Kärnreaktorer

Grunderna för klassificering av kärnreaktorer

Kärnreaktorer kan delas in enligt ett antal kriterier. Här är några av dem:

• Energi hos neutroner som orsakar fission:
• termisk reaktor, använder termiska neutroner, eller åtminstone med energier under cirka 100 eV,
• en reaktor som arbetar på snabba neutroner med energier huvudsakligen i intervallet 50 till 100 keV.
• Kärnbränsle (i form av metall, karbider eller oxider, keramik):
• naturlig uranreaktor
• anrikat uranreaktor
• reaktor som arbetar på ^{239 232} Pu,
• reaktor som arbetar på ²³² Th (närmare bestämt ²³³ U).
• Plats för kärnbränsle:
• homogen reaktor,
• heterogen reaktor.
• Moderator:
• vattenreaktor,
• tungvattenreaktor,
• beryllium moderatorreaktor,
• grafitreaktor,
• reaktor utan moderator (snabb).
• Kylvätska
• reaktor kyld med vatten eller annan vätska,
• gaskyld reaktor (luft, helium, CO ₂ , dissocierande gas),
• flytande metallkyld reaktor (flytande natrium och dess legeringar, kalium, vismut).

Observera att ovanstående divisioner inte är de enda. Dessutom kan klassificeringen särskiljas på grund av materialet i hylsorna i vilka bränslet är inneslutet, graden av bränsleanrikning, typen av konstruktion av bränsleelement och andra. Ständig teknisk utveckling säkerställer uppkomsten av nya lösningar och gör att vissa av de nämnda reaktorerna endast har historisk betydelse.

Reaktorgenerationer

Den första generationen kärnreaktorer inkluderade alla de som skapades på 1950- och 1960-talen. Samtidigt var de prototyper för Generation II-reaktorer. De första kärnreaktorerna hade design som tagits över från militära program. Under andra världskriget användes de främst för att tillverka plutonium. Den första generationens reaktorer kännetecknades av att de hade förmågan att ladda om bränslet under reaktordriften, utan att behöva stänga av det. De var grafitreaktorer. Naturligt eller lätt anrikat uran användes som bränsle. Vatten eller koldioxid var kylmedel. Den andra generationens kärnreaktorer (byggda huvudsakligen från 1970 till 1990) har satt som mål att producera el så effektivt som möjligt. De för närvarande utbredda PWR- eller BWR-reaktorerna tillhör den andra generationen. I slutet av 1980-talet påbörjades forskning om införandet av ett antal förändringar och förbättringar i konstruktion och drift av kärnreaktorer för att gå in i den tredje generationen . Denna nästa generation inkluderar kärnreaktorer som har modifierats och förbättrats för att öka säkerheten samt minska kostnaderna för att bygga och driva kraftverket. Den moderna, konkurrensutsatta energimarknaden gör att de lösningar som introducerades med tredje generationens kärnreaktorer nu håller på att ta slut. Den fjärde generationens kärnreaktorer inkluderar ett helt innovativt tillvägagångssätt för förvärv av kärnenergi . Den tar hänsyn till metoder som skiljer sig från nuvarande lösningar. Många av dem är små och medelstora vattenreaktorer med originaldesign.

Kärnreaktorer – uppdelning på grund av deras konstruktion

Tankreaktorer

• Tryckvattenreaktor (PWR)

Dessa är de mest använda reaktorerna för energiändamål. PWR-reaktorhärden placeras i en trycksatt tank med en vattenpool. Vatten är både en kylvätska och en moderator. Urandioxidpellets inneslutna i en mantel av zirkonium (eller rostfritt stål) är bränslet i PWR-reaktorn. Denna reaktor har två kretsar. Den primära kretsen är vatten, som tvättar bränslestavarna och överför värme till ånggeneratorn. Efter kylning återgår den till reaktorn. I sekundärkretsen förflyttar ångan som genereras i ånggeneratorn (uppvärmd av primärkretsen) reaktorturbinerna.

• VVER-reaktorer (vodo-vodyanoi enyergeticheskiy reaktor)

Dessa är medel- och högeffekts PWR-reaktorer, designade i Sovjetunionen. Deras konstruktion skiljer sig inte mycket från de västerländska. De har fyra lager av läckageskydd. Två grundläggande typer av VVER-reaktorer tillverkades: VVER-440 och VVER-1000.

• Kokvattenreaktor (BWR)

I fallet med denna reaktor är inte vatten, utan ånga kylvätskan såväl som driftsmediet. Vatten i kärnan bringas till kokpunkten, och vid reaktorns utgång har vi mättad ånga, som driver en ångturbin. Reaktorer av BWR-typ har endast en krets. Kanalreaktorer

• CANDU-reaktorer (kanadensiskt deuteriumuran)

CANDU-reaktorn är ett exempel på en tungvattenreaktor – tungt vatten, D ₂ O, är både kylvätskan och moderatorn. Dess uppgift är att sänka neutronernas energi. Naturligt uran (utan anrikning) används som bränsle. CANDU-reaktorn designades och byggdes ursprungligen i Kanada som den första kommersiella tungvattenreaktorn.

• RBMK-reaktorer (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy)

RBMK är en vattenkokande reaktor. Grafit används som moderator. Vattnet tar emot värme och förvandlar turbinerna efter att ha övergått till ånga. I denna reaktor är det inte vatten, utan grafit, som dämpar de snabba neutronerna. Naturligt uran utan anrikning används som bränsle. Även om RBMK-reaktorn är en av de mest ekonomiska, har den ett antal konstruktionsbrister.

Kärnreaktorer – uppdelning efter tillämpning

Kraftreaktorer – deras huvudsakliga uppgift är att omvandla kärnenergi till elektricitet. De används i kommersiella kraftverk. Forsknings-/utbildningsreaktorer – i dem bedrivs forskning och vetenskapligt arbete. Forskningsreaktorer gör det möjligt att utföra experiment på strukturen av fasta ämnen och forskning om material och kärnbränslen för kraftreaktorer. Reaktorer för militära ändamål – inom det militära har kärnreaktorer använts för att tillverka plutonium till rustningsindustrin. Framdrivningsreaktorer – en av tillämpningarna för kärnenergi är framdrivning av fartyg eller ubåtar. Specialdesignade framdrivningsreaktorer är nödvändiga för detta ändamål. Uppvärmningsreaktorer – de används för att generera nödvändig mängd värme för uppvärmningsändamål i kärnkraftsvärmeverk. Högtemperaturreaktorer – i högtemperaturreaktorer genereras värme som sedan används för tekniska ändamål. Reaktorer för speciella ändamål – dessa typer av reaktorer används främst av medicinska eller utvalda industrisektorer. De producerar radioisotoper för specifika tillämpningar.