Jaké typy jaderných reaktorů existují?
Jaderné reaktory lze klasifikovat několika různými způsoby: podle typu jaderné reakce, použitého moderátorového materiálu, použitého chladicího média, generování reaktoru, palivové fáze, typu paliva a použití. Počítají-li se výzkumné reaktory, existují po celém světě tisíce, které spadají do mnoha různých kategorií. V tomto článku si postupně projdu klasifikační schémata jaderných reaktorů.
V tomto článku se díváme pouze na štěpné jaderné reaktory, tj. Reaktory, které rozbíjejí jádra, spíše než fúzní reaktory, které je spojují dohromady. Fúzní reaktory jsou stále velmi experimentální technologií v raných fázích vývoje, zatímco štěpné reaktory se používají již více než 60 let.
Typ jaderné reakce se obecně týká toho, zda jaderný reaktor používá pomalé (tepelné) neutrony nebo rychlé neutrony. Většina reaktorů využívajících rychlé neutrony spadá do kategorie rychlých chovatelských reaktorů, zatímco většina využívající pomalé neutrony se nazývá tepelné reaktory. Tepelné reaktory jsou nejlevnější a nejběžnější, většinou proto, že mohou používat přírodní, nezpevněný uran. Neutrony v tepelných reaktorech jsou označovány jako „pomalé“, protože reaktor používá moderující materiál ke zpomalení neutronů z jejich přirozené rychlosti, když je vypuzován z rozbitých atomových jader, což je poměrně rychlé, blíže rychlosti a teplu okolního palivového média . Rychlé neutronové reaktory jsou dražší a vyžadují, aby palivo bylo obohaceno, což je činí méně populární. Na druhé straně vytvářejí více paliva, než spotřebují, což je z dlouhodobého hlediska přitahuje.
Moderátorský materiál je druhé schéma klasifikace jaderných reaktorů. Jak bylo uvedeno výše, moderátory používají pouze tepelné jaderné reaktory, takže se to týká pouze těch. Jako moderátoři se používají grafit, těžká voda a normální voda. Grafitové a těžké vodní reaktory jsou populárnější, protože tyto zmírňující materiály lépe neutralizují neutrony, což zajišťuje, že lze použít přírodní uran a není nutné žádné obohacování.
Další klasifikační schéma je založeno na generaci. Reaktory generace I byly první prototypové reaktory, obvykle jednoho druhu. Reaktory generace II byly vyrobeny pro komerční použití a byly založeny na standardních konstrukcích. Ty se začaly používat v 50. letech. Reaktory generace III jsou modernější a začnou se používat koncem 90. let. Jsou lehčí a efektivnější než předchozí generace. Nejnovější generace reaktorů IV. Generace je v současné době ve stadiu výzkumu a neočekává se, že bude uvedena do provozu na konci 20. nebo 20. let 20. století. Tyto reaktory budou velmi ekonomické a produkují minimální odpad.
Dalším typem klasifikace je palivová fáze - kapalina, pevná látka nebo plyn. Pevná látka je nejtypičtější. Spolu s fází přichází i druh paliva - uran nebo thorium. Toto jsou jediné dva prvky připravené pro reaktor, které jsou k dispozici ve značném množství na Zemi.
Poslední klasifikace je založena na použití - pro elektrárny, pohon, výrobu jaderného paliva (šlechtitelské reaktory) nebo výzkumné reaktory. Radioizotopové termoelektrické generátory (RTG) jsou také někdy hozeny do jaderných reaktorů, i když jsou poněkud odlišné. RTG generují energii z rozpadu radioaktivního izotopu.
A to je vše. Existují konkrétnější způsoby charakterizace jaderných reaktorů a četných návrhů v různých stádiích vývoje, ale množství psaného materiálu na typech jaderných reaktorů by pravděpodobně mohlo zaplnit malou knihovnu.