ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ (ядерное топливо),
в-во, в котором протекают ядерные реакциис выделением полезной энергии.
Различают делящиеся вещества и термоядерное горючее.
Делящиеся вещества (делящиеся материалы) содержат
нуклиды, способные к ядерной цепной реакции деления; чаще всего это 235U
или 239Рu, также м. б. использованы
233U или 241Рu.
Кроме того, в делящихся веществах присутствуют
238U или 232Th,
которые сами по себе не способны к самопроизвольной цепной реакции деления,
однако в результате ядерных превращений под действием нейтронов м. б. превращены
в нуклиды. способные к такому делению, т. е. в 233U и 239Рu
(см. Фертильные материалы).
Нуклиды 235U,
238U
и 232Th - природные вещества, 233U, 239Pu
и 24lPu - искусственные (см. Радионуклиды). Входящий
в состав делящихся материалов 235U - первичное ядерное горючее, это единственный
из природных делящихся нуклидов. Его содержание в природном уране 0,7200%;
232Th,
233U,
238U, 239Рu 241Рu -вторичное ядерное горючее
В реакции деления ядерное горючее выделяется ок. 180
МэВ на один акт деления и испускается неск. нейтронов (в ср. 2,5 для 233U
и 235U, 2,9 для 239Рu и 3,1 для
241Рu).
Из них 1 нейтрон необходим для поддержания цепной реакции, остающиеся 1 или
2 (реже 3) нейтрона м. б. использованы на восполнение сгоревшего и расширенное
воспроизводство ядерное горючее в виде 233U и
239Рu. По хим.
составу ядерное горючее может быть металлическим (в т. ч. из сплавов), оксидным,
карбидным, нитридным и др. Оно должно содержать возможно меньшее кол-во
нуклидов, ядра которых легко захватывают нейтроны и не способны к реакциям
деления (т. наз. реакторные яды), быть совместимым с оболочкой тепловыделяющих
элементов, обладать высокой температурой плавления. низкой летучестью, большой
теплопроводностью, слабым взаимод. с теплоносителями, минимальным растрескиванием
и увеличением объема при облучении (радиационное распухание), технологичностью
в изготовлении свежего топлива и переработке отработавшего. В пром. масштабах
в качестве делящегося вещества в ядерном топливном цикле применяют 235U
и 239Рu. Теплотворная способность делящихся материалов почти
в 2 x 106 раз выше, чем у бензина, энергетич. ресурсы разведанных
запасов делящихся материалов составляют, по оценке, до 1019
МДж.
К термоядерному горючему относят дейтерий
D, тритий Т и 6Li (см. Литий). Первичным ядерное горючее этого
типа является дейтерий. 6Li служит сырьем для получения вторичного
термоядерного горючего - трития - по реакции 6Li(n, )T
при облучении природного Li (7,52% 6Li). В качестве термоядерного
горючего используют дейтерий в смеси с тритием и 6Li (в форме
LiD и LiТ). При осуществлении ядерных реакций синтеза в горючем протекают
р-ции:
Выделяющиеся нейтроны поглощаются ядрами
6Li,
при этом образуется дополнит. кол-во трития по реакции
6Li + п
= Т + 4Не. Тритий вступает в реакцию с дейтерием, вновь возникают
нейтроны, способные взаимод. с 6Li, и т. д. Теплотворная способность
термоядерного горючего в 5-6 раз выше, чем у делящихся материалов. Запасы
дейтерия в гидросфере составляют порядка 1013 т, а его энергетич.
ресурсы - св. 1025 МДж. В наст. время практически осуществляются
только неуправляемые реакции (взрыв), широко ведется поиск методов осуществления
управляемой термоядерной реакции, позволяющей в принципе обеспечить человечество
энергией практически на неограниченный срок. C. А. Кабакчи.