Πυρηνικός αντιδραστήρας πώς λειτουργεί

Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας είναι μια συσκευή που ελέγχει μια παρατεταμένη αντίδραση πυρηνικής αλυσίδας. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας, υποβρύχια ή πλοία ισχύος ή παράγουν ραδιενεργά ισότοπα για ιατρικές και βιομηχανικές χρήσεις.

Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες λειτουργούν χωρίζοντας τους πυρήνες των ατόμων, μια διαδικασία που ονομάζεται πυρηνική σχάση. Όταν ένα νετρόνιο απορροφάται από ένα σχάσσιο άτομο, όπως το ουράνιο-235 ή το πλουτώνιο-239, ο πυρήνας χωρίζεται σε δύο μικρότερους πυρήνες, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή θερμότητας και ακτινοβολίας. Η θερμότητα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού, ο οποίος οδηγεί μια γεννήτρια στροβίλου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ακτινοβολία ελέγχεται από μια σειρά φραγμών για την προστασία των εργαζομένων και του περιβάλλοντος.

Τα κύρια συστατικά ενός πυρηνικού αντιδραστήρα είναι:

* καύσιμο: Το καύσιμο για έναν πυρηνικό αντιδραστήρα είναι συνήθως ουράνιο-235 ή πλουτώνιο-239. Αυτά τα σχάσσια ισότοπα είναι τυπικά εμπλουτισμένα για να αυξήσουν τη συγκέντρωση σχάσιων υλικών.

* Συντονιστής: Ο συντονιστής είναι ένα υλικό που επιβραδύνει τα νετρόνια που παράγονται από πυρηνική σχάση. Αυτό είναι απαραίτητο επειδή τα νετρόνια πρέπει να είναι αρκετά αργά για να απορροφηθούν από τα σχάσιλα άτομα. Οι συνήθεις συντονιστές περιλαμβάνουν νερό, γραφίτη και βαρύ νερό.

* ράβδοι ελέγχου: Οι ράβδοι ελέγχου χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του ρυθμού της πυρηνικής αλυσιδωτής αντίδρασης. Είναι κατασκευασμένα από υλικά που απορροφούν νετρόνια, όπως το κάδμιο ή το βόριο. Με την εισαγωγή ή την απόσυρση των ράβδων ελέγχου, η ποσότητα των διαθέσιμων νετρονίων για να προκαλέσει σχάση μπορεί να ελεγχθεί.

* Ψυκτικό: Το ψυκτικό είναι ένα υγρό που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση της θερμότητας από τον πυρήνα του αντιδραστήρα. Αυτή η θερμότητα χρησιμοποιείται στη συνέχεια για τη δημιουργία ατμού για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Τα κοινά ψυκτικά μέρη περιλαμβάνουν νερό, βαρύ νερό και υγρό νάτριο.

* Κτίριο συγκράτησης: Το κτίριο συγκράτησης είναι μια μεγάλη δομή που περιβάλλει τον πυρήνα του αντιδραστήρα. Έχει σχεδιαστεί για να περιέχει ραδιενεργό υλικό σε περίπτωση ατυχήματος.

Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες έχουν σχεδιαστεί με πολλαπλά συστήματα ασφαλείας για την ελαχιστοποίηση του κινδύνου ατυχημάτων. Αυτά τα συστήματα περιλαμβάνουν:

* Συστήματα τερματισμού έκτακτης ανάγκης: Αυτά τα συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να κλείσουν αυτόματα τον αντιδραστήρα σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.

* Κτίρια συγκράτησης: Αυτές οι δομές έχουν σχεδιαστεί για να αποτρέψουν την απελευθέρωση ραδιενεργού υλικού σε περίπτωση ατυχήματος.

* Συστήματα παρακολούθησης ακτινοβολίας: Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση των επιπέδων ακτινοβολίας στον αντιδραστήρα και στη γύρω περιοχή.

Η πυρηνική ενέργεια είναι μια αξιόπιστη και αποτελεσματική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας και δεν παράγει αέρια θερμοκηπίου. Ωστόσο, έχει επίσης τη δυνατότητα για σοβαρά ατυχήματα και υπάρχει ανησυχία για τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση ραδιενεργών αποβλήτων.