Atóm a štiepna reakcia

Niečo málo o atóme - Atóm je nesmierne malý - museli by sme za sebou položiť viac ako milión atómov, aby sme z nich urobili retiazku s dĺžkou jeden milimeter. Jadro, ktoré je vnútri atómu, je však stotisíckrát menšie. A predsa je v tomto nepatrnom "zrniečku" uložená takmer všetka hmota atómu. Elektróny, ktoré sa pohybujú okolo jadra, sú totiž asi 2000-krát ľahšie ako protóny a neutróny z ktorých je zložené jadro. Atómové jadro je kladne nabité. Je zložené z častíc dvoch druhov: protónov, ktoré majú kladný náboj, a neutrónov ktoré sú bez elektrického náboja.

Štiepna reakcia - Na výrobu jadrového paliva sa využíva prírodný urán. Urán obsahuje dva hlavné izotopy U 238 a U 235. Pre štiepnu reakciu sú použiteľné jadrá atómov U 235. V súčasnosti sa vo veľkej miere využíva v jadrových elektrárňach mierne obohatený urán, tj. Taký v ktorom je podiel U 235 pomocou špeciálnej technológie zvýšený na 2 až 4%. Urán je obohatený a upravený do vhodnej chemickej formy (oxid uránu) a potom tepelne a mechanicky spracovaný do tabliet. Tablety oxidu uránu sú umiestnené do kovových tenkostenných rúrok zo zliatin zirkónu, ktoré sa zatavia. Vznikajú tzv. palivové prúty, ktoré vhodným geometrickým usporiadaním vytvárajú palivové články (kazety), využívané ako palivo pre reaktory. Jadrová štiepna reakcia, ktorá je zdrojom tepelnej energie, prebieha v aktívnej zóne jadrového reaktora na jadrách izotopu uránu 235. Štiepna reakcia je vyvolaná prienikom voľného neutrónu do jadra izotopu uránu 235. Jadro uránu 235 sa pritom rozštiepi na dva štiepne fragmenty s rôznymi hmotnosťami a značnou kinetickou energiou. Tento proces je sprevádzaný uvoľnením 2 až 3 neutrónov, ktoré môžu vyvolať ďalšiu štiepnu reakciu v okolitých jadrách uránu 235. Pri štiepení sa uvoľní energia, ktorú vo forme tepla odoberá chladivo. Neutróny vznikajúce pri štiepnej reakcii sú spomaľované moderátorom na tzv. tepelné neutróny, ktoré majú väčšiu pravdepodobnosť vyvolať ďalšie štiepenie jadier uránu 235. Reguláciu výkonu reaktora umožňuje absorbčná časť regulačných kaziet, ktoré zachytávajú tepelné neutróny vznikajúce pri štiepnej reakcii. Absorbčná časť regulačnej kazety je vyrobená z nehrdzavejúcej ocele s prísadou bóru, ktorá pohlcuje neutróny. Regulácia výkonu reaktora je možná i pomocou kvapalných absorbátorov, kyselinou bóritou, ktorá je rozpustená v chladiacej vode primárneho okruhu.