При розпаді урану U 235 відбувається виділення тепла, що супроводжується викидом двох-трьох нейтронів. За статистичними даними - 2,5. Ці нейтрони стикаються з іншими атомами урану U 235. При зіткненні уран U 235 перетворюється в нестабільний ізотоп U 236. який практично відразу ж розпадається на Kr 92 і Ba 141 + ці самі 2-3 нейтрона. Розпад супроводжується виділенням енергії у вигляді гамма випромінювання і тепла.
Це і називається ланцюгова реакція. Атоми поділяються, кількість розпадів збільшується в геометричній прогресії, що в кінцевому підсумку призводить до блискавичного, за нашими мірками вивільненню великої кількості енергії - відбувається атомний вибух, як наслідок некерованої ланцюгової реакції.
Однак в ядерному реакторі ми маємо справу з керованою ядерною реакцією. Як така стає можливою - розказано далі.
Пристрій ядерного реактора.
В даний час існує два типи ядерних реакторів ВВЕР (водо-водяний енергетичний реактор) і РБМК (реактор великої потужності канальний). Відмінність в тому, що РБМК - киплячий реактор, а ВВЕР використовує воду під тиском в 120 атмосфер.
Реактор ВВЕР 1000. 1 - привід СУЗ; 2 - кришка реактора; 3 - корпус реактора; 4 - блок захисних труб (БЗТ); 5 - шахта; 6 - вигородка активної зони; 7 - паливні збірки (ТВЗ) і регулюючі стрижні;
Кожен ядерний реактор промислового типу являє собою котел, крізь який протікає теплоносій. Як правило це звичайна вода (бл. 75% в світі), рідкий графіт (20%) і важка вода (5%). В експериментальних цілях використовувався берилий і передбачався вуглеводень.
ТВЕЛ - (тепловиділяючих елемент). Це стрижні в цирконієвої оболонці з ніобійним легированием, всередині яких розташовані таблетки з діоксиду урану.
ТВЕЛ раквтора РБМК. Пристрій твела реактора РБМК: 1 - заглушка; 2 - таблетки діоксиду урану; 3 - оболонка з цирконію; 4 - пружина; 5 - втулка; 6 - наконечник.
Також ТВЕЛ включає в себе пружинну систему утримання паливних таблеток на одному рівні, що дозволяє точніше регулювати глибину занурення / виведення палива в активну зону. Вони зібрані в касети шестигранної форми, кожна з яких включає в себе кілька десятків ТВЕЛів. По каналах в кожній касеті протікає теплоносій.
ТВЕЛи в касеті виділені зеленим.
Паливна касета в зборі.
Активна зона реактора складається з сотень касет, поставлених вертикально і об'єднаних разом металевою оболонкою - корпусом, що грає також роль відбивачем нейтронів. Серед касет, з регулярною частотою вставлені керуючі стрижні і стрижні аварійного захисту реактора, які в разі перегріву покликані заглушити реактор.
Наведемо як приклад дані по реактору ВВЕР-440:
Кількість паливних касет