Wat is een kernreactor?
Een kernreactor is een wetenschappelijk apparaat dat is ontworpen om gecontroleerde kettingreacties van splijtbare elementen zoals uranium te genereren. Nucleaire reactoren kunnen voor een aantal doeleinden worden gebruikt, waaronder de opwekking van elektrische energie, de productie van nucleaire brandstoffen en wetenschappelijk onderzoek. Nucleaire reactoren van verschillende ontwerpen zijn te vinden in veel regio's van de wereld, van wetenschappelijke laboratoria in de Verenigde Staten tot het Franse platteland, waarbij de Fransen vanaf 2009 afhankelijk zijn van kernenergie voor ongeveer 75% van hun stroombehoeften.
Nucleaire reactoren vertrouwen op een proces dat bekend staat als splijting, dat optreedt wanneer een zwaar element een neutron absorbeert en in twee lichtere elementen uiteenvalt. Tijdens het proces geeft het element energie af. In een gecontroleerde splijtingsreactie kan deze energie worden benut voor verschillende activiteiten en worden overgehaald om een kettingreactie tot stand te brengen die de rest van het splijtbare element aanmoedigt om ook uit elkaar te vallen. Een ongecontroleerde reactie veroorzaakt een atoombom.
In een kernreactor worden brandstofstaven bestaande uit een splijtbaar element ingebracht in een moderator, een materiaal dat neutronen zal vertragen om splijting aan te moedigen. De operator van de kernreactor kan de reactie regelen met behulp van regelstaven, staven gemaakt van materialen die neutronen absorberen. Wanneer de staven met de brandstof in de reactorkern worden neergelaten, absorberen ze de neutronen, waardoor het splijtingsproces wordt vertraagd of gestopt, en wanneer ze worden opgetild, laten ze de brandstofstaven de neutronen absorberen en splijten. Periodiek raken de brandstofstaven versleten en moeten ze worden vervangen door verse brandstof, terwijl de gebruikte brandstof zorgvuldig moet worden verwijderd om vervuiling te voorkomen.
De kernreactor heeft ook een koelmiddel nodig om warmte van de reactorkern af te voeren. Warmte, een bijproduct van splijting, kan in feite het doel zijn van de operators van de reactor, omdat het kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken door stoom te genereren die turbines aandrijft. Wanneer een kernreactor wordt gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek, kan de warmte een ongewenst bijproduct zijn, hoewel sommige reactoren zijn ontworpen voor zowel onderzoek als elektrische opwekking voor maximale efficiëntie.
Een groot aantal systemen is betrokken bij de controle en insluiting van een kernreactor. Het inherente risico van het creëren van een gecontroleerde reactie is dat de reactie uit de hand kan lopen. Dit probleem wordt aangepakt met tal van failafes en veiligheidstechnologieën die zijn ontworpen om de reactor veilig te laten werken. Relatief weinig grote ongevallen hebben plaatsgevonden met kernreactoren, en ongevallen met de neiging om te gebeuren in oudere reactoren met onvoldoende ondersteunende infrastructuur.