Информация о документе

Цена 2000UZS
Размер 106.9KB
Покупки 0
Дата загрузки 07 Ноябрь 2026
Расширение docx
Раздел Рефераты
Предмет Физика

Продавец

Bohodir Jalolov

Atom energetikasidan foydalanishda yadro yoqilg‘ilari. tabiiy uran va toriy izotoplari. uran izotoplarini sanoat usulida olish va boyitish. plutoniy izotoplari yadro yoqilg‘isi sifatida

Купить
ATOM ENERGETIKASIDAN FOYDALANISHDA YADRO YOQILG’ILARI. TABIIY URAN VA TORIY IZOTOPLARI. URAN IZOTOPLARINI SANOAT USULIDA OLISH VA BOYITISH. PLUTONIY IZOTOPLARI YADRO YOQILG’ISI SIFATIDA. 233 U, 234 U VA 234 PU IZOTOPLARINI OLISH REAKSIYALARI. Reja: 1. Atom energetikasidan foydalanishda yadro yoqilg’ilari. 2. Tabiiy uran va toriy izotoplari. 3. Uran izotoplarini sanoat usulida olish va boyitish. 4. Uran yadrosining bo‘linishi va bo‘linishda energiya ajralib chiqishi 5. Reaktor yoqilg‘ilarini olish reaksiyalari. Atom elektr stantsiya (AES) – yadro reaktorida og ir elementlar (asosanʻ uran-233, uran-235, plutoniy-239) yadrolari nazoratga olingan reaktsiyasi asosida hosil bo ladigan, uning issiqligidan elektr energiyani ishlab chiqarish uchun ʻ mo ljallangan tizimlar, qurilmalar, jihozlar va binolar majmui hisoblanadi ʻ AESning oddiy issiqlik elektr stantsiyalarga nisbatan afzalliklaridan biri bu stantsiyalar, yadroviy reaktorlar malakali ekspluatatsiya qilinsa, atrof muhitga zarar qilmaydi. AES deyarli har doim energiya iste molchilari yaqinida quriladi. ʼ Ular yaqin aholi punktiga nisbatan shamol osti tomonda barpo etiladi. Stantsiya atrofida sanitar-himoya zonasi va kuzatuv zonasi tashkil qilinadi, u yerda aholi istiqomat qilishiga yo l qo yilmaydi. Kuzatuv zonada atrof muhitga ta sirini ʻ ʻ ʼ doimiy nazorat qilish uchun nazorat-o lchov qurilmalari o rnatiladi. Uzoq vaqt ʻ ʻ davomida yonilg ini almashtirmasdan ishlash xususiyati tufayli AESlarni chekka ʻ hududlarda ulardan foydalanish imkoniyatini beradi. AES ekspluatatsiya muddati 25-30 yil. Dunyoda birinchi AES sobiq ittifoqda Kaluga viloyati Obninsk shahri oldida qurilgan.Bo lajak AES reaktorini yaratish taklifi ilk bor 1949 yil noyabrda ʻ ilmiy atom loyihasi rahbari Igor Kurchatov tomonidan yig ilishda aytilgan. ʻ Reaktor Davlat fizika-energetika instituti xodimlari tomonidan loyihalashtirilgan.1951 yil sentyabrda AES qurish bo yicha ishlar boshlandi. 1954 ʻ yil 9 mayda Igor Kurchatov ishtirokida reaktorning faol zonada yonilg i kanallar ʻ ishi boshlanib, uranni janjirli o zlashtiruvchi bo lish reaktsiyasi amalga oshirildi. ʻ ʻ 1954 yil 27 iyunda Obninsk AES birini sanoat energiyani berdi. 1954 yil oktyabrda AESning to liq loyiha 5 megavatt quvvatiga o tkazishdi. ʻ ʻ Birinchi AES 48 yil ekspluatatsiya qilindi. 2002 yil 29 aprelda stantsiya reaktsiya batamom o chirildi. AES o z missiyani bajardi, yadro energetika ʻ ʻ rivojlanishini boshlab berdi. 2006 yilda Obninsk AES bazasida tarmoq yodgorlik majmua yaratildi. 2016 yilda Obninsk jahon atom energetikasi muzeyini tashkil etish haqida memorandum imzolandi. Dunyoda ikkinchi AES 1956 yilda Buyuk Britaniyaning Kolder-Xoll shahrida ishga tushirildi. Uning quvvati 469 megavatt bo lgan. Uchinchi AES 1957ʻ yil AQShda Shippingport shahrida qurildi. 1974 yilda dunyoda birinchi atom issiqlik elektr stantsiya (ATETS) ishga tushirildi. U elektroenergiya va issiqlik ishlab chiqarishga mo ljallangan (bug va ʻ ʻ issiq suv, aholi turar joy va sanoat ob yektlarini issiq suv ta minoti bilan ʼ ʼ ta minlash). 1960 yil ikkinchi yarmida ko plab yirik AESlar qurilishi boshlandi. ʼ ʻ 1986 yil 26 aprelda Ukraina SSR hududida joylashgan Chernobil AESi to rtinchi energoblokida portlash yuz berdi. Avariya oqibatida reaktor butunlay ʻ ishdan chiqdi va atrom muhitga ko p miqdorda radiofaol moddalar tarqaldi. Bu ʻ yerning shimoliy qismidagi ko plab davlatlar, ayniqsa davlatlar – Rossiya, ʻ Ukraina, Belarus hududi radiaktiv ifloslanishiga olib keldi. Rossiya, Ukraina va Belarusda qariyb 8,4 million aholi radiatsiya ta siriga uchradi. ʼ Chernobil AES falokatidan so ng, yadro energetikasining jozibadorligi ʻ sezilarli ravishda kamaydi. Qator mamlakatlarda, o zida an anaviy yonilg i- ʻ ʼ ʻ energetika resurslarga ega bo lgan (Rossiya, AQSH, Buyuk Britaniya, Germaniya) ʻ yangi AES qurish deyarli to xtab qoldi. ʻ XXI asr boshida neft va gaz narxi ko tarilishi va global iqlim issib ketilishi ʻ borasida tashvishlar dunyoni “atom qayta tug ilishi” haqida gapirishga majbur etdi. ʻ Shu vaqtga kelib, Rossiya va xorijda inson omilini to liq olib tashlash uchun atom ʻ stantsiyalarining xavfsizlik tizimi maksimal darajada takomillashtirildi. Butun dunyoda atom energetikasi rivojlanishi navbatdagi sekinlashuvi - 2011 yil 11 martda Tinch okeanida 9,0 bal kuchli zilzila va uning ortidan tsunami oqibatida Yaponiyadagi Fukusima-1 AESda avariya bo ldi. Tsunami zarbasi AESda tashqi ʻ elektr tejash qurilmalar va zaxira dizel generatorlarni ishdan chiqardi. 2013 yil dekabrda AES rasmiy ravishda yopildi. Atom energetikasi bo yicha xalqaro ʻ agentligi (MAGATE) ma lumotlariga ko ra, 2019 yil iyun holatiga dunyoda 449 ta ʼ ʻ yadro reaktorlar (umumiy quvvati 397 650 megavatt) ekspluatatsiya qilinmoqda. Yana 54 ta yadro reaktorlarni qurilishi ketmoqda. 2019 yilda e lon qilingan rasmiy ʼ hisobotga ko ra, 2018 yilda AQShda 98 ta reaktor, Frantsiyada – 58, Xitoyda – 46, ʻ Yaponiyada – 39, Koreada – 24, Hindinstonda – 22, Kanada – 19, Buyuk Britaniya va Ukraina – 15 tadan faoliyat ko rsatmoqda.ʻ Rosatom ma lumotiga qaraganda, Rossiyada umumiy hisobda 10 atom ʼ stantsiyalarda sanoat foydalanishda 35 ta energoblok mavjud. Rosatom Rossiyada yana 6 ta yangi energoblok qurmoqda. Shuningdek, xorijiy davlatlarda 36 ta energoblok, shu jumladan Turkiyada “Akkuyu” AES, Belarusda AES, ikkinchi navbatda Xitoyda “Tyanvan” AES va boshqalar qurilishini olib bormoqda. Atom elektr stansiyasi ( AES ) — Texnologik sxemasi jihatidan issiqlik elektr stansiyalari turiga kiruvchi elektr stansiya. Oddiy issiqlik elektr stansiyalari (TES)da ko mir, neft, qoramoy (mazut) va gaz yoqilsa, Atom Elektr Stansiyasida ʻ yoqilg i sifatida uran ishlatiladi. ʻ Atom Elektr Stansiyasining asosiy qismi atom qozoni, ya ni atom reaktori. Atom Elektr Stansiyasida, ko pincha, atom ʼ ʻ reaktorlarining. 4 tipi qo llaniladi: 1) Suv-suvli (bunda susaytirgich moda o rnida ʻ ʻ ham, issiqlik eltuvchi modda o rnida ham oddiy ʻ suv ishlatiladi); 2) Grafit-suvli (suv — issiklik eltuvchi, grafit esa susaytiruvchi bo ladi); 3) Og ir suvli (oddiy suv ʻ ʻ issiqlik eltuvchi, og ir suv esa susaytiruvchi); 4) Grafit-gazli (gaz ʻ — issiqlik eltuvchi, grafit — susaytiruvchi). Zamonaviy atom energetikasida asosan uran235 dan foydalaniladi. Uning tabiiy zaxirasi unchalik katta emas, organik yoqilg ining ʻ esa atigi 10 % ini tashkil kiladi. Bu miqdor atom energetikasini yoqilg i bilan uzoq ʻ vakdtacha ta minlay olmaydi. Yadro yoqilg isi sifatida qo llaniladigan plutoniy- ʼ ʻ ʻ 239 va uran-233 olish uchun xom ashyo hisoblanadigan uran-238 bilan toriy-232 ning zaxirasi yer bag rida yetarli miqdorda. Bu yadro yoqilg ilari yerdagi energetik ʻ ʻ resursni taxminan. 1000 baravar oshiradi. Hozirgi yoqilg i ishlab chiqaradigan ʻ ko paytiruvchi atom reaktorlarida yoqilg i miqdorini ishlash jarayonida orttirish ʻ ʻ mumkin. Masalan, ikki marta ko paytirish uchun taxminan. 10 yilgacha vaqt ʻ kerakligi ma lum. Demak, odamzod atom yoqilg isisiz qolmaydi.Atom energiyasi ʼ ʻ xalqaro agentligining xabar berishicha, 1985 yil oxirida dunyoning 26 mamlakatida atom elektr stansiyalarida umumiy quvvati 248577 MVt bo lgan 374 ʻ reaktor ishlab turgan. Shulardan umumiy quvvati 77851 MVT bo lgan 93 reaktorli ʻ AQSH birinchi o rinda, qolganlari esa ʻ Fransiya (37533 MVT), sobiq SSSR (26803 MVT), Yaponiya (23665 MVT), sobiq GDR (16429 MVT) va Angliya (10120 MVT). Dunyoning ko plab boshqa mamlakatlarida ham Atom Elektr Stansiyasilarʻ ishlab turibdi. Hozirgi vaqtda xalq xo jaligining elektr energiyasidan ʻ foydalanmaydigan biror sohasini topish qiyin. Shuning uchun elektr energiyasi ishlab chiqarish yildan yilga ortib bormoqda. Masalan, 1980-yilda dunyoda ishlatilgan elektr energiyasining 5,6 %, 1 985-yilda — 10,8 % va 1988-yilda -27 % Atom Elektr Stansiyasilarda ishlab chiqilgan. Taqqoslash uchun 1987-yil AQSH ishlatgan energiyasining 19 %, Buyuk Britaniyada 19 %, Yaponiyada 30 %, GFRda 34 %, Fransiyada 76 % Atom Elektr Stansiyasilarda ishlab chiqilgan. Lekin 1986-yil aprelda Chernobil (sobiq SSSR) Atom Elektr Stansiyasida bo lib o tgan katta avariya butun dunyo Atom Elektr ʻ ʻ Stansiyasilar kurilishi rejalarini buzib yubordi. AQSHda qurilish ishlari sekinlashtirildi , Skandinaviya mamlakatlarida esa butunlay to ʻ xtaldi . Ammo yer yuzidagi energiya manbalari hisoblanmish — neft , gaz , ko ʻ mir zaxiralari cheklanganligidan Atom Elektr Stansiyasilarni takomillashtirishdan boshqa iloj yo ʻ q . Atom energiyasi manbai uran va toriyning yer yuzidagi zaxiralari dunyo xalqlarining energiyaga bo ʻ lgan talabini bir necha ming yillar davomida qondirib turish uchun yetarlidir . Kelajakda Atom Elektr Stansiyasilar yetarli darajada rivojlanadi va dunyo mamlakatlarining umumiy energetika balansida yetakchi o ʻ rinni egallaydi . Yadro reaktorlarida reaksiyaning borishi Yadro reaktorlarida yonilg‘i sifatida asosan plutoniy – 239 Pu, uran 235 U, 238 U 92 va 232 Th 92 izotoplaridan foydalaniladi. Bu izotoplarni olish reaksiyalariga keyinroq to‘xtalamiz. Endi yadrolar bo‘linishida ajralib chiqadigan energiyani qarab chiqamiz. Massa sonlari bo‘lgan bo‘linish parchalarida bitta nuklonga to‘g‘ri kelgan o‘rtacha bog‘lanish energiyasi А=235 bo‘lgan yadrolardagiga nisbatan taxminan E=0,85 Mev katta. Demak, buning natijasida har bir nuklonga 0,85 MeVga teng bo‘lgan energiya ajraladi yoki har bir yadroga to‘g‘ri keladigan bo‘linish energiyasi . Demak, uran- 238 yadrosi bo‘linganda, har bir bo‘linish aktida 200 MeV energiya ajralib chiqadi. Ammo bu energiyani boshqacha usul bilan ham hisoblab topish mumkin. Yadroning bo‘linishida ajralib chiqadigan energiyani bo‘linish parchalarining kinetik energiyasi sifatida ham qarash mumkin. Bunga asos qilinib bo‘linish parchalari zaryadlarining kulon itarishish kuchlari ta’sirini hisobga olish lozim. Radiuslari R 1 va R 2 bo‘lgan parchalar orasidagi masofani R=R 1 +R 2 deb olsak, u holda R Ze Z Ukulon 2 1  zaryadlarning o‘zaro ta’sir kuchlaridan foydalanib parchalarning kulon itarishish energiyasini hisoblash mumkin. Masalan (1)da Fermi , va uran-238 izotopini 2 ta bir xil parchaga bo‘linadi deb faraz qilib, zaryadlarning saqlanish qonuniga amal qilib va xuddi shunday ekanligini hisobga olib МэВ U E кулон бўл 200   ekanligini hisoblab topish mumkin. E бўл – bo‘linish energiyasining asosiy qismi parchalarning kinetik energiyasini tashkil qilib, qolgan qismi – kvantlar energiyasi va parchalanishdagi nurlar, bo‘linish neytronlarining kinetik energiyasi va neytrinoning energiyasi holida ajralib chiqadi. Bo‘linish energiyasi quyidagicha taqsimlanadi: 1. Bo‘linish parchalarining kinetik energiyasi - 169 Mev. 2. Oniy γ – kvantlar energiyasi - 8 Mev 3. Bo‘linish neytronlarining energiyasi - 5 Mev (1) (3)(2) 4. β – parchalanish energiyasi - 9 Mev; 5. γ – nurlanish energiyasi - 7 Mev; 6. Neytrino energiyasi - 11 Mev; 7. Bo‘linishning jami energiyasi - 205 Mev. Bo‘linish energiyasidan ~194 Mev qismini (neytrino energiyasidan tashqari) hammasini issiqlikka aylantirishi mumkin. Ammo shuni e’tiborga olish kerakki, bo‘linishda ajralib chiqqan energiyaning hammasi (194+11 Mev) uran yadrosi massasiga to‘g‘ri keladigan to‘la energiya ~ мс 2 ning faqat 0,1 % qismini tashkil etadi, xolos. Nihoyatda katta energiyalarni hosil qilish uchun yadrolarni bo‘linib turishidan foydalanish kerak. Buning ya’ni har bir bo‘linishlarning alohida reaksiyalari bor. Demak, ko‘p energiyalarni olish uchun yadrolarni muntazam ravishda bo‘linib turishiga erishish kerak. Yadrolarni muntazam bo‘linishi va bo‘linishning har bir aktida juda katta (~200 Mev) energiya olish uran yadrosi uchun xos jarayon ya’ni neytron ta’sirida uran yadrosi parchalanganda hamma vaqt 2-3 ta neytron ajralib chiqib uranning qolgan yadrolarini ham parchalay boshlaydi. Xuddi mana shu yo‘l bilan uran yadrosini o‘z-o‘zidan muntazam parchalanib turishiga erishish mumkin. Uran yadrosining mana shunday o‘z-o‘zidan parchalanish jarayoniga zanjir reaksiyasi deyiladi. Zanjir reaksiyada qatnashuvchi neytronlarni, ya’ni yadro bo‘linishining birinchi aktida qatnashgan neytronlar o‘z navbatida 3 2 =9 ta ikkinchi avlodga tegishli neytronlarni hosil qiladi. Uchinchi avlodga esa 3 3 =27 neytron hosil bo‘ladi va elliginchi avlodga tegishli neytronlar soni 3 50 10 25 bo‘ladi. Umuman olganda yadro reaksiyalarida qatnashuvchi neytronlarni energiyasi quyidagicha: № Neytronlar turi Energiyasi 1 Issiq 0,025-0,5 Ev 2 Rezonans 0,5 Ev – 1 Kev 3 Oraliq 1 Kev-100 Kev 4 Tez 100 Kev – 14 Mev Birinchi issiq neytronlar energiyasi 0,025 Ev xona temperaturasidagi issiqlik energiyasiga mos keladi, ammo 0,5 Ev energiya real yadro qurilmalari bilan bog‘langan. Issiq neytronlar esa atrof-muhit bilan termodinamik muvozanatda bo‘ladi. Rezonans neytronlar esa o‘zlariga tegishli energiya sohasida (0,5-1 Kev) to‘la neytron kesimida rezonans to‘sig‘i yuzaga keladi. Yadroning bo‘linish jarayoni sekin bo‘ladigan jarayonlar, chunki u yadro tuzilishini qayta o‘zgarishini vujudga keltiradi. yadroning (А-massa soni, Z-element tartib raqami) neytron qamrash paytidan to bo‘linish paytigachа , ya’ni vaqtidan 4-5 tartibga ortiq vaqt o‘tadi. Shu sababli tarkibli yadroning paydo bo‘lishi haqida gapirish mumkin. U aynan asosiy holatdan emas, balki qo‘zg‘algan holatidan bo‘linadi. Uran-235 yadrosining bo‘linishida ajralib chiqqan energiyaning (Мэв Eбўл 200 ) 80% dan ortig‘i bo‘linish parchalarinning kinetik energiyasiga tegishli. O‘rta hisobda parchalar kripton ( 36 Kr) va ksenon ( 54 Xe) yaqinida guruhlanadi va ulardan biri ikkinchisidan taxminan 1,5 marta ko‘proqdir. Taxminan bir xil (simmetriyali) parchali bo‘linish soni 1% dan kamroq. Nisbatan soni bo‘linish parchalari ortiqcha neytronlarga ega. Ortiqcha neytronlar yadrodan chiqib ketishi kerak. Har bir ortiqcha neytron chiqib ketishda yadrodan ma’lum bir energiyani olib ketadi. Bu neytronlar oniy neytronlar deyiladi, chunki ular bo‘linish paytida yadrodan chiqib ketadi. Uran – 235 izotopining bo‘linishining har bir aktida o‘rta hisobda 2-3 neytron hosil bo‘ladi. Oniy neytronlarning o‘rtacha kinetik energiyasi qariyb 2 Mev ni tashkil etadi va ular bo‘linish reaksiyasi energiyasining 30 % ni olib ketadi. Oniy neytronlarni chiqargandan keyin parchalar qo‘zg‘algan holatda bo‘ladi. Ular tezda oniy / kvantlarni chiqarish bilan asosiy holatga o‘tadi. Bo‘linishning har bir aktiga o‘rtacha energiyasi 1Mev tartibida bo‘lgan qariyb 8 ta foton to‘g‘ri keladi. Yuqorida aytganimizdek yadroni ketma-ket bo‘linishiga olib keluvchi neytronlar soni 2 – 3 ta bo‘lmasdan 1 ta bo‘lganda ham bo‘linish davom etadi, chunki rezonans qamrash jarayonida bir qism neytronlar chiqib ketishi ham mumkin. Zanjir reaksiyasining borishini chegaraviy sharti sifatida quyidagi koeffitsiyent kiritilgan: K-biron – bir avlodga tegishli issiq neytronlar sonining( ) o‘tgan avlodga tegishli issiq neytronlarga ( ) nisbatidir. Agar k=1 bo‘lsa sistema kritik sistema deyiladi va bunday sistemada reaksiya o‘zgarmas tezlik bilan boradi. Agar bo‘lsa bunda sistema kritik usti deyiladi va zanjir reaksiyasi vaqt bo‘yicha o‘sib boruvchi deyiladi. Agar bunda sistema kiritik osti deyiladi va reaksiya o‘chadi, ya’ni tugaydi. Reaksiyani o‘sish tezligi ko‘payish koyeffitsiyenti kattaligi va ikkita ketma – ket bo‘linish aktlari o‘rtasidagi vaqt, ya’ni bir avlodga tegishli neytronlarning o‘rtacha yashash vaqti bilan aniqlanadi. Bitta avlod uchun neytronlar sonining o‘sishi quyidagicha: Birlik vaqt ichid а (6) formulani yechish vaqtining elementidagi neytronlar sonini ko‘rasatadi, bu yerda - jarayonning boshlang‘ich paytidagi neytronlar soni. Demak, reaktordagi issiq neytronlar soni eksponensial qonuniyat asosida o‘sib boradi. (4)) (5)) Yadrolarning zanjir reaksiya vaqtida neytronlarning bir qismini qamrab olishlari reaksiya intensivligini susaytiradi, biroq bu jarayon yangi qimmatli izotoplarning vujudga kelishida muhim ahamiyatga ega. Zanjir reaksiyaga yaroqsiz bo‘lgan neytronlarning uran va toriy 23292 Th izotoplari tomonidan qamrab olinishi o‘z navbatida qimmatli yadro yonilg‘isi bo‘lgan plutoniy 23994 Pu va uran izotoplarini hosil qiladi. 23994 23993 23992 23892 Pu Np U U n             23392 23391 23290 23290 U Pa Th Th n             (9) Bu ikkala reaksiya jarayoni yadro yonilg‘isini qayta hosil qilishning real imkoniyatlarini ochib beradi. Tabiiy sharoitda uchraydigan 23290 Th – toriy va uran 23892U , 23592U izotoplari yonilg‘i vazifasini o‘tashi mumkin. Bulardan birinchi ikkitasi zanjir reaksiyada qatnashmasada, ular (8) va (9) reaksiyalar asosida yadro yonilg‘isi vazifalarini bajaruvchi sifatida qo‘llaniladi. Tabiiy uran bir jinsli blokiga, ya’ni 99,3% 238 U va 0,7% 235 U izotoplar aralashmasiga biror neytron kelib tushsa, bo‘linish sodir etsa, 2 MeV energiyali neytronlar hosil bo‘ladi. Bu neytronlar: 1) Neytronlar ta’sirida 238 U bo‘linish ehtimoliyati 1/5, 235 U bo‘linishi mumkin, lekin tarkibida kam bo‘lgani uchun tabiiy uranda zanjir reaksiya bormaydi. 2) Tez neytronlar noelastik sochiladi, natijada energiyasini kamaytiradi, E<100 keV bo‘lgan oraliq neytronlarga aylanadi, bu neytronlar 238 U yadrosini bo‘la olmaydi. Lekin biroz kichik ehtimollik bilan 235 U yadrosini bo‘lishi mumkin. Uranning tabiiy aralashmasida oraliq neytronlar yordamida zanjir reaksiyasi yuz berishi mumkin emas. 3) Elastikmas sochilish natijasida neytron energiyasi kamayib boradi, oraliq va rezonans soha neytronlariga o‘tadi. Bu soha neytronlari yadroga yutilishi natijasida radioaktiv bo‘lib qoladi, lekin bo‘linmaydi, bu soha neytronlarining yutilishi juda foydali, lekin zanjir reaksiyasi borishida xavflidir. (8)) 4) Ko`rsatilgan hamma bosqichlarda aralashmalar, bo‘linish reaksiya mahsulotlari va hokazo yadrolari tomonidan neytronlarning juda ham nomaqbul kam yemirilishi yuz beradi. 5) Neytronlarning muhitdan chiqib ketishligi uning razmeriga bog‘liq. 6) Hamma xavfli bosqichlarda n o‘tgan neytronlar issiq energiyaga qadar sekinlashadi va katta ehtimollik bilan 235 U ning yadrolarini bo‘ladi. Lekin tabiiy uran blokidagi neytronlarning boshlang‘ich miqdorida issiq neytronlar juda ham oz bo‘lganligi uchun zanjir reaksiyasini yuzaga keltira olmaydi. Zanjir reaksiyasini amalga oshirish uchun: 1) Neytronlarni intensiv yutuvchi boshqa aralashmalardan tozalash zarur. Undan tashqari bo‘linish jarayonida hosil bo‘lgan boshqa mahsulotlardan aktiv zonani o‘z vaqtida tozalab turish kerak. 2) Tez neytronlarda zanjir reaksiya borishi uchun uran yoqilg‘isining tarkibini 235 U izotoplar bilan boyitish zarur. Tajribadan ma’lumki uran 235 U bilan boyitilganda 5,56% dan boshlab zanjir reaksiya boshlanganligi, amalda 15% dan kam bulmasligi kerak. 3) Reaksiyani amalga oshirishda rezonans sohada neytronlarni rezonans kamrab olish ( n  ) jarayon katta xalakit beradi. Shuning uchun rezonans sohadan tezrok issiq neytronlar sohasiga o‘tkazish lozim. Neytronlarni sekinlashtirishda massasi neytron massasiga yaqin bo‘lgan turli moddalardan sekinlashtirgichlardan foydalaniladi. Kinetik energiyasi T p bo‘lgan neytron nuklonlar soni A bo‘lgan sekinlashtirgich yadrosi bilan to‘qnashganda har bir to‘qnashuvda neytronning energiya yo‘qotishiΔT n= 4 A (A+1)2Tn (19.7) Demak, sekinlatgich qancha yengil bo‘lsa, neytronlar shuncha tez sekinlashadi. Sekinlashtiruvchi yadro neytronlarni yutmasligi kerak. Sekinlatgich: 1) Suv bo‘lsa; suv tarkibidagi protonlarning neytronlar bilan ta’sirida deytronlar hosil bo‘lishi hisobiga neytronlar suvda intensiv yutiladi; 2) Geliy 4 He bo‘lsa, neytronni yutmaydi, 5 He tabiatda uchramaydi. Lekin gaz bo‘lgani uchun zichligi kichik, foydalanish noqulaydir; 3) Eng yaxshi sekinlatgich og‘ir suv D 2 O ; 4) Sekinlashtiruvchi moddaning fizik xossalarini, iktisodiy jihatdan arzonligini ham hisobga oladigan bo‘lsak, u holda og‘ir suv, uglerod, berilliy va berilliy oksidi va boshqalari bo‘lishi mumkin. Suv yuqorida aytilgan kamchiliklarga qaramay, sekinlatgich sifatida keng ishlatiladi; 5) Sekinlatuvchi moddaning uran bilan aralashmasidan tashqari (bunday reaktorlarga gomogen reaktor deyiladi) bo‘linuvchi uran va sekinlatgichlar alohida bir-biriga yonma-yon qo‘yiladi. Uran moddasida hosil bo‘lgan neytronlar sekinlatgichga o‘tadi, u yerda neytronlar issiq neytronlar energiyasiga qadar sekinlashadi va yana uran yo‘qilgisiga o‘tadi hamda bo‘linish reaksiyasini hosil qilishini davom ettiradi. Bunday reaktorlar geterogen reaktorlar deyiladi. Gomogen reaktorda zanjir reaksiya hosil qilish uchun qimmat baholi og‘ir suv sekinlatgichdan foydalansa, geterogen reaktorlarda arzon grafit ishlatilganda ham zanjir reaksiya hosil bo‘lishi mumkin; 6) Zanjir reaksiyaning kechishida bo‘linuvchi moddaning formasi ham muhim rol o‘ynaydi. Sferik shaklda bo‘lganda neytronlarning aktiv zonadan tashqariga chiqib ketishi eng kam bo‘lar ekan; 7) Zanjir reaksiya yetarli darajada massaga ega bo‘lganda ro‘y beradi. Zanjir reaksiya borishi mumkin bo‘lgan sistemaning minimal massasi kritik massa deb ataladi. Sistemaning (aktiv zonaning) kattaligi esa kritik kattalik deyiladi. Kritik massa sistemaning geometriyasiga bog‘liq. Masalan: toza 235 U dan iborat ellipsoid shaklda (a=1,94 m, b=1,55 m) bo‘lgan sistemaning kritik massasi 47 kg. Shar radiusi R=17 sm. Agar uran moddasi berilliy qobiqli poluetilen plyonkalar bilan katlam-katlam ajratilsa, kritik massa 242 g radiusi R=3 sm bo‘ladi; 8) Aktiv zona kritik kattaligini va yo‘qilgi kritik massasini yanada kamaytirish uchun reaksiya zonasini neytronlarni qaytaruvchi modda qaytargich bilan o‘raladi. U aktiv zonadan chiqib ketadigan neytronlar sonini kamaytiradi. Qaytargich sifatida berilliy ishlatiladi. Shunday qilib, issiq neytronlar ishtirokida ishlaydigan reaktorning k  ko‘payish koeffitsiyentik ∞ = ηρ fε (19.8) ko‘rinishdagi takribiy formuladan foydalanish mumkin. (19.8) formuladagi uchta kupaytuvchi to‘g‘risida yuqorida bayon etildi. Turtinchi  kupaytuvchi esa tez neytronlarda kupayish koeffisiyentini, bu koeffisiyent tez neytronlar sekinlashgunga qadar bo‘linishga olib kelishi mumkinligini hisobga olish uchun kiritiladi. O‘z ma’nosiga asosan  doim birdan katta bo‘ladi. Issiq neytronlar ishtirokida bo‘ladigan reaksiyalar uchun uning qiymati 1,03 atrofida bo‘ladi. Tez neytronlar ishtirokida bo‘ladigan bo‘linish reaksiyalari uchun (19.8) formula o‘rinli bo‘lmaydi.  -kattalik yonilgining turiga bog‘liq bo‘lganligi,  esa sekin neytronlar bilan amalga oshadigan reaksiyalar uchun 1 ga yaqin bo‘lganligidan, biror aktiv muhitning sifati  f kupaytma bilan aniqlanadi va (  f ) get =0,823; (  f ) gom =0,595 bo‘ladi. Tabiiy uran uchun  =1,34 ekanligidan (k  ) get >1, (k  ) gom <1. Bu sonlar geterogen muhitning gamogen muhitga nisbatan afzalligini ko‘rsatadi. 1942 yilning dekabrida Chikago (AKSh) universitetida E.Ferli boshchiligida jahonda birinchi boshqariladigan reaktor kurildi. 1946 yilning dekabrida Moskva shahrida I.V.Kurchatov va A.I.Alixanov boshchiligida reaktor ishga tushirildi. Bu reaktorlarda sekinlatgich sifatida grafit, boshqarishda neytronlarni kuchli yutuvchi kadmiy yoki bordan yasalgan sterjenlardan foydalanilgan. Zanjir reaksiyani boshqarishda kechiquvchi neytronlarning ahamiyati katta. Kechiquvchi neytronlarni hisobga olib, kupayish koeffisiyentini k = k 0 + k kech (bu yerda k 0 -oniy neytronlarning kupayish koeffisiyenti) yig‘indi ko‘rinishida yozish mumkin. Zanjir reaksiyaning rivojlanib borish tezligi neytronlarning kupayish koeffisiyenti k bilan ikki ketma-ket bulinish jarayonlari orasida o‘tuvchi vaqt miqdoriga ham bog‘liq. Bu vaqt (  ) bir bo‘linish jarayonining o‘rtacha yashash vaqti deb ataladi. Bir bo‘linish boskichida neytronlar soni  n = n ( k -1) ga ortadi. Vaqt birligida esa neytronlar sonining ortishi dn dt = n(k− 1) τ (19.9) Bu tenglamadan istalgan t -vaqtdagi neytron sonini aniqlash uchun formula n= n0e k−1/τ(19.10) bu yerda n 0 -boshlang‘ich vaqtdagi neytronlar soni. Reaktorda neytronlar soni (19.10) formula bo‘yicha eksponensial konun bilan ortib boraveradi. Quvvati E=2,718 marta orttirish uchun kerak bo‘ladigan vaqt zanjir reaksiya davri yoki reaktor davri deyiladi. Zanjir reaksiyani boshqarishda kechiquvchi neytronlarning ahamiyati katta. Agar kechiquvchi neytron bulmasa reaksiya n-ta avloddan so‘ng neytronlar miqdori, reaksiya tezligi va quvvati k n marta ortadi, ya’ni vaqtning t momentidagi quvvati N=N 0 k 0 bo‘ladi.  -issiq neytronlarda ishlaydigan reaktorlar uchun  =10 -3 s. Kechi k uvchineytronlarnihisobgaolmagandaissiqneytronlarishtirokidaishlaydiganre aktorningdavri 10 sgayaqinbo ‘ ladi . (19.10) formuladan quvvati e marta oshirganda 2,718= k 10/10 ; k 0 =1,0001 hosil bo ‘ ladi . Reaksiya (k 0 ) T/  -ga proporsional keskin oshib ketadi, bunda hech qanday qutqarish chorasini ko‘rib bo‘lmaydi. Kechikuvchi neytronlar zanjir reaksiya davrini bir necha tartibga oshirib reaktorni boshqarish imkoniyatini beradi. k =1,001 bo‘lganda sistemaning davri yoki neytronlar sonining e-marta k o‘ payish vaqti 80 s ni t ash k il etadi. Bu vaqt zanjir reaksiyasini shoshmasdan boshqarishga imkon beradi. Sof yo q l i gi muhitda, odatda neytronlar siklining vaqti ~10 -8 s teng, k =1,1 bo‘lganda dastlabki 1 dona neytron 6 mks da 10 26 ta neytron hosil qiladi yoki bitta bulinish 10 26 bo‘linishni vujudga keltiradi. Bu t =6 mks oxiridagi bir neytron sikli vaqtida 40 kg uranning bulinishiga tengdir. Zanjir reaksiyasining usib borishi sistemada neytronlar ko‘payish koeffi t siyenti bilan xarakterlanadi. k= N i N i−1 (19.11) Agar birinchi avlodda N i neytronlar bo‘lsa, n -avlodda N n = N 1 k n -1 bo‘ladi. O‘z navbatida k= ℘ k∞(19.12) bu yerda k  cheksiz muhitning neytronlar ko‘payish koeffitsiyenti.  - muhitdanneytronningchiqibketmaslikehtimolligi . Hardoim  <1 bo ‘ lib , qiymatisistemageometriyasiva q aytaruvchiqobiliyatigabog ‘ liq . Neytronlarning yuqorida ta ’ kidlanganidek , k  - bo ‘ linmaydigan elementlar tomonidan yutilmaslik ehtimoliyati , neytronlarni aktiv yadro tomonidan yutib bo ‘ linish ehtimolligi P = σ nf σ nf + σnγ , uchinchidan har bir bo ‘ linish aktida yangi  - sondagi neytronlar vujudga kelish ehtimolligiga bog ‘ liq . Zanjir reaksiyasi bo‘lishi uchun  =  P >1 bo‘lishi kerak.  -qiymati bo‘linuvchi yadroga va bo‘luvchi neytron energiyasiga bog‘liq. 3-jadvalda ayrim yadrolar uchun ikki energiya tizimida  ,  , P, k- qiymatlari keltirilgan (R kr , m kr -kritik o‘lcham va kritik massa). 3-jadval Bo‘linuvchi elеmеnt 235 U 239 Pu 233 U 238 U Issik nеytrоnlаr ( E n =0,025 eV )  P  2,47 0,84 2,07 2,91 0,72 2,09 2,52 0,90 2,28 - 0 0 Tеz nеytrоnlаr ( E n =1,2 MeV )  P  2,65 0,87 2,3 3,0 0,9 2,7 2,7 0,91 2,45 2,5 0,12 0,3 R kr ( sm ) m kr ( kg ) 8,5 48 6 6 6 12 - - Jadvaldan ko‘rinib turibdiki, 238 U issiq yoki tez neytronlar bo‘linish zanjir reaksiyasida qatnashmaydi. Foydalanilgan adabiyotlar. Asosiy adabiyotlar 1. Мухин К. Н. Экспериментальная ядерная физика: Учебник. В 3-х тт. Т. 1,2. Физика атомнrо ядра. 7-е изд., СПб.: Изд-во «Лань», 2009. - 384 с. 2. Климов А.Н. Ядерная физика и ядерные реакторы: Учебник для вузов.М.: Энергоатомиздат, 2002. - 464. 3. Владимиров В.И. Практические задачи по эксплуатации ядерных реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 304. 4. Нигматулин И.Н., Нигматулин Б.И. Ядерные энергетические установки. — М.: Энергоатомиздат, 1986. - 168 с 5. Барсуков О.А. Основы физики атомнrо ядра. Ядерные технолrии – Москва.: Физматлит, 2011. 6. Апсэ В.А, Шмельев А.Н. Я дерные технолrии . Москва 2008 . 7. Ахmedovа G., Тo‘xtaev U.. Yadro fizikasi va dozimetriyadan masalalar to‘plami. SamDU nashriyoti , 2019 y . Qo’ shimcha adabiyotlar 3 Бойко В. И , Кошелев Ф. П. технологии в различнқх сферах человеческой деятельности Ядерн ы е.- Томского политехнического университета 2008. 4 Рыжакова Н.К. Я дерная физика и её приложения . Учебное пособие . 2-е издание . Издательство Томскrо политехническrо университета . 2008 г. 5 Подготовка облученнrо ядернrо топлива к химической переработке / А.Т. Агинков, Э.А. Ненарnомов, В.Ф. Савельев, А.Б. Ястребов. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 128 с. 6 Воронин В.П. РАО «ЕЭС России». Состояние и перспективы // Электрические сети и системы. - 2003. - № I . - С. 1 3— 16.

Atom energetikasidan foydalanishda yadro yoqilg‘ilari. tabiiy uran va toriy izotoplari. uran izotoplarini sanoat usulida olish va boyitish. plutoniy izotoplari yadro yoqilg‘isi sifatida

Купить