Võtme tagasivõtmine
- Neutroni kiirus: Põhiline erinevus termoreaktorite ja kiirreaktorite vahel on lõhustumist põhjustavate neutronite energiatase. Termilised reaktorid kasutavad tuuma ahelreaktsiooni säilitamiseks aeglasi või "termilisi" neutroneid, samas kui kiired reaktorid kasutavad suure energiaga või "kiireid" neutroneid.
- Kütus ja tõhusus: Soojusreaktorid kasutavad kütusena peamiselt uraan-235 või plutoonium-239, mis lõhustuvad nii kiirete kui ka aeglaste neutronitega. Kuid kiired reaktorid suudavad tõhusalt ära kasutada ka uraan-238, palju rikkalikumat isotoopi, ja saavad sellest ka rohkem kütust (plutoonium-239) "saritada", mis toob kaasa parema kütuse kasutamise ja vähem jäätmeid.
- Mõõdukus ja jahutamine: Soojusreaktorid vajavad neutronite aeglustamiseks soojusenergiaks aeglustajat, nagu vesi või grafiit, mis toimib paljudes konstruktsioonides ka jahutusvedelikuna. Kiired reaktorid seevastu moderaatorit ei kasuta, kuna eesmärk on säilitada neutronite kiirus. Selle asemel kasutavad nad jahutamiseks aineid nagu vedel naatrium, plii või sulasool, mis ei aeglusta neutronite liikumist.
Mis on termoreaktor?
Termoreaktor on teatud tüüpi tuumareaktor, mis toetub lõhustumisahelreaktsiooni säilitamiseks termilistele neutronitele. See on tuumaelektrijaamade ja uurimisreaktorite oluline komponent. Mõiste "termiline" viitab asjaolule, et lõhustumisprotsessis kasutatavaid neutroneid on aeglustunud või vähendatud madalama energiani, muutes need tõhusamaks teatud uraani ja plutooniumi isotoopide lõhustumisel.
Termoreaktori põhiprintsiip on kontrollida tuuma lõhustumise kiirust, kasutades aeglustavat materjali, mis aeglustab lõhustumise käigus tekkivaid kiireid neutroneid. Soojusreaktorites kõige sagedamini kasutatav aeglusti on kas vesi (kergveereaktorid) või grafiit (grafiidiga modereeritud reaktorid).
Mis on kiirreaktor?
Kiire reaktor on tuumareaktori tüüp, mis kasutab kiireid neutroneid (kõrgema kineetilise energiaga neutroneid), et säilitada tuuma lõhustumise ahelreaktsioon. Erinevalt termoreaktoritest, mis põhinevad termiseeritud (aeglustunud) neutronitel, kasutavad kiired reaktorid kiireid neutroneid teatud tuumakütuse isotoopide, nagu plutoonium-239 ja uraan-233, lõhustamiseks. Kiirreaktorid on mõeldud tuumkütuse tõhusaks kasutamiseks ja tavaliste termoreaktoritega võrreldes vähem radioaktiivsete jäätmete tekitamiseks.
Kiirreaktoritel on mitmeid eeliseid, sealhulgas potentsiaal suurendada kütusesäästlikkust, vähendada pikaajalisi radioaktiivseid jäätmeid ja võime kasutada teatud tuumkütuseid, mis pole termilistes reaktorites otstarbekad. Kuid kiirreaktorid kujutavad endast ka tehnilisi väljakutseid ja ohutusega seotud probleeme, nagu võimsuse kiire suurenemise oht (kriitilised kiired sündmused) ja vedelate metallide jahutusvedelike söövitavad omadused.
Erinevus termoreaktori ja kiirreaktori vahel
- Neutronite energia: peamine erinevus termoreaktorite ja kiirete reaktorite vahel seisneb tuuma lõhustumise ahelreaktsiooni säilitamiseks kasutatavate neutronite energias. Termilised reaktorid kasutavad termiseeritud (aeglustunud) neutroneid, kiired reaktorid aga kiireid neutroneid (kõrgema kineetilise energiaga neutroneid).
- Kütuse kasutamine: termilistes reaktorites kasutatakse rikastatud uraanikütust; mõned kasutavad segatud oksiidkütust (MOX), mis sisaldab uraani ja plutooniumi isotoopide kombinatsiooni. Seevastu kiirreaktorid võivad kasutada laiemat valikut kütusetüüpe, sealhulgas plutoonium-239 ja uraan-233, ning neil on potentsiaal saavutada suurem kütusesäästlikkus ja tekitada vähem pikaealisi radioaktiivseid jäätmeid.
- Neutronite modereerimine: termilistes reaktorites kasutatakse neutronite aeglustamiseks aeglustit (nt vett või grafiiti), mis suurendab teatud isotoopide lõhustumise tõenäosust. Kiired reaktorid töötavad ilma moderaatorita või kasutavad minimaalset modereerimist, tuginedes lõhustumisreaktsioonides kiiretele neutronitele.
- Aretusvõime: Kiirreaktorid võivad olla "kasvatajad", mis tähendab, et nad suudavad toota rohkem lõhustuvat materjali, kui nad töötamise ajal tarbivad. Muundades mittelõhustuvad isotoobid (nt uraan-238) lõhustuvateks isotoopideks, nagu plutoonium-239, saavad kiired reaktorid toota täiendavat tuumkütust ja samal ajal energiat toota. Termoreaktorid ei oma märkimisväärseid aretusvõimeid.
- Jahutusvedelik: termilised reaktorid kasutavad vett jahutusvedelikuna ja mõnikord ka moderaatorina. Seevastu kiirreaktorites kasutatakse vedelaid metallist jahutusvedelikke, nagu naatrium või plii, millel on head soojusülekande omadused ja mis suudavad tõhusalt eemaldada soojust reaktori südamikust.
Termoreaktori ja kiirreaktori võrdlus
| Võrdlusparameetrid | Termiline reaktor | Kiire reaktor |
|---|---|---|
| Neutronite energia | Termaliseeritud (aeglustunud) neutronid | Kiired neutronid (kõrgema energiaga) |
| Kütuse tüübid | Rikastatud uraan, MOX kütus | Plutoonium-239, uraan-233 ja palju muud |
| Kütusesäästlikkus | Mõõdukas kütusesäästlikkus | Kõrgem kütusesäästlikkus (potentsiaalne kasvataja) |
| Jahutussüsteem | Vesi jahutusvedelik | Vedel metallist jahutusvedelik (nt naatrium, plii) |
| Tuumajäätmed | Tekitab pikaealisi radioaktiivseid jäätmeid | Võib vähendada pikaealisi jäätmeid (potentsiaalne kasvataja) |
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002954930900346X
- https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.13182/NT88-129
Viimati värskendatud: 18. august 2023
Olen selle blogipostituse kirjutamisega nii palju vaeva näinud, et teile väärtust pakkuda. See on mulle väga kasulik, kui kaalute selle jagamist sotsiaalmeedias või oma sõprade/perega. JAGAMINE ON ♥️
Piyush Yadav on viimased 25 aastat töötanud kohalikus kogukonnas füüsikuna. Ta on füüsik, kelle kirg on muuta teadus meie lugejatele kättesaadavamaks. Tal on loodusteaduste bakalaureusekraad ja keskkonnateaduste magistrikraad. Tema kohta saate tema kohta rohkem lugeda bio-leht.
