آشنایى با اجزاى رآکتورهاى هسته اى

آشنایى با اجزاى رآکتورهاى هسته اى 

در حالى که تولید انرژى با استفاده از سوخت هاى فسیلى در جهان روزبه روز گران تر مى شود، برق هسته اى که در نیروگاه هاى هسته اى و با استفاده از واکنش شکافت هسته اى تولید مى شود، منبع بسیار خوبى براى تولید انرژى و جایگزینى آن با برق فسیلى به شمار مى رود. تولید برق به روش هسته اى ضمن آنکه پایان ناپذیر است، گازهاى گلخانه اى هم تولید نمى کند. تنها مشکل آن، زباله هاى هسته اى هستند که در صورتى که از آنها درست محافظت شود، عملاً هیچ ضررى براى محیط زیست ندارند.

• رآکتورهاى شکافت
در اثر شکافت هسته هاى سنگین مثل اورانیوم و تبدیل آن به هسته هاى سبک تر و اشعه آلفا یا بتا و نوترون، مقدارى انرژى جنبشى هم آزاد مى شود. اگر جرم محصولات شکافت را از جرم ماده اولیه کم کنیم مقدار ناچیزى باقى مى ماند. این مقدار ناچیز طبق معادله معروف اینشتین E=mc2 تبدیل به انرژى جنبشى مى شود. گرماى تولید شده توسط شکافت، در قلب رآکتور توسط میله هایى کنترل مى شود. نوترون ها تحریک کننده شکافت هستند.
با قرار دادن جذب کننده هاى نوترونى بین اورانیوم مى توان میزان فرآیند شکافت و سرعت آن و در نتیجه شدت گرماى تولیدشده را کنترل کرد. گرماى حاصل توسط آب به بیرون از رآکتور منتقل مى شود. دماى آب درون چرخه تحت فشار، گاهى به چندین برابر نقطه جوش مى رسد. در بیرون از رآکتور این گرما آب موجود در منبع دیگر را بخار مى کند و بخار آب تولید شده، با انرژى زیادى که دارد، توربین هاى بخار را به حرکت درمى آورد و برق تولید مى شود.

• قلب رآکتور
فرآیند شکافت معمولاً نوترون هاى سریع تولید مى کند. اما براى اینکه یک هسته اورانیوم شکافته شود، به یک نوترون کند نیاز است. براى این کار از کندکننده هاى نوترونى استفاده مى شود. گرافیت و آب سنگین، توان این کار را دارند.

• واکنش زنجیره اى
یک نوترون کند، اورانیوم را مى شکافد حاصل علاوه بر هسته هاى کوچک تر تعدادى نوترون است که خود هسته هاى اورانیوم دیگر را مى شکافد. به این فرآیند واکنش زنجیره اى مى گویند که اساس کار رآکتور است.

• نخستین رآکتورهاى هسته اى
فرمى و زیلارد نخستین کسانى بودند که توانستند یک واکنش زنجیره اى کامل را در یک رآکتور هسته اى انجام دهند. آنها در دهه ۱۹۴۰ که بر روى پروژه ساخت بمب هسته اى براى ایالات متحده (منهتن) کار مى کردند، در دانشگاه شیکاگو و در آزمایشگاه شان این کار را انجام دادند. اما در سال ۱۹۵۵ که ایده اقتصادى شدن انرژى هسته اى رواج یافت، آنها این کشف را در اداره اختراعات و اکتشافات ایالات متحده ثبت کردند.


• انواع رآکتورها
رآکتورها از لحاظ سرعت عمل شان به دو دسته تقسیم مى شوند:
۱- رآکتورهاى گرمایى: که سرعت کمى دارند و فرآیند شکافت و تولید گرما در آنها به آرامى انجام مى شود. اکثر این رآکتورها استفاده صلح آمیز دارند.
۲- رآکتورهاى سریع: هدف اصلى این رآکتورها تولید سوخت لازم براى سلاح هاى هسته اى است. پلوتونیوم و اورانیوم ۲۳۵ از محصولات این رآکتورها هستند.