hafif su reaktörleri Su reaktörlerinin konuşlandırılması için eşik nispeten düşüktür! Ancak ağır su reaktörleri plütonyum üretebilir, bu nedenle bunlar Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı'nın odaklandığı reaktör türüdür!
Plütonyum atom bombasının üretimi nispeten kolay olduğundan, elbette plütonyum da bir nükleer yakıttır ve plütonyum dioksit nükleer piller için önemli bir hammaddedir, ancak üretimi ve nakliyesinin hepsine dikkat edilir!
