CO SE DĚJE V PALIVU

V palivu jaderného reaktoru, jímž bývá oxid uraničitý, směs oxidů uranu a plutonia nebo plutonium, probíhá štěpná reakce. Jádro atomu štěpitelného prvku (uranu, thoria, plutonia) se může po nárazu letícího neutronu za příznivých okolností rozštěpit. Vzniknou dvě nová jádra štěpné produkty a dva až tři nové neutrony. Štěpné produkty mají velmi vysokou kinetickou energii, narážejí do okolních jader a ohřívají tak prostředí. Tím vzniká vysoká teplota, kterou můžeme energeticky využít. Nové neutrony letí dál a mohou štěpit další jádra. Rozběhne se řetězová reakce, základ jaderné energetiky.
   V reaktoru mohou probíhat i jiné reakce, například:

Ze života jednoho neutronu.

• Radiační záchyt - jádro pohltí přilétající neutron a získá tak energii, kterou může částečně vyzářit ve formě záření gama. Touto reakcí často reaguje jádro izotopu uranu 238, kterého v palivu bývá více než
  90 %.
• Rozptyl neutronu - neutron se po nárazu na jádro odrazí a letí dál jiným směrem. Tak často reagují jádra uranu s neutrony o vysoké energii.
• Záchyt neutronu - jádro jiného prvku než uranu neutron pohltí. Materiál účinně pohlcující neutrony se nazývá absorbátor. Dobrými absorbátory jsou například bór nebo kadmium.

V reaktoru probíhá ještě mnohem více jiných reakcí, energeticky využít však můžeme pouze spolehlivě ovládané a řízené štěpení.
Přibližme si zjednodušeně osud jednoho neutronu v reaktoru VVER, jaké pracují u nás. Izotop uranu 235 se i v přírodě samovolně štěpí na dvě lehčí jádra a jeden nebo více volných neutronů. Neutrony ze samovolného štěpení by však v reaktoru nestačily spustit řetězovou reakci.
K nastartování reaktoru se používá vnější neutronový zdroj. Neutron, který začneme sledovat, má vysokou energii. Pravděpodobnost, že při svém letu rozštěpí jádro izotopu uranu 235 je malá, spíše se při srážce s ním jen odrazí, jako by se odrazil míček od zdi. Neutron se od jader odráží, aniž by jim předal část své velké energie, pouze mění směr letu. Aby mohl jádra štěpit, musíme ho zpomalit. Nejlépe se neutron zpomalí srážkou s jádrem, které je přibližně stejně velké, tedy např. s jádrem atomu vodíku, které tvoří jediný proton. Reakci si pak můžeme představit jako srážku dvou kulečníkových koulí. Látce, která zpomaluje neutrony, se říká moderátor.

Montáž palivové kazety.

Rychlý neutron se změnil na pomalý neutron. Ten opět naráží na jádro uranu 235. Tentokrát se už ale neodrazí. S vysokou pravděpodobností jádro rozštěpí nastává řetězová štěpná reakce. Aby se reakce nemohla rozvíjet živelně a nekontrolovaně, je v reaktoru absorbátor, který přebytečné neutrony pohlcuje.
Popsali jsme si osud neutronu v tzv. pomalých reaktorech, které jsou na světě nejrozšířenější. Štěpným materiálem v palivu těchto reaktorů je izotop uranu 235. Pro tento izotop je totiž charakteristický růst pravděpodobnosti štěpení s poklesem rychlosti (energie) neutronů.