37

A magenergia felhasználása

Ismerkedjünk meg a gyakorlati felhasználás problémáival! A hasadás során keletkezett szabad neutronok nagy energiával távoznak az új magok közeléből. A nagy energiájú neutronok azonban kis valószínűséggel ütköznek újabb magoknak, azaz kicsi az ütközési hatáskeresztmetszetük. Ezért a neutronokat le kell lassítani.
A lassításhoz használt közeg a moderátor, amely általában víz vagy grafit.

Ha a neutron hamar elhagyja az anyagot, akkor szintén nem következhet be az újabb ütközés.

Így vagy elegendően nagy tömeget, úgynevezett kritikus tömeget halmozunk fel a hasadásra képes anyagból (ezt alkalmazzák az atombombában a folyamat szabályozása nélkül) vagy
a moderátort a hasadó anyag kisebb darabjai közé kell elhelyezni. Ez utóbbi valósul meg a reaktorokban.

A folyamatot a békés célú felhasználás során szabályozni kell. Tehát a láncreakciót fenntartva, a hasadó magok és az újabb hasításra képes neutronok száma legyen közel egyenlő. Ezt olyan anyagokkal érik el, amelyek a fölösleges neutronokat könnyen befogják, például a kadmiummal vagy a bórral.

A hasadás következtében létrejövő ütközések során hő keletkezik, amit el kell vezetni a reaktorból. Erre a célra szintén a vizet használják. A keletkező magas hőmérsékletű és nyomású víz vagy vízgőz viszi el az energiát.
A reaktorokban általában az uránt használják fűtőanyagként. Az urán izotópjai közül azonban csak a 235-ös vesz részt a folyamatban nagy valószínűséggel. A 235-ös izotóp a természetes uránércben csak 0,7%-ban található, amely nem elegendő a folyamat fenntartásához. Ezért az uránércet felhasználás előtt dúsítani kell, azaz növelni kell a 235-ös izotóp arányát a 238-as izotóphoz képest.
A hasadás során keletkező radiaktív elemek és a berendezések radioaktívvá váló tagjai erősen sugároznak, emiatt meg kell oldani a sugárvédelmet is.

A ma használatos reaktorok egyik fajtája a nyomottvizes reaktor. Ebben a dúsított urántömbök között nagy nyomású vizet keringtetnek zárt körben, a víz a moderátor és a hűtő feladatát is ellátja. A szabályozást például kadmiumrudak automatikus mozgatásával biztosítják. A keletkező vízgőz másik zárt vízkör vizét melegíti, ott gőzt termel, s ez hajtja meg a turbinákat, hogy a generátorokból elektromos energiát kapjunk. A biztonságot a szigorúan ellenőrzött zárt rendszerek, a sugárvédelmet biztosító falak és a nagyfokú, többlépcsős automatizálás adja.