Hoe een kernreactor werkt

Er zijn verschillende soorten kernreactoren, maar ze hebben allemaal een aantal gemeenschappelijke kenmerken. Ze hebben allemaal een voorraad radioactieve brandstofkorrels — meestal uraniumoxide, die in buizen zijn gerangschikt om brandstofstaven in de reactorkern te vormen.

De reactor heeft ook de eerder genoemde regelstaven — gemaakt van neutronenabsorberend materiaal zoals cadmium, hafnium of borium — die in de kern worden ingebracht om de reactie te controleren of te stoppen.

Een reactor heeft ook een moderator, een stof die de neutronen vertraagt en helpt het splijtingsproces te beheersen. De meeste reactoren in de Verenigde Staten gebruiken gewoon water, maar reactoren in andere landen gebruiken soms grafiet, of zwaar water, waarin de waterstof is vervangen door deuterium, een isotoop van waterstof met één proton en één neutron . Een ander belangrijk onderdeel van het systeem is een koelvloeistof – ook hier meestal gewoon water – die de warmte van de reactor absorbeert en doorgeeft om stoom te creëren voor het aandrijven van de turbines en de reactorkern afkoelt zodat deze niet de temperatuur bereikt waarbij uranium smelt (ongeveer 6.900 graden Fahrenheit, of 3.815 graden Celsius) . (We zullen later in dit artikel uitleggen waarom een meltdown een zeer slechte zaak is.)

Ten slotte is een reactor ingekapseld in een containment, een grote, zware structuur, meestal enkele meters dik en gemaakt van staal en beton, die radioactieve gassen en vloeistoffen binnenhoudt, waar ze niemand kunnen verwonden.

Er zijn een aantal verschillende reactorontwerpen in gebruik, maar in de Verenigde Staten is ongeveer tweederde van de reactoren een drukwaterreactor (PWR). In een drukwaterreactor wordt het water in contact gepompt met de kern en vervolgens onder druk gehouden, zodat het niet in stoom kan veranderen. Dat water onder druk wordt vervolgens in contact gebracht met een tweede voorraad water zonder druk, die in stoom verandert om de turbines te laten draaien. Het resterende derde deel van de reactoren in de Verenigde Staten zijn kokend-waterreactoren (BWR’s). Bij BWR’s wordt het water dat direct in contact komt met de reactorkern, omgezet in stoom voor het opwekken van elektriciteit.

In het volgende hoofdstuk bekijken we de potentiële risico’s van kernreactoren en hoe we die kunnen evalueren.