Kevytvesireaktori

Kevytvesireaktori (LWR, light water reactor) on ydinreaktori, jonka jäähdytteenä ja neutronien hidastimena () toimii tavallinen vesi. Suurin osa maailman ydinvoimalaitoksista perustuu kevytvesireaktoreihin, joita on kahta tyyppiä: painevesireaktoreita ja kiehutusvesireaktoreita. Kevytvesireaktoreiden lisäksi on olemassa raskasvesireaktoreita, grafiittihidasteisia reaktoreita ja kaasujäähdytteisiä reaktoreita.

Maailman ensimmäiset energiantuotantoon tarkoitetut ydinreaktorit kehitettiin 1950-luvun alussa, ja ne olivat kevytvesireaktoreita. Kevytvesireaktorista tuli ylivoimaisesti suosituin reaktorityyppi. Vuonna 2026 maailman ydinvoimaloissa oli yhteensä 412 ydinreaktoria, joista 348 oli kevytvesireaktoreita. Suomessa toimivat Olkiluodon ja Loviisan ydinvoimalat käyttävät kevytvesireaktoreita.

Kevytvesireaktorit ovat niin sanottuja termisiä reaktoreita, koska niissä ketjureaktiossa syntyvät neutronit hidastetaan termiselle eli hitaalle energia-alueelle. Termisen reaktorin vastakohta on nopea reaktori, jossa neutroneja ei hidasteta. Kevytvesireaktoreissa neutronien hidastimena eli moderaattorina toimii tavallinen eli kevyt vesi. Muita mahdollisia hidastinaineita ovat raskas vesi ja grafiitti. Kevyt vesi on tehokas hidastin, mutta se absorboi eli imee itseensä neutroneja. Sen takia kevytvesireaktoreissa joudutaan käyttämään polttoaineena väkevöityä uraania, jotta ketjureaktio saadaan aikaan, vaikka osa neutroneista absorboituu veteen. Raskas vesi ja grafiitti taas absorboivat neutroneja hyvin vähän, minkä ansiosta raskasvesi- ja graffiittihidasteisissa reaktoreissa voidaan käyttää polttoaineena väkevöimätöntä luonnonuraania. Toisaalta kevyt vesi on tehokkaampi neutronien hidastin kuin raskas vesi ja grafiitti, minkä ansiosta hidastinainetta tarvitaan vähemmän ja kevytvesireaktoreista voidaan tehdä pienikokoisia.

Eräs kevytvesireaktoreiden turvallisuusominaisuuksista on, että vesi toimii sekä jäähdytteenä että hidastimena. Jos jäähdytysveden lämpötila reaktorissa nousee, niin lämpölaajenemisen takia sen määrä vähenee. Koska sama vesi toimii myös neutronien hidastimena, niin veden määrän vähentyessä neutronien hidastaminen heikkenee. Nopeat neutronit eivät halkaise uraaniatomeja yhtä tehokkaasti, minkä ansiosta reaktorin teho pienenee itsestään lämpötilan noustessa. Tätä kutsutaan negatiiviseksi takaisinkytkennäksi.

Kevytvesireaktorityypit
Yleisimmät kevytvesireaktorityypit ovat kiehutusvesireaktori ja painevesireaktori. Lisäksi suunnitteilla on ylikriittisellä vedellä jäähdytettyjä reaktoreita. Kiehutusvesityyppisen reaktorin höyry on radioaktiivista. Painevesireaktorissa sen sijaan toisiopiiri on täysin eristetty radioaktiivisesta ensiöpiiristä. Toisin kuin alla olevaan kuvaan on piirretty, säätösauvat työnnetään kiehutusvesireaktoriin alhaalta päin, painevesireaktoriin ylhäältä.

 Painevesireaktori eli PWR Kiehutusvesireaktori eli BWR  260px|Painevesireaktori eli PWR 220px|Kiehutusvesireaktori eli BWR C polttoaine
 M reaktori
 B höyrystin (vain PWR)
 P1 pääkiertopumppu (vain PWR)
 P ja P2 syöttövesipumppu
 D säätösauvakoneisto
 V reaktoripaineastia
 G generaattori
 T turbiini
 K lauhdutin

Lähteet

Luokka:Ydinreaktorityypit