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原子反応は反応器でどのように制御されていますか?

原子炉は、いくつかの要因の慎重なバランスを介して原子反応を制御します。

1。中性子節:

* 核分裂からの中性子は、連鎖反応を維持するにはあまりにもエネルギッシュです。 それらは特定のエネルギーレベルまで減速する必要があります。

* モデレーター: これらは、衝突によって中性子を効果的に減速させる水(光水反応器)やグラファイト(一部の原子炉内)などの材料です。

2。中性子吸収:

* コントロールロッド: これらは、ホウ素やカドミウムなどの中性子吸収材料で作られています。これらのロッドを反応器コアに挿入することにより、中性子を吸収して核分裂速度を減らし、出力を制御できます。

* その他の吸収体: 核分裂生成物自体のいくつかは、優れた中性子吸収体であり、反応を調節するのに役立ちます。

3。燃料濃縮:

* 天然ウラン: 核分裂性同位体U-235の0.7%のみが含まれています。

* 濃縮: U-235の濃度を増加させ、燃料をより反応させます。濃縮のレベルは、連鎖反応をどれだけ容易に維持できるかを決定します。

4。原子炉ジオメトリ:

* 形状とサイズ: 反応器の設計は、中性子の流れに影響し、どれだけ効果的に核分裂を引き起こすかに影響します。

* リフレクター: 脱出中性子を反応させるコアを取り巻く材料は、反応ゾーンに戻り、効率が向上します。

5。冷却システム:

* 熱除去: 核分裂は途方もない熱を発生させます。これは、過熱を防ぐために絶えず除去する必要があります。

* クーラント: これは、水、重水、またはコアを循環する他の液体であり、熱を吸収し、熱交換器に移します。

それがすべて一緒に機能する方法:

1。連鎖反応の開始: 中性子はU-235原子を攻撃し、核分裂を引き起こし、より多くの中性子を放出します。

2。中性子のモデレート: モデレーターは、これらの中性子をさらに核分裂に適したエネルギーレベルまで遅らせます。

3。反応の制御: コントロールロッドはいくつかの中性子を吸収し、制御されていない連鎖反応を防ぎます。

4。反応の維持: 残りの中性子はさらに核分裂イベントを引き起こし、反応を制御された速度で維持します。

5。冷却: 冷却システムは、核分裂プロセスによって発生した熱を除去します。

安全メカニズム:

* スクラムシステム: このシステムは、すべてのコントロールロッドをコアに迅速に挿入し、緊急時に連鎖反応を止めます。

* 封じ込めビル: 事故の場合に放射性物質の放出を防ぐ強力な構造。

* バックアップシステム: 複数の冗長システムにより、故障が発生した場合でも、原子炉が制御されたままになります。

要約: 原子炉は、核連鎖反応を管理し、安全かつ効率的にエネルギーを生成するために、中性子節、コントロールロッド、燃料濃縮、反応器の幾何学、冷却システムの洗練された組み合わせに依存しています。

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