Kluczowa różnica między prętem kontrolnym a moderatorem neutronów polega na tym, że pręty kontrolne są w stanie pochłaniać neutrony, podczas gdy moderatory neutronów mogą spowalniać neutrony.
Pręt sterujący i moderator neutronów to dwa elementy reaktorów jądrowych. Te dwa elementy mają do odegrania dwie różne, ale ważne role. Pręt kontrolny kontroluje jądrową reakcję łańcuchową poprzez pochłanianie neutronów, ale moderator neutronów kontroluje jądrową reakcję łańcuchową, zmniejszając prędkość neutronów.
Co to jest drążek kontrolny?
Pręt kontrolny to element reaktora jądrowego, który może absorbować neutrony. Nazwa tego składnika została podana jako taka, ponieważ jego główną rolą jest kontrolowanie szybkości rozszczepiania uranu lub plutonu używanego w reaktorze jądrowym poprzez absorbowanie neutronów. W skład prętów kontrolnych wchodzą zwykle pierwiastki chemiczne, takie jak bor, kadm, srebro itp. Te pierwiastki chemiczne są zdolne do pochłaniania neutronów bez przechodzenia jakiejkolwiek reakcji rozszczepienia. Ponadto te pierwiastki chemiczne mają różne przekroje wychwytywania neutronów dla neutronów o różnych energiach.
Rysunek 01: Drążek kontrolny
Pręty sterujące są umieszczone wewnątrz rdzenia reaktora jądrowego. Są one następnie dostosowywane do kontrolowania reakcji łańcucha jądrowego zachodzącej w rdzeniu. Jest to ważne głównie w kontrolowaniu mocy cieplnej reaktora, tempa produkcji pary i mocy elektrycznej.
Liczba prętów kontrolnych wkładanych do rdzenia i odległość, na jaką pręty są wkładane, ma bardzo duży wpływ na reaktywność reaktora jądrowego. Zwykle w nowo wybudowanym reaktorze jądrowym pręty sterujące są całkowicie wsunięte. Są one częściowo usuwane, gdy rozpoczyna się reakcja łańcuchowa.
Co to jest Moderator Neutronów?
Moderator neutronów to element reaktora jądrowego, który może spowolnić neutrony. Jest uważany za ośrodek, który może spowolnić szybkie neutrony poprzez zmniejszenie ich prędkości. Jednak ten składnik jest bardzo ważny, ponieważ może spowalniać neutrony bez wychwytywania żadnego z nich. Składnik ten pozostawia neutronom minimalną energię kinetyczną. Neutrony te nazywane są następnie neutronami termicznymi i są bardziej podatne niż neutrony prędkie na propagację łańcuchowej reakcji jądrowej.
Najczęściej używanym moderatorem neutronów w typowym reaktorze jądrowym jest „lekka woda”. Alternatywnie możemy użyć grafitu stałego i ciężkiej wody. Zredukowana energia kinetyczna z neutronu jest przekazywana moderatorowi. Tutaj energia jest zamieniana na energię potencjalną materiału moderującego.
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. Co więcej, może to wyzwolić bardzo wysoką energię. Przekrój poprzeczny rozszczepienia jest elementem, w którym określane są dalsze zdarzenia rozszczepienia. Przekrój rozszczepienia zależy od prędkości neutronów. Dlatego jako środek kontrolny bardzo ważne jest zastosowanie moderatora neutronowego. Jednak w reaktorach prędkich nie ma moderatorów neutronów.
Jaka jest różnica między prętem sterującym a moderatorem neutronów?
Pręty sterujące i moderator neutronów to dwa składniki reaktora jądrowego. Kluczowa różnica między prętem kontrolnym a moderatorem neutronów polega na tym, że pręty kontrolne są w stanie pochłaniać neutrony, podczas gdy moderatory neutronów mogą spowalniać neutrony. Pręty kontrolne kontrolują reakcję łańcucha jądrowego poprzez wychwytywanie neutronów, ale moderator neutronów nie wychwytuje żadnego neutronu.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między prętem kontrolnym a moderatorem neutronów.
Podsumowanie – Pręt kontrolny kontra moderator neutronów
Pręty sterujące i moderator neutronów to dwa składniki reaktora jądrowego. Kluczowa różnica między prętem kontrolnym a moderatorem neutronów polega na tym, że pręty kontrolne są w stanie pochłaniać neutrony, podczas gdy moderatory neutronów mogą spowalniać neutrony.
