Definitia generica pentru reactorul nuclear este “instalatie ce determina o anumita reactie nucleara in lant, reactie sustinuta si sub controlul unei rate stationare”. Diferenta dintre reactia ce apare in cazul bombei nucleare si cea obtinuta intr-un reactor nuclear consta in nivelul de control pe care omul il are asupra acesteia.

Schema unui reactor nuclear (model simplificat)

Numerele din figura au urmatoarea semnificatie:

1. bara pentru oprirea de urgenta
2. bare de control
3. combustibilul utilizat
4. protectia biologica
5. iesirea corespunzatoare a vaporilor
6. intrarea apei
7. protectia termica

Pentru intelegea in detaliu a modului de functionare al reactorului nuclear vizionati urmatorul tutorial.

Adobe Flash Player not installed or older than 9.0.115!

Utilizarea reactorului nuclear (scopuri)

• Generarea puterii electrice;
• Producerea de plutoniu pentru bomba atomica (prima utilizare a reactorului nuclear);
• Propulsia pentru submarine si vapoare (presupune un reactor de dimensiuni mai mici).

Parerile in legatura cu utilitatea reactorului nuclear si a influentei pe care acesta o are asupra sanatatii umane sunt impartite. In timp ce majoritatea ecologistilor il considera o metoda problematica si riscanta, persoanele ce sunt de acord cu acesta sustin ca este o optiune optima, nepoluanta si perfecta din motive economice evidente.

Aplicatiile reactorului nuclear in functie de domeniul in care este utilizat:

• Centrala nuclearo-electrica

Un reactor este util pentru productia de caldura, ce mai apoi genereaza energie electrica. Alaturi de aceasta mai sunt produse si hidrogen si caldura utila pentru incalzirea constructiilor civile si industriale. Acesta este domeniul in care un reactor nuclear isi gaseste cea mai mare aplicabilitate.

• Propulsia nucleara

Reactorul este folosit pentru propulsia nucleara marina. Se fac cercetari amanuntite si propuneri pentru dezvoltarea de rachete termonucleare sau racheta a caror propulsie se realizeaza prin puls nuclear.

• Transmutatia de elemente

Transformarea unor anumiti izotopi de uraniu in plutoniu pentru armele nucleare.

• Cercetare

Se asigura o sursa constanta de radiatie cu pozitroni si neutroni si dezvoltarea de noi tehnologii performante.

Tipuri de reactoare nucleare

a. Reactoare termice

Mai sunt cunoscute si sub numele de reactoare lente deoarece folosesc neutroni de tip termic. Acesti neutroni beneficiaza de posibilitatea avansata de ciocnire cu nuclee fisionabile (U-235) si de o probabilitate de captura a nucleelor precum U-238 mai mica. Neutronii rapizi ce rezulta din fisiune difera de cei termici prin aspectul mentionat mai sus.

Reactorul nuclear termic utilizeaza: combustibil incapsulat, vase aflate sub presiune si instrumente si scuturi destinate controlului si monitorizarii sistemelor reactorului.

b. Reactoare rapide

Le veti intalni si sub prescurtarea FBR. Pentru a intretine o reactie de fisiune in lant, aceastea utilizeaza neutroni rapizi. Un reactor nuclear rapid nu beneficiaza de material de moderare. Combustibilul ce sta la baza functionarii reactoarelor rapide este uraniul imbogatit cu plutoniu. Statiile de putere utilizate pentru propulsia submarinelor si vaselor rusesti au fost folosite initial dar nu au reusit sa atinga succesul pe care l-au inregistrat reactoarele termice.

Clasificare reactor nuclear termic de putere:

• cu vas de presiune;

Reactoarele termice cu vas de presiune le putem intalni in centrale comerciale sau la propulsia de nave. Rolul vasului de presiune este de scut de protectie, si, in acelasi timp, de container destinat combustibilului nuclear. Rolul de scut protector asigura reactorul nuclear in caz de cutremur. In ceea ce priveste constructia unui reactor nuclear termic cu vas de presiune, aceasta trebuie sa fie robusta, pentru a se asigura lipsa fisurilor in situatiile critice.

• bazat pe canale presurizate;

Reactoarele de tip CANDU si RBMK folosesc acest tip avand la baza canale combustibile presurizate. Avantajul unui astfel de reactor consta in posibilitatea aprovizionarii cu combustibil chiar in timpul functionarii.

• cu racire pe gaz.

Reactoarele din aceasta categorie utilizeaza gazul inert (heliu), azot sau bioxid de carbon pentru recirculare. Caldura este transmisa prin turbine cu gaz, fie direct, fie prin intermediul unui schimbator de caldura. Racirea unui reactor nuclear de tip PBMR se face cu gaz.

Reactor nuclear natural

Acum 2 miliarde de ani, la Oklo, in Gabon (Africa) s-a format un astfel de reactor nuclear. In prezent, un asemenea reactor nu se mai poate forma pe Pamant deoarece proportia de U-235 din uraniul natural s-a redus, in aceasta imensa durata de timp, sub limita necesara sustinerii unei reactii nucleare in lant. Cand depozitele de minerale (bogate in uraniu) au fost inundate de catre apa freatica, care a actionat precum un moderator de neutroni determinand reactia in lant, atunci a avut loc formarea acestui reactor nuclear natural.

Principalul interes al cercetatorilor, legat de reactorul natural de la Oklo, este depozitarea geologica a deseurilor de tip radioactiv. Un alt obiect de studiu pentru oamenii de stiinta, il reprezinta migratia izotopilor radioactivi catre scoarta Pamantului.

Imagine comparativa a depozitului de minereu de uraniu de la Oklo si depozitul geologic planificat din Elvetia pentru deseuri high-level