เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หลักการทำงาน การทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เราคุ้นเคยกับไฟฟ้ามากจนไม่คิดว่าไฟฟ้ามาจากไหน โดยพื้นฐานแล้วผลิตที่โรงไฟฟ้าซึ่งใช้สำหรับการนี้ แหล่งต่างๆ. โรงไฟฟ้าอาจเป็นพลังงานความร้อน ลม ความร้อนใต้พิภพ พลังงานแสงอาทิตย์ ไฟฟ้าพลังน้ำ และนิวเคลียร์ เป็นเรื่องหลังที่ทำให้เกิดความขัดแย้งมากที่สุด พวกเขาโต้เถียงเกี่ยวกับความจำเป็นและความน่าเชื่อถือ

ในแง่ของผลผลิต พลังงานนิวเคลียร์ในปัจจุบันเป็นหนึ่งในพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดและมีส่วนแบ่งในการผลิตทั่วโลก พลังงานไฟฟ้าค่อนข้างสำคัญมากกว่าหนึ่งในสี่

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานอย่างไร และผลิตพลังงานได้อย่างไร? องค์ประกอบหลักของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์คือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์เกิดขึ้นส่งผลให้มีการปล่อยความร้อนออกมา ปฏิกิริยานี้ได้รับการควบคุม ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงสามารถใช้พลังงานทีละน้อย แทนที่จะเกิดการระเบิดของนิวเคลียร์

องค์ประกอบพื้นฐานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

• เชื้อเพลิงนิวเคลียร์: ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ไอโซโทปของยูเรเนียม และพลูโทเนียม ที่ใช้กันมากที่สุดคือยูเรเนียม 235;
• สารหล่อเย็นสำหรับกำจัดพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์: น้ำ โซเดียมเหลว ฯลฯ
• แท่งควบคุม
• ตัวหน่วงนิวตรอน;
• ปลอกป้องกันรังสี

วิดีโอแสดงการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานอย่างไร?

ในแกนเครื่องปฏิกรณ์มีองค์ประกอบเชื้อเพลิง (องค์ประกอบเชื้อเพลิง) - เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ พวกมันประกอบกันเป็นตลับบรรจุแท่งเชื้อเพลิงหลายโหล สารหล่อเย็นไหลผ่านช่องต่างๆ ผ่านแต่ละคาสเซ็ต แท่งเชื้อเพลิงควบคุมกำลังของเครื่องปฏิกรณ์ ปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้นได้เฉพาะที่มวล (วิกฤต) ของแท่งเชื้อเพลิงเท่านั้น มวลของแท่งแต่ละอันมีค่าต่ำกว่าค่าวิกฤต ปฏิกิริยาเริ่มต้นเมื่อแท่งทั้งหมดอยู่ในโซนแอคทีฟ โดยการใส่และถอดแท่งเชื้อเพลิง สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้

ดังนั้น เมื่อมวลวิกฤตเกิน องค์ประกอบของเชื้อเพลิงกัมมันตภาพรังสีจะปล่อยนิวตรอนที่ชนกับอะตอม ผลที่ได้คือไอโซโทปที่ไม่เสถียรจะสลายตัวทันทีและปล่อยพลังงานออกมาในรูปของรังสีแกมมาและความร้อน อนุภาคที่ชนกันจะให้พลังงานจลน์แก่กันและกัน และจำนวนการสลายตัวเข้าไป ความก้าวหน้าทางเรขาคณิตเพิ่มขึ้น นี่คือปฏิกิริยาลูกโซ่ - หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หากไม่มีการควบคุม มันจะเกิดขึ้นด้วยความเร็วดุจสายฟ้า ซึ่งนำไปสู่การระเบิด แต่ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ กระบวนการนี้อยู่ภายใต้การควบคุม

ดังนั้นในโซนที่ใช้งานอยู่จึงถูกปล่อยออกมา พลังงานความร้อนซึ่งส่งไปล้างน้ำโซนนี้(วงจรแรก) ที่นี่อุณหภูมิของน้ำอยู่ที่ 250-300 องศา ต่อไป น้ำจะถ่ายเทความร้อนไปยังวงจรที่สอง จากนั้นไปยังใบพัดกังหันที่สร้างพลังงาน การแปลงพลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานไฟฟ้าสามารถแสดงได้เป็นแผนผัง:

1. พลังงานภายในของนิวเคลียสยูเรเนียม
2. พลังงานจลน์ของชิ้นส่วนของนิวเคลียสที่สลายตัวและนิวตรอนที่ปล่อยออกมา
3. พลังงานภายในของน้ำและไอน้ำ
4. พลังงานจลน์ของน้ำและไอน้ำ
5. พลังงานจลน์ของกังหันและโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
6. พลังงานไฟฟ้า.

แกนเครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยคาสเซ็ตหลายร้อยตลับที่เชื่อมต่อกันด้วยเปลือกโลหะ เปลือกนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนนิวตรอนด้วย แท่งควบคุมสำหรับปรับความเร็วของปฏิกิริยาและแท่งป้องกันเหตุฉุกเฉินของเครื่องปฏิกรณ์จะถูกแทรกเข้าไปในคาสเซ็ต จากนั้นจึงติดตั้งฉนวนกันความร้อนรอบๆ แผ่นสะท้อนแสง ด้านบนของฉนวนกันความร้อนมีเกราะป้องกันที่ทำจากคอนกรีตซึ่งดักจับสารกัมมันตภาพรังสีและไม่อนุญาตให้ผ่านเข้าไปในพื้นที่โดยรอบ

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใช้ที่ไหน?

• เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์พลังงานใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในเรือ การติดตั้งระบบไฟฟ้าที่สถานีจ่ายความร้อนนิวเคลียร์
• เครื่องปฏิกรณ์คอนเวคเตอร์และบรีดเดอร์ถูกใช้เพื่อผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ทุติยภูมิ
• เครื่องปฏิกรณ์วิจัยจำเป็นสำหรับเคมีกัมมันตภาพรังสีและ การวิจัยทางชีววิทยา, การผลิตไอโซโทป

แม้จะมีความขัดแย้งและข้อขัดแย้งเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็ยังคงถูกสร้างขึ้นและดำเนินการต่อไป สาเหตุหนึ่งคือประสิทธิภาพด้านต้นทุน ตัวอย่างง่ายๆ: ถังน้ำมันเชื้อเพลิง 40 ถังหรือถ่านหิน 60 เกวียนผลิตพลังงานในปริมาณเท่ากับยูเรเนียม 30 กิโลกรัม

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพ มิฉะนั้นอย่างที่ทราบจะเกิดปัญหา แต่เกิดอะไรขึ้นข้างใน? เรามาลองกำหนดหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์) สั้น ๆ ชัดเจนโดยมีจุดหยุด

โดยพื้นฐานแล้ว กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นที่นั่นเช่นเดียวกับระหว่างการระเบิดของนิวเคลียร์ มีเพียงการระเบิดเท่านั้นที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว และการระเบิดทั้งหมดก็ขยายออกไปในเครื่องปฏิกรณ์ เวลานาน. เป็นผลให้ทุกอย่างยังคงปลอดภัยและเราได้รับพลังงาน ไม่มากจนทุกสิ่งรอบตัวจะถูกทำลายในคราวเดียว แต่เพียงพอที่จะจ่ายไฟฟ้าให้กับเมือง

เครื่องปฏิกรณ์ทำงานอย่างไร หอหล่อเย็นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ก่อนที่คุณจะเข้าใจว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่มีการควบคุมเกิดขึ้นได้อย่างไร คุณจำเป็นต้องรู้ว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์โดยทั่วไปเป็นอย่างไร

ปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลง (ฟิชชัน) ของนิวเคลียสของอะตอมเมื่อพวกมันทำปฏิกิริยากับอนุภาคมูลฐานและรังสีแกมมา

ปฏิกิริยานิวเคลียร์สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งจากการดูดซับและการปลดปล่อยพลังงาน เครื่องปฏิกรณ์ใช้ปฏิกิริยาที่สอง

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นอุปกรณ์ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อรักษาปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ได้รับการควบคุมด้วยการปล่อยพลังงาน

บ่อยครั้งที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เรียกอีกอย่างว่าเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู โปรดทราบว่าไม่มีความแตกต่างพื้นฐานที่นี่ แต่จากมุมมองของวิทยาศาสตร์ การใช้คำว่า "นิวเคลียร์" ถูกต้องมากกว่า ปัจจุบันมีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลายประเภท เหล่านี้เป็นเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อสร้างพลังงานในโรงไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของเรือดำน้ำ เครื่องปฏิกรณ์ทดลองขนาดเล็กที่ใช้ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ มีแม้กระทั่งเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล

ประวัติความเป็นมาของการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกเปิดตัวในปี 1942 ซึ่งไม่ไกลนัก สิ่งนี้เกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกาภายใต้การนำของแฟร์มี เครื่องปฏิกรณ์นี้เรียกว่า Chicago Woodpile

ในปี พ.ศ. 2489 เครื่องปฏิกรณ์โซเวียตเครื่องแรกที่เปิดตัวภายใต้การนำของ Kurchatov ได้เริ่มดำเนินการ ร่างกายของเครื่องปฏิกรณ์นี้เป็นลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเจ็ดเมตร เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกไม่มีระบบทำความเย็นและพลังงานมีเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์ของสหภาพโซเวียตมีกำลังเฉลี่ย 20 วัตต์และเครื่องปฏิกรณ์แบบอเมริกัน - เพียง 1 วัตต์ สำหรับการเปรียบเทียบ กำลังเฉลี่ยของเครื่องปฏิกรณ์พลังงานสมัยใหม่คือ 5 กิกะวัตต์ ไม่ถึงสิบปีหลังจากการเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงอุตสาหกรรมแห่งแรกของโลกได้เปิดขึ้นในเมืองออบนินสค์

หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์)

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใดๆ ก็ตามมีหลายส่วน: แกนที่มีเชื้อเพลิงและตัวหน่วง ตัวสะท้อนนิวตรอน สารหล่อเย็น ระบบควบคุมและป้องกัน ไอโซโทปของยูเรเนียม (235, 238, 233), พลูโทเนียม (239) และทอเรียม (232) มักใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ แกนกลางคือหม้อต้มน้ำซึ่งมีน้ำธรรมดา (สารหล่อเย็น) ไหลผ่าน ในบรรดาสารหล่อเย็นอื่นๆ “น้ำหนัก” และกราไฟท์เหลวมักถูกใช้น้อยกว่า ถ้าเราพูดถึงการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ก็ถูกใช้เพื่อผลิตความร้อน กระแสไฟฟ้านั้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีการเดียวกันกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น - ไอน้ำหมุนกังหันและพลังงานของการเคลื่อนที่จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

ด้านล่างนี้เป็นแผนภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

แผนภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แผนภาพของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว การสลายของนิวเคลียสยูเรเนียมหนักจะทำให้เกิดธาตุที่เบากว่าและนิวตรอนหลายตัว นิวตรอนที่เกิดขึ้นจะชนกับนิวเคลียสอื่นทำให้เกิดฟิชชันด้วย ในขณะเดียวกัน จำนวนนิวตรอนก็เพิ่มขึ้นราวกับหิมะถล่ม

ที่นี่เราต้องพูดถึงปัจจัยการคูณนิวตรอน ดังนั้นหากค่าสัมประสิทธิ์นี้เกินค่าเท่ากับ 1 จะเกิดการระเบิดของนิวเคลียร์ หากค่าน้อยกว่า 1 แสดงว่ามีจำนวนนิวตรอนน้อยเกินไปและปฏิกิริยาจะหมดไป แต่ถ้าคุณรักษาค่าสัมประสิทธิ์ให้เท่ากับ 1 ปฏิกิริยาจะดำเนินไปอย่างยาวนานและเสถียร

คำถามคือจะทำอย่างไร? ในเครื่องปฏิกรณ์ เชื้อเพลิงจะบรรจุอยู่ในสิ่งที่เรียกว่าองค์ประกอบเชื้อเพลิง (องค์ประกอบเชื้อเพลิง) เหล่านี้เป็นแท่งที่บรรจุเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในรูปเม็ดเล็ก แท่งเชื้อเพลิงถูกต่อเข้ากับตลับรูปทรงหกเหลี่ยม ซึ่งสามารถมีได้หลายร้อยชิ้นในเครื่องปฏิกรณ์ คาสเซ็ตที่มีแท่งเชื้อเพลิงจัดเรียงในแนวตั้ง และแท่งเชื้อเพลิงแต่ละอันมีระบบที่ให้คุณปรับความลึกของการแช่ลงในแกนกลางได้ นอกจากตัวคาสเซ็ตแล้ว ยังมีแท่งควบคุมและแท่งป้องกันฉุกเฉินอยู่ด้วย แท่งทำจากวัสดุที่ดูดซับนิวตรอนได้ดี ดังนั้นก้านควบคุมจึงสามารถลดระดับลงได้ ความลึกที่แตกต่างกันในแกนกลาง จึงควบคุมปัจจัยการคูณนิวตรอน แท่งฉุกเฉินได้รับการออกแบบมาเพื่อปิดเครื่องปฏิกรณ์ในกรณีฉุกเฉิน

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เริ่มต้นอย่างไร?

เราได้ค้นพบหลักการทำงานแล้ว แต่จะเริ่มต้นและทำให้เครื่องปฏิกรณ์ทำงานได้อย่างไร? พูดคร่าวๆ ก็คือ - ชิ้นส่วนของยูเรเนียม แต่ปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ได้เริ่มต้นในตัวมันเอง ความจริงก็คือในฟิสิกส์นิวเคลียร์มีแนวคิดเรื่องมวลวิกฤต

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์

มวลวิกฤตคือมวลของวัสดุฟิสไซล์ที่จำเป็นในการเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์

ด้วยความช่วยเหลือของแท่งเชื้อเพลิงและแท่งควบคุม มวลวิกฤตของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะถูกสร้างขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์เป็นครั้งแรก และจากนั้นเครื่องปฏิกรณ์จะมีชีวิตชีวาในหลายขั้นตอน ระดับที่เหมาะสมที่สุดพลัง.

คุณจะชอบ: เคล็ดลับทางคณิตศาสตร์สำหรับนักศึกษามนุษยศาสตร์และไม่มาก (ตอนที่ 1)
ในบทความนี้เราพยายามที่จะให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์) หากคุณมีคำถามในหัวข้อนี้หรือถูกถามถึงปัญหาในฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่มหาวิทยาลัย โปรดติดต่อผู้เชี่ยวชาญของบริษัทของเรา ตามปกติเราพร้อมที่จะช่วยคุณแก้ไขปัญหาเร่งด่วนเกี่ยวกับการศึกษาของคุณ และในขณะที่เรากำลังดำเนินการอยู่ ต่อไปนี้เป็นวิดีโอเพื่อการศึกษาอีกเรื่องที่คุณอาจสนใจ!

blog/kak-rabotaet-yadernyj-reaktor/

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ความสนใจของมนุษยชาติมุ่งเน้นไปที่อะตอมและคำอธิบายของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งในตอนแรกพวกเขาตัดสินใจที่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหาร โดยคิดค้นปฏิกิริยานิวเคลียร์ชนิดแรก ระเบิดนิวเคลียร์. แต่ในช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ 20 เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในสหภาพโซเวียตถูกใช้เพื่อจุดประสงค์ทางสันติ เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2497 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลกที่มีกำลังผลิต 5,000 กิโลวัตต์ได้เข้าสู่การให้บริการของมนุษยชาติ ปัจจุบัน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 4,000 เมกะวัตต์ขึ้นไป ซึ่งก็คือ 800 เท่าของครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คืออะไร: คำจำกัดความพื้นฐานและส่วนประกอบหลักของหน่วย

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นหน่วยพิเศษที่ผลิตพลังงานอันเป็นผลมาจากการรักษาปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม อนุญาตให้ใช้คำว่า "อะตอม" ร่วมกับคำว่า "เครื่องปฏิกรณ์" โดยทั่วไปหลายคนถือว่าแนวคิด "นิวเคลียร์" และ "อะตอม" เป็นคำพ้องความหมาย เนื่องจากไม่พบความแตกต่างพื้นฐานระหว่างแนวคิดเหล่านี้ แต่ตัวแทนของวิทยาศาสตร์มีแนวโน้มที่จะรวมกันที่ถูกต้องมากขึ้น - "เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์"

น่าสนใจ ข้อเท็จจริง!ปฏิกิริยานิวเคลียร์สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อมีการปล่อยหรือการดูดซึมพลังงาน

ส่วนประกอบหลักในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

• พิธีกร;
• แท่งควบคุม
• แท่งที่มีส่วนผสมของไอโซโทปยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ
• พิเศษ องค์ประกอบป้องกันจากรังสี
• น้ำยาหล่อเย็น;
• เครื่องกำเนิดไอน้ำ;
• กังหัน;
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้า;
• ตัวเก็บประจุ;
• เชื้อเพลิงนิวเคลียร์

หลักการพื้นฐานของการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกกำหนดโดยนักฟิสิกส์และเหตุใดจึงไม่สั่นคลอน

หลักการทำงานพื้นฐานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์นั้นขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ ในขณะที่กระบวนการนิวเคลียสลูกโซ่ทางกายภาพมาตรฐาน อนุภาคจะมีปฏิกิริยาโต้ตอบด้วย นิวเคลียสของอะตอมเป็นผลให้นิวเคลียสกลายเป็นนิวเคลียสใหม่ด้วยการปล่อยอนุภาคทุติยภูมิซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่ารังสีแกมมา ในระหว่างปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ พลังงานความร้อนจำนวนมหาศาลจะถูกปล่อยออกมา พื้นที่ที่เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่เรียกว่าแกนเครื่องปฏิกรณ์

น่าสนใจ ข้อเท็จจริง!โซนแอคทีฟภายนอกมีลักษณะคล้ายกับหม้อไอน้ำซึ่งมีน้ำธรรมดาไหลผ่านซึ่งทำหน้าที่เป็นสารหล่อเย็น

เพื่อป้องกันการสูญเสียนิวตรอน พื้นที่แกนเครื่องปฏิกรณ์จึงถูกล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนนิวตรอนแบบพิเศษ หน้าที่หลักคือการปฏิเสธนิวตรอนที่ปล่อยออกมาส่วนใหญ่เข้าไปในแกนกลาง สารชนิดเดียวกันที่ทำหน้าที่เป็นตัวหน่วงมักจะใช้เป็นตัวสะท้อนแสง

การควบคุมหลักของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เกิดขึ้นโดยใช้แท่งควบคุมพิเศษ เป็นที่ทราบกันว่าแท่งเหล่านี้ถูกนำเข้าไปในแกนเครื่องปฏิกรณ์และสร้างเงื่อนไขทั้งหมดสำหรับการทำงานของเครื่อง โดยทั่วไปแล้วแท่งควบคุมจะทำมาจาก สารประกอบเคมีโบรอนและแคดเมียม เหตุใดองค์ประกอบเฉพาะเหล่านี้จึงถูกนำมาใช้? ใช่ ทั้งหมดนี้เป็นเพราะโบรอนหรือแคดเมียมสามารถดูดซับนิวตรอนความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทันทีที่มีการวางแผนการปล่อย แท่งควบคุมจะถูกสอดเข้าไปในแกนกลางตามหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หน้าที่หลักของพวกเขาคือการดูดซับนิวตรอนส่วนสำคัญซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ ผลลัพธ์ควรไปถึง ระดับที่ต้องการ. เมื่อกำลังเพิ่มขึ้นเกินระดับที่ตั้งไว้ เครื่องจักรอัตโนมัติจะเปิดขึ้น โดยจำเป็นต้องจุ่มแท่งควบคุมให้ลึกเข้าไปในแกนเครื่องปฏิกรณ์

ดังนั้นจึงชัดเจนว่าแท่งควบคุมหรือแท่งควบคุมเล่น บทบาทสำคัญในการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ความร้อน

และเพื่อลดการรั่วไหลของนิวตรอน แกนเครื่องปฏิกรณ์ถูกล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนนิวตรอน ซึ่งจะพ่นนิวตรอนจำนวนมากที่หลบหนีอย่างอิสระเข้าไปในแกนกลาง ตัวสะท้อนแสงมักจะใช้สารชนิดเดียวกับตัวหน่วง

ตามมาตรฐานนิวเคลียสของอะตอมของสารตัวหน่วงมีมวลค่อนข้างน้อย ดังนั้นเมื่อชนกับนิวเคลียสเบา นิวตรอนที่อยู่ในสายโซ่จะสูญเสียพลังงานมากกว่าเมื่อชนกับนิวเคลียสที่หนักหน่วง สารหน่วงไฟที่พบบ่อยที่สุดคือน้ำธรรมดาหรือกราไฟท์

น่าสนใจ ข้อเท็จจริง!นิวตรอนในกระบวนการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์มีลักษณะพิเศษคือมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงต้องมีตัวหน่วงเพื่อกระตุ้นให้นิวตรอนสูญเสียพลังงานบางส่วน

ไม่มีเครื่องปฏิกรณ์เครื่องเดียวในโลกที่สามารถทำงานได้ตามปกติโดยปราศจากความช่วยเหลือจากสารหล่อเย็น เนื่องจากจุดประสงค์คือเพื่อกำจัดพลังงานที่สร้างขึ้นในหัวใจของเครื่องปฏิกรณ์ ต้องใช้ของเหลวหรือก๊าซเป็นสารหล่อเย็น เนื่องจากไม่สามารถดูดซับนิวตรอนได้ มาดูตัวอย่างสารหล่อเย็นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดกะทัดรัด - น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์และบางครั้งก็เป็นโลหะโซเดียมเหลวด้วย

ดังนั้นหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จึงขึ้นอยู่กับกฎของปฏิกิริยาลูกโซ่และวิถีของมันโดยสิ้นเชิง ส่วนประกอบทั้งหมดของเครื่องปฏิกรณ์ - ตัวหน่วง, แท่ง, สารหล่อเย็น, เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ - ปฏิบัติงานที่ได้รับมอบหมายเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องปฏิกรณ์ทำงานได้ตามปกติ

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใช้เชื้อเพลิงชนิดใด และเหตุใดจึงเลือกองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้

เชื้อเพลิงหลักในเครื่องปฏิกรณ์อาจเป็นไอโซโทปของยูเรเนียม พลูโทเนียม หรือทอเรียม

ย้อนกลับไปในปี 1934 F. Joliot-Curie ได้สังเกตกระบวนการฟิชชันของนิวเคลียสของยูเรเนียม สังเกตว่าผลที่ตามมาคือ ปฏิกิริยาเคมีนิวเคลียสของยูเรเนียมแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนนิวเคลียสและนิวตรอนอิสระสองหรือสามตัว ซึ่งหมายความว่ามีความเป็นไปได้ที่นิวตรอนอิสระจะไปรวมกับนิวเคลียสของยูเรเนียมอื่นและกระตุ้นให้เกิดฟิชชันอีกครั้ง ดังที่ปฏิกิริยาลูกโซ่ทำนายไว้ นิวตรอนหกถึงเก้าตัวจะถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียสยูเรเนียมสามตัว และพวกมันจะกลับมารวมตัวกับนิวเคลียสที่เพิ่งก่อตัวใหม่อีกครั้ง และไม่มีที่สิ้นสุด

สิ่งสำคัญที่ต้องจำ!นิวตรอนที่ปรากฏในระหว่างการแตกตัวของนิวเคลียร์สามารถกระตุ้นการแบ่งตัวของนิวเคลียสของไอโซโทปยูเรเนียมที่มีเลขมวล 235 และเพื่อทำลายนิวเคลียสของไอโซโทปยูเรเนียมที่มีเลขมวล 238 พลังงานที่สร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการสลายตัวอาจไม่เพียงพอ .

ยูเรเนียมหมายเลข 235 ไม่ค่อยพบในธรรมชาติ ส่วนแบ่งของมันมีเพียง 0.7% แต่ยูเรเนียมธรรมชาติ -238 ครอบครองช่องที่กว้างขวางกว่าและคิดเป็น 99.3%

แม้จะมีสัดส่วนของยูเรเนียม-235 ในธรรมชาติเพียงเล็กน้อย แต่นักฟิสิกส์และนักเคมีก็ยังไม่สามารถปฏิเสธได้เพราะมันมีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตพลังงานสำหรับมนุษยชาติ

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกปรากฏขึ้นเมื่อใด และมีการใช้กันทั่วไปที่ไหนในปัจจุบัน?

ย้อนกลับไปในปี 1919 นักฟิสิกส์ได้รับชัยชนะเมื่อรัทเธอร์ฟอร์ดค้นพบและบรรยายถึงกระบวนการก่อตัวของโปรตอนที่กำลังเคลื่อนที่ซึ่งเป็นผลมาจากการชนกันของอนุภาคอัลฟ่ากับนิวเคลียสของอะตอมไนโตรเจน การค้นพบนี้หมายความว่านิวเคลียสของไอโซโทปไนโตรเจนซึ่งเป็นผลมาจากการชนกับอนุภาคแอลฟา ได้ถูกเปลี่ยนเป็นนิวเคลียสไอโซโทปออกซิเจน

ก่อนที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกจะเกิดขึ้น โลกได้เรียนรู้กฎฟิสิกส์ใหม่หลายข้อที่ควบคุมทุกสิ่ง ประเด็นสำคัญปฏิกิริยานิวเคลียร์ ดังนั้นในปี 1934 F. Joliot-Curie, H. Halban, L. Kowarski ได้เสนอสมมติฐานทางทฤษฎีและฐานหลักฐานเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการดำเนินการปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่อสังคมและกลุ่มนักวิทยาศาสตร์โลกเป็นครั้งแรก การทดลองทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการสังเกตฟิชชันของนิวเคลียสยูเรเนียม

ในปี 1939 E. Fermi, I. Joliot-Curie, O. Gan, O. Frisch ติดตามปฏิกิริยาฟิชชันของนิวเคลียสยูเรเนียมเมื่อถูกโจมตีด้วยนิวตรอน ในระหว่างการวิจัย นักวิทยาศาสตร์พบว่าเมื่อนิวตรอนเร่งหนึ่งชนกับนิวเคลียสของยูเรเนียม นิวเคลียสที่มีอยู่จะถูกแบ่งออกเป็นสองหรือสามส่วน

ปฏิกิริยาลูกโซ่ได้รับการพิสูจน์แล้วในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์สามารถพิสูจน์ได้ในปี 1939 ว่าฟิชชันของนิวเคลียสยูเรเนียมหนึ่งตัวปล่อยพลังงานประมาณ 200 MeV แต่ประมาณ 165 MeV จะถูกจัดสรรให้กับพลังงานจลน์ของนิวเคลียสที่เป็นชิ้นส่วน และส่วนที่เหลือจะถูกพาไปโดยแกมมาควอนต้า การค้นพบนี้ทำให้เกิดความก้าวหน้าในฟิสิกส์ควอนตัม

อี. แฟร์มีทำงานและวิจัยต่อไปอีกหลายปีและเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกในปี พ.ศ. 2485 ในสหรัฐอเมริกา โครงการที่ดำเนินการมีชื่อว่า "Chicago Woodpile" และติดอยู่บนราง เมื่อวันที่ 5 กันยายน พ.ศ. 2488 แคนาดาได้เปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ZEEP ทวีปยุโรปไม่ล้าหลังและในขณะเดียวกันก็มีการสร้างการติดตั้ง F-1 และสำหรับชาวรัสเซียก็มีอีกวันที่น่าจดจำ - 25 ธันวาคม พ.ศ. 2489 ในมอสโกภายใต้การนำของ I. Kurchatov เครื่องปฏิกรณ์ได้เปิดตัว สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ทรงพลังที่สุด แต่เป็นจุดเริ่มต้นของการเรียนรู้อะตอมของมนุษย์

เพื่อจุดประสงค์ทางสันติ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทางวิทยาศาสตร์ถูกสร้างขึ้นในปี 1954 ในสหภาพโซเวียต เรือสงบสุขลำแรกของโลกที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ คือเรือตัดน้ำแข็งพลังงานนิวเคลียร์เลนิน ถูกสร้างขึ้นในสหภาพโซเวียตในปี พ.ศ. 2502 และความสำเร็จอีกอย่างหนึ่งของรัฐของเราคือเรือตัดน้ำแข็งนิวเคลียร์ "Arktika" เป็นครั้งแรกในโลกที่เรือผิวน้ำลำนี้มาถึง ขั้วโลกเหนือ. เรื่องนี้เกิดขึ้นในปี 1975

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบพกพาเครื่องแรกใช้นิวตรอนช้า

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใช้ที่ไหนและมนุษยชาติใช้ประเภทใด?

• เครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม พวกมันถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
• เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำหน้าที่เป็นหน่วยขับเคลื่อนสำหรับเรือดำน้ำนิวเคลียร์
• เครื่องปฏิกรณ์ทดลอง (แบบพกพา ขนาดเล็ก) หากไม่มีสิ่งเหล่านี้ ก็จะไม่มีการทดลองหรือการวิจัยทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่เกิดขึ้นแม้แต่ครั้งเดียว

ปัจจุบัน โลกวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้การใช้เครื่องปฏิกรณ์พิเศษเพื่อแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและจัดหาประชากรที่มีคุณภาพสูง น้ำดื่ม. มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ทำงานอยู่จำนวนมากในรัสเซีย ดังนั้นตามสถิติในปี 2561 มีหน่วยประมาณ 37 หน่วยดำเนินงานในรัฐ

และตามการจำแนกประเภทอาจเป็นดังนี้:

• การวิจัย (ประวัติศาสตร์). ซึ่งรวมถึงสถานี F-1 ซึ่งถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้เป็นสถานที่ทดลองการผลิตพลูโตเนียม I.V. Kurchatov ทำงานที่ F-1 และเป็นผู้นำเครื่องปฏิกรณ์ทางกายภาพเครื่องแรก
• การวิจัย (ใช้งานอยู่)
• คลังแสง เป็นตัวอย่างของเครื่องปฏิกรณ์ - A-1 ซึ่งลงไปในประวัติศาสตร์ในฐานะเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกที่มีการระบายความร้อน พลังงานในอดีตของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีขนาดเล็ก แต่ใช้งานได้
• พลังงาน.
• เรือ. เป็นที่ทราบกันว่าบนเรือและเรือดำน้ำ มีการใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบระบายความร้อนด้วยน้ำหรือโลหะเหลว เนื่องจากความจำเป็นและความเป็นไปได้ทางเทคนิค
• ช่องว่าง. ตามตัวอย่าง เรียกการติดตั้งว่า "Yenisei" ยานอวกาศซึ่งมีผลใช้บังคับหากจำเป็นต้องได้รับพลังงานเพิ่มเติมและจะต้องได้รับโดยใช้ แผงเซลล์แสงอาทิตย์และแหล่งไอโซโทป

ดังนั้นหัวข้อเรื่องเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จึงค่อนข้างกว้างขวาง ดังนั้นจึงต้องมีการศึกษาเชิงลึกและความเข้าใจเกี่ยวกับกฎของฟิสิกส์ควอนตัม แต่ความสำคัญของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สำหรับพลังงานและการประหยัดของรัฐนั้นไม่ต้องสงสัยเลยว่ารายล้อมไปด้วยรัศมีแห่งประโยชน์และผลประโยชน์

เมื่อนักเคมีชาวเยอรมัน Otto Hahn และ Fritz Strassmann ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในการแยกนิวเคลียสยูเรเนียมโดยใช้การฉายรังสีนิวตรอนในปี 1938 พวกเขาไม่รีบร้อนที่จะแจ้งให้สาธารณชนทราบถึงระดับการค้นพบของพวกเขา การทดลองเหล่านี้วางรากฐานสำหรับการใช้พลังงานปรมาณูเพื่อจุดประสงค์ทางสันติภาพและการทหาร

ผลพลอยได้จากระเบิดปรมาณู

Otto Hahn ซึ่งร่วมมือกับนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย Lise Meitner ก่อนเสียชีวิตในปี 1938 รู้ดีว่าการแยกตัวของนิวเคลียสยูเรเนียมซึ่งเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ไม่อาจหยุดยั้งได้นั้นหมายถึงระเบิดปรมาณู สหรัฐฯ กระตือรือร้นที่จะก้าวนำหน้าเยอรมนีในการสร้างอาวุธนิวเคลียร์ จึงเปิดตัวโครงการแมนฮัตตัน ซึ่งเป็นองค์กรที่มีขอบเขตที่ไม่เคยมีมาก่อน สามเมืองเติบโตขึ้นมาในทะเลทรายเนวาดา เคยทำงานที่นี่ที่ ความลับอันล้ำลึกผู้คน 40,000 คนภายใต้การนำของโรเบิร์ต ออพเพนไฮเมอร์ “บิดาแห่งระเบิดปรมาณู” สถาบันวิจัย ห้องทดลอง และโรงงานประมาณ 40 แห่งถือกำเนิดขึ้นในเวลาอันรวดเร็วเป็นประวัติการณ์ ครั้งแรกที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อการสกัดพลูโตเนียม เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูใต้อัฒจันทร์ที่สนามฟุตบอลมหาวิทยาลัยชิคาโก ที่นี่ภายใต้การนำของเอนรีโก เฟอร์มี ปฏิกิริยาลูกโซ่แบบควบคุมได้ด้วยตัวเองครั้งแรกได้เปิดตัวในปี 1942 ยังไม่พบประโยชน์ที่เป็นประโยชน์สำหรับความร้อนที่เกิดขึ้น

พลังงานไฟฟ้าจากปฏิกิริยานิวเคลียร์

ในปี พ.ศ. 2497 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลกเปิดตัวในสหภาพโซเวียต ตั้งอยู่ในออบนินสค์ ห่างจากมอสโกวประมาณ 100 กม. และมีกำลังการผลิต 5 เมกะวัตต์ ในปี 1956 เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดใหญ่เครื่องแรกเริ่มเดินเครื่องในเมืองคาลเดอร์ฮอลล์ของอังกฤษ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งนี้มีระบบระบายความร้อนด้วยแก๊ส ซึ่งรับประกันความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน แต่ในตลาดโลก เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ระบายความร้อนด้วยน้ำแบบใช้แรงดันน้ำซึ่งพัฒนาในสหรัฐอเมริกาในปี 2500 ได้แพร่หลายมากขึ้น สถานีดังกล่าวสามารถสร้างได้ด้วยต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ แต่ความน่าเชื่อถือของสถานีดังกล่าวยังเป็นที่ต้องการอีกมาก ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของยูเครน เชอร์โนบิล การละลายของแกนเครื่องปฏิกรณ์ทำให้เกิดการระเบิดโดยมีการปล่อยสารกัมมันตภาพรังสีเข้าสู่ สิ่งแวดล้อม. ภัยพิบัติดังกล่าวซึ่งนำไปสู่การเสียชีวิตและการเจ็บป่วยร้ายแรงของผู้คนหลายพันคน ทำให้เกิดการประท้วงต่อต้านการใช้พลังงานปรมาณูหลายครั้ง โดยเฉพาะในยุโรป

• พ.ศ. 2439 (ค.ศ. 1896) อองรี เบเกเรล ค้นพบการปล่อยกัมมันตภาพรังสีจากยูเรเนียม
• พ.ศ. 2462 เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เป็นบุคคลแรกที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์โดยการยิงอะตอมไนโตรเจนด้วยอนุภาคอัลฟ่า ซึ่งกลายเป็นออกซิเจน
• พ.ศ. 2475 (ค.ศ. 1932) เจมส์ แชดวิก ยิงอนุภาคอัลฟ่าใส่อะตอมเบริลเลียมและค้นพบนิวตรอน
• 19.38: ออตโต ฮาห์น ประสบผลสำเร็จในปฏิกิริยาลูกโซ่ในห้องปฏิบัติการเป็นครั้งแรก โดยแยกนิวเคลียสของยูเรเนียมกับนิวตรอน

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์)
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (นิวเคลียร์) – สถานที่ติดตั้งซึ่งมีการดำเนินการปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ฟิชชันแบบควบคุมด้วยตนเอง เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกนำมาใช้ใน พลังงานนิวเคลียร์และเพื่อการวิจัย ส่วนหลักของเครื่องปฏิกรณ์คือแกนกลาง ซึ่งเกิดปฏิกิริยาฟิชชันของนิวเคลียร์และปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ออกมา บริเวณแอคทีฟซึ่งโดยปกติจะมีรูปทรงทรงกระบอกซึ่งมีปริมาตรตั้งแต่เศษส่วนของลิตรถึงหลายลูกบาศก์เมตร มีวัสดุฟิสไซล์ (เชื้อเพลิงนิวเคลียร์) ในปริมาณที่เกินมวลวิกฤต เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (ยูเรเนียม, พลูโทเนียม) มักจะอยู่ภายในองค์ประกอบของเชื้อเพลิง (แท่งเชื้อเพลิง) ซึ่งจำนวนในแกนกลางสามารถเข้าถึงได้นับหมื่น แท่งเชื้อเพลิงถูกจัดกลุ่มเป็นบรรจุภัณฑ์หลายสิบหรือหลายร้อยชิ้น ในกรณีส่วนใหญ่แกนกลางคือกลุ่มของแท่งเชื้อเพลิงที่แช่อยู่ในตัวกลางที่ช่วยหน่วง (ตัวหน่วง) ซึ่งเป็นสารเนื่องจากการชนแบบยืดหยุ่นกับอะตอมซึ่งพลังงานของนิวตรอนที่ทำให้เกิดและเกิดฟิชชันจะลดลงเป็นพลังงานของสมดุลความร้อนด้วย ปานกลาง. นิวตรอน "ความร้อน" ดังกล่าวมีความสามารถเพิ่มขึ้นในการทำให้เกิดฟิชชัน น้ำ (รวมถึงน้ำหนัก D 2 O) และกราไฟท์ มักใช้เป็นตัวหน่วง แกนเครื่องปฏิกรณ์ล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนแสงที่ทำจากวัสดุที่สามารถกระจายนิวตรอนได้ดี ชั้นนี้จะส่งคืนนิวตรอนที่ปล่อยออกมาจากแกนกลางกลับไปยังโซนนี้ ซึ่งจะเพิ่มอัตราของปฏิกิริยาลูกโซ่และลดมวลวิกฤต มีการวางแผ่นป้องกันทางชีวภาพของรังสีที่ทำจากคอนกรีตและวัสดุอื่นๆ รอบๆ ตัวสะท้อนแสงเพื่อลดรังสีภายนอกเครื่องปฏิกรณ์ให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้
ในแกนกลาง ฟิชชันจะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมาในรูปของความร้อน มันถูกลบออกจากแกนโดยใช้แก๊ส น้ำ หรือสารอื่น (สารหล่อเย็น) ซึ่งถูกสูบผ่านแกนอย่างต่อเนื่องเพื่อล้างแท่งเชื้อเพลิง ความร้อนนี้สามารถนำมาใช้สร้างไอน้ำร้อนที่เปลี่ยนกังหันของโรงไฟฟ้าได้
เพื่อควบคุมอัตราของปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชัน จะใช้แท่งควบคุมที่ทำจากวัสดุที่ดูดซับนิวตรอนอย่างรุนแรง การนำเข้าสู่แกนกลางจะช่วยลดอัตราของปฏิกิริยาลูกโซ่และหากจำเป็นก็จะหยุดปฏิกิริยาดังกล่าวโดยสิ้นเชิงแม้ว่ามวลของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะเกินมวลวิกฤตก็ตาม เมื่อแท่งควบคุมถูกถอดออกจากแกนกลาง การดูดซับนิวตรอนจะลดลง และปฏิกิริยาลูกโซ่สามารถนำไปสู่ระยะที่ดำรงอยู่ได้เอง
เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกเปิดตัวในสหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2485 ในยุโรป เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกเปิดตัวในปี พ.ศ. 2489 ในสหภาพโซเวียต