Ponieważ każde rozszczepienie U-235 uwalnia kolejne neutrony, z których niemal każdy może wywołać następne rozszczepienie, to taka niekontrolowana reakcja łańcuchowa zakończyłaby się eksplozją. Aby mieć kontrolę nad reakcją łańcuchową używa się w reaktorach tzw. prętów kontrolnych (sterujących), które absorbują nadmiar neutronów. Dzięki tym prętom reakcja łańcuchowa może trwać przez długi czas nie doprowadzając do eksplozji. Pręty sterujące wykonane są z substancji, które wyjątkowo dobrze absorbują neutrony. Za pomocą prętów kontrolnych można sterować pracą reaktora.
Read More
Reaktor jądrowy nie funkcjonuje bez neutronów. Ponieważ to neutrony wywołują reakcję rozszczepienia ciężkich jąder atomowych, jest to tak zwane "indukowane", czyli wymuszone rozszczepienie. Warunkiem jest to, aby jądra atomowe mogły absorbować neutrony. Wychodzi to najlepiej, kiedy neutrony poruszają się powoli. W przeciwnym razie jest małe prawdopodobieństwo, że neutron i jądro zbliżą się do siebie na wystarczająco długi czas. Jednakże neutrony, które zostaną uwolnione przez jądra w reakcji rozszczepienia, zwykle są stosunkowo szybkie. Posiadają one zbyt dużą energię kinetyczną. W reaktorach stosuje się substancję, zwaną "moderatorem", która spowalnia prędkie neutrony powstałe podczas rozszczepienia tak, aby mogły spowodować następne rozszczepienia i w ten sposób kontynuować reakcję łańcuchową.
Read More
Podstawowym materiałem rozszczepialnym w większości reaktorów jądrowych jest izotop uranu – U-235, ale także izotopy plutonu Pu-239 i Pu-241, które powstają w trakcie pracy reaktora w wyniku reakcji jądrowych. Występujący w naturze uran zawiera tylko około 0,7% atomów izotopu U-235, czyli zbyt mało dla podtrzymania reakcji łańcuchowej, np. w reaktorach lekkowodnych PWR (Pressurized Water Reactor – reaktor wodny ciśnieniowy) lub BWR (Boiling Water Reactor - reaktor wodny wrzący), w których konieczna jest zawartość 3 do 5% atomów izotopu U-235. Uran trzeba zatem "wzbogacić" w ten izotop - proces zwiększania proporcji izotopu U-235 do izotopu U-238 nazywa się "wzbogacaniem". Do tego celu służą różne metody, o czym szczegółowo można przeczytać w artykule →Proces produkcji paliwa jądrowego. Następnie wzbogacony uran, w postaci dwutlenku uranu UO2 zostanie sprasowany na pastylki i umieszczony w rurkach, zwanych "koszulkami", ze stopu cyrkonu z innymi metalami – tak powstają elementy paliwowe.
Read More
We wrześniu 2011 roku grupa naukowców z CERN (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) ogłosiła, że przeprowadzone przez nich pomiary wykazały, że neutrino porusza się z prędkością większą od prędkości światła w próżni. Gdyby takie odkrycie okazało się prawdziwe, w istotny sposób podważyć mogłoby fundamentalne założenie teorii względności. W marcu 2013 wykazano, że ogłoszone niezwykłe wyniki prędkości neutrina wynikały z błędu aparaturowego, kabel w jednym z urządzeń był zbyt luźny! Ta ostania, sławna „wpadka” w świecie nauki, została jednak po kilku miesiącach zweryfikowana i skorygowana. W przeszłości też zdarzały się takie przypadki, jeden z nich związany jest z odkryciem uranu w 1789 roku przez Martina Klaprotha – pierwiastka wykorzystywanego jako paliwo w reaktorach jądrowych.
Read More
Zbadane do tej pory złoża rudy uranowej w Polsce zawierają od 250 do 1100 ppm (1 ppm = 1 część na milion = 1 gram na tonę) uranu, podczas gdy niektóre kopalnie wykorzystują rudę o zawartości ok. 300 ppm (np. Rossing w Namibii). Złoża uranu eksploatowane w Polsce w latach 50. zawierały typowo około 2000 ppm.
Read More
Uran, podobnie jak węgiel kamienny, wydobywa się spod ziemi drążąc podziemne tunele (chodniki) albo, gdy jest płycej pod ziemią tak jak węgiel brunatny - zdejmowana jest wierzchnia warstwa ziemi i z powstałego dołu wydobywany jest na powierzchnię. W jednej tonie rudy znajduje się ok. 1 kilograma uranu. Jednak uran w takiej formie jest dla elektrowni jądrowych nieprzydatny. Kopalnia uranu to dopiero początek drogi. Ruda jest poddawana obróbce i różnym przemianom zanim posłuży do wykonania paliwa, które trzeba dowieźć do reaktora jądrowego.
Read More
Woda w elektrowniach jądrowych jest bardzo ważną substancją. Może pełnić rolę chłodziwa, moderatora, a także podobnie jak w elektrowniach konwencjonalnych, gdzie paliwem jest węgiel, po przejściu w stan pary wodnej, być czynnikiem roboczym napędzającym turbinę. Wszechobecność wody w elektrowni jądrowej każe się zastanowić, czy w czasie normalnej pracy reaktora styczność z nią jest bezpieczna?
Read More
Podczas normalnej pracy reaktora jądrowego powstają promieniotwórcze produkty rozszczepienia i aktywacji. Te materiały radioaktywne są w ogromnej większości zatrzymywane w elementach paliwowych. Radionuklidy, które dyfundują do chłodziwa lub w nim powstają, są usuwane przez systemy przetwarzania odpadów gazowych i płynnych. Część tych substancji, na podstawie pozwolenia, jest świadomie uwalniana do środowiska. Emisje te są rygorystycznie kontrolowane przez firmy eksploatujące elektrownie, niezależne laboratoria i urzędy dozoru jądrowego. Wyniki pomiarów są podawane do publicznej informacji.
Read More
Obecnie eksploatowane reaktory zbiornikowe najczęściej spotykane w energetyce zawodowej to to reaktory wodne ciśnieniowe - Pressurized Water Reactor (PWR), reaktory z wodą wrzącą Boiling Water Reactor (BWR) i zaawansowane reaktory chłodzone gazem Advanced Gas Reactor (AGR). Natomiast do reaktorów kanałowych zaliczyć można kanadyjski reaktor pracujący na uranie naturalnym chłodzony i moderowany ciężką wodą Canadian Deuterium Uranium (CANDU) i wycofywany z eksploatacji reaktor kanałowy dużej mocy Rieaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj (RBMK). W reaktorze zbiornikowym rdzeń zamknięty jest w grubościennym stalowym zbiorniku, przystosowanym do wytrzymania odpowiednio wysokiego ciśnienia sięgającego od 7 do 16 MPa. Tak wysokie ciśnienie wymagane jest po to, aby chłodziwo wodne mogło osiągać wysoką temperaturę, co ma wpływ na sprawność wytwarzania energii elektrycznej. Reaktory tego typu charakteryzują się stosunkowo prostą konstrukcją rdzenia oraz niewielkimi rozmiarami. Wymiana paliwa odbywa się po zakończeniu kampanii paliwowej; niezbędne jest wówczas odstawienie/wyłączenie reaktora. Ta konstrukcja przeważa w świecie energetyki jądrowej. Natomiast reaktor typu kanałowego pozbawiony jest zbiornika, pod ciśnieniem są jedynie kanały o niewielkiej średnicy. Cechą charakterystyczną tych reaktorów jest fakt, iż wymiana paliwa może odbywać się w sposób ciągły, bez przerywania pracy.
Read More
Historia reaktorów energetycznych ma bolesny początek. Energię wytworzoną z rozszczepienia atomu wykorzystano na samym początku przy konstrukcji dwóch bomb atomowych, spuszczonych na Hiroszimę i Nagasaki. Dopiero po paru latach zainteresowano się pokojowym wykorzystaniem energii płynącej z rozszczepienia jąder atomu uranu. Do konstrukcji i badania prototypowych reaktorów jądrowych potrzebny był specjalnie skonstruowany do tego celu ośrodek badawczy. Amerykanie uruchomili w 1949 roku Idaho National Engineering and Environmental Laboratory (INEEL), w pobliżu Idaho Falls. Już dwa lata po budowie tego ośrodka po raz pierwszy na świecie reaktor jądrowy zasilił 4 żarówki - każda o mocy 200 W. Był to przełom w wykorzystaniu energii drzemiącej w uranie, gdyż zasygnalizowano w ten sposób odwrót od militarnego wykorzystania energii rozszczepienia. Na energetycznym horyzoncie pojawiła się możliwość wykorzystania nowego, wydajnego źródła energii do produkcji energii elektrycznej.
Read More
