Welche Arten von Kernreaktoren gibt es?
Kernreaktoren können auf verschiedene Arten klassifiziert werden: durch die Art der Kernreaktion, das verwendete Moderatormaterial, das verwendete Kühlmittel, die Erzeugung des Reaktors, die Kraftstoffphase, den Kraftstofftyp und die Verwendung.Zählen Forschungsreaktoren, Tausende existieren weltweit und fallen in viele verschiedene Kategorien.In diesem Artikel werde ich die Klassifizierungssysteme von Kernreaktoren nacheinander durchgehen.
In diesem Artikel untersuchen wir nur Spaltkernreaktoren, dh Reaktoren, die Kerne zerbrechen, anstatt Fusionsreaktoren, die sie zusammen verschmelzen.Fusionsreaktoren sind in den frühen Entwicklungsphasen nach wie vor eine hoch experimentelle Technologie, während Spaltreaktoren seit über 60 Jahren verwendet werden.
Die Art der Kernreaktion bezieht sich im Allgemeinen darauf, ob der Kernreaktor langsame (thermische) Neutronen oder schnelle Neutronen verwendet.Die meisten Reaktoren, die schnelle Neutronen verwenden, fallen in die Kategorie Fast Breeder Reactor, während die meisten Verwendung langsamer Neutronen als thermische Reaktoren bezeichnet werden.Thermische Reaktoren sind die billigsten und am häufigsten am häufigsten, vor allem, weil sie ein natürliches, nicht angereichertes Uran verwenden können.Die Neutronen in thermischen Reaktoren werden als langsam bezeichnet, da der Reaktor ein moderierendes Material verwendet, um die Neutronen aus ihrer natürlichen Geschwindigkeit zu verlangsamen, wenn sie aus zerbrochenen Atomkern ausgeworfen wird, was ziemlich schnell ist, näher an der Geschwindigkeit und Wärme des umgebenden Kraftstoffmediums.Schnelle Neutronenreaktoren sind teurer und erfordern, dass der Kraftstoff angereicherer wird, was sie weniger beliebt macht.Andererseits erzeugen sie mehr Kraftstoff als sie konsumieren, was sie längerfristig attraktiv macht.
Moderatormaterial ist das zweite Klassifizierungsschema für Kernreaktoren.Wie bereits erwähnt, verwenden nur thermische Kernreaktoren Moderatoren, sodass dies nur diese abdeckt.Graphit, schweres Wasser und normales Wasser werden alle als Moderatoren verwendet.Graphit- und schwere Wasserreaktoren sind beliebter, da diese moderierenden Materialien die Neutronen besser thermalisieren und sicherstellen, dass natürliches Uran verwendet werden kann und keine Anreicherung erforderlich ist. Das nächste Klassifizierungsschema basiert auf der Erzeugung.Generation I -Reaktoren waren die ersten Prototypreaktoren, typischerweise einzigartig.Reaktoren der Generation II wurden für den kommerziellen Gebrauch durchgeführt und basierend auf Standarddesigns.Diese kamen in den 50er Jahren in Gebrauch.Reaktoren der Generation III sind moderner und werden in den späten 90ern verwendet.Sie sind leichter und effizienter als die vorherige Generation.Die neueste Generation, Generation IV -Reaktoren, befinden sich derzeit in der Forschungsphase und werden voraussichtlich erst Ende 2020 oder Anfang 2030 eingeführt.Diese Reaktoren sind sehr wirtschaftlich und erzeugen minimale Abfälle. Eine andere Art der Klassifizierung ist die Brennstoffphase - Flüssigkeit, Feststoff oder Gas.Solid ist am typischsten.Zusammen mit der Phase kommt die Art des Kraftstoffs - Uran oder Thorium.Dies sind die einzigen zwei Reaktor -fähigen Elemente, die in erheblichen Mengen auf der Erde verfügbar sind. Die letzte Klassifizierung basiert auf der Verwendung - für Kraftwerke, Antrieb, die Produktion von Kernbrennstoff (Züchterreaktoren) oder Forschungsreaktoren.Thermoelektrische Radioisotopen -Generatoren (RTG) werden manchmal auch mit Kernreaktoren eingeworfen, obwohl sie etwas unterschiedlich sind.RTGs erzeugen Energie aus dem Zerfall eines radioaktiven Isotops. und das ist es.Es gibt spezifischere Möglichkeiten, Kernreaktoren zu charakterisieren, und zahlreiche Entwürfe in verschiedenen Entwicklungsstadien, aber die Menge an schriftlichem Material für Kernreaktortypen könnte wahrscheinlich eine kleine Bibliothek füllen.