Ποιοι τύποι πυρηνικών αντιδραστήρων υπάρχουν;

Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες μπορούν να ταξινομηθούν με διάφορους τρόπους: με τον τύπο της πυρηνικής αντίδρασης, το χρησιμοποιούμενο υλικό του συντονιστή, το ψυκτικό χρησιμοποιούμενο, την παραγωγή του αντιδραστήρα, τη φάση καυσίμου, τον τύπο καυσίμου και τη χρήση.Μετρώντας τους ερευνητικούς αντιδραστήρες, χιλιάδες υπάρχουν παγκοσμίως, που πέφτουν σε πολλές διαφορετικές κατηγορίες.Σε αυτό το άρθρο θα περάσω τα συστήματα ταξινόμησης των πυρηνικών αντιδραστήρων μία φορά τη φορά.

Σε αυτό το άρθρο εξετάζουμε μόνο τους πυρηνικούς αντιδραστήρες σχάσης, δηλαδή τους αντιδραστήρες που διασπά τους πυρήνες, αντί των αντιδραστήρων σύντηξης, οι οποίοι τους συγχωνεύουν.Οι αντιδραστήρες σύντηξης εξακολουθούν να είναι μια εξαιρετικά πειραματική τεχνολογία στα πρώτα στάδια ανάπτυξης, ενώ οι αντιδραστήρες σχάσης έχουν χρησιμοποιηθεί για πάνω από 60 χρόνια.

Ο τύπος της πυρηνικής αντίδρασης αναφέρεται γενικά στο εάν ο πυρηνικός αντιδραστήρας χρησιμοποιεί αργούς (θερμικά) νετρόνια ή ταχέως νετρόνια.Οι περισσότεροι αντιδραστήρες που χρησιμοποιούν γρήγορα νετρόνια εμπίπτουν στην κατηγορία Fast Breeder Reactor, ενώ τα περισσότερα χρησιμοποιούν αργούς νετρονίων ονομάζονται θερμικοί αντιδραστήρες.Οι θερμικοί αντιδραστήρες είναι οι φθηνότεροι και πιο συνηθισμένοι, κυρίως επειδή μπορούν να χρησιμοποιήσουν φυσικό, μη εμπνευσμένο ουράνιο.Τα νετρόνια σε θερμικούς αντιδραστήρες αναφέρονται ως αργά επειδή ο αντιδραστήρας χρησιμοποιεί ένα υλικό μετριασμού για να επιβραδύνει τα νετρόνια από τη φυσική τους ταχύτητα όταν εκτοξεύεται από σπασμένους ατομικούς πυρήνες, που είναι αρκετά γρήγορο, πιο κοντά στην ταχύτητα και τη θερμότητα του περιβάλλοντος μέσου καυσίμου.Οι γρήγοροι αντιδραστήρες νετρονίων είναι πιο ακριβά και απαιτούν το καύσιμο να είναι πιο εμπλουτισμένο, καθιστώντας τους λιγότερο δημοφιλείς.Από την άλλη πλευρά, δημιουργούν περισσότερα καύσιμα από ό, τι καταναλώνουν, καθιστώντας τα ελκυστικά για τον μακροπρόθεσμο.Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μόνο οι θερμικοί πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούν συντονιστές, έτσι αυτό καλύπτει μόνο αυτά.Ο γραφίτης, το βαρύ νερό και το κανονικό νερό χρησιμοποιούνται ως συντονιστές.Οι αντιδραστήρες γραφίτη και βαρέων υδάτων είναι πιο δημοφιλείς, επειδή αυτά τα υλικά μετριοπαθής θερμομορφώνουν καλύτερα τα νετρόνια, εξασφαλίζοντας ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί φυσικό ουράνιο και δεν απαιτείται εμπλουτισμός.

Το επόμενο σχήμα ταξινόμησης βασίζεται στη δημιουργία.Οι αντιδραστήρες γενιάς Ι ήταν οι πρώτοι πρωτοτύποι αντιδραστήρες, συνήθως μοναδικό.Οι αντιδραστήρες της Generation II έγιναν για εμπορική χρήση και με βάση τα πρότυπα σχέδια.Αυτά τέθηκαν σε χρήση κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του '50.Οι αντιδραστήρες της Generation III είναι πιο σύγχρονοι, που χρησιμοποιούνται στα τέλη της δεκαετίας του '90.Είναι πιο ελαφρύ και αποτελεσματικό από την προηγούμενη γενιά.Η νεότερη γενιά, οι αντιδραστήρες γενιάς IV, βρίσκονται επί του παρόντος στο στάδιο της έρευνας και δεν αναμένεται να κυκλοφορήσουν μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 2020 ή στις αρχές της δεκαετίας του 2030.Αυτοί οι αντιδραστήρες θα είναι πολύ οικονομικοί και θα παράγουν ελάχιστα απόβλητα.

Ένας άλλος τύπος ταξινόμησης είναι η φάση καυσίμου - υγρό, στερεό ή αέριο.Το στερεό είναι πιο χαρακτηριστικό.Μαζί με τη φάση έρχεται ο τύπος καυσίμου - ουράνιο ή θόριο.Αυτά είναι τα μόνα δύο στοιχεία που είναι έτοιμα για αντιδραστήρα που διατίθενται σε σημαντικές ποσότητες στη Γη.

Η τελευταία ταξινόμηση βασίζεται στη χρήση - για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, πρόωση, παραγωγή πυρηνικών καυσίμων (αντιδραστήρες κτηνοτρόφων) ή ερευνητικούς αντιδραστήρες.Οι θερμοηλεκτρικές γεννήτριες ραδιοϊσότοπων (RTG) μερικές φορές ρίχνονται με πυρηνικούς αντιδραστήρες, αν και είναι κάπως διαφορετικοί.Τα RTGs παράγουν ενέργεια από την αποσύνθεση ενός ραδιενεργού ισότοπου.

και αυτό είναι.Υπάρχουν πιο συγκεκριμένοι τρόποι χαρακτηρισμού πυρηνικών αντιδραστήρων και πολυάριθμων σχεδίων σε διάφορα στάδια ανάπτυξης, αλλά η ποσότητα γραπτού υλικού για τους τύπους πυρηνικών αντιδραστήρων θα μπορούσε πιθανώς να γεμίσει μια μικρή βιβλιοθήκη.