Išči

    Jedrski reaktor

    Sredica majhnega jedrskega reaktorja, ki se uporablja za raziskave

    Jedrski reaktor je naprava, v kateri poteka nadzorovana cepitev uranovih ali plutonijevih jeder. Reaktorji so zasnovani tako, da se reakcija vzdržuje sama na nadzorovan način v nasprotju z jedrske eksplozije, kjer se verižna reakcija zgodi v delcu sekunde.

    Jedrski reaktorji se uporabljajo za veliko namenov. Najbolj značilna uporaba je proizvodnja električne energije v jedrskih elektrarnah. Raziskovalni reaktorji se uporabljajo za izdelavo izotopov in za poskuse s prostimi nevtroni. V samih začetkih izrabe jedrskih reaktorjev je bila njihova primarna naloga proizvodnja plutonija za jedrsko orožje. Po drugi svetovni vojni se za vojaške, kasneje pa tudi civilne potrebe uporablja tudi za pogon podmornic ali ladij.[1]

    Trenutno vsi komercialni reaktorji temeljijo na jedrski cepitvi, zato veljajo za problematične glede varnosti. Nekateri pa jedrsko energijo štejejo za varno in čisto metodo proizvodnje elektrike. Fuzijska energija je poskusna tehnologija, ki temelji na zlivanju jeder. Obstajajo tudi druge jedrske naprave, kjer se jedrske reakcije odvijajo na nadzorovan način. Med te sodijo Farnsworth-Hirschovi fuzorji, kjer se nadzorovano jedrsko zlivanje uporablja za proizvodnjo nevtronskega sevanja.

    Vsebina

    Glavne komponente

    Uporaba

    Vrste jedrskih reaktorjev

    Namembnost

    Za proizvodnjo plutonija, primernega za bombe, mora biti omogočeno zelo pogosto menjavanje goriva. Najpogostejši energetski reaktorji (tlačno- ali vrelovodni) ne dajejo dovolj čistega cepljivega plutonija, ker se gorivo menja občasno, v razmikih od 12 do 18 mesecev. Pogostejša menjava goriva je možna pri reaktorjih tipa CANDU, RBMK in produkcijskih reaktorjih. Pri čisto produkcijskih reaktorjih proizvedeno toplotno energijo zavržejo kot odpadno toploto.

    Tehnične razlike

    Obstajata dve osnovni vrsti reaktorjev, ki se razlikujeta po energijskem spektru, oziroma po hitrosti nevtronov:

    Oznaka termični nima zveze s temperaturo nevtronov, je samo termin, ki se uporablja. Pri termičnem reaktorju je potrebno nevtrone s pomočjo moderatorja upočasniti iz hitrega v termično območje. Obstajata dva tipa termičnega reaktorja, in sicer homogen tip, kjer je uranova sol raztopljena v vodi kot moderatorju, ter heterogeni tip, kjer so uranove palice vstavljene v vodo ali grafit.[4]

    Pri hitrih reaktorjih je kot gorivo uporabljen 235U, ki ga cepijo v glavnem že nevtroni v hitrem in srednjem območju hitrosti. Dobri strani tovrstnega reaktorja sta njegova majhnost in s tem olajšan prenos v težko dostopna območja ter veliko število razpoložljivih nevtronov (saj se ne izgubljajo v ostalih sestavinah reaktorja), slabi strani pa drago gorivo (zaradi procesa ločevanja oz. separacije 235U od uranske mešanice pri njegovi proizvodnji ter povečana nevarnost eksplozije.[4]

    Obstoječe družine jedrskih reaktorjev

    Koncepti generacij reaktorjev

    Obstaja veliko vrst jedrskih reaktorjev, nekateri reaktorji spadajo v več kategorij hkrati in je klasifikacija malce zapletena:

    Tlačnovodni reaktor, vrelovodni reaktor, SCWR in RBMK so hlajeni z navadno (light) vodo in spadajo v kategorijo lahkovodnih reaktorjev (ang. Light Water Reactor - LWR). Medtem, ko je CANDU (PHWR) hlajen s težko vodo (HWR - Heavy Water Reactor) - težka voda ima izotop devterij, ki je težji do enoatomenga vodika, zato oznaka težka voda).

    Večina oplodnih reaktorjev je hitrih, obstajajo pa tudi termičnoplodni reaktorji, tak je npr. (AHWR - Advanced Heavy Water Reactor), ki proizvaja cepilni U233 iz torija.

    Angleške oznake:

    GEN III Reaktorji

    Novejši reaktorji, v gradnji oziroma fazi načrtovanja, CPR1000 in ABWR že obratujeta. Skoraj vsi so (LWR) lahkovodni reaktorji (izjema CANDU). Noben od spodaj naštetih ni hiter reaktor in edini oplodni reaktor je (AHWR).

    GEN III

    GEN III v fazi načrtovanja

    GEN III+

    Generacija III+ ponuja veliko izboljšav v varnosti, obratovanju in ekonomičnosti [7]

    GEN IV Reaktorji

    Glavni članek: Reaktorji IV. generacije.

    Najnovejši reaktorji, ki naj bi začeli obratovati komercialno po letu 2030

    Reaktorji na termične nevtrone:

    Reaktorji na hitre nevtrone:

    Vsi trije reaktorji na hitre nevtrone so lahko oplodni ali delujejo v "burn" načina zažiganja, kjer tansmutirajo aktinide v manj radioaktivne izotope.

    GEN V+ Reaktorji

    Glavni članek: Reaktorji V+ generacije.

    Jedrski reaktorji v Sloveniji

    Opombe in reference

    1. "Outline History of Nuclear Energy". World Nuclear Association. april 2019. Pridobljeno dne 25.10.2019.
    2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Rosina, M. (1981). Jedrska fizika. Ljubljana: Društvo matematikov, fizikov in astronomov SRS, str. 238-239.
    3. Miller jr., G.T. (2002). Living in the Environment: Principles, Connections, and Solutions, 12. izdaja. Belmont: The Thomson Corporation. str. 345. ISBN 0-534-37697-5.
    4. 4,0 4,1 Rosina, Jedrska fizika, 1981, str. 238.
    5. https://archive.is/20120730191420/www.eia.doe.gov/cneaf/nuclear/page/analysis/nucenviss2.html%23_ftn4
    6. "Nuclear Power in a warming world" (PDF). Dec 2007.
    7. http://www.gnep.energy.gov/pdfs/FS_GenIV.pdf DEAD URL - Try http://nuclear.energy.gov/pdfFiles/factSheets/NGNP-GENIV-Final-Jan31-07.pdf