Branduolinis reaktorius

Branduolinis reaktorius – įrenginys, skirtas pradėti ir kontroliuoti nepertraukiamą grandininę branduolinę reakciją. Dažniausiai branduoliniai reaktoriai yra naudojami gaminti elektros energiją ir varyti povandeninius laivus. Šiluma, išsiskyrusi branduolio skilimo metu, paprastai yra perduodama dirbančiajai medžiagai (vanduo arba dujos), kuri teka per turbinas, o šios tiekia energiją laivo propeleriams arba generatoriams.

Veikimo principas 

Branduoliniai reaktoriai, kaip ir tradicinės elektrinės įkinko terminę energiją. Esminis skirtumas tas, kad terminės elektrinės tai daro degindamos iškastinį kurą, o branduolinis reaktorius atlieka branduolio dalijimąsi.

Branduolinis dalijimasis 

Kai didelis ir skalus atomo branduolys (uranas-235 arba plutonis-239) sugeria neutroną, jis gali pereiti branduolinį dalijimąsį. Sunkusis branduolys skyla į du arba daugiau lengvesnius branduolius (skilimo produktus), tai išlaisviną kinetinę energiją, gama spinduliuotę bei laisvuosius neutronus. Dalis šių neutronų gali būti vėliau sugerti kitų branduolių ir sukelti tolimesnius skilimo įvykius, kurie išleidžia vėl neutronus ir taip tęsiasi, kol skyla paskutinis branduolys. Tai vadinama grandinine branduoline reakcija.

Grandininę branduolinę reakciją galima valdyti naudojant neutronų nuodus arba neutronų lėtiklius taip pakeičiant neutronų porciją, kuri sukels daugiau skilimų. Branduoliniai reaktoriai dažniausiai turi automatinę ir rankinio valdymo sistemas, kurios nutraukia dalijimosi reakciją, jeigu aptinkamos nesaugios būsenos.

Bendrai naudojami lėtikliai turi savyje įprastinį (lengvąjį) vandenį, kietą grafitą ir sunkųjį vandenį.

Šilumos gaminimas 

Reaktoriaus branduolys gamina šilumą keliais būdais. Vienas iš būdų yra, kai skilimo produktų kinetinė energija verčiama į šiluminę energiją.

Pirmieji reaktoriai 

Pirmasis branduolinis reaktorius Chicago Pile-1 buvo sukonstruotas 1942 m. JAV, Čikagos universitete, vadovaujant Enrikui Fermi. 1946 m. pirmasis reaktorius buvo sukonstruotas ir Europoje, šiam projektui vadovavo Igoris Kurčiatovas.

Reaktorių tipai

Klasifikacijos

Pagal galią ir paskirtį 

Pagal galią ir paskirtį branduoliniai reaktoriai yra skirstomi į šias grupes:

 energetiniai reaktoriai, paprastai didelės (iki 3-5 GW) šiluminės galios, skirti atominėms elektrinėms arba kitiems šiluminę energiją naudojantiems reikalams;
 eksperimentiniai reaktoriai, nedidelės galios (kelių kilovatų), skirti įžanginiams tyrimams, išbandant naujas konstrukcijas ir medžiagas;
 tyrimų reaktoriai, kurių tikslas panaudoti didelius neutronų ir gama spindulių srautus aktyviojoje zonoje branduolio fizikos tyrimams;
 izotopiniai reaktoriai, konstruojami naujiems izotopams gaminti branduolinėse reakcijose, pvz., 239Pu.

Pagal branduolinio reaktoriaus tipą 

 Branduolinis skilimas
 Terminiai reaktoriai
 Greitųjų neutronų reaktoriai
 Branduolinės sintezės

Pagal aušalą 

 Vandeniu aušinamas reaktorius
 Suslėgto vandens reaktorius
 Suslėgto sunkiojo vandens reaktorius
 Verdančio vandens reaktorius
 Baseino tipo reaktorius
 Skystu metalu aušinamas reaktorius
 Dujomis aušinamas reaktorius
 Išlydytos druskos reaktorius

Pagal kartą 

 I kartos reaktorius
 II kartos reaktorius
 III kartos reaktorius
 IV kartos reaktorius

Šaltiniai

Nuorodos 

 Visagino atominės elektrinės projektas 

Energetika
Branduolinė fizika