logo


Odgovor se nanaša na energetske reaktorje.

Sedanje jedrske elektrarne v svetu uporabljajo pet tipov jedrskih reaktorjev, katerim je skupno, da poteka cepitev uranovih jeder v verižni reakciji s pomočjo počasnih nevtronov.

Ob cepitvi jedra urana-235 se sprosti nekaj nevtronov, ki so prehitri, da bi lahko cepili nadaljnja jedra urana in tako vzdrževali verižno reakcijo. To se sliši čudno, vendar se moramo zavedati, da se jedro urana ne cepi zato, ker bi ga zadel nevtron z veliko hitrostjo. Cepi se, ker jedro ob absorbciji (ujetju) nevtrona postane nestabilno. Jedro pa težko ujame nevtron, ki ima veliko hitrost. Hitrost nevtronov je potrebno zmanjšati. Zmanjšamo jo tako, da hitri nevtroni trčijo z lahkimi jedri, ob čemer izgubijo velik del svoje energije. Najprimernejša lahka jedra so jedra vodika, težkega vodika (devterija) in čistega ogljika. Jedra vodika so v atomih vodika, ki je sestavina navadne vode, jedra devterija pa so v težki vodi. Čisti ogljik uporabljamo v obliki grafita. Vsem tem snovem pravimo moderator.

Največ reaktorjev v svetu uporablja kot moderator navadno vodo in jim pravimo vodni reaktorji. V tej skupini so najenostavnejši vrelni reaktorji, ki imajo v sredici kot moderator navadno vodo, ki ima obenem tudi vlogo prejemnika toplote in pogonskega sredstva turbine.
(glej tudi Vrste jedrskih elektrarn I., pdf, 319 KB in Vrste jedrskih elektrarn II., pdf, 351 KB)

Para, ki nastane ob vrenju vode v reaktorju, neposredno poganja parno turbino. Lahko si predstavljamo, da je reaktor parni kotel.

Največ jedrskih elektrarn v svetu (približno dve tretjini) pa ima tlačnovodne reaktorje. Voda, ki se pretaka skozi tak reaktor, je istočasno moderator in sredstvo za prenos toplote. Voda v reaktorju namreč zaradi visokega tlaka ne vre, temveč le prenaša toploto v toplotni menjalnik, ki mu pravimo uparjalnik. V bistvu je uparjalnik parni kotel, ki ga greje hladilna voda reaktorja (primarna voda). V uparjalniku se uparja sekundarna voda, ki potem poganja turbino.
(glej tudi Od jedrske elektrarne do elektrike, pdf, 266 KB)

Obe gornji skupini reaktorjev potrebujeta zaradi fizikalnih lastnosti moderatorja (navadne vode) obogaten uran, t.j. mešanico približno 4 % urana-235 in 96 % urana-238.

V svetu je tudi nekaj deset elektrarn s težkovodnim reaktorjem, ki je v bistvu tlačnovodni reaktor, v katerem je namesto navadne vode težka voda (D2O – spojina težkega vodika in kisika). Ta reaktor lahko kot gorivo uporablja tudi naravni uran.

Naravni uran lahko kot gorivo uporabljajo tudi reaktorji, ki imajo za moderator grafit (čisti ogljik).

V bivši Sovjetski zvezi so razvili in gradili jedrski reaktor, ki ga moderira grafit, hladi pa navadna voda, ki vre kar v reaktorju. Je torej vrsta vrelnega reaktorja. Ta reaktor je v svoji prvotni različici uporabljal naravni uran. Znan je postal predvsem po nesreči v Černobilu, ki se je zgodila v veliki meri zaradi posebnih fizikalnih lastnostih tega tipa reaktorja.

V Veliki Britaniji so že pred 40 leti začeli obratovati reaktorji, moderirani z grafitom in hlajeni s plinom (ogljikovim dioksidom). Plin, ki se ogreje v reaktorju, uparja v uparjalniku vodo za pogon turbine.

V razvoju je nova različica plinsko hlajenih reaktorjev, ki bodo hlajeni s helijem, ta pa bo poganjal plinsko turbino brez vmesnega uparjalnika. Velika večina reaktorjev, ki bodo grajeni v bližnji prihodnosti bodo zelo podobni sedanjim, le da bodo imeli zelo izboljšanje varnostne lastnosti.

objavljeno v: B. Delovanje jedrske elektrarne, Vsa vprašanja