راکتورهای هسته ای قلب یک نیروگاه هسته ای هستند.

آنها حاوی و کنترل واکنش های زنجیره ای هسته ای هستند که گرما را از طریق یک فرآیند فیزیکی به نام شکافت تولید می کنند. از آن گرما برای تولید بخار استفاده می شود که توربین را برای تولید برق می چرخاند.

با بیش از 400 راکتور تجاری در سراسر جهان ، از جمله 93 راکتور در ایالات متحده، انرژی هسته ای همچنان یکی از بزرگترین منابع برق قابل اطمینان بدون کربن در دسترس است.

شکافت هسته ای گرما ایجاد می کند

کار اصلی یک راکتور نگهداری و کنترل شکافت هسته ای است – فرآیندی که در آن اتم ها شکافته شده و انرژی آزاد می کنند.

راکتورها از اورانیوم برای سوخت هسته ای استفاده می کنند. اورانیوم به گلوله‌های سرامیکی کوچک تبدیل می‌شود و در لوله‌های فلزی مهر و موم شده به نام میله‌های سوخت روی هم چیده می‌شود. به طور معمول، بیش از 200 عدد از این میله ها برای تشکیل یک مجموعه سوخت در کنار هم قرار می گیرند. یک هسته راکتور معمولاً بسته به سطح توان از چند صد مجموعه تشکیل شده است.

در داخل مخزن راکتور، میله های سوخت در آب غوطه ور می شوند که هم به عنوان خنک کننده و هم به عنوان تعدیل کننده عمل می کند. تعدیل کننده به کاهش سرعت نوترون های تولید شده توسط شکافت کمک می کند تا واکنش زنجیره ای را حفظ کند.

سپس میله های کنترل را می توان برای کاهش سرعت واکنش به هسته راکتور وارد کرد یا برای افزایش آن از آن خارج کرد.

گرمای ایجاد شده در اثر شکافت، آب را به بخار تبدیل می کند که توربین را برای تولید برق بدون کربن می چرخاند.

انواع راکتورهای آب سبک در ایالات متحده

همه راکتورهای هسته ای تجاری در ایالات متحده راکتورهای آب سبک هستند. این بدان معنی است که آنها از آب معمولی هم به عنوان خنک کننده و هم به عنوان تعدیل کننده نوترون استفاده می کنند.

دو نوع راکتور آب سبک در آمریکا وجود دارد.

بیش از 65 درصد از راکتورهای تجاری در ایالات متحده راکتورهای آب تحت فشار یا PWR هستند. این راکتورها آب را تحت فشار زیاد به داخل هسته راکتور پمپ می کنند تا از جوشیدن آب جلوگیری کنند.

آب موجود در هسته توسط شکافت هسته ای گرم می شود و سپس به لوله های داخل مبدل حرارتی پمپ می شود. این لوله ها یک منبع آب جداگانه را برای ایجاد بخار گرم می کنند. سپس بخار یک ژنراتور الکتریکی را برای تولید برق می چرخاند.

آب هسته به راکتور برمی گردد تا دوباره گرم شود و این فرآیند تکرار می شود.

تقریباً یک سوم رآکتورهای فعال در ایالات متحده راکتورهای آب جوش (BWR) هستند.

BWR ها آب را گرم می کنند و بخار را مستقیماً در داخل ظرف راکتور تولید می کنند. آب از طریق هسته راکتور پمپ می شود و با شکافت گرم می شود. سپس لوله‌ها بخار را مستقیماً به یک توربین می‌رسانند تا برق تولید کنند.

سپس بخار استفاده نشده دوباره به آب متراکم شده و در فرآیند گرمایش مجدد استفاده می شود.