Výroba jaderné energie - Jaderný reaktor

k navigaci

"Srdcem" jaderné elektrárny je jaderný reaktor. Jde o zařízení, v němž probíhá štěpná reakce. K hlavním komponentám, které umožňují provoz reaktoru, patří palivo, moderátor, absorbátor a chladivo.

Jaderné palivo

Vsázka paliva do reaktoru typu VVER představuje dané množství UO2 ve tvaru válečků (pelet). Ty jsou uloženy v palivových proutcích sdružených do palivových souborů (kazet). Energetický obsah jedné pelety (v reaktoru jsou jich řádově desítky milionů) nahradí 1,6 t hnědého uhlí. Tato energie se z pelety získává v průběhu 4 let. Palivo se vkládá do aktivní zóny reaktoru. Palivové proutky jsou chráněny povlakem ze speciální slitiny, nejčastěji na bázi zirkonia. Tento povlak zaručuje předání tepla z paliva chladivu a zároveň nepropustí radioaktivní štěpné produkty.

Chladivo

Štěpící se materiál vyžaduje neustálé ochlazování tak, aby nedošlo k roztavení povlaku jaderného proutku, úniku štěpných produktů a aby byla zajištěna bezpečnost reaktoru. To zajišťuje chladivo, které odvádí teplo tam, kde ho lze využít. Jako chladivo se nejlépe osvědčuje obyčejná voda, těžká voda, oxid uhličitý, helium, v rychlých reaktorech také sodík, olovo a některé soli nebo slitiny.

Regulace - moderátor, absorbátor

K nastartování reaktoru se používá vnější neutronový zdroj. Pravděpodobnost, že při svém letu neutron rozštěpí jádro izotopu uranu 235, je malá, spíše se při srážce s ním jen odrazí aniž by předal část své velké energie. Je třeba ho zpomalit. Látkou, která neutrony zpomaluje, je tzv. moderátor. Moderátorem bývá u reaktoru, kde štěpení obstarávají pomalé neutrony, nejčastěji voda, ale také grafit nebo těžká vody (D2O). U reaktorů, které pracují na bázi rychlých neutronů, moderátor chybí.

Živelnému štěpení zabraňuje tzv. absorbátor, který zachycuje přebytečné neutrony. Absorbátor se do aktivní zóny vkládá také ve formě tyčí, podobně jako palivo. Výkon reaktoru se reguluje výškou vytažení nebo zasunutí regulačních tyčí do aktivní zóny.

Bezpečnost jaderného reaktoru

Při konstrukci jaderné elektrárny se klade hlavní důraz na bezpečnost reaktoru. Pro případ okamžitého zastavení reaktoru jsou připraveny havarijní tyče. V nich bývá mnohem vyšší koncentrace absorbátoru než v tyčích regulačních. Havarijní tyče jsou vysunuty nad aktivní zónu, kde je drží elektromagnety. V případě nebezpeční havárie elektrárny havarijní signál vypne elektromagnety a tyče spadnou do aktivní zóny reaktoru a štěpnou reakci zastaví.

Konstrukce jaderného reaktoru

Reaktor je v podstatě veliká nádoba, nebo soustava nádob, která musí odolávat vysokým tlakům, teplotám a intenzivnímu toku neutronů.

V současnosti se používají tři typy nádob reaktoru:

Bezpečnost jaderných reaktorů

Nejdůležitějšími faktory sledovanými u projektů jaderných reaktorů jsou bezpečnost, ekonomická výhodnost provozu a vyloučení vojenského zneužití. Většina projektů budoucích jaderných elektráren navazuje na dnešní osvědčené typy, které zpravidla využívají tlakovodní reaktory (viz "typy reaktoru"). Jejich projekty vycházejí ze dvou bezpečnostních principů:

Typy reaktorů

Typům reakotrů se věnuje samostatná stránka.

nahoru