Как на самом деле извлекается энергия из деления?

Каждый источник, который я могу найти прямо сейчас, просто говорит что-то вроде «энергия / тепло высвобождается при ядерном делении», но я не могу найти описание конкретного механизма.

Я знаю, что «преобразование» энергии, так сказать, происходит из «ядерной» [в материнском ядре] в «тепловую» [в теплоносителе (воде)], но я ищу понимание того, что происходит на фундаментальном уровне. .

Я знаю, что дочерние ядра и свободные нейтроны будут иметь кинетическую энергию. Переносится ли это затем в воду посредством атомных столкновений?

Помогают ли гамма-лучи нагревать воду? Если да, то как?

Ответы (2)

В ядерных реакторах тепло используется (если оно используется 1 ) для приведения в действие какого-либо двигателя. В крупных наземных электростанциях тепло, поглощаемое водой, используется для привода паровых турбин. 2 В большинстве этих реакторов в качестве замедлителя используется вода, поэтому рабочие части реактора все время находятся под водой. В реакторах с графитовым замедлителем рабочая жидкость (т.е. вода) проходит через замедлитель по трубам и нагревается за счет контакта с горячими замедлителями.

На микроскопическом уровне тепло возникает, когда быстрые осколки деления или гамма-лучи сталкиваются с другими молекулами и приводят их в движение.

Также существует класс устройств под названием «радиотепловые генераторы». Они используют тепло более непосредственно для запуска электротермических генераторов. Это еще менее эффективно, но они не имеют движущихся частей и очень компактны. Они используются на космических кораблях.

1 Некоторые небольшие реакторы эксплуатируются исключительно для обучения или для использования потока нейтронов. Часто называемые «испытательными реакторами», они вообще не используются для выработки электроэнергии.

2 Из соображений безопасности вода, нагретая реактором, фактически проходит через теплообменник для нагрева другого источника воды, который используется для вращения турбины.

Хорошо спасибо. Мой вопрос: как «тепло поглощается водой»?
Отлично: «На микроскопическом уровне тепло возникает, когда фрагменты быстрого деления или гамма-излучения сталкиваются с другими молекулами и приводят их в движение». было именно то, что я искал. Вы же не думаете, что у вас есть источник?
Связь между движением микроскопических частей материала и температурой является предметом «кинетической теории», и ей примерно 125 лет. Подойдет любой текст по общей физике или текст по теплофизике. Взаимодействие ионизирующего излучения и материи более молодо — возможно, ему всего 75 лет, — но любой текст по радиационной защите или экспериментам по ядерной физике и элементарным частицам подробно расскажет об этом. В книге данных о частицах также есть глава по этому вопросу , хотя она предполагает, что вы уже знаете основы и вам просто нужно напомнить детали.
Да, мне явно не нужен источник самой кинетической теории. Мне было интересно, сколько тепла было от быстрых осколков деления и сколько от гамма-лучей (если вообще)
@ User17670 На самом деле, быстрые осколки деления почти никогда не взаимодействуют напрямую с водой (или другим теплоносителем), а останавливаются внутри тепловыделяющих элементов из-за столкновений с атомами (топливом, продуктами деления или защитными материалами, препятствующими попаданию топлива в воду). ). Это повышает температуру топливного элемента и, следовательно, поверхности элемента, вероятно, из какого-либо металла, такого как цирконий или нержавеющая сталь. Затем вода (или газ), окружающая топливный элемент, нагревается за счет теплопроводности и излучения, поскольку ее температура ниже температуры топливного элемента.

Когда изотоп делится, он высвобождает где-то между 2-3 быстрыми нейтронами, мгновенными гамма-лучами и обычно двумя продуктами деления. Продукты деления радиоактивны, и часть продуктов распада высвобождает дополнительную энергию в виде бета-лучей, гамма-лучей и нейтрино.

Большая часть энергии (около 80%) выделяется в виде кинетической энергии продуктов деления, вызывающей нагрев ядерного топлива. В большинстве коммерческих реакторов вода течет через активную зону для отвода тепла от топлива, а вода используется для производства пара для турбины.

Существует несколько различных источников того, сколько именно энергии высвобождается. В книге Дж. Р. Ламарша «Теория ядерных реакторов» (1966) дана следующая таблица:

Fission fragments  168 MeV
Fission product decay
  beta rays          8 MeV
  gamma rays         7 MeV
  neutrinos         12 MeV  (this energy cannot be recovered)
prompt gamma rays    7 MeV
Fission neutrons     5 MeV
Total              207 MeV

Более свежие данные можно найти в данных ENDF/B, но они довольно близки к приведенной выше таблице.

Как на самом деле извлекается энергия из деления?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v