Jak działa reaktor jądrowy

Istnieje kilka różnych typów reaktorów jądrowych, ale wszystkie mają pewne wspólne cechy. Wszystkie posiadają zapas radioaktywnego paliwa – zwykle tlenku uranu, które jest ułożone w rurki tworzące pręty paliwowe w rdzeniu reaktora.

Reaktor posiada również wspomniane wcześniej pręty kontrolne – wykonane z materiału pochłaniającego neutrony, takiego jak kadm, hafn lub bor – które są wkładane do rdzenia w celu kontrolowania lub zatrzymania reakcji.

Reaktor posiada również moderator, substancję, która spowalnia neutrony i pomaga kontrolować proces rozszczepienia. Większość reaktorów w Stanach Zjednoczonych używa zwykłej wody, ale reaktory w innych krajach czasami używają grafitu lub ciężkiej wody, w której wodór został zastąpiony deuterem, izotopem wodoru z jednym protonem i jednym neutronem. Inną ważną częścią systemu jest chłodziwo – znowu, zwykle zwykła woda – które pochłania i przekazuje ciepło z reaktora, tworząc parę do obracania turbin i chłodzi rdzeń reaktora tak, że nie osiąga on temperatury, w której topi się uran (około 6 900 stopni Fahrenheita, czyli 3 815 stopni Celsjusza). (Wyjaśnimy, dlaczego stopienie jest bardzo złą rzeczą w dalszej części tego artykułu.)

Wreszcie, reaktor jest zamknięty w obudowie, dużej, ciężkiej strukturze, zwykle grubej na kilka stóp, wykonanej ze stali i betonu, która utrzymuje radioaktywne gazy i płyny wewnątrz, gdzie nie mogą nikogo skrzywdzić.

W użyciu jest wiele różnych konstrukcji reaktorów, ale w Stanach Zjednoczonych około dwie trzecie reaktorów to reaktory wodne ciśnieniowe (PWR). W reaktorze wodnym ciśnieniowym woda jest pompowana do rdzenia, a następnie utrzymywana pod ciśnieniem, aby nie mogła zamienić się w parę. Woda pod ciśnieniem styka się następnie z drugą porcją wody bez ciśnienia, która zamienia się w parę i napędza turbiny. Pozostała jedna trzecia reaktorów w Stanach Zjednoczonych to reaktory wodne wrzące (BWR). W reaktorach BWR woda, która wchodzi w bezpośredni kontakt z rdzeniem reaktora, może zamienić się w parę służącą do wytwarzania energii elektrycznej.

W następnym rozdziale przyjrzymy się potencjalnym zagrożeniom, jakie niosą ze sobą reaktory jądrowe, oraz sposobom ich oceny.