|
== Принцип действия ==
В [[активная зона|активной зоне]] реактора не должно быть эффективных замедлителей нейтронов, в первую очередь принципиально недопустимы вещества с легкими ядрами вроде водорода. Поэтому вода и углеводороды не могут использоваться в системе охлаждения реактора. Это требование вынуждает использовать в качестве теплоносителя легкоплавкие металлы, например ртуть, натрий, свинец. От ртути быстро отказались из-за высокой коррозионной активности. Сегодня получили развитие реакторы с натриевым, свинцово-висмутовым и свинцовым [[теплоноситель|теплоносителями]].
В [[активная зона|активную зону]] и [[Отражатель нейтронов|отражатель]] реактора на [[Быстрые нейтроны|быстрых нейтронах]] входят в основном тяжёлые материалы. Замедляющие [[ядро атома|ядра]] вводят в [[Активная зона|активную зону]] в составе [[ядерное топливо|ядерного топлива]] ([[карбид урана]] UC, [[двуокись плутония]] PuO<sub>2</sub> и пр.) и [[теплоноситель|теплоносителя]]. Концентрацию замедлителя в активной зоне стремятся уменьшить до минимума, так как лёгкие ядра смягчают энергетический [[спектр]] нейтронов. Прежде чем поглотиться, нейтроны деления успевают замедлиться в результате неупругих столкновений с тяжёлыми ядрами лишь до энергий 0,1—0,4 МэВ.
[[Ядерное эффективное сечение|Сечение]] деления в быстрой области энергий не превышает 2 [[барн]]. Поэтому для осуществления цепной реакции на быстрых нейтронах необходима относительно высокая концентрацияудельная плотность делящегося вещества в активной зоне —по всравнению десятки раз больше концентрации делящегося вещества в активной зонес [[реактор на тепловых нейтронах|реакторареакторами на тепловых нейтронах]]. НесмотряЭто навынуждает это,применять проектированиеособые иконструктивные строительство дорогостоящих реакторов на быстрых нейтронах экономически выгоднорешения, такнапример какотражатели нанейтронов каждыйи захватвысокоплотное нейтрона в активной зоне такого реактора испускается в 1топливо,5 разаувеличивающие большестоимость нейтроновстроительства деления,и чем в активной зоне реактора на тепловых нейтронахэксплуатации. Следовательно,Радиационные для переработки ядерного сырья в реакторенагрузки на быстрыхконструкционные нейтронахматериалы можно использоватьтакже значительно бо́льшуювыше долю нейтронов. Это главная причина, из-за которой проводят широкие исследованиячем в области применения реакторовреакторах на быстрыхтепловых нейтронах.
По сравнению с распространенным реактором на тепловых нейтронах, реакторы на быстрых нейтронах безопаснее: в реакторе нет высокого давления, в них практически нет риска потери теплоносителя по причине выкипания, нет риска пароциркониевой реакции, ставшей одной из причин взрывов на Фукусимской АЭС. С другой стороны, популярный теплоноситель натрий бурно реагирует с водой, что усложняет задачу охлаждения топлива при запроектных авариях с разрушением активной зоны.
Отражатель реакторов на быстрых нейтронах изготавливают из тяжёлых материалов: [[Уран-238|<sup>238</sup>U]], [[Торий-232|<sup>232</sup>Th]]. Они возвращают в активную зону быстрые нейтроны с энергиями выше 0,1 МэВ. Более холодные нейтроны, захваченные ядрами [[Уран-238|<sup>238</sup>U]], [[Торий-232|<sup>232</sup>Th]], расходуются на получение делящихся ядер [[Плутоний-239|<sup>239</sup>Pu]] и [[Уран-233|<sup>233</sup>U]].
Основным достоинством этого типа реакторов считается возможность вовлечь в топливный цикл такие материалы как Уран-238 и Торий-232. Это значительно расширяет топливную базу ядерной энергетики. Кроме того, эти реакторы позволяют относительно безопасно избавиться от самых активных и долгоживущих изотопов в отработанном ядерном топливе, принципиально сократив срок его биологической опасности.
Мощность реактора регулируется сборками с подвижным поглощающим элементом — [[Поглощающий_элемент|ПЭЛами]] со стержнями из природного урана или тория. В небольших реакторах на быстрых нейтронах более эффективен как регулятор подвижный отражатель: ходом цепной реакции управляют, изменяя утечку нейтронов. Если слой отражателя удалять из реактора, то утечка нейтронов увеличивается, вследствие чего тормозится развитие цепного процесса, и наоборот. Наиболее эффективны подвижные слои отражателя на границе с активной зоной.
Выбор конструкционных материалов для реакторов на быстрых нейтронах практически не ограничивается сечением поглощения, так как эти сечения в области быстрых энергий у всех веществ очень малы по сравнению с сечением деления. По этой же причине захват нейтронов продуктами деления мало влияет на загрузку ядерного топлива в реактор.
По сравнению с распространенным реактором на тепловых нейтронах, режим работы данных реакторов является гораздо более теплонапряженным, давление и температура гораздо выше реактора на тепловых нейтронах, также очень опасно использование жидкого натрия в качестве теплоносителя, который взрывообразно воспламеняется при контакте с водой. Реактор на быстрых нейтронах на порядок опасней, ввиду наличие Плутония-239, и при работе его активная масса гораздо ближе к возможности цепной реакции с образованием ядерного взрыва большой мощности. Все эти факторы делают эксплуатацию такого реактора потенциально очень опасным.
== Научно-исследовательские реакторы на быстрых нейтронах ==
| 