Co to jest jądrowy reaktor hodowlany?

Reaktor rozpłodowy jest rodzajem jądrowym specjalnie zaprojektowanym do wytwarzania większej ilości materiału rozszczepialnego (paliwa jądrowego) niż zużywa. W zależności od współczynnika rozmnażania reaktora może on wytwarzać nowe paliwo z większą lub mniejszą prędkością. Współczynnik rozmnażania reprezentuje liczbę nowych atomów rozszczepialnych utworzonych dla każdego zdarzenia rozszczepienia. Teoretyczna górna granica dla współczynnika rozmnażania wynosi 1,8, podczas gdy większość reaktorów hodowlanych jest zaprojektowana tak, aby wytwarzać prawie tyle materiału rozszczepialnego, ile zużywają. Oczekuje się, że reaktory rozpłodowe zastąpią obecną generację reaktorów konwencjonalnych w miarę postępu energii jądrowej.

Większość tradycyjnych reaktorów jądrowych wytwarza dodatkowe paliwo podczas pracy, zwiększając wydajność paliwową. W miarę rozwoju przemysłu nuklearnego wskaźniki te zostały zwiększone, co prowadzi do lepszych oszczędności paliwa. Nadal istnieją techniczne przeszkody w opracowaniu opłacalnych reaktorów hodowlanych, ale hodowcy mogą domagać się szeregu korzyści, których tradycyjne reaktory nie mogą uzyskać. Największe jest to, że po początkowym załadowaniu wzbogaconego uranu lub plutonu, reaktor hodowlany może być następnie zasilany tylko przez okresowe ładunki nie wzbogaconego (naturalnego) uranu lub (w innym typie reaktora hodowlanego) toru. Tor jest około cztery razy bardziej obfity w skorupę ziemską niż uran, stwarza bardzo małe ryzyko uzbrojenia i wytwarza odpady nuklearne, których intensywność spada do poziomów tła znacznie szybciej niż odpady z konwencjonalnej elektrowni.

Jednym z problemów związanych z reaktorami rozpłodowymi jest to, że wytwarzając gotowe do użycia bomby paliwo jądrowe, takie jak pluton, stwarzają ryzyko związane z bronią jądrową. Problem ten rozwiązany jest na etapie wstępnego przetwarzania jądrowego, w którym inne pierwiastki, takie jak curium i neptun, dodaje się w niewielkich ilościach do plutonu. Ta forma przetwarzania nie ma wpływu na wykorzystanie plutonu jako paliwa do reaktora, ale bardzo utrudnia wykorzystanie materiału do stworzenia bomby atomowej, nawet przy zastosowaniu bardzo wyrafinowanej konstrukcji.

Zaproponowano dwa typy reaktorów dla hodowców. Pierwszy, szybki reaktor hodowlany, wykorzystuje początkowy ładunek paliwa plutonu, a następnie wymaga tylko naturalnego uranu do energii. Zbudowano kilka prototypów szybkich hodowców, a Japonia, Chiny, Korea i Rosja przeznaczają środki na dalszy rozwój. Drugi typ reaktora hodowlanego to termiczny reaktor hodowlany, który wykorzystuje początkowy ładunek paliwa wzbogaconego uranu, a następnie używa wyłącznie toru. Jak dotąd reaktory termicznego rozmnażania były budowane na małą skalę, a Indie podjęły pierwsze kroki w kierunku rozwoju na skalę przemysłową, które rozpoczęły się w 2006 r.