Что такое ядерный реактор?

Ядерный реактор - это научное оборудование, предназначенное для генерации управляемых цепных реакций с расщепляющимися элементами, такими как уран. Ядерные реакторы могут использоваться для ряда целей, включая производство электроэнергии, производство ядерного топлива и научные исследования. Ядерные реакторы различных конструкций можно найти во многих регионах мира, от научных лабораторий в Соединенных Штатах до французской сельской местности, причем французы полагаются на ядерную энергию примерно на 75% своих потребностей в энергии на 2009 год.

Ядерные реакторы основаны на процессе, известном как деление, которое происходит, когда тяжелый элемент поглощает нейтрон и распадается на два более легких элемента. В процессе элемент высвобождает энергию. В контролируемой реакции деления эта энергия может быть использована для различных действий и направлена ​​на создание цепной реакции, которая также способствует расщеплению остальной части делящегося элемента. Неконтролируемая реакция создает ядерную бомбу.

Внутри ядерного реактора топливные стержни, состоящие из делящихся элементов, вставляются в замедлитель, материал, который будет замедлять нейтроны, чтобы стимулировать деление. Оператор ядерного реактора может контролировать реакцию с помощью регулирующих стержней, стержней из материалов, которые поглощают нейтроны. Когда стержни опускаются в активную зону реактора с топливом, они поглощают нейтроны, замедляя или останавливая процесс деления, а когда они поднимаются, они позволяют топливным стержням поглощать нейтроны и подвергаться делению. Периодически топливные стержни расходуются, и их необходимо заменять свежим топливом, а отработавшее топливо следует тщательно утилизировать, чтобы избежать загрязнения.

Ядерный реактор также требует теплоносителя для передачи тепла от активной зоны реактора. Тепло, побочный продукт деления, на самом деле может быть целью операторов реактора, потому что оно может быть использовано для выработки электроэнергии путем генерации пара, который будет толкать турбины. Когда ядерный реактор используется для научных исследований, тепло может быть нежелательным побочным продуктом, хотя некоторые реакторы рассчитаны как на исследования, так и на выработку электроэнергии для максимальной эффективности.

Огромное количество систем задействовано в управлении и локализации ядерного реактора. Присущий риск создания контролируемой реакции заключается в том, что реакция может выйти из-под контроля. Эта проблема решается с помощью многочисленных отказоустойчивых и безопасных технологий, которые предназначены для обеспечения безопасной эксплуатации реактора. Относительно мало крупных аварий произошло с ядерными реакторами, и те, которые действительно имеют место в старых реакторах с недостаточной вспомогательной инфраструктурой.