Różnica między prętem kontrolnym a moderatorem neutronów

The kluczowa różnica między prętem kontrolnym a moderatorem neutronowym jest to pręty kontrolne są w stanie absorbować neutrony, podczas gdy moderatory neutronów mogą spowalniać neutrony.

Pręt kontrolny i moderator neutronowy to dwa elementy reaktorów jądrowych. Te dwa elementy mają do odegrania dwie różne, ale ważne role. Pręt kontrolny kontroluje reakcję łańcuchową jądra przez pochłanianie neutronów, ale moderator neutronów kontroluje reakcję łańcucha jądrowego poprzez zmniejszenie prędkości neutronów.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest pręt sterujący 
3. Co to jest Neutron Moderator
4. Porównanie obok siebie - drążek sterujący vs moderator neutronowy w formie tabeli
5. Podsumowanie

Co to jest Control Rod?

Pręt kontrolny jest elementem reaktora jądrowego, który może absorbować neutrony. Nazwa tego składnika jest podana jako taka, ponieważ jego główną rolą jest kontrolowanie szybkości rozszczepiania uranu lub plutonu stosowanego w reaktorze jądrowym przez absorpcję neutronów. Skład prętów kontrolnych zwykle zawiera pierwiastki chemiczne, takie jak bor, kadm, srebro itp. Te pierwiastki chemiczne są zdolne do pochłaniania neutronów bez żadnej reakcji rozszczepienia. Ponadto te pierwiastki chemiczne mają różne przekroje przechwytywania neutronów dla neutronów o różnych energiach.

Rysunek 01: Drążek sterujący

Pręty kontrolne są umieszczone wewnątrz rdzenia reaktora jądrowego. Następnie są one dostosowywane, aby kontrolować reakcję łańcuchową jądrową zachodzącą w rdzeniu. Jest to ważne przede wszystkim w kontrolowaniu mocy cieplnej reaktora, szybkości produkcji pary i mocy elektrycznej.

Liczba prętów kontrolnych wkładanych do rdzenia i odległość, na którą pręty są wkładane, ma bardzo silny wpływ na reaktywność reaktora jądrowego. Zwykle nowo zbudowany reaktor jądrowy ma całkowicie wsunięte pręty kontrolne. Są one częściowo usuwane, gdy rozpoczyna się reakcja łańcucha jądrowego.

Co to jest Neutron Moderator?

Moderator neutronów jest składnikiem reaktora jądrowego, który może spowalniać neutrony. Jest uważany za medium, które może spowolnić szybkie neutrony poprzez zmniejszenie ich prędkości. Jednak ten składnik jest bardzo ważny, ponieważ może spowolnić neutrony bez wychwytywania żadnego z nich. Neutrony pozostają z minimalną energią kinetyczną tego składnika. Te neutrony są następnie nazywane neutronami termicznymi i są bardziej podatne niż neutrony szybkie na propagację jądrowej reakcji łańcuchowej.

Najczęściej stosowanym moderatorem neutronów w typowym reaktorze jądrowym jest „woda lekka”. Jako alternatywy możemy zastosować stały grafit i ciężką wodę. Zredukowana energia kinetyczna z neutronu jest przekazywana do moderatora. Tutaj energia jest przekształcana w energię potencjalną materiału moderatora.

Rozszczepienie uranu-235 w reaktorach termiczno-neutronowych tworzy dwa produkty rozszczepienia: szybko poruszające się wolne neutrony i energię. To rozpoczyna reakcję łańcuchową, ponieważ proces uwalniania neutronów może być samowystarczalny. Ponadto może to uwolnić bardzo wysoką energię. Przekrój rozszczepienia jest elementem, w którym określane są dalsze zdarzenia rozszczepienia. Przekrój rozszczepienia zależy od prędkości neutronów. Dlatego jako środek kontrolny bardzo ważne jest użycie moderatora neutronowego. Jednak w szybkich reaktorach nie ma moderatorów neutronowych.

Jaka jest różnica między prętem kontrolnym a moderatorem neutronowym?

Pręty kontrolne i moderator neutronowy to dwa elementy reaktora jądrowego. Kluczowa różnica między prętem kontrolnym a moderatorem neutronowym polega na tym, że pręty kontrolne są w stanie absorbować neutrony, podczas gdy moderatory neutronowe mogą spowalniać neutrony. Pręty kontrolne kontrolują reakcję łańcuchową jądra przez wychwytywanie neutronów, ale moderator neutronów nie wychwytuje żadnego neutronu.

Poniższa infografika podsumowuje różnicę między prętem kontrolnym a moderatorem neutronów.

Podsumowanie - Control Rod vs Neutron Moderator

Pręty kontrolne i moderator neutronowy to dwa elementy reaktora jądrowego. Kluczowa różnica między prętem kontrolnym a moderatorem neutronowym polega na tym, że pręty kontrolne są w stanie absorbować neutrony, podczas gdy moderatory neutronowe mogą spowalniać neutrony.

Odniesienie:

1. Wheeler, Mason WheelerMason. „Jak działają pręty kontrolne?” Wymiana stosu fizyki, 1 listopada 1964 r., Dostępny tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Zespół pręta sterującego PWR” Autor: Nic Ransby - (domena publiczna) przez Commons Wikimedia
2. „Przekrój rozszczepienia U235” - wykres wykonany za pomocą pakietu oprogramowania Origin na moim komputerze. Dane z publicznej bazy danych http://t2.lanl.gov/data/ ENDF / B-VII biblioteka ocenianych danych neutronowych incydentów (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia