Reaktor jądrowy

Reaktor jądrowy to urządzenie gdzie przeprowadza się reakcje jądrowe, na obecnym poziomie rozwoju nauki są to przede wszystkim reakcje rozszczepienia jąder atomowych. Obecnie w Polsce nie ma elektrowni jądrowych, jednakże planowane jest uruchamianie. Reaktor jądrowy w Polsce mieści się w Otwocku pod Warszawą i nosi nazwę 'Maria’. Należy wiedzieć, że jest to jedyny aktywny polski reaktor jądrowy o mocy cieplnej 30 MW, nazwany na cześć polskiej noblistki, Marii Curie- Skłodowskiej.
Jak pokazuje przykład katastrofy Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej, awaria przy przegrzaniu się rdzenia reaktora może doprowadzić do wybuchu wodoru, co w konsekwencji sprawi, że rozprzestrzenią się substancje promieniotwórcze.

Stany Zjednoczone Ameryki przodują pod względem posiadanych reaktorów, właśnie w USA produkuje się 30% energii jądrowej wytwarzanej na świecie. Reaktor jądrowy składa się z prętów regulowanych, wylotu chłodzenia, zbiornika reaktora, osłony termicznej, reflektora, moderatora, elementów paliwowych, osłony biologicznej oraz z wlotu chłodziwa. W zależności od tego z jakim rodzajem reaktora mamy styczność, chłodziwo będzie różne. Zasadniczo reaktory możemy podzielić na:
1) HTR, gdzie chłodziwem jest hel;
2) PHWR oraz BHWR, gdzie jako chłodziwo służy ciężka woda;
3) BWR, gdzie chłodziwem jest lekka woda;
4) PWR, chłodziwem jest w nim woda znajdująca się pod ciśnieniem 15 MPa;
Reaktor HTR, nazywany również HTGR to wysokotemperaturowy reaktor chłodzony gazem. Taki właśnie reaktor został uruchomiony w 2021r. w Chińskiej Republice Ludowej, w prowincji Shandong. Można wyróżnić dwa typy takich reaktorów, z rdzeniem usypanym oraz pryzmatyczne. Jako paliwo w tego rodzaju reaktorach służy TRISO, Cząstka paliwowa TRISO charakteryzuje się odporną, ceramiczną powłoką. Poniżej zdjęcie poglądowe za: ncbj.edu.pl

Reaktor PHWR to reaktor ciężkowodny, przykładem takiego właśnie reaktora jest CANDU, skonstruowany oraz wytwarzany w Kanadzie. Kanadyjczycy skonstruowali taki właśnie reaktor z tego względu, że na terenie państwa mieszczą się bogate źródła uranu. Moderatorem jest tutaj ciężka woda. Do najważniejszych cech moderatora należą wydajne obniżenie energii elektronów, pochłania ich zdecydowanie mniej niż lekka woda.
Reaktory BWR stosują jako moderator lekką wodę. Lekka woda ma izotop protu podczas kiedy ciężka woda ma izotop deuteru. Reaktor BWR poprawnie nazywany reaktorem wodnym wrzącym moderowany oraz chłodzony jest wodą, która cyrkuluje w jednym obiegu. Właśnie tutaj dostrzec można różnicę pomiędzy reaktorem wodnym ciśnieniowym, mającym dwa obiegi. Zdjęcie poglądowe zawiera wzór wg którego zbudowany został reaktor ciśnieniowy PWR, zdj. za www.if.pw.edu.pl

Jak możemy dojrzeć, reaktory ciśnieniowe pracują w układzie dwubiegunowym. W obiegu pierwotnym mamy reaktor, wymiennik ciepła, pompy recyrkulacyjne oraz stabilizator ciśnienia, obieg wtórny tworzą wytwornica pary, turbina parowa, skraplacz, układ regeneracyjnego podgrzewania wody zasilającej. Obieg pierwotny w reaktorach podzielony jest na kilka pętli. Należy wiedzieć, że reaktor lekkowodny wrzący BWR (boiled water reactor) stanowi drugi po PWR, najczęściej stosowany typ reaktora energetycznego.