درآمدی بر زنجیره کنترل شده شکافت ( controlled fission )

همانطور که شکافت کنترل نشده می تواند آسیب های زیادی را در پی داشته باشد ، شکل کنترل شده آن نیز می تواند به شدت مورد استفاده قرار گیرد و مفید باشد . برای مثال از انرزی آزاد شده توسط زنجیرهٔ شکافت ، می توان به عنوان سوخت پیشران زیردریایی ها و فضاپیماهای نوین استفاده کرد ؛ همچنین می توان از آن به طور گسترده ای ، برای تولید انرژی الکتریکی در نیروگاه ها استفاده کرد ، اما نکتهٔ قابل توجه این است که چگونه این زنجیره قدرتمند را برای استفاده های مفید بهینه سازی کنیم و از آن به بهترین شکل ممکن استفاده کنیم . اولین قدم برای اینکار ، ایجاد یک مجموعه مستعد برای شکافت است که مهم ترین تاثیر را بر چگونگی روند زنجیره می گذارد . این مرحله می تواند شامل خالص سازی یک مجموعه اولیه نیز باشد ، چرا که ممکن است نتوانیم مجموعهٔ دلخواهمان را در یک مرحله به دست آوریم . سطح خلوص مجموعه مورد نظر در این مرحله توسط خودمان تعیین می شود و به نوع استفاده مان بستگی دارد ، به این شکل که هرچه انرژی مورد نیازمان بیشتر باشد ، میزان خلوص مجموعه نیز باید بیشتر باشد . پس از طی کردن این مرحله ، مجموعه جمع آوری شده نیاز دارد تا با یک انرژی اولیه ، فرآیند شکافت خود را شروع کند . این انرژی را می توان از طریق نوترون های برانگیخته نیز تامین کرد . موضوعی که اهمیت بسیار بیشتری نسبت به چگونگی شروع زنجیره دارد ، این است که چگونه می توان زنجیره را در وضعیت پایدار نگه داشت . در صنایع هسته ای دانشمندان معمولا شرایطی را طراحی می کنند تا انرژی و سرعت زنجیرهٔ شکافت به طور پیش فرض کاهش یابد ، زیرا انرژی حاصل از شکافت به قدری زیاد است که بهتر است پتانسیل زنجیرهٔ شکافت در سطح پایینی از انرژی و به طور مستمر مورد استفاده قرار گیرد . جدا از عوامل پییش فرض کاهش دهنده سرعت ، عوامل جانبی نیز در نظر گرفته می شود تا در صورت نیاز ، از آنها نیز برای کاهش انرژی استفاده شود . وضعیت کلی یک زنجیرهٔ واپاشی به این شرح است ، اما چهارچوب دقیق آن را می توان در بستر راکتور های هسته توضیح داد .

راکتور
واژه راکتور ( reactor ) در فیزیک ، به معنای بستر واکنش معنا می شود ؛ یعنی فضایی که اغلبا واکنش های هسته ای در آن صورت می گیرند . اهمیت راکتور در بستر این متن ، خواص کنترل کنندگی و تاثیرگذار آن بر روند صورت پذیری زنجیره می باشد که در ادامه آن ها را توضیح خواهیم داد . قبل از بررسی این خواص لازم است اشاره کنیم که راکتور ها با توجه به چگونگی کارکردشان ، انواع مختلفی دارند که ممکن است در سطوح مختلفی مورد استفاده قرار گیرند . راکتور مورد بررسی ما ، از نوع RBMK می باشد که مصدف گسترده ای را در شوروی داشته است و راکتور حادثه چرنوبیل نیز در همین نوع بوده است .

راکتور RBMKشوروی
عواملی که راکتور ها با استفاده از آنها زنجیره شکافت را کننرل می کنند ، به چند دسته تقسیم می شوند که در این مقاله می خواهیم به یکی از آنها اشاره کنیم .

میله های کنترل :
در شماتیک کلی راکتور ها ، منافذی وجود دارد که با استفاده از آنها می توان میله هایی که از عناصر خاصی تشکیل شدند را به داخل راکتور فرستاد . اما این میله ها چه خواصی دارند ؟ عامل اصلی اهمیت این میله ها نوع عنصر به کار رفته در آنها است که موجب می شود در صورت حضور در راکتور و ایجاد تداخل ، موجب کندتر شدن سرعت زنجیره شوند . در میله های کنترل این نوع راکتور ، عنصر بور به کار گرفته شده است که ضمن توانایی بالای خود برای جذب نوترون های حاصل از شکافت ، دچار فروپاشی نمی شود و تاثیر بسزایی در کنترل زنجیره می گذارد .

میله های کنترل راکتور RBMK :
هنگامی که این میله های کنترل به درون راکتور وارد می شوند ، به دلیل وجود عنصر بور ، نوترون های آزاد شده را جذب کرده و سبب کنترل زنجیره می شوند . در ادامه با ما همراه باشید تا به چگونگی استفاده از دیگر عوامل کنترل کننده زنجیره شکافت پی ببرید ...

تصاویر: