Ko reaktor za cepitev atomov a jedrska energija obrat deluje normalno, naj bi bil "kritičen" ali v stanju "kritičnosti". To je nujno stanje za proces, ko se proizvaja bistvena električna energija.
Uporaba izraza "kritičnost" se lahko zdi protiintuitivna kot način za opis normalnosti. V vsakdanjem govoru ta beseda pogosto opisuje situacije z možnostjo katastrofe.
V kontekstu jedrske energije kritičnost kaže, da reaktor deluje varno. S kritičnostjo sta povezana dva izraza – superkritičnost in subkritičnost, ki sta tudi normalna in bistvena za pravilno proizvodnjo jedrske energije.
Kritičnost je uravnoteženo stanje
Uporaba jedrskih reaktorjev uran gorivne palice – dolge, vitke, cirkonijeve kovinske cevi, ki vsebujejo pelete cepljivega materiala za ustvarjanje energije s cepljenjem. Fisija je proces cepitve jeder atomov urana, da se sprostijo nevtroni, ki nato razdelijo več atomov, s čimer se sprosti več nevtronov.
Kritičnost pomeni, da reaktor nadzoruje trajno cepitveno verižno reakcijo, kjer vsak dogodek cepitve sprosti zadostno število nevtronov za vzdrževanje stalne serije reakcij. To je normalno stanje proizvodnje jedrske energije.
Gorivne palice v jedrskem reaktorju proizvajajo in izgubljajo konstantno število nevtronov, jedrski energetski sistem pa je stabilen. Tehniki za jedrsko energijo imajo vzpostavljene postopke, od katerih so nekateri avtomatizirani, če pride do situacije, ko se proizvede in izgubi več ali manj nevtronov.
Fisija proizvaja veliko energije v obliki zelo visoke toplote in sevanja. Zato so reaktorji nameščeni v konstrukcijah, zaprtih pod debelimi kovinsko armiranimi betonskimi kupolami. Elektrarne izkoriščajo to energijo in toploto za proizvodnjo pare za pogon generatorjev, ki proizvajajo električno energijo.
Nadzor kritičnosti
Ko se reaktor zažene, se število nevtronov nadzorovano počasi povečuje. Krmilne palice, ki absorbirajo nevtrone v jedru reaktorja, se uporabljajo za kalibracijo proizvodnje nevtronov. Krmilne palice so izdelane iz elementov, ki absorbirajo nevtrone, kot so kadmij, bor ali hafnij.
Globlje kot so palice spuščene v jedro reaktorja, več nevtronov palice absorbirajo in manj se cepitev pojavi. Tehniki potegnejo navzgor ali spustijo krmilne palice v jedro reaktorja, odvisno od tega, ali je zaželena večja ali manjša cepitev, proizvodnja nevtronov in moč.
Če pride do okvare, lahko tehniki na daljavo potopijo krmilne palice v jedro reaktorja, da hitro absorbirajo nevtrone in izklopijo reaktor. jedrska reakcija.
Kaj je superkritičnost?
Ob zagonu se jedrski reaktor za kratek čas postavi v stanje, ki proizvede več nevtronov, kot jih izgubi. Ta pogoj se imenuje superkritično stanje, ki omogoča povečanje populacije nevtronov in proizvodnjo več energije.
Ko je dosežena želena proizvodnja energije, se izvedejo prilagoditve, da se reaktor postavi v kritično stanje, ki vzdržuje nevtronsko ravnovesje in proizvodnjo energije. Včasih, na primer za zaustavitev vzdrževanja ali oskrbo z gorivom, so reaktorji postavljeni v podkritično stanje, tako da se zmanjšata proizvodnja nevtronov in energije.
Daleč od zaskrbljujočega stanja, ki ga nakazuje njegovo ime, je kritičnost zaželeno in potrebno stanje za jedrsko elektrarno, ki proizvaja dosleden in stalen tok energije.