Hvilke typer kjernereaktorer eksisterer?
Atomreaktorer kan klassifiseres på flere forskjellige måter: etter kjernefysisk reaksjon, moderatormaterialet som brukes, kjølevæske brukt, generering av reaktoren, brenselfase, drivstofftype og bruk. Teller forskningsreaktorer, tusenvis finnes over hele verden, og faller i mange forskjellige kategorier. I denne artikkelen skal jeg gå gjennom klassifiseringsordningene for atomreaktorer én om gangen.
I denne artikkelen ser vi bare på fisjon kjernefysiske reaktorer, det vil si reaktorer som bryter fra hverandre kjerner, i stedet for fusjonsreaktorer, som smelter sammen. Fusjonsreaktorer er fremdeles en svært eksperimentell teknologi i de tidlige utviklingsstadiene, mens fisjonreaktorer har vært i bruk i over 60 år.
Typen kjernefysisk reaksjon refererer generelt til om kjernefysiske reaktoren bruker langsomme (termiske) nøytroner eller raske nøytroner. De fleste reaktorer som bruker raske nøytroner faller i kategorien hurtigoppdretterreaktor, mens de fleste som bruker sakte nøytroner kalles termiske reaktorer. Termiske reaktorer er de billigste og mest vanlige, mest fordi de kan bruke naturlig, uanriket uran. Nøytronene i termiske reaktorer blir referert til som "sakte" fordi reaktoren bruker et modererende materiale for å bremse nøytronene fra deres naturlige hastighet når de kastes ut fra ødelagte atomkjerner, som er ganske raskt, nærmere hastigheten og varmen til det omkringliggende drivstoffmediet. . Raske nøytronreaktorer er dyrere og krever at drivstoffet blir mer beriket, noe som gjør dem mindre populære. På den annen side skaper de mer drivstoff enn de bruker, noe som gjør dem attraktive på lengre sikt.
Moderatormateriale er den andre klassifiseringsordningen for atomreaktorer. Som nevnt tidligere, er det bare termiske atomreaktorer som bruker moderatorer, så dette dekker bare disse. Grafitt, tungt vann og normalt vann brukes alle som moderatorer. Grafitt- og tungtvannsreaktorer er mer populære fordi disse moderasjonsmaterialene termiserer nøytronene bedre, noe som sikrer at naturlig uran kan brukes og ingen berikelse er nødvendig.
Den neste klassifiseringsordningen er basert på generasjon. Generasjons I-reaktorer var de første prototype-reaktorene, typisk en av et slag. Generation II-reaktorer ble laget for kommersiell bruk og basert på standardutførelser. Disse kom i bruk på 50-tallet. Generasjon III-reaktorer er mer moderne og kommer i bruk på slutten av 90-tallet. De er mer lette og effektive enn forrige generasjon. Den nyeste generasjonen, Generation IV-reaktorer, er for tiden i forskningsstadiet og forventes ikke å bli rullet ut før på slutten av 2020-tallet eller begynnelsen av 2030-årene. Disse reaktorene vil være svært økonomiske og produsere minimalt med avfall.
En annen type klassifisering er brenselfase - væske, fast stoff eller gass. Solid er mest typisk. Sammen med fase kommer typen drivstoff - uran eller thorium. Dette er de eneste to reaktorklare elementene som er tilgjengelige i betydelige mengder på jorden.
Den siste klassifiseringen er basert på bruk - til kraftverk, fremdrift, produksjon av kjernebrensel (avlsreaktorer) eller forskningsreaktorer. Radioisotop termoelektriske generatorer (RTG) blir også noen ganger kastet inn med atomreaktorer, selv om de er noe forskjellige. RTG genererer energi fra forfallet til en radioaktiv isotop.
Og det er det. Det er mer spesifikke måter å karakterisere kjernefysiske reaktorer, og mange design i forskjellige utviklingsstadier, men mengden skriftlig materiale på kjernereaktortyper kan sannsynligvis fylle et lite bibliotek.