Jakie rodzaje reaktorów jądrowych istnieją?

Reaktory jądrowe można zaklasyfikować na kilka różnych sposobów: według rodzaju reakcji jądrowej używany materiał moderatora, zastosowany chłód, wytwarzanie reaktora, fazę paliwa, typu paliwa i użycie.Liczenie reaktorów badawczych, tysiące istnieją na całym świecie, należące do wielu różnych kategorii.W tym artykule przejczyłem programy klasyfikacji reaktorów jądrowych pojedynczo.

W tym artykule patrzymy tylko na rozszczepiające reaktory jądrowe, czyli reaktory, które rozbijają jądra, a nie reaktory fuzyjne, które je łączą.Reaktory fuzyjne są nadal wysoce eksperymentalnymi technologią we wczesnych etapach rozwoju, podczas gdy reaktory rozszczepienia są używane od ponad 60 lat.

Rodzaj reakcji jądrowej ogólnie odnosi się do tego, czy reaktor jądrowy wykorzystuje wolne (termiczne) neutrony lub szybkie neutrony.Większość reaktorów stosujących szybkie neutrony należy do kategorii szybkiego reaktora hodowców, podczas gdy większość stosowania wolnych neutronów nazywana jest reaktorami termicznymi.Reaktory termiczne są najtańsze i najczęstsze, głównie dlatego, że mogą używać naturalnego, niezwiązanego uranu.Neutrony w reaktorach termicznych są określane jako powolne, ponieważ reaktor wykorzystuje moderujący materiał do zwalniania neutronów od ich naturalnej prędkości po wyrzuceniu z zepsutych jąder atomowych, które jest dość szybkie, bliżej prędkości i ciepła otaczającego ośrodka paliwa.Szybkie reaktory neutronowe są droższe i wymagają bardziej wzbogaconego paliwa, co czyni je mniej popularnymi.Z drugiej strony wytwarzają więcej paliwa niż zużywają, co czyni je atrakcyjnymi na dłuższą metę.

Materiał moderatora jest drugim schematem klasyfikacji reaktorów jądrowych.Jak wspomniano wcześniej, tylko reaktory jądrowe termiczne używają moderatorów, więc obejmuje to tylko te.Grafit, ciężka woda i normalna woda są wykorzystywane jako moderatorzy.Reaktory grafitowe i ciężkie wodę są bardziej popularne, ponieważ te moderujące materiały termalizują neutrony, zapewniając, że można zastosować naturalne uran i nie jest potrzebne wzbogacenie.

Kolejny schemat klasyfikacji opiera się na wytwarzaniu.Reaktory generacji I były pierwszymi prototypowymi reaktorami, zwykle jedynymi w swoim rodzaju.Reaktory generacji II zostały wykonane do użytku komercyjnego i oparte na standardowych projektach.Użyły one w latach 50.Reaktory generacji III są bardziej nowoczesne, przy użyciu pod koniec lat 90.Są bardziej lekkie i wydajne niż poprzednie pokolenie.Najnowsze generacja, reaktory pokolenia IV, są obecnie na etapie badań i nie oczekuje się, że zostaną wdrożone do końca lat dwudziestych lub na początku lat 30. XX wieku.Reaktory te będą bardzo ekonomiczne i wytwarzają minimalne odpady.

Innym rodzajem klasyfikacji jest faza paliwa - ciecz, stałe lub gaz.Solidne jest najbardziej typowe.Wraz z fazą pojawia się rodzaj paliwa - uran lub tor.Są to jedyne dwa elementy gotowe do reaktora dostępne w znacznych ilościach na Ziemi.

Ostatnia klasyfikacja opiera się na zastosowaniu - w przypadku elektrowni, napędu, produkcji paliwa jądrowego (reaktory hodowlane) lub reaktorach badawczych.Generatory termoelektryczne radioizotopu (RTG) są również czasami wrzucane z reaktorami jądrowymi, chociaż są nieco inne.RTG generują energię z rozkładu radioaktywnego izotopu.

I to wszystko.Istnieją bardziej szczegółowe sposoby scharakteryzowania reaktorów jądrowych i liczne projekty na różnych etapach rozwoju, ale ilość materiałów pisemnych na temat typów reaktorów jądrowych może prawdopodobnie wypełnić małą bibliotekę.