Branduolinis reaktorius

CROCUS branduolys, mažas branduolinis reaktorius, naudojamas tyrimams Šveicarijoje

Branduolinis reaktorius – įrenginys, skirtas pradėti ir kontroliuoti nepertraukiamą grandininę branduolinę reakciją. Dažniausiai branduoliniai reaktoriai yra naudojami gaminti elektros energiją ir varyti povandeninius laivus. Šiluma, išsiskyrusi branduolio skilimo metu, paprastai yra perduodama dirbančiajai medžiagai (vanduo arba dujos), kuri teka per turbinas, o šios tiekia energiją laivo propeleriams arba generatoriams.

Veikimo principas

Priverstinis branduolinis dalijimasis. Neutroną sugeria urano-235 atomas, kuris tada skyla į greitai lekiančius elementus (skilimo produktus) ir laisvuosius neutronus.

Branduoliniai reaktoriai, kaip ir tradicinės elektrinės įkinko terminę energiją. Esminis skirtumas tas, kad terminės elektrinės tai daro degindamos iškastinį kurą, o branduolinis reaktorius atlieka branduolio dalijimąsi.

Branduolinis dalijimasis

Kai didelis ir skalus atomo branduolys (uranas-235 arba plutonis-239) sugeria neutroną, jis gali pereiti branduolinį dalijimąsį. Sunkusis branduolys skyla į du arba daugiau lengvesnius branduolius (skilimo produktus), tai išlaisviną kinetinę energiją, gama spinduliuotę bei laisvuosius neutronus. Dalis šių neutronų gali būti vėliau sugerti kitų branduolių ir sukelti tolimesnius skilimo įvykius, kurie išleidžia vėl neutronus ir taip tęsiasi, kol skyla paskutinis branduolys. Tai vadinama grandinine branduoline reakcija.

Grandininę branduolinę reakciją galima valdyti naudojant neutronų nuodus arba neutronų lėtiklius taip pakeičiant neutronų porciją, kuri sukels daugiau skilimų. Branduoliniai reaktoriai dažniausiai turi automatinę ir rankinio valdymo sistemas, kurios nutraukia dalijimosi reakciją, jeigu aptinkamos nesaugios būsenos.

Bendrai naudojami lėtikliai turi savyje įprastinį (lengvąjį) vandenį, kietą grafitą ir sunkųjį vandenį.

Šilumos gaminimas

Reaktoriaus branduolys gamina šilumą keliais būdais. Vienas iš būdų yra, kai skilimo produktų kinetinė energija verčiama į šiluminę energiją.

Pirmieji reaktoriai

Pirmasis branduolinis reaktorius Chicago Pile-1 buvo sukonstruotas 1942 m. JAV, Čikagos universitete, vadovaujant Enrikui Fermi. 1946 m. pirmasis reaktorius buvo sukonstruotas ir Europoje, šiam projektui vadovavo Igoris Kurčiatovas.

Reaktorių tipai

Klasifikacijos

Pagal galią ir paskirtį

Pagal galią ir paskirtį branduoliniai reaktoriai yra skirstomi į šias grupes:

• energetiniai reaktoriai, paprastai didelės (iki 3-5 GW) šiluminės galios, skirti atominėms elektrinėms arba kitiems šiluminę energiją naudojantiems reikalams;
• eksperimentiniai reaktoriai, nedidelės galios (kelių kilovatų), skirti įžanginiams tyrimams, išbandant naujas konstrukcijas ir medžiagas;
• tyrimų reaktoriai, kurių tikslas panaudoti didelius neutronų ir gama spindulių srautus aktyviojoje zonoje branduolio fizikos tyrimams;
• izotopiniai reaktoriai, konstruojami naujiems izotopams gaminti branduolinėse reakcijose, pvz., ²³⁹Pu.

Pagal branduolinio reaktoriaus tipą

• Branduolinis skilimas
  • Terminiai reaktoriai
  • Greitųjų neutronų reaktoriai
• Branduolinės sintezės

Pagal aušalą

• Vandeniu aušinamas reaktorius
  • Suslėgto vandens reaktorius
    • Suslėgto sunkiojo vandens reaktorius
  • Verdančio vandens reaktorius
• Baseino tipo reaktorius
• Skystu metalu aušinamas reaktorius
• Dujomis aušinamas reaktorius
• Išlydytos druskos reaktorius

Pagal kartą

• I kartos reaktorius
• II kartos reaktorius
• III kartos reaktorius
• IV kartos reaktorius

Nuorodos

• Visagino atominės elektrinės projektas

---