1. Neutron Moderation:
* neutroner från fission är för energiska för att upprätthålla en kedjereaktion. De måste bromsas till en specifik energinivå.
* moderatorer: Dessa är material som vatten (i lätt vattenreaktorer) eller grafit (i vissa reaktorer) som effektivt bromsar neutronerna genom kollisioner.
2. Neutronabsorption:
* Kontrollstänger: Dessa är gjorda av neutronabsorberande material som bor eller kadmium. Genom att sätta in dessa stavar i reaktorkärnan kan du absorbera neutroner, minska klyvningshastigheten och kontrollera effektutgången.
* Andra absorbenter: Några av fissionsprodukterna själva är goda neutronabsorberare, vilket hjälper till att reglera reaktionen.
3. Bränsleberikning:
* naturligt uran: Innehåller endast 0,7% av den fissilisotopen U-235.
* Anrikning: Ökar koncentrationen av U-235, vilket gör bränslet mer reaktivt. Nivån på anrikning avgör hur lätt kedjereaktionen kan upprätthållas.
4. Reaktorgeometri:
* Form och storlek: Reaktorns design påverkar neutronflödet och hur effektivt de kan utlösa ytterligare klyvning.
* reflektor: Ett material som omger kärnan som återspeglar flyktande neutroner tillbaka till reaktionszonen, vilket ökar effektiviteten.
5. Kylsystem:
* Värmeavlägsnande: Fission genererar en enorm värme, som ständigt måste tas bort för att förhindra överhettning.
* kylvätska: Detta kan vara vatten, tungt vatten eller andra vätskor som cirkulerar genom kärnan, absorberar värme och överför den till en värmeväxlare.
Hur allt fungerar tillsammans:
1. Initiera kedjereaktionen: En neutron slår en U-235-atom, orsakar klyvning och släpper fler neutroner.
2. modererar neutronerna: Moderatorn bromsar dessa neutroner till en energinivå som är lämplig för ytterligare fission.
3. Kontrollera reaktionen: Kontrollstänger absorberar vissa neutroner och förhindrar en okontrollerad kedjereaktion.
4. upprätthålla reaktionen: De återstående neutronerna utlöser ytterligare fissionhändelser och håller reaktionen på en kontrollerad hastighet.
5. Kylning: Kylsystemet tar bort värme som genereras av fissionsprocessen.
Säkerhetsmekanismer:
* scram -system: Detta system sätter snabbt in alla styrstänger i kärnan och stoppar kedjereaktionen i en nödsituation.
* inneslutningsbyggnad: En stark struktur som förhindrar frisläppande av radioaktiva material vid en olycka.
* säkerhetskopieringssystem: Flera redundanta system säkerställer att reaktorn förblir under kontroll även i fall av fel.
Sammanfattningsvis: Kärnreaktorer förlitar sig på en sofistikerad kombination av neutronmoderering, kontrollstänger, bränsleanrikning, reaktorgeometri och kylsystem för att hantera kärnkraftkedjereaktionen och producera energi säkert och effektivt.
