Vad är en kärnreaktor?

En kärnreaktor är en vetenskaplig utrustning som är utformad för att generera kontrollerade kedjereaktioner av klyvbara element som uran. Kärnreaktorer kan användas för ett antal syften, inklusive produktion av elektrisk kraft, produktion av kärnbränsle och vetenskaplig forskning. Kärnreaktorer med olika konstruktioner kan hittas i många regioner i världen, från vetenskapliga laboratorier i USA till den franska landsbygden, där franska förlitar sig på kärnkraft för cirka 75% av deras kraftbehov från 2009.

Kärnreaktorer förlitar sig på en process känd som klyvning, som uppstår när ett tungt element absorberar en neutron och bryts ihop i två lättare element. I processen frigör elementet energi. I en kontrollerad klyvningsreaktion kan denna energi utnyttjas för olika aktiviteter och samlas till att skapa en kedjereaktion som uppmuntrar resten av det klyvbara elementet att också brytas isär. En okontrollerad reaktion skapar en kärnkraftsbomb.

Inuti en kärnreaktor införs bränslestavar som består av ett klyvbart element i en moderator, ett material som bromsar neutroner för att uppmuntra fission. Operatören av kärnreaktorn kan kontrollera reaktionen med användning av styrstavar, stavar gjorda av material som absorberar neutroner. När stavarna sänks ned i reaktorkärnan med bränslet, absorberar de neutronerna, bromsar eller stoppar klyvningsprocessen, och när de höjs tillåter de bränslestavarna att absorbera neutronerna och genomgå klyvning. Med jämna mellanrum förbrukas bränslestavarna och måste bytas ut med färskt bränsle, medan det använda bränslet måste kastas försiktigt för att undvika förorening.

Kärnreaktorn kräver också ett kylmedel för att överföra värme bort från reaktorkärnan. Värme, en biprodukt av klyvning, kan i själva verket vara målet för reaktorns operatörer, eftersom den kan användas för att generera elektricitet genom att generera ånga som kommer att driva turbiner. När en kärnreaktor används för vetenskaplig forskning kan värmen vara en oönskad biprodukt, även om vissa reaktorer är konstruerade för både forskning och elektrisk produktion för maximal effektivitet.

Ett stort antal system är involverade i kontrollen och inneslutningen av en kärnreaktor. Den inneboende risken för att skapa en kontrollerad reaktion är att reaktionen kan kaskad ur kontroll. Denna oro behandlas med många felkaféer och säkerhetsteknologier som är utformade för att hålla reaktorn säkert i drift. Relativt få större olyckor har inträffat med kärnreaktorer, och de som verkligen inträffar i äldre reaktorer med otillräcklig stödinfrastruktur på plats.