ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ (ядерное топливо), в-во, в котором протекают ядерные реакции с выделением полезной энергии. Различают делящиеся вещества и термоядерное горючее.
Делящиеся вещества (делящиеся материалы) содержат нуклиды, способные к ядерной цепной реакции деления; чаще всего это ²³⁵U или ²³⁹Рu, также может быть использованы ²³³U или ²⁴¹Рu. Кроме того, в делящихся веществах присутствуют ²³⁸U или ²³²Th, которые сами по себе не способны к самопроизвольной цепной реакции деления, однако в результате ядерных превращений под действием нейтронов может быть превращены в нуклиды, способные к такому делению, т. е. в ²³³U и ²³⁹Рu (см. Фертильные материалы).
Нуклиды ²³⁵U, ²³⁸U и ²³²Th - природные вещества, ²³³U, ²³⁹Pu и ^24lPu - искусственные (см. Радионуклиды). Входящий в состав делящихся материалов ²³⁵U - первичное ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ г., это единственный из природных делящихся нуклидов. Его содержание в природном уране 0,7200%; ²³²Th, ²³³U, ²³⁸U, ²³⁹Рu ²⁴¹Рu -вторичное ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ г.
В реакции деления ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ г. выделяется около 180 МэВ на один акт деления и испускается несколько нейтронов (в ср. 2,5 для ²³³U и ²³⁵U, 2,9 для ²³⁹Рu и 3,1 для ²⁴¹Рu). Из них 1 нейтрон необходим для поддержания цепной реакции, остающиеся 1 или 2 (реже 3) нейтрона может быть использованы на восполнение сгоревшего и расширенное воспроизводство ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ г. в виде ²³³U и ²³⁹Рu. По химический составу ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ г. может быть металлическим (в том числе из сплавов), оксидным, карбидным, нитридным и др. Оно должно содержать возможно меньшее количество нуклидов, ядра которых легко захватывают нейтроны и не способны к реакциям деления (так называемой реакторные яды), быть совместимым с оболочкой тепловыделяющих элементов, обладать высокой температурой плавления, низкой летучестью, большой теплопроводностью, слабым взаимодействием с теплоносителями, минимальным растрескиванием и увеличением объема при облучении (радиационное распухание), технологичностью в изготовлении свежего топлива и переработке отработавшего. В пром. масштабах в качестве делящегося вещества в ядерном топливном цикле применяют ²³⁵U и ²³⁹Рu. Теплотворная способность делящихся материалов почти в 2 x 10⁶ раз выше, чем у бензина, энергетич. ресурсы разведанных запасов делящихся материалов составляют, по оценке, до 10¹⁹ МДж.
К термоядерному горючему относят дейтерий D, тритий Т и ⁶Li (см. Литий). Первичным ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ г. этого типа является дейтерий. ⁶Li служит сырьем для получения вторичного термоядерного горючего - трития - по реакции ⁶Li(n,)T при облучении природного Li (7,52% ⁶Li). В качестве термоядерного горючего используют дейтерий в смеси с тритием и ⁶Li (в форме LiD и LiТ). При осуществлении ядерных реакций синтеза в горючем протекают реакции:

Выделяющиеся нейтроны поглощаются ядрами ⁶Li, при этом образуется дополнительной количество трития по реакции ⁶Li + п = Т + ⁴Не. Тритий вступает в реакцию с дейтерием, вновь возникают нейтроны, способные взаимодействие с ⁶Li, и т. д. Теплотворная способность термоядерного горючего в 5-6 раз выше, чем у делящихся материалов. Запасы дейтерия в гидросфере составляют порядка 10¹³ т, а его энергетич. ресурсы - св. 10²⁵ МДж. В наст. время практически осуществляются только неуправляемые реакции (взрыв), широко ведется поиск методов осуществления управляемой термоядерной реакции, позволяющей в принципе обеспечить человечество энергией практически на неограниченный сроколо C. А. Кабакчи.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей