Mikä on kriittisyys ydinvoimalaitoksessa?

Kun ydinvoimalaitoksen atomi-jako-reaktori toimii normaalisti, sanotaan olevan "kriittinen" tai "kriittisyys". "

Termin" kriittisyyden "käyttö voi tuntua itsestään intuitiiviselta tavan kuvaamaan normaalia. Päivittäisessä kielenkäytössä sana kuvaa usein tilanteita, joissa voi olla katastrofi. Kuitenkin ydinvoiman yhteydessä "kriittisyys" tarkoittaa, että reaktori toimii turvallisesti.

Kriittisyys on tasapainotettu valtio

Ydinreaktorit käyttävät uraanipolttoainesauvoja - pitkät, ohuet, zirkoniummetalliputket, jotka sisältävät halkeavan materiaalin rakeita - energiaa fissiolla. Fissio on prosessi, jossa uraaniatomeiden ytimet halkaistaan ​​neutronien vapauttamiseksi, jotka puolestaan ​​jakavat enemmän atomia vapauttaen enemmän neutroneja. Kriittisyys tarkoittaa sitä, että reaktori ohjaa jatkuvaa fissioketjureaktiota, jossa jokainen fissio-tapahtuma vapauttaa riittävän määrän neutroneja ylläpitääkseen jatkuvia reaktiosarjoja.

Kriittisen tilan tasapainossa ydinreaktorin sisällä olevat polttoainesauvat tuottavat ja menettävät jatkuvasti neutronien määrää ja ydinenergian järjestelmä on vakaa.

Fissio tuottaa paljon energiaa erittäin korkean lämmön ja säteilyn muodossa. Siksi reaktorit on sijoitettu rakenteisiin, jotka on tiivistetty paksujen metallivahvisteisten kupuiden läpi. Voimalaitokset hyödyntävät tätä energiaa ja lämmittävät höyryä tuottamaan sähköä tuottavia generaattoreita.

Kriittisyyden valvonta

Kun reaktori käynnistyy, neutronien määrää lisätään hitaasti kontrolloidulla tavalla. Neutronia absorboivat säätösauvat reaktorisydämessä käytetään neutronituotannon kalibrointiin. Säätösauvat valmistetaan neutronia absorboivista elementeistä, kuten kadmiumista, boorista tai hafniumista.

Mitä syvemmät tangot lasketaan reaktorisydämen sisään, sitä enemmän neutronit absorboivat tangot ja vähemmän fissiota tapahtuu. Tekijät vetävät tai laskevat säätösauvat reaktorin ytimeen riippuen siitä, onko haluttu enemmän tai vähemmän fissiota, neutronituotantoa ja tehoa.

Jos toimintahäiriö ilmenee, teknikot voivat kauko-ohjaa säätösauvoja reaktorisydämiseen neutronien imeyttämiseksi nopeasti ja ydinreaktion sulkemiseksi.

Mikä on superkritiikki?

Käynnistettäessä ydinreaktori sijoitetaan lyhyesti tilaan, joka tuottaa enemmän neutronia kuin kadotettiin. Tätä tilaa kutsutaan "ylikriittiseksi" tilaksi, joka sallii neutronipopulaation lisääntyvän ja tehon tuottamisen. Kun haluttu sähköntuotanto saavutetaan, tehdään säätöjä reaktorin sijoittamiseksi kriittiseen tilaan, joka ylläpitää neutronitasapainoa ja sähköntuotantoa. Ajoittain, kuten huoltoseisokkiin tai tankkaukseen, reaktorit sijoitetaan "alikriittiseen" tilaan, niin että neutronien ja sähköntuotanto laskee.

Kaukana huolestuneesta tilasta, jota sen nimi ehdottaa, kriittisyys on toivottava ja välttämätön tila ydinvoimalaitokselle, joka tuottaa tasaisen ja tasaisen energian.