Vilka typer av kärnreaktorer finns?
Kärnreaktorer kan klassificeras på flera olika sätt: efter typen av kärnreaktion, det använda moderatormaterialet, kylvätska som används, generering av reaktorn, bränslefas, bränsletyp och användning. Räknar forskningsreaktorer, tusentals finns över hela världen, som faller in i många olika kategorier. I den här artikeln ska jag gå igenom klassificeringsscheman för kärnreaktorer en åt gången.
I den här artikeln tittar vi bara på klyvningsreaktorer i fission, det vill säga reaktorer som bryter isär kärnor, snarare än fusionsreaktorer, som smälter dem samman. Fusionsreaktorer är fortfarande en mycket experimentell teknologi i de tidiga utvecklingsstadierna, medan fissionsreaktorer har använts i över 60 år.
Typen av kärnreaktion refererar generellt till om kärnreaktorn använder långsamma (termiska) neutroner eller snabba neutroner. De flesta reaktorer som använder snabba neutroner ingår i kategorin för snabba uppfödare, medan de flesta som använder långsamma neutroner kallas termiska reaktorer. Termiska reaktorer är de billigaste och vanligaste, mest för att de kan använda naturligt, oberikat uran. Neutronerna i termiska reaktorer benämns "långsam" eftersom reaktorn använder ett modererande material för att bromsa neutronerna från deras naturliga hastighet när de kastas ut från trasiga atomkärnor, som är ganska snabbt, närmare hastigheten och värmen hos det omgivande bränslemediet. . Snabba neutronreaktorer är dyrare och kräver att bränslet berikas mer, vilket gör dem mindre populära. Å andra sidan skapar de mer bränsle än de konsumerar, vilket gör dem attraktiva på längre sikt.
Moderatormaterial är det andra klassificeringsschemat för kärnreaktorer. Som tidigare nämnts använder endast termiska kärnreaktorer moderatorer, så detta täcker endast de. Grafit, tungt vatten och normalt vatten används alla som moderatorer. Grafit- och tungvattenreaktorer är mer populära eftersom dessa modererande material termiserar neutronerna bättre, vilket säkerställer att naturligt uran kan användas och att ingen berikning behövs.
Nästa klassificeringsschema är baserat på generation. Generation I-reaktorer var de första prototypreaktorerna, vanligtvis unika. Generation II-reaktorer tillverkades för kommersiellt bruk och baserade på standardkonstruktioner. Dessa kom i bruk under 50-talet. Generation III-reaktorer är mer moderna och kommer i bruk i slutet av 90-talet. De är mer lätta och effektiva än föregående generation. Den senaste generationen, Generation IV-reaktorer, är för närvarande på forskningsstadiet och förväntas inte vara utrullad förrän i slutet av 2020-talet eller i början av 2030-talet. Dessa reaktorer är mycket ekonomiska och producerar minimalt avfall.
En annan typ av klassificering är bränslefasen - vätska, fast substans eller gas. Fast är mest typiskt. Tillsammans med fas kommer typen av bränsle - uran eller thorium. Dessa är de enda två reaktorkläda elementen som finns tillgängliga i stora mängder på jorden.
Den sista klassificeringen är baserad på användning - för kraftverk, framdrivning, produktion av kärnbränsle (uppfödningsreaktorer) eller forskningsreaktorer. Radioisotop termoelektriska generatorer (RTG) kastas också ibland in med kärnreaktorer, även om de är något annorlunda. RTG genererar energi från sönderfallet av en radioaktiv isotop.
Och det är allt. Det finns mer specifika sätt att karakterisera kärnreaktorer och många konstruktioner i olika utvecklingsstadier, men mängden skriftligt material på kärnreaktortyper kan förmodligen fylla ett litet bibliotek.