Energetyka jądrowa

Budowa i klasyfikacja reaktorów jądrowych

Większość elektrowni jądrowych na świecie wyposażona jest w reaktory lekko-wodne LWR, tj. reaktory moderowane i chłodzone lekką wodą. W skład tej grupy wchodzą reaktory wodne cisnieniowe PWR jak i reaktory wodne wrzące BWR.

Reaktor lekko-wodny składa się z układu zestawów prętów paliwowych i prętów sterujących, z przepływającym przez nie chłodziwem. Zestawy paliwowe zawierają sprasowane tabletki uranowe, które zamknięte są w dużej ilości rur (pręty paliwowe). Jako chłodziwo używa się w reaktorach lekko-wodnych zwykłej wody. Chłodziwo jest transportowane przy pomocy pomp cyrkulacyjnych przez elementy paliwowe i tam odbiera energię termiczną wyzwoloną podczas rozszczepienia jąder. Woda pełni jednocześnie funkcję, tak zwanego, moderatora (spowalniacza) co powoduje, że powstające podczas rozszczepienia neutrony prędkie są wyhamowywane. Z przyczyn fizycznych w tradycyjnych reaktorach tylko wolne neutrony mogą podtrzymywać reakcję łańcuchową. Praca reaktora jest sterowana przy pomocy prętów sterujących (też i regulujących). Pręty sterujące zbudowane są z materiału pochłaniającego neutrony.

Zbiornik reaktora PWR, źródło: AREVA
Zbiornik reaktora PWR, źródło: AREVA

Klasyfikacja reaktorów jądrowych

Reaktory jądrowe można sklasyfikowac na wiele sposobów:
  • przeznaczenie - często reaktory spełniają podwójną a nawet potrójną rolę, np. wiele reaktorów energetycznych dostarcza ciepło do ogrzewania, spełniając rolę reaktora energetycznego i ciepłowniczego. Reaktory badawcze są często również reaktorami szkoleniowymi, a bardzo często używa się ich do produkcji radioizotopów. Reaktory wysokotemperaturowe obok produkcji ciepła do celów technologicznych mogą produkować energię elektryczną (z wyższą sprawnością niż w typowych reaktorach energetycznych)
    • energetyczne - przeznaczone do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach zawodowych,
    • badawcze - przeznaczone do prowadzenia prac badawczych,
    • szkoleniowe - przeznaczone do celów dydaktycznych,
    • wytwórcze - przeznaczone do produkcji plutonu;
    • napędowe - przeznaczone do napędu statków, lodołamaczy, łodzi podwodnych itp.;
    • ciepłownicze - wytwarzające ciepło do celów ogrzewczych;
    • wysokotemperaturowe - wytwarzające ciepło do celów technologicznych;
    • do celów specjalnych
  • energia neutronów powodujących rozszczepienia,
    • neutrony termiczne - neutrony o energiach do 0,1 eV,
    • neutrony prędkie - neutrony o energiach powyżej 1 MeV,
    • neutrony epitermiczne - pokrywające zakres pośrednich energii,
  • rodzaj i charakterystyka paliwa,
  • konstrukcja reaktorów,
  • budowa rdzenia,
  • rodzaj moderatora i chłodziwa,
  • system odprowadzania ciepła.