Kādi kodolreaktoru veidi pastāv?

Šajā rakstā mēs aplūkojam tikai skaldīšanas kodolreaktorus, tas ir, reaktorus, kas sadala kodolus, nevis kodolsintēzes reaktorus, kas tos sakausē. Kodolsintēzes reaktori joprojām ir ļoti eksperimentāla tehnoloģija agrīnās izstrādes stadijās, savukārt skaldīšanas reaktori ir izmantoti vairāk nekā 60 gadus.

Kodolreakcijas veids parasti attiecas uz to, vai kodolreaktorā tiek izmantoti lēni (termiski) neitroni vai ātri neitroni. Lielākā daļa reaktoru, kas izmanto ātros neitronus, ietilpst ātro pavairošanas reaktoru kategorijā, savukārt lielāko daļu no tiem, kas izmanto lēnos neitronus, sauc par termiskajiem reaktoriem. Termiskie reaktori ir lētākie un visizplatītākie, galvenokārt tāpēc, ka tajos var izmantot dabisko, nebagātinātu urānu. Neitronus termiskajos reaktoros dēvē par “lēniem”, jo reaktors izmanto regulējošu materiālu, lai palēninātu neitronus no to dabiskā ātruma, kad tie tiek izmesti no salauztiem atomu kodoliem, kas ir diezgan ātrs, tuvāk apkārtējās degvielas vides ātrumam un siltumam.. Ātri neitronu reaktori ir dārgāki, un tiem ir nepieciešams vairāk bagātināt degvielu, padarot tos mazāk populārus. No otras puses, tie rada vairāk degvielas, nekā patērē, padarot tos pievilcīgus ilgtermiņā.

Moderatora materiāls ir otrā kodolreaktoru klasifikācijas shēma. Kā minēts iepriekš, moderatorus izmanto tikai termiskajos kodolreaktoros, tāpēc tas attiecas tikai uz tiem. Grafīts, smagais ūdens un parastais ūdens tiek izmantoti kā regulētāji. Grafīta un smagā ūdens reaktori ir populārāki, jo šie regulējošie materiāli labāk termizē neitronus, nodrošinot, ka var izmantot dabisko urānu un nav nepieciešama bagātināšana.

Nākamā klasifikācijas shēma ir balstīta uz paaudzi. Pirmās paaudzes reaktori bija pirmie reaktoru prototipi, parasti vienreizēji. Otrās paaudzes reaktori tika izgatavoti komerciālai lietošanai un balstīti uz standarta projektiem. Tie tika izmantoti 50. gados. Trešās paaudzes reaktori ir modernāki, tos sāka lietot 90. gadu beigās. Tie ir vieglāki un efektīvāki nekā iepriekšējās paaudzes. Jaunākās paaudzes IV paaudzes reaktori pašlaik atrodas izpētes stadijā, un nav paredzams, ka tie tiks ieviesti līdz 2020. gadu beigām vai 2030. gadu sākumam. Šie reaktori būs ļoti ekonomiski un radīs minimālu atkritumu daudzumu.

Cits klasifikācijas veids ir degvielas fāze – šķidrā, cietā vai gāzes fāze. Ciets ir visizplatītākais. Kopā ar fāzi nāk degvielas veids – urāns vai torijs. Šie ir vienīgie divi reaktoram gatavi elementi, kas uz Zemes ir pieejami ievērojamā daudzumā.

Pēdējā klasifikācija ir balstīta uz izmantošanu – spēkstacijām, dzinējspēkam, kodoldegvielas ražošanai (selekcijas reaktoriem) vai pētniecības reaktoriem. Radioizotopu termoelektriskie ģeneratori (RTG) dažreiz tiek izmantoti arī kodolreaktoros, lai gan tie ir nedaudz atšķirīgi. RTG rada enerģiju no radioaktīvā izotopa sabrukšanas.

Un viss. Ir daudz specifiskāki veidi, kā raksturot kodolreaktorus, un daudzas konstrukcijas dažādās attīstības stadijās, taču rakstiskā materiāla daudzums par kodolreaktoru veidiem, iespējams, varētu aizpildīt nelielu bibliotēku.