Spis treści



Co to jest reaktor jądrowy?



Budowa reaktora



Typy reaktorów



Paliwa



Historia



Statystyka



Reaktor Ewa



Reaktor Maria



Zastosowanie



Źródła

Co to jest reaktor

jądrowy?



Reaktor jądrowy to urządzenie, w którym

przeprowadza się z kontrolowaną szybkością

reakcję rozszczepienia jąder atomowych. Reakcja

rozszczepienia jąder atomowych ma przebieg

lawinowy – jedna reakcja łańcuchowa może

zainicjować kilka następnych. W celu kontrolowania

szybkości reakcji tak by przebiegała z jednakową

prędkością wprowadza się do reaktora substancje

pochłaniające neutrony. Są to na przykład bor lub

kadm. Substancje te umieszczone są w prętach

zwanych regulacyjnymi. Moderator służy do

spowalniania neutronów poprzez zderzenia

neutronów z jądrami moderatora.

Budowa reaktora



Typowy reaktor jądrowy

zbudowany jest z rdzenia,

reflektora neutronów oraz

osłon biologicznych. Sam

rdzeń zawiera pręty

paliwowe, pręty regulacyjne

(pochłaniają nadmiar

neutronów), pręty

bezpieczeństwa, moderator

(zmniejsza energię

neutronów), kanały

chłodzenia i kanały badawcze.

Typy reaktorów



energetyczne,



reaktory wodne, ciśnieniowe (tzw. PWR i WWER), w których chłodziwem i

moderatorem jest zwykła woda pod ciśnieniem (na tyle wysokim by woda

nie zaczęła odparowywać podczas normalnej pracy reaktora).



wyjątkowymi reaktorami wodnymi, ciśnieniowymi są reaktory RBMK

(tego typu reaktory były między innymi w Czarnobylu oraz w innych

elektrowniach na terenie byłego ZSRR), chłodzone są wodą, a

moderowane grafitem.



reaktory wodne, wrzące (BWR), w których chłodziwem i moderatorem jest

również zwykła woda, ale wrząca,



reaktory ciężkowodne (PHWR np. CANDU ), chłodziwem i moderatorem

jest ciężka woda,



reaktory gazowe (GCR, AGR, HTGR), w których chłodziwem jest gaz

(dwutlenek węgla lub hel), a moderatorem grafit,



reaktory prędkie (LMFR na szybkich neutronach), pozbawione moderatora,

chłodziwem są najczęściej stopione metale: sód, rzadziej ołów.



napędowe (głównie okrętów podwodnych i dużych okrętów wojennych),



militarne (wytwarzające materiał rozszczepialny do broni jądrowej),



badawcze.

Paliwa



W większości reaktorów (a we wszystkich lekko-wodnych) paliwo
jądrowe stanowi wzbogacony uran. Wzbogacenie polega na
zwiększeniu zawartości rozszczepialnego U-235 do około 3-5% (z
około 0,7%), ale reaktory ciężkowodne (CANDU, PHWR) pracują
przy naturalnym udziale izotopów. Reaktory prędkie wymagają
jako paliwa bardziej wzbogaconego uranu (do 20%), bądź plutonu.
Przy odpowiedniej konstrukcji reaktor jest w stanie produkować w
ten sposób więcej paliwa, niż go zużywa (reaktor powielający).



W przyszłości planuje się wykorzystywać jako paliwo jądrowe
wzbogacony tor. W wyniku rozszczepienia toru powstają jądra
atomowe o mniejszej masie niż przy rozszczepieniu uranu lub
plutonu i jest wśród nich więcej jąder trwałych. Rozszczepienie
toru wytwarza zbyt mało neutronów by uzyskać masę krytyczną,
w związku z tym do reaktora takiego trzeba by wstrzeliwać
neutrony pochodzące z zewnątrz.

Historia



Pierwszy reaktor (uranowo-

grafitowy) zwany CP-1 (ang.
Chicago Pile no.1, "Stos
chicagowski nr 1") zbudowany na
Uniwersytecie w Chicago pod
kierunkiem włoskiego uczonego
Enrico Fermiego-fizyka teoretyka,
laureata Nagrody Nobla z
dziedziny fizyki w roku 1938.
Pierwsza kontrolowana reakcja
łańcuchowa została w nim
zapoczątkowana 2 grudnia 1942.

Statystyka



10 listopada 2004 roku były na

świecie 442 reaktory.

Znamionowa moc elektryczna

bloków energetycznych, w

których skład wchodziły

wynosiła 366,5 GW(e). Tylko

48 z tych bloków miało mniej

niż 10 lat. 266 reaktorów to

reaktory wodne ciśnieniowe

(PWR i WWER) mogące

wytworzyć 239,6 GW(e). 22

reaktory jądrowe były w

budowie, z czego 12 to PWR i

WWER.

Reaktor Ewa



Pierwszy w Polsce

doświadczalny reaktor jądrowy,

uruchomiony 14 czerwca 1958

w Instytucie Badań Jądrowych w

Otwocku-Świerku pod Warszawą

(obecnie Instytut Energii

Atomowej); reaktor wyłączony w

lutym 1995 z braku uranu,

ponownie włączony w kwietniu,

po sprowadzeniu pierwiastka z

Rosji, aktualnie wygaszony i

zdemontowany. Nazwa była

akronimem od wyrazów:

eksperymentalny, wodny,

atomowy.

Reaktor Maria



Jedyny obecnie działający polski reaktor jądrowy (pierwszy polskiej
produkcji) o mocy cieplnej 30 MW, uruchomiony w grudniu 1974 w
Instytucie Badań Jądrowych w Otwocku-Świerku pod Warszawą
(obecnie Instytut Energii Atomowej). Nosi imię Marii Skłodowskiej-
Curie. Maria jest reaktorem doświadczalnym. Posiada bardzo
korzystne położenie geograficzne (izolacja od osiedli ludzkich) i
dzięki temu uniknął losu wielu europejskich badawczych reaktorów
jądrowych, które zostały zamknięte ze względów bezpieczeństwa.

Zastosowanie



Z uwagi na przeznaczenie reaktory można podzielić w

zasadzie na dwie kategorie: badawcze i energetyczne.



Reaktory badawcze, do których zaliczyć należy również zestawy

krytyczne, służą jako narzędzia badań w zakresie fizyki reaktorowej,

chemii radiacyjnej, radiochemii, właściwości materiałów, energetyki

jądrowej itp. oraz jako źródła promieniowania (głównie neutronów i

promieniowania γ) do produkcji radioizotopów (nuklidów

promieniotwórczych), stosowanych w medycynie, biologii, rolnictwie,

przemyśle, itd. Niektóre reaktory badawcze z uranem naturalnym lub

nisko-wzbogaconym o dużym współczynniku przemiany paliwa stanowią

również źródło nowego paliwa plutonowego.



Reaktory energetyczne są przeznaczone do produkcji energii w

elektrowniach lądowych lub na statkach (reaktory napędowe). Reaktory

napędowe nie różnią się w zasadzie od stacjonarnych, poza tym, że

muszą się odznaczać małymi rozmiarami, co dotyczy również osłon, i

zapewniać bezpieczną eksploatację również w niesprzyjających

warunkach w czasie podróży. Dotychczas reaktory znalazły zastosowanie

do napędu łodzi podwodnych, okrętów wojennych i statków morskich.