Miten ydinreaktori toimii

Ydinreaktoreita on useita erilaisia, mutta niillä kaikilla on joitakin yhteisiä ominaisuuksia. Kaikissa niissä on radioaktiivisia polttoainepellettejä – yleensä uraanioksidia – jotka on järjestetty putkiin muodostaen polttoainesauvoja reaktorin ytimessä.

Reaktorissa on myös aiemmin mainitut säätösauvat – jotka on valmistettu neutroneita absorboivasta materiaalista, kuten kadmiumista, hafniumista tai boorista – jotka työnnetään ytimeen ohjaamaan tai pysäyttämään reaktio .

Reaktorissa on myös moderaattori, aine, joka hidastaa neutroneita ja auttaa hallitsemaan fissioprosessia. Useimmissa Yhdysvaltojen reaktoreissa käytetään tavallista vettä, mutta muiden maiden reaktoreissa käytetään joskus grafiittia tai raskasta vettä, jossa vety on korvattu deuteriumilla, joka on vedyn isotooppi, jossa on yksi protoni ja yksi neutroni . Toinen tärkeä osa järjestelmää on jäähdytysaine – jälleen tavallinen vesi – joka imee ja siirtää lämpöä reaktorista turbiinien pyörittämiseen tarvittavan höyryn tuottamiseksi ja jäähdyttää reaktorisydämen niin, että se ei saavuta uraanin sulamislämpötilaa (noin 6 900 celsiusastetta). (Selitämme myöhemmin tässä artikkelissa, miksi sulaminen on erittäin paha asia.)

Lopuksi reaktori koteloidaan suojarakennukseen, joka on suuri, raskas, tyypillisesti useita metrejä paksu, teräksestä ja betonista valmistettu rakenne, joka pitää radioaktiiviset kaasut ja nesteet sisällä, missä ne eivät voi vahingoittaa ketään .

Käytössä on useita erilaisia reaktorimalleja, mutta Yhdysvalloissa noin kaksi kolmasosaa reaktoreista on painevesireaktoreita. Painevesireaktorissa vesi pumpataan kosketuksiin ytimen kanssa ja pidetään sitten paineen alla, jotta se ei voi muuttua höyryksi. Paineistettu vesi saatetaan sitten kosketuksiin toisen paineistamattoman veden kanssa, joka muuttuu höyryksi turbiinien pyörittämiseksi. Jäljelle jäävä kolmasosa Yhdysvaltojen reaktoreista on kiehutusvesireaktoreita (BWR). BWR-reaktoreissa vesi, joka joutuu suoraan kosketuksiin reaktorisydämen kanssa, saa muuttua höyryksi sähköntuotantoa varten.

Seuraavassa osiossa tarkastelemme ydinreaktoreiden mahdollisia riskejä ja sitä, miten niitä arvioidaan.