ბირთვული რეაქტორი

ბირთვული რეაქტორი — მოწყობილობა რომელშიც ხორციელდება მართვადი ბირთვული ჯაჭვური რეაქცია, ენერგიის გამოყოფის თანხლებით. პირველი ბირთვული რეაქტორი აშენდა და გაეშვა 1942 წლის დეკემბერს აშშ-ში, ენრიკო ფერმის ხელმძღვანელობით. პირველი რეაქტორი, რომელიც აშშ-ს ფარგლებს აშენდა, გახდა კანადაში 1945 წლის სექტემბერში გაშვებული ZEEP-ი. ევროპაში პირველი ბირთვული რეაქტორი, Ф-1, გაეშვა 1946 წლის 25 სექტემბერს მოსკოვში იგორ კურჩატოვის ხელმძრვანელობით.
1978 წლისთვის მსოფლიოში აქტიურ ექსპლუატაციაში იმყოფებოდა ასამდე სხვადასხვა ტიპის ბირთვული რეაქტორი. ნებისმიერი ბირთვული რეაქტორის შემადგენელი ნაწილებია: ჩვეულებრივ ნეიტრონების ამრეკლით გარსშემორტყმული აქტიური ზონა ბირთვული სათბობით, თბომატარებელი, ჯაჭვური რეაქციის რეგულირების სისტემა, რადიაციული დაცვა, დისტანციური მართვის სისტემა. ბირთვული რეაქტორის ძირითად მახასიათებელია მისი სიმძლავრე. 1 მვტ სიმძლავრე შეესაბამება ჟაჭვურ რეაქციას, რომელშიც 1 წამში გაყოფის 3 აქტი მიმდინარეობს.
ისტორია
ნაცისტური გერმანიის თეორიულ ჯგუფს „ურანის პროექტს“, რომელიც კაიზერ ვილჰელმის საზოგადოებაში მუშაობდა, ფორმალურად ვეიცზეკერი ხელმძრვანელობდა. ფაქტობრივად კი ჯგუფის ხელმძღვანელი ვერნერ ჰაიზენბერგი, რომელიც ბირთვული ჯაჭვური რეაქციის თეორიულ საფუძვლებს ამუშავებდა. კარლ ფრიდრიხ ფონ ვაიცზეკერი კი ჯგუფის წევრებთან ერთად კონცენტრირება მოახდინა „ურანის მანქანის“ შექმნაზე —პირველ რეაქტორზე. 1940 წლის გაზაფხულზე ჯგუფის ერთ-ერთმა მეცნიერმა, პოლ ჰარტეკმა, სცადა პირველი ჯაჭვური რეაქციის შექმნა ურანის ოქსიდის და მყარი გრაფიტის შემაჩერებლის გამოყენებით. მაგრამ, გახლეჩის უნარის მქონე მასალის უკმარისობის გამო მიზანს ვერ მიეღწია. 1941 წელს ჰაიზენბერგის ჯგუფის წევრმა, დოპელმა, ლაიფციგის უნივერსიტეტში აიგო სტენდი მძიმეწყლიანი შემაჩერებლით, რომელზეც 1942 წლის მაისში ჩატარებული ცდებისას მიაღწიეს იმ რაოდენობით ნეიტრონების გამომუშავებას, რომელიც აჭარბებდა შთანთქმული ნეიტრონებს. სრულფასოვანი ჯაჭვური რეაქციის წარმართვა გერმანელმა მეცნიერებმა 1945 წლის თებერვალში, ქალაქ ჰაიდერლოხთან მდებარე სამთო საწარმოში ცდებისას მოახერხეს. ცდიდან რამდენიმე კვირის შემდეგ გერმანულმა ბირთვულმა პროგრამამ არსებობა შეწყვიტა.
პირველად ჟაჭვური რეაქცია განხორციელდა 1942 წლის დეკემბერში, ჩიკაგოს უნივერსიტეტში. ენრიკო ფერმის ხელმძვანელობით ჩიკაგოს უნივერსიტეტის ფიზიკოსებისგან შემდგარმა ჯგუფმა, შექმნა პირველი ბირთვული რეაქტორი, რომელსაც „ჩიკაგოს ხორა“ დაარქვეს (Chicago Pile-1, CP-1). რეაქტორი შედგებოდა გრაფიტის ბლოკებისგან, რომელთა შორის მოთავსებული იყო ბუნებრივი ურანის ბურთები და მისი ორჟანგი. 235U-ის ბირთვების გახლეჩისას გაჩენილი სწრაფი ნეიტრონები გრაფიტით სითბურ ენერგიებამდე ნელდებოდნენ და ისევ იწვევდნენ ბირთვების გახლეჩას. CP-1-ის მსგავს რეაქტორებს, რომლებშიც გახლეჩის ძირითადი წილი მიმდინარეობს სითბური ნეიტრონების ზემოქმედებით, თერმო-ნეიტრონულ რეაქტორს უწოდებენ. თერმო-ნეიტრონული რეაქტორები გამოირჩევიან შემაჩერებლების გაცილებით მეტი რაოდენობით, ვიდრე ეს ბირთვული სათბობის შემთხვევაშია.
სსრკ-ში რეაქტორის გაშვების,.მუშაობის და მართვის თეორიული და ექსპერემენტული გამოკვლევები ხორციელდებოდა აკადემიკოს კურჩატოვის ხელმღვანელობით შემდგარი ფიზიკოსების და ინჟინრების ჯგუფის მიერ. საბჭოთა პირველი რეაქტორი Ф-1 აიგო მოსკოვში, სსრკ-ის მეცნიერებათა აკადემიის ლაბორატორიაში №2 (Лаборатория № 2 АН СССР). რეაქტორი კრიტიკულ მდგომარეობაში გადაიყვანეს 1946 წლის 25 დეკემბერს. რეაქტორი Ф-1აწყობილი იყო გრაფიტის ბლოკებისგან და 7,5 მ დიამეტრის მქონე სფეროს წარმოადგენდა. სფეროს ცენტრალურ ნაწილში დიამეტრით 6 მ გრაფიტის ბლოკების ღიობებში განთავსებული იყო ურანის ღეროები. Ф-1-ს ისევე როგორც CP-1-ს არ ჰქონდა გაგრილების სისტემები, ამიტომ მას უკიდურესად დაბალ სიმძლავრეებზე ამუშავებდნენ. Ф-1-ის გამოკვლების შედეგებზე დაყრდნობით საბჭოთა კავშირში, შემდგომ, უფრო რთული კონსტრუქციის სამრეწველო რეაქტორები აიგო. 1948 წელს ამოქმედდა პლუტონიუმის მწარმოებელი რეაქტორი И-1(სხვადასხვა წყაროების მიხედვით მას А-1 ეწოდებდა), 1954 წლის 27 ივნისს ობნინსკში გაიხსნა მსოფლიოში პირველი ატომური ელექტროსადგური 5 მვტ სიმძლავრით.
საქართველო
საქართველოში ატომის ბირთვის ენერგიას მეცნიერული კვლევებისთვის გასული საუკუნის 60-იანი წლებიდან იყენებდნენ. სწორედ 1960 წელს შევიდა ექსპლუატაციაში „მცხეთის რეაქტორად“ ცნობილი „მუხათგვერდის გამოყენებითი კვლევების ცენტრი“. მცხეთის მცირე რეაქტორი არ იყო განკუთვნილი ფართომასშტაბიანი მიზნებისათვის, თუმცა რეაქტორის შესახებ ინფორმაცია გასაიდუმლოებულია.
რესურსები ინტერნეტში
The Database on Nuclear Power Reactors – IAEA
Uranium Conference adds discussion of Japan accident
A Debate: Is Nuclear Power The Solution to Global Warming?
Union of Concerned Scientists, Concerns re: US nuclear reactor program
Nuclear Energy Institute — How it Works: Electric Power Generation
Annotated bibliography of nuclear reactor technology from the Alsos Digital Library
Freeview Video 'Nuclear Power Plants — What's the Problem' A Royal Institution Lecture by John Collier by the Vega Science Trust.
ბირთვული ფიზიკა
ბირთვული ქიმიური ტექნოლოგია