Kontrol çubuğu ve nötron moderatörü arasındaki temel fark, kontrol çubuklarının nötronları absorbe edebilmesi, nötron moderatörlerinin ise nötronları yavaşlatabilmesidir.
Kontrol çubuğu ve nötron moderatörü nükleer reaktörlerin iki bileşenidir. Bu iki bileşenin iki farklı ama önemli rolü vardır. Kontrol çubuğu, nötronları emerek nükleer zincir reaksiyonunu kontrol eder, ancak nötron moderatörü, nötronların hızını az altarak nükleer zincir reaksiyonunu kontrol eder.
Kontrol Çubuğu Nedir?
Kontrol çubuğu, nükleer reaktörde nötronları emebilen bir bileşendir. Bu bileşenin adı, ana rolü, nükleer reaktörde kullanılan uranyum veya plütonyumun nötronları emerek fisyon oranını kontrol etmek olduğu için bu şekilde verilmiştir. Kontrol çubuklarının bileşimi genellikle bor, kadmiyum, gümüş vb. gibi kimyasal elementleri içerir. Bu kimyasal elementler, herhangi bir fisyon reaksiyonuna girmeden nötronları absorbe edebilir. Ayrıca bu kimyasal elementler, çeşitli enerjilere sahip nötronlar için farklı nötron yakalama kesitlerine sahiptir.
Şekil 01: Kontrol Çubuğu
Kontrol çubukları nükleer reaktörün çekirdeğinin içine yerleştirilmiştir. Daha sonra çekirdekte meydana gelen nükleer zincir reaksiyonunu kontrol etmek için ayarlanırlar. Esas olarak reaktörün termal çıktısını, buhar üretim hızını ve elektrik çıktısını kontrol etmede önemlidir.
Çekirdek içine yerleştirilen kontrol çubuklarının sayısı ve çubukların yerleştirildiği mesafe, nükleer reaktörün reaktivitesi üzerinde çok güçlü bir etkiye sahiptir. Genellikle, yeni inşa edilmiş bir nükleer reaktörün kontrol çubukları tam olarak yerleştirilmiştir. Nükleer zincir reaksiyonu başladığında kısmen çıkarılırlar.
Nötron Moderatörü nedir?
Nötron moderatörü, nükleer reaktörde nötronları yavaşlatabilen bir bileşendir. Hızlı nötronları hızlarını az altarak yavaşlatabilen bir ortam olarak kabul edilir. Ancak bu bileşen çok önemlidir çünkü nötronları hiçbirini yakalamadan yavaşlatabilir. Nötronlar bu bileşen tarafından minimum kinetik enerji ile bırakılır. Bu nötronlara daha sonra termal nötronlar denir ve nükleer zincir reaksiyonunun yayılması için hızlı nötronlardan daha hassastırlar.
Tipik bir nükleer reaktörde en yaygın kullanılan nötron moderatörü “hafif sudur”. Alternatif olarak katı grafit ve ağır su kullanabiliriz. Nötrondan indirgenen kinetik enerji moderatöre aktarılır. Burada enerji, moderatör materyalin potansiyel enerjisine dönüştürülür.
Uranyum-235'in termal nötron reaktörlerinde fisyon iki fisyon ürünü oluşturur: hızlı hareket eden serbest nötronlar ve enerji. Bu, bir zincirleme reaksiyon başlatır, çünkü nötron salma süreci kendi kendini sürdürebilir. Ayrıca, bu çok yüksek enerjiyi serbest bırakabilir. Fisyon kesiti, diğer fisyon olaylarının belirlendiği bileşendir. Fisyon kesiti, nötronların hızına bağlıdır. Bu nedenle, bir kontrol önlemi olarak bir nötron moderatörü kullanmak çok önemlidir. Ancak hızlı reaktörlerde nötron moderatörleri yoktur.
Kontrol Çubuğu ve Nötron Moderatörü Arasındaki Fark Nedir?
Kontrol çubukları ve nötron moderatörü bir nükleer reaktördeki iki bileşendir. Kontrol çubuğu ve nötron moderatörü arasındaki temel fark, kontrol çubuklarının nötronları emebilmesi, nötron moderatörlerinin ise nötronları yavaşlatabilmesidir. Kontrol çubukları, nötronları yakalayarak nükleer zincir reaksiyonunu kontrol eder, ancak nötron moderatörü herhangi bir nötronu yakalamaz.
Aşağıdaki infografik, kontrol çubuğu ve nötron moderatörü arasındaki farkı özetler.
Özet – Kontrol Çubuğu ve Nötron Moderatörü
Kontrol çubukları ve nötron moderatörü bir nükleer reaktördeki iki bileşendir. Kontrol çubuğu ve nötron moderatörü arasındaki temel fark, kontrol çubuklarının nötronları absorbe edebilmesi, nötron moderatörlerinin ise nötronları yavaşlatabilmesidir.
