سوخت هستهای سوخت راکتورهای هستهای باید به گونهای باشد که متحمل شکافت حاصله از نوترون بشود. پنج نوکلئید شکافت پذیر وجود دارند که در حال حاضر در راکتورها بکار میروند.
٢٣٢Th ، ٢٣٣U ، ٢٣٥U ، ٢٣٨U ، ٢٣٩Pu . برخی از این نوکلئیدها برای شکافت حاصله از نوترون های حرارتی و برخی نیز برای شکافت حاصل از نوترون های سریع میباشند. تفاوت بین سوخت یک خاصیت در دستهبندی راکتورها است.
انواع راکتورهای هسته ای:
راکتور آب جوش (Boiling water reactor = BWR) : در این راکتور، هسته راکتور، گرما تولید می کند و هنگامی که آب بسیار خالص (که نقش خنک کننده راکتور را دارد) به سمت بالا حرکت کرده و گرمای هسته راکتور را جذب می کند، مخلوط آب - بخار تولید می شود و قسمت بالای هسته را ترک می کند. یعنی حرکت آب در این راکتور نقش کند کننده یا تعدیل کننده (moderator) را دارد و یک منبع بخار برای توربین موجود در این راکتور است:
نمایی کلی تر از راکتور آب جوش:
عیب این راکتور در آن است که هر کمبود سوختی در آن ممکن است آب را رادیواکتیو کند و رادیواکتیوی به توربین و بقیه چرخه آب سرایت کند.
فشار عملکردی برای چنین راکتورهایی حدود 70 اتسفر است؛ در چنین فشاری، آب در حدود 285 درجه سانتی گراد می جوشد. این دمای عملکردی، راندمان کارنویی معادل 42% می دهد که راندمان تجربی آن حدود 32% است و از راندمان راکتور آب فشرده شده تا اندازه ای کم تر است.
راکتور آب فشرده شده (PWR = Prassurized water reactor):
در این راکتور، آبی که از هسته راکتور عبور می کند تا نقش تعدیل کننده و خنک کننده را ایفا کند، به سمت توربین نمی رود، بلکه در یک چرخه اولیه فشرده سازی وارد می شود. چرخه اولیه آب، در چرخه ثانویه بخار تولید می کند که توربین را به کار می اندازد.
مزیت آشکار این راکتور آن است که کمبود سوخت در هسته، هیچ آلوده کننده رادیواکتیوی را به سمت توربین و متراکم کننده نمی فرستد.
مزیت دیگر این راکتور توانایی کار در فشارها و دماهای بالا (حدود 160 اتمسفر و 315 درجه سانتی گراد) است. این امر باعث راندمان بالای کارنو در این راکتور می شود؛ اما این نوع راکتور بسیار پیچیده و گران تر از راکتور آب جوش است. بسیاری از راکتورهای ایالات متحده آمریکا از نوع PWR هستند.
نمایی کلی تر از راکتور PWR:
راکتور مایع - فلز با سرعت تولید نوترون بالا (Liquid-metal fast breeder reactor= LMFBR) :
در این نوع راکتور، واکنش شکافت، گرمای لازم برای به کار انداختن توربین را فراهم می کند و در همین زمان، سوخت پولونیوم برای راکتور را تولید می کند.
مرکز یادگیری سایت تبیان
تنظیم، ترجمه و گردآوری: خدیجه آلچالانلو