Химическая энциклопедия

ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ (ядерное топливо), в-во, в к-ром протекают ядерные реакции с выделением полезной энергии. Различают делящиеся в-ва и термоядерное горючее.
Делящиеся в-ва (делящиеся материалы) содержат нуклиды, способные к ядерной цепной р-ции деления; чаще всего это ²³⁵U или ²³⁹Рu, также м. б. использованы ²³³U или ²⁴¹Рu. Кроме того, в делящихся в-вах присутствуют ²³⁸U или ²³²Th, к-рые сами по себе не способны к самопроизвольной цепной р-ции деления, однако в результате ядерных превращений под действием нейтронов м. б. превращены в нуклиды, способные к такому делению, т. е. в ²³³U и ²³⁹Рu (см. Фертильные материалы ).
Нуклиды ²³⁵U, ²³⁸U и ²³²Th - природные в-ва, ²³³U, ²³⁹Pu и ^24lPu - искусственные (см. Радионуклиды ). Входящий в состав делящихся материалов ²³⁵U - первичное Я. г., это единственный из природных делящихся нуклидов. Его содержание в природном уране 0,7200%; ²³²Th, ²³³U, ²³⁸U, ²³⁹Рu ²⁴¹Рu -вторичное Я. г.
В р-ции деления Я. г. выделяется ок. 180 МэВ на один акт деления и испускается неск. 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 р-ции, остающиеся 1 или 2 (реже 3) нейтрона м. б. использованы на восполнение сгоревшего и расширенное воспроизводство Я. г. в виде ²³³U и ²³⁹Рu. По хим. составу Я. г. может быть металлическим (в т. ч. из сплавов), оксидным, карбидным, нитридным и др. Оно должно содержать возможно меньшее кол-во нуклидов, ядра к-рых легко захватывают нейтроны и не способны к р-циям деления (т. наз. реакторные яды), быть совместимым с оболочкой тепловыделяющих элементов, обладать высокой т-рой плавления, низкой летучестью, большой теплопроводностью, слабым взаимод. 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 в-ва 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 Я. г. этого типа является дейтерий. ⁶Li служит сырьем для получения вторичного термоядерного горючего - трития - по р-ции 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 р-ций синтеза в горючем протекают р-ции:

Выделяющиеся нейтроны поглощаются ядрами ⁶Li, при этом образуется дополнит. кол-во трития по р-ции ⁶Li + п = Т + ⁴Не. Тритий вступает в р-цию с дейтерием, вновь возникают нейтроны, способные взаимод. 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 р-ции (взрыв), широко ведется поиск методов осуществления управляемой термоядерной р-ции, позволяющей в принципе обеспечить человечество энергией практически на неограниченный срок. C. А. Кабакчи.