:This-Artikel ist ein Subartikel der Kernkraft.

Ein Kernreaktor ist ein Gerät, um eine anhaltende Kernkettenreaktion zu beginnen und zu kontrollieren. Meistens werden sie verwendet, um Elektrizität und für den Antrieb von Schiffen zu erzeugen. Gewöhnlich wird die Hitze von der Atomspaltung zu einer Arbeitsflüssigkeit passiert (Wasser oder Benzin), der Turbinen dass Macht entweder die Propeller oder Generatoren des Schiffs durchbohrt. Einige erzeugen Isotope für den medizinischen und industriellen Gebrauch, und einige werden nur für die Forschung geführt.

Wie es arbeitet

Da herkömmliche Kraftwerke Elektrizität durch das Anspannen der Thermalenergie erzeugen, die davon veröffentlicht ist, fossile Brennstoffe zu verbrennen, wandeln Kernreaktoren die von der Atomspaltung veröffentlichte Thermalenergie um.

Spaltung

Wenn ein großer spaltbarer Atomkern wie Uran 235 oder Plutonium 239 ein Neutron absorbiert, kann es Atomspaltung erleben. Der schwere Kern spaltet sich in zwei oder mehr leichtere Kerne (die Spaltungsprodukte) auf, kinetische Energie, Gammastrahlung und freie Neutronen veröffentlichend. Ein Teil dieser Neutronen kann später von anderen spaltbaren Atomen gefesselt sein und weitere Spaltungsereignisse auslösen, die mehr Neutronen und so weiter veröffentlichen. Das ist als eine Kernkettenreaktion bekannt.

Diese Kernkettenreaktion kann durch das Verwenden von Neutrongiften und Neutronvorsitzenden kontrolliert werden, um den Teil von Neutronen zu ändern, die fortsetzen werden, mehr Spaltungen zu verursachen. Kernreaktoren haben allgemein automatische und manuelle Systeme, um die Spaltungsreaktion zu schließen, wenn unsichere Bedingungen entdeckt werden.

Allgemein verwendete Vorsitzende schließen regelmäßiges (leichtes) Wasser (75 % der Reaktoren in der Welt), fester Grafit (20 % von Reaktoren) und schweres Wasser (5 % von Reaktoren) ein. Beryllium ist auch in einigen experimentellen Typen verwendet worden, und Kohlenwasserstoffe sind als eine andere Möglichkeit angedeutet worden.

Hitzegeneration

Der Reaktorkern erzeugt Hitze auf mehrere Weisen:

• Die kinetische Energie von Spaltungsprodukten wird zur Thermalenergie umgewandelt, wenn diese Kerne mit nahe gelegenen Atomen kollidieren.
• Etwas von der während der Spaltung erzeugten Gammastrahlung ist vom Reaktor, ihre Energie gefesselt, die zur Hitze wird umwandelt.
• Hitze wird durch den radioaktiven Zerfall von Spaltungsprodukten und Materialien erzeugt, die durch die Neutronabsorption aktiviert worden sind. Diese Zerfall-Hitzequelle wird für einige Zeit sogar bleiben, nachdem der Reaktor geschlossen wird.

Ein Kilogramm Uran 235 (U-235) hat über Kernprozess-Ausgaben etwa drei Millionen Male mehr Energie umgewandelt als ein Kilogramm Kohle verbrannt herkömmlich (7.2 × 10 Joule pro Kilogramm Uran 235 gegen 2.4 × 10 Joule pro Kilogramm Kohle).

Das Abkühlen

Ein Kernreaktor-Kühlmittel — gewöhnlich Wasser, aber manchmal werden ein Benzin oder ein flüssiges metallenes oder geschmolzenes Salz — vorbei am Reaktorkern in Umlauf gesetzt, um die Hitze zu absorbieren, die es erzeugt. Die Hitze wird vom Reaktor weggetragen und wird dann verwendet, um Dampf zu erzeugen. Die meisten Reaktorsysteme verwenden ein Kühlsystem, das vom Wasser physisch getrennt wird, das gekocht wird, um unter Druck gesetzten Dampf für die Turbinen wie der unter Druck gesetzte Wasserreaktor zu erzeugen. Aber in einigen Reaktoren wird das Wasser für die Dampfturbinen direkt durch den Reaktorkern, zum Beispiel der Reaktor des kochenden Wassers gekocht.

Reaktionsfähigkeitskontrolle

Die Macht-Produktion des Reaktors wird durch das Steuern angepasst, wie viele Neutronen im Stande sind, mehr Spaltungen zu schaffen.

Kontrollstangen, die aus einem Neutrongift gemacht werden, werden verwendet, um Neutronen zu absorbieren. Das Aufsaugen von mehr Neutronen in einer Kontrollstange bedeutet, dass es weniger Neutronen gibt, die verfügbar sind, um Spaltung zu verursachen, so wird das Stoßen der in den Reaktor tieferen Kontrollstange seine Macht-Produktion reduzieren, und das Extrahieren der Kontrollstange wird es vergrößern.

Am ersten Niveau der Kontrolle in allen Kernreaktoren ist ein Prozess der verzögerten Neutronemission durch mehrere neutronreiche Spaltungsisotope ein wichtiger physischer Prozess. Diese verzögerten Neutronen sind für ungefähr 0.65 % der Gesamtneutronen verantwortlich, die in der Spaltung, mit dem Rest (genannte "schnelle Neutronen") erzeugt sind, veröffentlicht sofort nach der Spaltung. Die Spaltungsprodukte, die verzögerte Neutronen erzeugen, haben Hälfte von Leben für ihren Zerfall durch die Neutronemission, die sich von Millisekunden bis nicht weniger als mehrere Minuten erstrecken. Das Halten des Reaktors in der Zone der Kettenreaktionsfähigkeit, wo verzögerte Neutronen notwendig sind, um einen kritischen Massenstaat zu erreichen, erlaubt Zeit für mechanische Geräte oder menschliche Maschinenbediener, Zeit zu haben, um eine Kettenreaktion in "der Echtzeit" zu kontrollieren; sonst die Zeit zwischen Zu-Stande-Bringen von criticality und Kernschmelzen infolge einer Exponentialmacht-Woge von der normalen Kernkettenreaktion, würde zu kurz sein, um Eingreifen zu berücksichtigen.

In einigen Reaktoren handelt das Kühlmittel auch als ein Neutronvorsitzender. Ein Vorsitzender vergrößert die Macht des Reaktors durch das Verursachen der schnellen Neutronen, die von der Spaltung veröffentlicht werden, um Energie zu verlieren und Thermalneutronen zu werden. Thermalneutronen sind wahrscheinlicher als schnelle Neutronen, Spaltung zu verursachen, so bedeutet mehr Neutronmäßigung mehr Macht-Produktion von den Reaktoren. Wenn das Kühlmittel ein Vorsitzender ist, dann können Temperaturänderungen die Dichte des Kühlmittels/Vorsitzenden betreffen und deshalb Macht-Produktion ändern. Ein höheres Temperaturkühlmittel, würde und deshalb ein weniger wirksamer Vorsitzender weniger dicht sein.

In anderen Reaktoren handelt das Kühlmittel als ein Gift durch fesselnde Neutronen ebenso, die die Kontrollstangen tun. In diesen Reaktoren kann Macht-Produktion durch die Heizung des Kühlmittels vergrößert werden, das sie ein weniger dichtes Gift macht. Kernreaktoren haben allgemein automatische und manuelle Systeme, um der Reaktor in einem geschlossenen Notfall abzuhauen. Diese Systeme fügen große Beträge des Giftes (häufig Bor in der Form von Borsäure) in den Reaktor ein, um die Spaltungsreaktion zu schließen, wenn unsichere Bedingungen entdeckt oder vorausgesehen werden.

Die meisten Typen von Reaktoren sind zu einem Prozess verschiedenartig bekannt als xenon Vergiftung oder die Jod-Grube empfindlich. Xenon-135 hat in den Spaltungsprozess-Taten als ein "Neutrongift" erzeugt, das Neutronen absorbiert und deshalb dazu neigt, den Reaktor zu schließen. Xenon-135 Anhäufung kann durch das Halten von Macht-Niveaus hoch genug kontrolliert werden, um es so schnell wie zu zerstören, es wird erzeugt. Spaltung erzeugt auch Jod 135, der der Reihe nach mit einem halben Leben von weniger als sieben Stunden zu neuem xenon-135 verfällt. Wenn der Reaktor geschlossen wird, setzt Jod 135 fort, zu xenon-135 zu verfallen, das Wiederstarten des Reaktors schwieriger seit einem Tag oder zwei machend. Dieser vorläufige Staat ist die "Jod-Grube." Wenn der Reaktor genügend Extrareaktionsfähigkeitskapazität hat, kann er wiederangefangen werden. Da der zusätzliche xenon-135 zu xenon-136 umgewandelt wird, der nicht ein Neutrongift innerhalb von ein paar Stunden ist, die der Reaktor "xenon burnoff vergängliche (Macht)" erfährt. Kontrollstangen müssen weiter eingefügt werden, um die Neutronabsorption des verlorenen xenon-135 zu ersetzen. Misserfolg, solch einem Verfahren richtig zu folgen, war ein Schlüsselschritt in der Katastrophe von Tschernobyl.

Reaktoren, die im Kernseeantrieb (besonders Kernunterseeboote) häufig verwendet sind, können an der dauernden Macht um die Uhr ebenso nicht geführt werden, dass landgestützte Macht-Reaktoren normalerweise geführt werden, und außerdem häufig ein sehr langes Kernleben ohne das Auftanken haben müssen. Aus diesem Grund verwenden viele Designs hoch bereichertes Uran, aber amtlich eingetragenes burnable Neutrongift direkt in die Kraftstoffstangen. Das erlaubt dem Reaktor, mit einem hohen Übermaß am fissionable Material gebaut zu werden, das dennoch relativ sicherer früh im Kraftstoffbrandwunde-Zyklus des Reaktors durch die Anwesenheit des neutronabsorbierenden Materials gemacht wird, das später durch natürlich erzeugte langlebige Neutrongifte ersetzt wird (weit länger gelebt als xenon-135), die allmählich über das Betriebsleben der Kraftstofflast anwachsen.

Generation der elektrischen Leistung

Die im Spaltungsprozess veröffentlichte Energie erzeugt Hitze, von denen einige in die verwendbare Energie umgewandelt werden können. Eine übliche Methodik, diese Thermalenergie anzuspannen, ist, es zu verwenden, um Wasser zu kochen, um unter Druck gesetzten Dampf zu erzeugen, der dann eine Dampfturbine steuern wird, die Elektrizität erzeugt.

Frühe Reaktoren

Das Neutron wurde 1932 entdeckt. Das Konzept einer durch Kernreaktionen verursachten Kernkettenreaktion hat durch Neutronen vermittelt, wurde zuerst kurz danach vom ungarischen Wissenschaftler Leó Szilárd 1933 begriffen. Er hat ein Patent für seine Idee von einem einfachen Kernreaktoren im nächsten Jahr abgelegt, während er am Admiralsamt in London gearbeitet hat. Jedoch hat die Idee von Szilárd die Idee von der Atomspaltung als eine Neutronquelle nicht vereinigt, seitdem dieser Prozess noch nicht entdeckt wurde. Die Ideen von Szilárd für Kernreaktoren mit neutronvermittelten Kernkettenreaktionen in leichten Elementen haben sich unausführbar erwiesen.

Die Inspiration für einen neuen Typ des Reaktors mit Uran ist aus der Entdeckung durch Lise Meitner gekommen, Fritz Strassman und Otto Hahn 1938, dass die Beschießung von Uran mit Neutronen (zur Verfügung gestellt durch eine Fusionsreaktion des Alphas auf dem Beryllium, eine "Neutronhaubitze") einen Barium-Rückstand erzeugt hat, den sie geschlossen haben, wurden durch den fissioning der Uran-Kerne geschaffen. Nachfolgende Studien Anfang 1939 (einer von ihnen durch Szilárd und Fermi) haben offenbart, dass mehrere Neutronen auch während des fissioning veröffentlicht wurden, verfügbar die Gelegenheit für die Kernkettenreaktion machend, dass sich Szilárd sechs Jahre vorher vorgestellt hatte.

Am 2. August 1939 hat Albert Einstein einen Brief an Präsidenten Franklin D. Roosevelt (geschrieben von Szilard) das Vorschlagen unterzeichnet, dass die Entdeckung der Spaltung von Uran zur Entwicklung "äußerst starker Bomben eines neuen Typs" führen konnte, Impuls der Studie von Reaktoren und Spaltung gebend. Szilárd und Einstein haben einander gut gekannt und hatten Jahre vorher zusammengearbeitet, aber Einstein hatte an diese Möglichkeit für die Kernenergie nie gedacht, bis Szilard es bei ihm am Anfang seiner Suche gemeldet hat, den Brief von Einstein-Szilard zu erzeugen, um die amerikanische Regierung zu alarmieren.

Kurz danach hat das Deutschland von Hitler in Polen 1939 eingefallen, Zweiten Weltkrieg in Europa anfangend. Die Vereinigten Staaten haben noch nicht offiziell, aber im Oktober Krieg geführt, als der Brief von Einstein-Szilard an Roosevelt geliefert wurde, hat er kommentiert, dass der Zweck, die Forschung zu tun, sicherstellen sollte, dass "die Nazis uns nicht vernichten." Das amerikanische Kernprojekt ist gefolgt, obwohl mit einer Verzögerung als dort Skepsis (etwas davon von Fermi) und auch wenig Handlung von der kleinen Anzahl von Beamten in der Regierung geblieben ist, die wegen des Weitergehens des Projektes am Anfang angeklagt wurden.

Im nächsten Jahr hat die amerikanische Regierung den Frisch-Peierls Vermerk vom Vereinigten Königreich erhalten, das festgestellt hat, dass der Betrag von für eine Kettenreaktion erforderlichem Uran viel niedriger war, als es vorher gedacht worden war. Der Vermerk war ein Produkt des MAUD Komitees, das am Vereinigten Königreich Atombombe-Projekt arbeitete, das als Tube-Legierung bekannt ist, um später innerhalb des Projektes von Manhattan untergeordnet zu werden.

Schließlich wurde der erste künstliche Kernreaktor, Chikagoer Stapel 1, an der Universität Chicagos von einer Mannschaft gebaut, die von Enrico Fermi gegen Ende 1942 geführt ist. Zu diesem Zeitpunkt war das Programm seit einem Jahr durch den amerikanischen Zugang in den Krieg unter Druck gesetzt worden. Der Chikagoer Stapel hat criticality am 2. Dezember 1942 um 15:25 Uhr erreicht. Die Reaktorunterstützungsstruktur wurde aus Holz gemacht, das einen Stapel (folglich der Name) Grafit-Blöcke unterstützt hat, die eingebettet sind, in dem natürliche mit dem Uranoxyd'Pseudobereiche' oder 'Briketts' war.

Bald nach dem Chikagoer Stapel hat das amerikanische Militär mehrere Kernreaktoren für das Projekt von Manhattan entwickelt, das 1943 anfängt. Der primäre Zweck für die größten Reaktoren (gelegen an der Hanford Seite im Staat Washington), war die Massenproduktion von Plutonium für Kernwaffen. Fermi und Szilard haben sich um ein Patent auf Reaktoren am 19. Dezember 1944 beworben. Seine Ausgabe wurde seit 10 Jahren wegen der Kriegsgeheimhaltung verzögert.

"Das erste Kernkraftwerk in der Welt" ist der Anspruch, der durch Zeichen an der Seite des EBR-I erhoben ist, der jetzt ein Museum in der Nähe von Arco, Idaho ist. Dieser experimentelle von der amerikanischen Atomenergie-Kommission bediente LMFBR hat 0.8 Kilowatt in einem Test am 20. Dezember 1951 und 100 Kilowatt (elektrisch) am nächsten Tag erzeugt, eine Designproduktion von (elektrischen) 200 Kilowatt habend.

Außer dem militärischen Gebrauch von Kernreaktoren gab es politische Gründe, Zivilgebrauch der Atomenergie zu verfolgen. Der amerikanische Präsident Dwight Eisenhower hat seine berühmten Atome für die Friedensrede zu den Vereinten Nationen Generalversammlung am 8. Dezember 1953 gemacht. Diese Diplomatie hat zur Verbreitung der Reaktortechnologie zu amerikanischen Einrichtungen und weltweit geführt.

Das erste zu Zivilzwecken gebaute Kernkraftwerk war AM 1 Obninsk Kernkraftwerk, gestartet am 27. Juni 1954 in der Sowjetunion. Es hat ungefähr 5 (elektrische) MW erzeugt.

Nach dem Zweiten Weltkrieg hat das amerikanische Militär anderen Gebrauch für die Kernreaktor-Technologie gesucht. Die Forschung durch die Armee und die Luftwaffe hat sich nie verwirklicht; jedoch ist die amerikanische Marine erfolgreich gewesen, als sie das Vereinigte Staaten Schiff Nautilus (SSN-571) auf der Kernkraft am 17. Januar 1955 gedämpft haben.

Das erste kommerzielle Kernkraftwerk, der Saal von Calder in Sellafield, wurde England 1956 mit einer anfänglichen Kapazität von 50 MW (später 200 MW) geöffnet.

Der erste tragbare Kernreaktor "Alco PREMIERMINISTER-2A" hat gepflegt, elektrische Leistung (2 MW) für das Campingjahrhundert von 1960 zu erzeugen.

Bestandteile

Die für die meisten Typen von Kernkraftwerken üblichen Schlüsselbestandteile sind:

• Kernbrennstoff
• Kernreaktor-Kern
• Neutronvorsitzender
• Neutrongift
• Neutronhaubitze (stellt unveränderliche Quelle von Neutronen zur Verfügung, um Reaktion im Anschluss an die Stilllegung wiederzubeginnen)
• Kühlmittel (häufig sind der Neutronvorsitzende und das Kühlmittel dasselbe, gewöhnlich beides gereinigtes Wasser)
• Kontrollstangen
• Der Reaktorbehälter
• Boiler feedwater pumpt
• Dampfgeneratoren (nicht in BWRs)
• Dampfturbine
• Elektrischer Generator
• Kondensator
• Kühlturm (nicht immer erforderlich)
• Radwaste System (eine Abteilung des Werks, das radioaktive Verschwendung behandelt)
• Das Tanken des Fußbodens
• Verausgabte Kraftstofflache
• Kernsicherheitssysteme
• Reactor Protective System (RPS)
• Notdieselgeneratoren
• Emergency Core Cooling Systems (ECCS)
• Flüssiges Hilfsregelsystem (Notbor-Einspritzung, in BWRs nur)
• Wesentliches Dienstwassersystem (ESWS)
• Eindämmung, die baut
• Kontrollraum
• Notoperationsmöglichkeit
• Kernlehrmöglichkeit (enthält gewöhnlich einen Kontrollraum-Simulator)

Reaktortypen

Klassifikationen

Kernreaktoren werden durch mehrere Methoden klassifiziert; ein kurzer Umriss dieser Klassifikationsmethoden wird zur Verfügung gestellt.

Klassifikation durch den Typ der Kernreaktion

• Atomspaltung. Alle kommerziellen Macht-Reaktoren basieren auf der Atomspaltung. Sie verwenden allgemein Uran und sein Produktplutonium als Kernbrennstoff, obwohl ein Thorium-Kraftstoffzyklus auch möglich ist. Spaltungsreaktoren können grob in zwei Klassen abhängig von der Energie der Neutronen geteilt werden, die die Spaltungskettenreaktion stützen:
• Thermalreaktorgebrauch hat sich verlangsamt oder Thermalneutronen. Fast alle aktuellen Reaktoren sind dieses Typs. Diese enthalten Neutronvorsitzender-Materialien, die Neutronen verlangsamen, bis ihre Neutrontemperatur thermalized ist, d. h. bis sich ihre kinetische Energie der durchschnittlichen kinetischen Energie der Umgebungspartikeln nähert. Thermalneutronen haben eine viel höhere böse Abteilung (Wahrscheinlichkeit) von fissioning das spaltbare Kern-Uran 235, Plutonium 239 und Plutonium 241, und eine relativ niedrigere Wahrscheinlichkeit der Neutronfestnahme durch Uran 238 (U-238) im Vergleich zu den schnelleren Neutronen, die sich ursprünglich aus Spaltung ergeben, Gebrauch von niedrig bereichertem Uran oder sogar natürlichem Uran-Brennstoff erlaubend. Der Vorsitzende ist häufig auch das Kühlmittel, gewöhnlich Wasser unter dem Hochdruck, um den Siedepunkt zu vergrößern. Diese werden durch einen Reaktorbehälter, Instrumentierung umgeben, um den Reaktor, die Strahlenabschirmung und ein Eindämmungsgebäude zu kontrollieren und zu kontrollieren.
• Schnelle Neutronreaktoren verwenden schnelle Neutronen, um Spaltung in ihrem Brennstoff zu verursachen. Sie haben keinen Neutronvorsitzenden, und verwenden sich weniger mäßigende Kühlmittel. Das Aufrechterhalten einer Kettenreaktion verlangt, dass der Brennstoff im spaltbaren Material (ungefähr 20 % oder mehr) wegen der relativ niedrigeren Wahrscheinlichkeit der Spaltung gegen die Festnahme durch U-238 höher bereichert wird. Schnelle Reaktoren haben das Potenzial, um weniger Transuranic-Verschwendung zu erzeugen, weil alle actinides fissionable mit schnellen Neutronen sind, aber sie sind schwieriger zu bauen und teurer, um zu funktionieren. Insgesamt sind schnelle Reaktoren weniger üblich als Thermalreaktoren in den meisten Anwendungen. Einige frühe Kraftwerke waren schnelle Reaktoren, wie einige russische Marineantrieb-Einheiten sind. Der Aufbau von Prototypen geht weiter (sieh schnellen Züchter oder Generation IV Reaktoren).
• Kernfusion. Fusionsmacht ist eine experimentelle Technologie allgemein mit Wasserstoff als Brennstoff. Während nicht passend für die Energieerzeugung Farnsworth-Hirsch fusors verwendet werden, um Neutronradiation zu erzeugen.

Klassifikation durch das Vorsitzender-Material

Verwendet durch Thermalreaktoren:

• Grafit hat Reaktoren gemäßigt
• Wasser hat Reaktoren gemäßigt
• Schwere Wasserreaktoren
• Leichtes Wasser hat Reaktoren (LWRs) gemäßigt. Leichte Wasserreaktoren verwenden gewöhnliches Wasser, um die Reaktoren zu mäßigen und abzukühlen. Wenn bei der Betriebstemperatur, wenn die Temperatur der Wasserzunahmen, seiner Dichte-Fälle und weniger Neutronen, die es durchführen, genug verlangsamt wird, um weitere Reaktionen auszulösen. Dieses negative Feed-Back stabilisiert die Reaktionsrate. Grafit und schwere Wasserreaktoren neigen dazu, mehr gründlich thermalised zu sein, als leichte Wasserreaktoren. Wegen des zusätzlichen thermalization können diese Typen natürlichen Brennstoff des Urans/unbereichern verwenden.
• Leichtes Element hat Reaktoren gemäßigt. Diese Reaktoren werden durch Lithium oder Beryllium gemäßigt.
• Geschmolzene Salz-Reaktoren (MSRs) werden durch leichte Elemente wie Lithium oder Beryllium gemäßigt, die Bestandteile der Matrixsalze des Kühlmittels/Brennstoffs LiF und BeF sind.
• Flüssiges Metall hat Reaktoren wie derjenige abgekühlt, dessen Kühlmittel eine Mischung der Leitung und des Wismuts ist, kann BeO als ein Vorsitzender verwenden.
• Gebrauch der organisch gemäßigten Reaktoren (OMR) biphenyl und terphenyl als Vorsitzender und Kühlmittel.

Klassifikation durch das Kühlmittel

• Wasser hat Reaktor abgekühlt. Es gibt 104 Betriebsreaktoren in den Vereinigten Staaten. Dieser, 69 sind unter Druck gesetzte Wasserreaktoren (PWR), und 35 sind Reaktoren des kochenden Wassers (BWR).
• Unter Druck gesetzter Wasserreaktor (PWR)
• Eine primäre Eigenschaft von PWRs ist ein pressurizer, ein Spezialdruck-Behälter. Der grösste Teil von kommerziellen PWRs und Marinereaktoren verwenden pressurizers. Während der normalen Operation wird ein pressurizer mit Wasser teilweise gefüllt, und eine Dampfluftblase wird darüber durch die Heizung vom Wasser mit untergetauchten Heizungen aufrechterhalten. Während der normalen Operation wird der pressurizer mit dem primären Reaktordruck-Behälter (RPV) verbunden, und die pressurizer "Luftblase" bietet einen Vergrößerungsraum für Änderungen im Wasservolumen im Reaktor. Diese Einordnung stellt auch ein Mittel der Druck-Kontrolle für den Reaktor durch die Erhöhung oder das Verringern des Dampfdrucks im pressurizer das Verwenden der pressurizer Heizungen zur Verfügung.
• Unter Druck gesetzte schwere Wasserreaktoren sind eine Teilmenge von unter Druck gesetzten Wasserreaktoren, den Gebrauch einer unter Druck gesetzten, isolierten Hitzetransportschleife teilend, aber mit schwerem Wasser als Kühlmittel und Vorsitzender für die größeren Neutronwirtschaften bietet er sich.
• Reaktor des kochenden Wassers (BWR)
• BWRs werden durch kochendes Wasser um die Kraftstoffstangen im niedrigeren Teil eines primären Reaktordruck-Behälters charakterisiert. Ein Reaktor des kochenden Wassers verwendet U, bereichert als Uran-Dioxyd als sein Brennstoff. Der Brennstoff wird in Stangen gesammelt, die in Wasser untergetaucht und in einem Stahlbehälter aufgenommen werden. Die Atomspaltung veranlasst das Wasser, zu kochen, Dampf erzeugend. Dieser Dampf fließt durch Pfeifen in Turbinen. Die Turbinen werden durch den Dampf gesteuert, und dieser Prozess erzeugt Elektrizität. Während der normalen Operation wird Druck vom Betrag des Dampfs kontrolliert, der vom Reaktordruck-Behälter in die Turbine fließt.
• Reaktor des Lache-Typs
• Flüssiges Metall hat Reaktor abgekühlt. Da Wasser ein Vorsitzender ist, kann es nicht als ein Kühlmittel in einem schnellen Reaktor verwendet werden. Flüssige Metallkühlmittel haben Natrium, NaK, Leitung, Leitungswismut-Eutektikum, und in frühen Reaktoren, Quecksilber eingeschlossen.
• Natriumsabgekühlter schneller Reaktor
• Leitungsabgekühlter schneller Reaktor
• Benzin ist kühl geworden Reaktoren werden durch ein zirkulierendes träges Benzin, häufig Helium in Hoch-Temperaturdesigns abgekühlt, während Kohlendioxyd in vorigen britischen und französischen Kernkraftwerken verwendet worden ist. Stickstoff ist auch verwendet worden. Die Anwendung der Hitze ändert sich abhängig vom Reaktor. Einige Reaktoren laufen heiß genug, dass das Benzin eine Gasturbine direkt antreiben kann. Ältere Designs führen gewöhnlich das Benzin durch einen Hitzeex-Wechsler, um Dampf für eine Dampfturbine zu machen.
• Geschmolzene Salz-Reaktoren (MSRs) werden durch das Zirkulieren eines geschmolzenen Salzes, normalerweise einer eutektischen Mischung von Fluorid-Salzen wie FLiBe abgekühlt. In einem typischen MSR wird das Kühlmittel auch als eine Matrix verwendet, in der das spaltbare Material aufgelöst wird.

Klassifikation durch die Generation

• Generation I Reaktor
• Generation II Reaktor (aktuellste Kernkraftwerke)
• Generation III Reaktor (Entwicklungsverbesserungen vorhandener Designs)
• Generation IV Reaktor (Technologien noch unter der Entwicklung)

Die "Information IV" - Begriff wurde vom USA-Energieministerium (DOE) synchronisiert, um neue Pflanzentypen 2000 zu entwickeln. 2003 war der French Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA) erst, um sich auf Typen Gen II in der Nucleonics Woche zu beziehen;. zuerst das Erwähnen der Information III war auch 2000 in Verbindung mit dem Start der Generation IV Internationales Forum (GIF) Pläne.

Klassifikation durch die Phase des Brennstoffs

• Fest hat Brennstoff geliefert
• Flüssigkeit hat Brennstoff geliefert
• Wässriger homogener Reaktor
• Geschmolzener Salz-Reaktor
• Benzin hat (theoretischem) Brennstoff geliefert

Klassifikation durch den Gebrauch

• Elektrizität
• Kernkraftwerke
• Antrieb, sieh Kernantrieb
• Kernseeantrieb
• Verschiedene vorgeschlagene Formen des Raketenantriebs
• Anderer Gebrauch der Hitze
• Entsalzen
• Hitze für die Innen- und Industrieheizung
• Wasserstoffproduktion für den Gebrauch in einer Wasserstoffwirtschaft
• Produktionsreaktoren für die Umwandlung von Elementen
• Züchter-Reaktoren sind zum Produzieren mehr spaltbaren Materials fähig, als sie sich während der Spaltungskettenreaktion verzehren (indem sie fruchtbaren U-238 Pu-239 oder Th-232 zu U-233 umwandeln). So kann ein Uran-Züchter-Reaktor, einmal das Laufen, mit natürlichem oder sogar entleertem Uran getankt werden, und ein Thorium-Züchter-Reaktor kann mit dem Thorium getankt werden; jedoch ist ein anfängliches Lager des spaltbaren Materials erforderlich.
• Verschiedene radioaktive Isotope, wie Americium für den Gebrauch in Rauchmeldern und Kobalt 60, Molybdän 99 und andere schaffend, die für die Bildaufbereitung und ärztliche Behandlung verwendet sind.
• Produktion von Materialien für Kernwaffen wie Waffenrang-Plutonium
• Die Versorgung einer Quelle der Neutronradiation (zum Beispiel mit dem pulsierten Gerät von Godiva) und Positron-Radiation (z.B Neutronaktivierungsanalyse und Kalium-Argon, das datiert)
• Forschungsreaktor: Normalerweise Reaktoren, die für die Forschung und Ausbildung, Material-Prüfung oder die Produktion von Radioisotopen für die Medizin und Industrie verwendet sind. Diese sind viel kleiner als Macht-Reaktoren oder diejenigen, die Schiffe antreiben, und viele sind auf dem Universitätscampus. Es gibt ungefähr 280 solches Reaktorfunktionieren in 56 Ländern. Einige funktionieren mit dem hoch bereicherten Uran-Brennstoff, und internationale Anstrengungen sind laufend, um niedrig bereicherten Brennstoff einzusetzen.

Aktuelle Technologien

Es gibt zwei Typen der Kernkraft im aktuellen Gebrauch:

• Das Radioisotop thermoelektrischer Generator erzeugt Hitze durch den passiven radioaktiven Zerfall. Ein Radioisotop thermoelektrische Generatoren ist geschaffen worden, um Raumsonden (zum Beispiel, die Untersuchung von Cassini), einige Leuchttürme in der ehemaligen Sowjetunion und einige Pacemaker anzutreiben. Die Hitzeproduktion dieser Generatoren vermindert sich mit der Zeit; die Hitze wird zur Elektrizität umgewandelt, die die thermoelektrische Wirkung verwertet.
• Atomspaltungsreaktoren erzeugen Hitze durch eine kontrollierte Kernkettenreaktion in einer kritischen Masse des spaltbaren Materials. Alle aktuellen Kernkraftwerke sind kritische Spaltungsreaktoren, die der Fokus dieses Artikels sind. Die Produktion von Spaltungsreaktoren ist kontrollierbar. Es gibt mehrere Subtypen von kritischen Spaltungsreaktoren, die als Generation I, Generation II und Generation III klassifiziert werden können. Alle Reaktoren werden im Vergleich zu Pressurized Water Reactor (PWR) sein, weil das das moderne Standardreaktordesign ist.

; Pressurized Water Reactors (PWR)

:: Diese Reaktoren verwenden einen Druck-Behälter, um den Kernbrennstoff, die Kontrollstangen, den Vorsitzenden und das Kühlmittel zu enthalten. Sie werden abgekühlt und durch Flüssigkeitswasser des Hochdrucks gemäßigt. Das heiße radioaktive Wasser, das den Druck-Behälter verlässt, wird durch einen Dampfgenerator geschlungen, der der Reihe nach eine sekundäre (nichtradioaktive) Schleife von Wasser heizt, um zu dämpfen, der Turbinen führen kann. Sie sind die Mehrheit von aktuellen Reaktoren, und werden allgemein als die sicherste und zuverlässigste Technologie zurzeit in der in großem Umfang Aufstellung betrachtet. Das ist ein Thermalneutronreaktordesign, von denen der neueste der VVER-1200, Fortgeschrittene Unter Druck gesetzte Wasserreaktor und der europäische Unter Druck gesetzte Reaktor sind. USA-Marinereaktoren sind dieses Typs.

; Boiling Water Reactors (BWR)

:: Ein BWR ist einem PWR ohne den Dampfgenerator ähnlich. Ein Reaktor des kochenden Wassers wird abgekühlt und durch Wasser wie ein PWR, aber an einem niedrigeren Druck gemäßigt, der dem Wasser erlaubt, innerhalb des Druck-Behälters zu kochen, der den Dampf erzeugt, der die Turbinen führt. Verschieden von einem PWR gibt es keine primäre und sekundäre Schleife. Die Thermalleistungsfähigkeit dieser Reaktoren kann höher sein, und sie können einfacher, und sogar potenziell stabiler und sicher sein. Das ist ein Thermalneutronreaktordesign, von denen der neueste der Fortgeschrittene Reaktor des Kochenden Wassers und der Vereinfachte Wirtschaftsreaktor des Kochenden Wassers sind.

; Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR)

:: Ein kanadisches Design (bekannt als CANDU), diese Reaktoren sind "schweres Wasser abgekühlt" und - gemäßigte Reaktoren des Unter Druck gesetzten Wassers. Anstatt einen einzelnen großen Druck-Behälter als in einem PWR zu verwenden, wird der Brennstoff in Hunderten von Druck-Tuben enthalten. Diese Reaktoren werden mit natürlichem Uran angetrieben und sind Thermalneutronreaktordesigns. PHWRs kann getankt werden, während an der Vollmacht, die sie sehr effizient in ihrem Gebrauch von Uran macht (berücksichtigt es genaue Fluss-Kontrolle im Kern). CANDU PHWRs sind in Kanada, Argentinien, China, Indien, Pakistan, Rumänien und Südkorea gebaut worden. Indien bedient auch mehrere PHWRs, häufig genannte 'CANDU-Ableitungen', gebaut, nachdem die Regierung Kanadas Kernverkehr mit Indien im Anschluss an 1974 gehalten hat, Buddha Kernwaffentest Lächelnd.

:

; Reaktor Bolshoy Moschnosti Kanalniy (hoher Macht-Kanalreaktor) (RBMK)

:: Ein sowjetisches Design, gebaut, um Plutonium sowie Macht zu erzeugen. RBMKs sind mit einem Grafit-Vorsitzenden abgekühltes Wasser. RBMKs sind in etwas Hinsicht, die CANDU darin ähnlich ist, sie sind refuelable während der Macht-Operation und verwenden ein Druck-Tube-Design statt eines PWR-artigen Druck-Behälters. Jedoch verschieden von CANDU sind sie sehr nicht stabil und groß, Eindämmungsgebäude für sie teuer machend. Eine Reihe von kritischen Sicherheitsfehlern ist auch mit dem RBMK Design identifiziert worden, obwohl einige von diesen im Anschluss an die Katastrophe von Tschernobyl korrigiert wurden. Ihre Hauptanziehungskraft ist ihr Gebrauch von leichtem unbereichertem und Wasseruran. Bezüglich 2010, 11 bleiben offen, größtenteils wegen Sicherheitsverbesserungen und Hilfe von internationalen Sicherheitsagenturen wie die HIRSCHKUH. Trotz dieser Sicherheitsverbesserungen werden RBMK Reaktoren noch als eines der gefährlichsten Reaktordesigns im Gebrauch betrachtet. RBMK Reaktoren wurden nur in der ehemaligen Sowjetunion aufmarschiert.

; Gas Cooled Reactor (GCR) und fortgeschrittener abgekühlter Gasreaktor (AGR)

:: Das ist allgemein Grafit gemäßigt und abgekühlter CO. Sie können eine hohe Thermalleistungsfähigkeit im Vergleich zum PWRS wegen höherer Betriebstemperaturen haben. Es gibt mehrere Betriebsreaktoren dieses Designs größtenteils im Vereinigten Königreich, wo das Konzept entwickelt wurde. Ältere Designs (d. h. Stationen von Magnox) werden entweder geschlossen oder wird in der nahen Zukunft sein. Jedoch haben die AGCRs ein vorausgesehenes Leben von weiter 10 bis 20 Jahren. Das ist ein Thermalneutronreaktordesign. Das Stilllegen von Kosten kann hoch wegen des großen Volumens des Reaktorkerns sein.

; Liquid Metal Fast Breeder Reactor (LMFBR)

:: Das ist ein Reaktordesign, das durch flüssiges Metall, völlig ungemäßigt abgekühlt wird, und mehr Brennstoff erzeugt, als es sich verzehrt. Wie man sagt, "gebären" sie Brennstoff, weil sie fissionable Brennstoff während der Operation wegen der Neutronfestnahme erzeugen. Diese Reaktoren können viel wie ein PWR in Bezug auf die Leistungsfähigkeit fungieren, und verlangen viel Eindämmung des Hochdrucks nicht, weil das flüssige Metall am Hochdruck sogar bei sehr hohen Temperaturen nicht behalten zu werden braucht. MILLIARDE 350 und MILLIARDE 600 in der UDSSR und Superphénix in Frankreich war ein Reaktor dieses Typs, wie Fermi-I in den Vereinigten Staaten war. Der Monju Reaktor in Japan hat eine Natriumsleckstelle 1995 ertragen und wurde im Mai 2010 wiederangefangen. Sie alle verwenden flüssiges Natrium/verwenden. Diese Reaktoren sind schnelles Neutron, nicht Thermalneutrondesigns. Diese Reaktoren kommen in zwei Typen:

::: Leitung hat abgekühlt

:::: Das Verwenden der Leitung als das flüssige Metall stellt ausgezeichnete Strahlenabschirmung zur Verfügung, und berücksichtigt Operation bei sehr hohen Temperaturen. Außerdem ist Leitung zu Neutronen (größtenteils) durchsichtig, so werden weniger Neutronen im Kühlmittel verloren, und das Kühlmittel radioaktiv nicht wird. Verschieden von Natrium ist Leitung größtenteils träge, also gibt es weniger Gefahr der Explosion oder des Unfalls, aber solche großen Mengen der Leitung können von der Toxikologie und den Verfügungsgesichtspunkten problematisch sein. Häufig würde ein Reaktor dieses Typs eine Leitungswismut-Eutektikum-Mischung verwenden. In diesem Fall würde das Wismut einige geringe Strahlenprobleme aufwerfen, wie es nicht ganz als durchsichtig zu Neutronen ist, und zu einem radioaktiven Isotop mehr sogleich umgewandelt werden kann als Leitung. Das russische Alfa Klassenunterseeboot verwendet einen Wismut-abgekühlten schnellen Reaktor als sein Hauptkraftwerk.

::: Natrium hat abgekühlt

:::: Die meisten LMFBRs sind dieses Typs. Das Natrium ist relativ leicht, vorzuherrschen und mit zu arbeiten, und es schafft auch, wirklich Korrosion auf den verschiedenen darin versenkten Reaktorteilen zu verhindern. Jedoch explodiert Natrium, gewaltsam wenn ausgestellt, zu Wasser, so muss Sorge genommen werden, aber solche Explosionen würden nicht gewaltig gewaltsamer sein als (zum Beispiel) eine Leckstelle von überhitzter Flüssigkeit von einem SCWR oder PWR. EBR-I, der erste Reaktor, um ein Kernschmelzen zu haben, war dieses Typs.

; Pebble Bed Reactors (PBR)

:: Diese verwenden Brennstoff, der in keramische Bälle geformt ist, und setzen dann Benzin durch die Bälle in Umlauf. Das Ergebnis ist ein effizienter, niedrige Wartung, sehr sicherer Reaktor mit dem billigen, standardisierten Brennstoff. Der Prototyp war der AVR.

; Geschmolzene Salz-Reaktoren

:: Diese lösen die Brennstoffe in Fluorid-Salzen auf, oder verwenden Fluorid-Salze für das Kühlmittel. Diese haben viele Sicherheitseigenschaften, hohe Leistungsfähigkeit und eine hohe für Fahrzeuge passende Macht-Dichte. Namentlich haben sie keinen Hochdruck oder feuergefährliche Bestandteile im Kern. Der Prototyp war der MSRE, der auch den Kraftstoffzyklus des Thoriums verwendet hat, um 0.1 % der radioaktiven Verschwendung von Standardreaktoren zu erzeugen.

; Aqueous Homogeneous Reactor (AHR)

:: Diese Reaktoren verwenden auflösbare Kernsalze, die in Wasser aufgelöst sind und mit einem Kühlmittel und einem Neutronvorsitzenden gemischt sind.

Zukunft und sich entwickelnde Technologien

Fortgeschrittene Reaktoren

Mehr als ein Dutzend fortgeschrittene Reaktordesigns sind in verschiedenen Stufen der Entwicklung. Einige sind vom PWR, BWR und den PHWR Designs oben evolutionär, einige sind radikalere Abfahrten. Der erstere schließt Advanced Boiling Water Reactor (ABWR) ein, von denen zwei jetzt mit anderen im Bau, und geplantem passiv sicherem Economic Simplified Boiling Water Reactor (ESBWR) und AP1000 Einheiten funktionieren (sieh Kernkraft-2010-Programm).

• Integral Fast Reactor (IFR) wurde gebaut, geprüft und während der 1980er Jahre bewertet und hat sich dann unter der Regierung von Clinton in den 1990er Jahren wegen Kernpolicen der Nichtweitergabe von Atomwaffen der Regierung zurückgezogen. Wiederverwertung verausgabten Brennstoffs ist der Kern seines Designs, und es erzeugt deshalb nur einen Bruchteil der Verschwendung von aktuellen Reaktoren.
• Der Kieselstein-Bettreaktor, High Temperature Gas Cooled Reactor (HTGCR), wird entworfen, so reduzieren hohe Temperaturen Macht-Produktion durch das Erweitern von Doppler des Neutronquerschnitts des Brennstoffs. Es verwendet keramische Brennstoffe, so überschreiten seine sicheren Betriebstemperaturen die Temperaturreihe der Macht-Verminderung. Die meisten Designs werden durch träges Helium abgekühlt. Helium ist Dampfexplosionen nicht unterworfen, widersteht Neutronabsorption, die zu Radioaktivität führt, und löst Verseuchungsstoffe nicht auf, die radioaktiv werden können. Typische Designs haben mehr Schichten (bis zu 7) der passiven Eindämmung als leichte Wasserreaktoren (gewöhnlich 3). Eine einzigartige Eigenschaft, die Sicherheit helfen kann, ist, dass die Kraftstoffbälle wirklich den Mechanismus des Kerns bilden, und eins nach dem anderen ersetzt werden, weil sie alt werden. Das Design des Brennstoffs macht Brennstoff, der teuer neu bearbeitet.
• Small Sealed Transportable Autonomous Reactor (SSTAR) wird in erster Linie erforscht und in den Vereinigten Staaten entwickelt, die als ein schneller Züchter-Reaktor beabsichtigt sind, der passiv sicher ist und entfernt geschlossen werden konnte, im Falle dass der Verdacht entsteht, dass daran herumgebastelt wird.
• Clean And Environmentally Safe Advanced Reactor (CAESAR) ist ein Kernreaktor-Konzept, das Dampf als ein Vorsitzender verwendet — ist dieses Design noch in der Entwicklung.
• Das Selbstregulierende Gemäßigte Wasserstoffkernkraft-Modul (HPM) ist ein Reaktordesign, das vom Los Alamos National Laboratory ausgeht, der Uran hydride als Brennstoff verwendet.
• Unterkritische Reaktoren werden entworfen, um sicherer und stabiler zu sein, aber mehrere Technik- und Wirtschaftsschwierigkeiten aufzustellen. Ein Beispiel ist der Energieverstärker.
• Thorium hat Reaktoren gestützt. Es ist möglich, Thorium 232 in U-233 in zum Zweck besonders entworfenen Reaktoren umzuwandeln. Auf diese Weise kann Thorium, das reichlicher ist als Uran, verwendet werden, um U-233 Kernbrennstoff zu gebären. Wie man auch glaubt, hat U-233 geneigte Kerneigenschaften verglichen mit traditionell verwendetem U-235 einschließlich der besseren Neutronwirtschaft, und die niedrigere Produktion von langen hat Transuranic-Verschwendung gelebt.
• Advanced Heavy Water Reactor (AHWR) — Ein vorgeschlagenes schweres Wasser hat Kernkraft-Reaktor gemäßigt, der das folgende Generationsdesign des Typs PHWR sein wird. Unter der Entwicklung in Bhabha Atomic Research Centre (BARC), Indien.
• KAMINI — Ein einzigartiger Reaktor mit Uran 233 Isotop für den Brennstoff. Gebaut in Indien durch BARC und Zentrum von Indira Gandhi für die Atomforschung (IGCAR).
• Indien plant auch, schnelle Züchter-Reaktoren mit dem Thorium - Uran 233 Kraftstoffzyklus zu bauen. Der FBTR (Schneller Züchter-Testreaktor) in der Operation an Kalpakkam (Indien) verwendet Plutonium als ein flüssiges und Kraftstoffnatrium als ein Kühlmittel.

Generation IV Reaktoren

Generation IV Reaktoren ist eine Reihe theoretischer Kernreaktor-Designs, die zurzeit wird erforscht. Wie man allgemein erwartet, sind diese Designs für den kommerziellen Aufbau vor 2030 nicht verfügbar. Aktuelle Reaktoren in der Operation um die Welt werden allgemein zweit - oder der dritten Generation Systeme mit den Systemen der ersten Generation betrachtet, die vor einiger Zeit pensionierte worden sind. Die Forschung in diese Reaktortypen wurde mit der Generation IV Internationales Forum auf acht Technologieabsichten gestützter (GIF) offiziell angefangen. Die primären Absichten zu sein, um Kernsicherheit zu verbessern, verbessern Sie Proliferationswiderstand, minimieren Sie überflüssige und Bodenschätze-Anwendung, und die Kosten zu vermindern, um solche Werke zu bauen und zu führen.

• Benzin hat schnellen Reaktor abgekühlt
• Leitung hat schnellen Reaktor abgekühlt

Geschmolzener Salz-ReaktorNatriumsabgekühlter schneller Reaktor

• Superkritischer Wasserreaktor
• Sehr hoher Temperaturreaktor

Generation V + Reaktoren

Generation V Reaktoren sind Designs, die theoretisch möglich sind, aber die nicht aktiv betrachtet oder zurzeit erforscht werden. Obwohl solche Reaktoren mit dem Strom oder in der Nähe von der Begriff-Technologie gebaut werden konnten, lösen sie wenig Interesse aus Gründen der Volkswirtschaft, Nützlichkeit oder Sicherheit aus.

• Flüssiger Kernreaktor. Kernkernreaktor von Flüssigkeit des geschlossenen Regelkreises, wo das spaltbare Material geschmolzenes Uran ist, das durch ein Arbeitsbenzin abgekühlt ist, das in durch Löcher in der Basis des Eindämmungsbehälters gepumpt ist.
• Gaskernreaktor. Eine Version des geschlossenen Regelkreises der Kernglühbirne-Rakete, wo das spaltbare Material gasartiges in einem verschmolzenen Kieselerde-Behälter enthaltenes Uran-hexafluoride ist. Ein Arbeitsbenzin (wie Wasserstoff) würde um diesen Behälter fließen und das UV durch die Reaktion erzeugte Licht absorbieren. In der Theorie, mit UF als ein Arbeitsbrennstoff direkt (aber nicht als eine Bühne zu einer, wie jetzt getan wird) würde niedrigere in einer Prozession gehende Kosten und sehr kleine Reaktoren bedeuten. In der Praxis würde das Laufen eines Reaktors an solchen hohen Macht-Dichten wahrscheinlich schwer zu handhabenden Neutronfluss erzeugen.
• EM Gaskernreaktor. Als im Gaskernreaktor, aber mit der Photovoltaic-Reihe, die das UV Licht direkt zur Elektrizität umwandelt.
• Spaltungsbruchstück-Reaktor

Fusionsreaktoren

Kontrollierte Kernfusion konnte im Prinzip in Fusionskraftwerken verwendet werden, um Macht ohne die Kompliziertheiten zu erzeugen, actinides zu behandeln, aber bedeutende wissenschaftliche und technische Hindernisse bleiben. Mehrere Fusionsreaktoren sind gebaut worden, aber bis jetzt hat niemand mehr Thermalenergie 'erzeugt' als elektrische verbrauchte Energie. Trotz der Forschung, die in den 1950er Jahren angefangen hat, wird kein kommerzieller Fusionsreaktor vor 2050 erwartet. Das ITER-Projekt führt zurzeit die Anstrengung, Fusionsmacht zu kommerzialisieren.

Kernbrennstoff-Zyklus

Thermalreaktoren hängen allgemein von raffiniertem und bereichertem Uran ab. Einige Kernreaktoren können mit einer Mischung von Plutonium und Uran funktionieren (sieh MOX). Der Prozess, durch den Uran-Erz abgebaut wird, hat bearbeitet, hat verwendet bereichert, hat vielleicht neu bearbeitet und hat verfügt ist als der Kernbrennstoff-Zyklus bekannt.

Der weniger als 1 % des in der Natur gefundenen Urans ist leicht fissionable U-235 Isotop, und infolgedessen verlangen die meisten Reaktordesigns bereicherten Brennstoff.

Bereicherung schließt Erhöhung des Prozentsatzes von U-235 ein und wird gewöhnlich mittels der gasartigen Verbreitung oder Gaszentrifuge getan. Das bereicherte Ergebnis wird dann in Uran-Dioxyd-Puder umgewandelt, das gedrückt und in die Kügelchen-Form angezündet wird. Diese Kügelchen werden in Tuben aufgeschobert, die dann gesiegelt und Kraftstoffstangen genannt werden. Viele dieser Kraftstoffstangen werden in jedem Kernreaktoren verwendet.

Der grösste Teil von BWR und PWR kommerzielle Reaktoren verwenden Uran, das an ungefähr 4 % U-235 bereichert ist, und einige kommerzielle Reaktoren mit einer hohen Neutronwirtschaft verlangen nicht, dass der Brennstoff überhaupt bereichert wird (d. h. sie können natürliches Uran verwenden). Gemäß der Internationalen Atomenergie-Organisation gibt es mindestens 100 Forschungsreaktoren in der Welt, die durch hoch angetrieben ist, bereicherten (weapons-grade/90 %-Bereicherungsuran). Die Diebstahl-Gefahr dieses Brennstoffs (potenziell verwendet in der Produktion einer Kernwaffe) hat zu Kampagnen geführt, die Konvertierung dieses Typs des Reaktors zu Uran der niedrigen Bereicherung verteidigen (der weniger Bedrohung der Proliferation darstellt).

Spaltbare U-235 und nichtspaltbar, aber fissionable und fruchtbarer U-238 werden beide im Spaltungsprozess verwendet. U-235 ist fissionable durch den thermischen (d. h. schleppend) Neutronen. Ein Thermalneutron ist dasjenige, das sich über dieselbe Geschwindigkeit wie die Atome darum bewegt. Da alle Atome proportional zu ihrer absoluten Temperatur vibrieren, hat ein Thermalneutron die beste Gelegenheit zur Spaltung U-235, wenn es sich mit dieser derselben Schwinggeschwindigkeit bewegt. Andererseits wird U-238 mit größerer Wahrscheinlichkeit ein Neutron gewinnen, wenn sich das Neutron sehr schnell bewegt. Dieses U-239 Atom wird bald in Plutonium 239 verfallen, der ein anderer Brennstoff ist. Pu-239 ist ein lebensfähiger Brennstoff und muss verantwortlich gewesen werden, selbst wenn ein hoch bereicherter Uran-Brennstoff verwendet wird. Plutonium-Spaltungen werden die U-235 Spaltungen in einigen Reaktoren besonders beherrschen, nachdem das anfängliche Laden von U-235 ausgegeben wird. Plutonium ist fissionable sowohl mit schnellen als auch mit thermischen Neutronen, die es Ideal entweder für Kernreaktoren oder für Atombomben machen.

Die meisten Reaktordesigns in der Existenz sind Thermalreaktoren und verwenden normalerweise Wasser als ein Neutronvorsitzender (Vorsitzender bedeutet, dass es das Neutron zu einer Thermalgeschwindigkeit verlangsamt), und als ein Kühlmittel. Aber in einem schnellen Züchter-Reaktor wird eine andere Art des Kühlmittels verwendet, der nicht mäßigen oder die Neutronen unten viel verlangsamen wird. Das ermöglicht schnellen Neutronen vorzuherrschen, der effektiv verwendet werden kann, um ständig die Kraftstoffversorgung wieder zu füllen. Durch das bloße Stellen preiswerten unbereicherten Urans in solch einen Kern wird der non-fissionable U-238 in Pu-239 verwandelt, Brennstoff "gebärend".

Von Kernreaktoren Brennstoff zu liefern

Der Betrag der Energie im Reservoir von Kernbrennstoff wird oft in Bezug auf "Vollmacht-Tage ausgedrückt," der die Zahl von 24-stündigen Perioden (Tage) ist, steht ein Reaktor für die Operation an der Vollmacht-Produktion für die Generation der Hitzeenergie auf dem Plan. Die Zahl von Vollmacht-Tagen in einem Betriebszyklus eines Reaktors (zwischen auftankenden Ausfall-Zeiten) ist im Wert von spaltbarem Uran 235 (U-235) verbunden, der in den Kraftstoffbauteilen am Anfang des Zyklus enthalten ist. Ein höherer Prozentsatz von U-235 im Kern am Anfang eines Zyklus wird dem Reaktor erlauben, für eine größere Zahl von Vollmacht-Tagen geführt zu werden.

Am Ende des Betriebszyklus wird der Brennstoff in einigen der Bauteile "ausgegeben" und wird entladen und durch neue (frische) Kraftstoffbauteile ersetzt, obwohl in der Praxis es die Zunahme von Reaktionsgiften in Kernbrennstoff ist, der die Lebenszeit von Kernbrennstoff in einem Reaktor bestimmt. Lange bevor die ganze mögliche Spaltung, die Zunahme des langlebigen Neutrons stattgefunden hat, behindern fesselnde Spaltungsnebenprodukte die Kettenreaktion. Der Bruchteil des während des Auftankens ersetzten Kraftstoffkerns des Reaktors ist normalerweise ein Viertel für einen Reaktor des kochenden Wassers und ein Drittel für einen Reaktor des unter Druck gesetzten Wassers. Die Verfügung und Lagerung dieses verausgabten Brennstoffs sind einer der schwierigsten Aspekte der Operation eines kommerziellen Kernkraftwerks. Dieser radioaktive Abfall ist hoch radioaktiv, und seine Giftigkeit präsentiert eine Gefahr seit Tausenden von Jahren.

Nicht alle Reaktoren müssen für das Auftanken geschlossen werden; zum Beispiel erlauben Kieselstein-Bettreaktoren, RBMK Reaktoren, geschmolzene Salz-Reaktoren, Magnox, AGR und CANDU Reaktoren Brennstoff, durch den Reaktor ausgewechselt zu werden, während es läuft. In einem CANDU Reaktor erlaubt das auch individuellen Kraftstoffelementen, innerhalb des Reaktorkerns gelegen zu sein, denen am besten im Wert von U-235 im Kraftstoffelement angepasst wird.

Der Betrag der aus Kernbrennstoff herausgezogenen Energie wird seinen burnup genannt, der in Bezug auf die pro anfängliche Einheit des Kraftstoffgewichts erzeugte Hitzeenergie ausgedrückt wird. Brennen Sie aus wird als pro Metertonne anfängliches schweres Metall thermische Megawatt-Tage allgemein ausgedrückt.

Sicherheit

Kernsicherheit bedeckt die Handlungen, die genommen sind, um zu verhindern, Kern- und Strahlenunfälle oder ihre Folgen zu beschränken. Die Kernkraft-Industrie hat die Sicherheit und Leistung von Reaktoren verbessert, und hat neu sicherer vorgehabt (aber allgemein ungeprüft hat) Reaktordesigns, aber gibt es keine Garantie, dass die Reaktoren entworfen, gebaut und richtig bedient werden. Fehler kommen wirklich vor, und die Entwerfer von Reaktoren an Fukushima in Japan haben nicht vorausgesehen, dass ein durch ein Erdbeben erzeugter Tsunami die Aushilfssysteme unbrauchbar machen würde, die den Reaktor nach dem Erdbeben haben stabilisieren sollen. Gemäß UBS AG der Fukushima haben I Kernunfälle darauf in Zweifel gezogen, ob sogar eine fortgeschrittene Wirtschaft wie Japan Kernsicherheit meistern kann. Katastrophale Drehbücher, die Terroristenangriffe einschließen, sind auch denkbar. Eine zwischendisziplinarische Mannschaft von MIT hat eingeschätzt, dass gegeben das erwartete Wachstum der Kernkraft von 2005 - 2055 mindestens vier ernste Kernunfälle in dieser Periode erwartet würden.

Unfälle

Einige ernst Kern- und Strahlenunfälle sind vorgekommen. Kernkraftwerk-Unfälle schließen die Katastrophe von Tschernobyl (1986), Fukushima Daiichi Kernkatastrophe (2011), der Drei-Meile-Inselunfall (1979) und SL-1 Unfall (1961) ein. Atomunterseebootmissgeschicke schließen den K-19 Reaktorunfall (1961), der K-27 Reaktorunfall (1968) und der K-431 Reaktorunfall (1985) ein.

Kernreaktoren sind in die Erdbahn mindestens 34mal gestartet worden. Mehrere mit dem unbemannten Kernreaktor-angetriebenen sowjetischen RORSAT Radarsatellitenprogramm verbundene Ereignisse sind auf verausgabten Kernbrennstoff hinausgelaufen, der in die Atmosphäre der Erde aus der Bahn wiedereingeht.

Natürliche Kernreaktoren

Obwohl von Atomspaltungsreaktoren häufig als seiend allein ein Produkt der modernen Technologie gedacht wird, kamen die ersten Atomspaltungsreaktoren tatsächlich natürlich vor. Ein natürlicher Atomspaltungsreaktor kann unter bestimmten Verhältnissen vorkommen, die die Bedingungen in einem gebauten Reaktor nachahmen. Fünfzehn natürliche Spaltungsreaktoren sind bis jetzt in drei getrennten Erzlagern an der Mine von Oklo in Gabon, dem Westlichen Afrika gefunden worden. Zuerst entdeckt 1972 vom französischen Physiker Francis Perrin sind sie als die Oklo Fossil-Reaktoren insgesamt bekannt. Das Selbstunterstützen von Atomspaltungsreaktionen hat in diesen Reaktoren vor etwa 1.5 Milliarden Jahren stattgefunden, und ist seit einigen hundert tausend Jahren gelaufen, 100 Kilowatt der Macht-Produktion während dieser Zeit im Durchschnitt betragend. Das Konzept eines natürlichen Kernreaktoren wurde schon in 1956 von Paul Kuroda an der Universität Arkansas theoretisiert.

Solche Reaktoren können sich auf der Erde nicht mehr formen: Der radioaktive Zerfall über diese riesige Periode hat das Verhältnis von U-235 in natürlich vorkommendem Uran zu unter dem Betrag reduziert, der erforderlich ist, eine Kettenreaktion zu stützen.

Die natürlichen Kernreaktoren haben sich geformt, als eine am Uran reiche Mineralablagerung überschwemmt mit Grundwasser geworden ist, das als ein Neutronvorsitzender gehandelt hat, und eine starke Kettenreaktion stattgefunden hat. Der Wasservorsitzende würde weg kochen, weil die vergrößerte Reaktion, ihn verlangsamend, wieder und das Verhindern eines Schmelzens zurücktritt. Die Spaltungsreaktion wurde für Hunderttausende von Jahren gestützt.

Diese natürlichen Reaktoren werden von für die geologische radioaktive Müllbeseitigung interessierten Wissenschaftlern umfassend studiert. Sie bieten eine Fallstudie dessen an, wie radioaktive Isotope durch die Kruste der Erde abwandern. Das ist ein bedeutendes Gebiet der Meinungsverschiedenheit, weil Gegner der geologischen Müllbeseitigung fürchten, dass Isotope von der versorgten Verschwendung in Wasserversorgungen enden oder in die Umgebung getragen werden konnten.

Siehe auch

• Fortgeschrittener Testreaktor an Idaho nationales Laboratorium
• Hilfsfeedwater
• Eindämmung, die baut
• Energieentwicklung
• Liste von Kernreaktoren
• Liste von USA-Marinereaktoren
• Listen von Kernkatastrophen und radioaktiven Ereignissen
• Liste von kleinen Kernreaktor-Designs
• Kernseeantrieb
• Kernphysik
• Kernkraft durch das Land
• Kernreaktor-Maschinenbediener-Abzeichen
• Kernreaktor-Physik
• HAUEN SIE AB
• Sicherheitstechnik
• Technologiebewertung
• Enrico Fermi
• Weltkernindustriestatus-Bericht

Links

• Veröffentlichungen auf fortgeschrittenen leichten Wasserreaktoren
• {http://www.nmt.edu/nmt-news/336-2011/4101-uranium-conference-adds-session-reviewing-implications-of-japan-accident "Fügt Uran-Konferenz Diskussion des Unfalls von Japan" }\hinzu
• Reaktorpflanzentechnologieausbildung des Kochenden Wassers — Schließt die PC-basierte BWR Reaktorsimulation Ein.
• Weltkernbrennstoff-Möglichkeiten
• Wie Kernkraft — Howstuffworks.com arbeitet
• Das Kieselstein-Bett Modulreaktor — Whyfiles.org - Auf einem Bett von Kieselsteinen
• Weltkernvereinigung — Wie es Arbeiten
• Eine Debatte: Ist Kernkraft die Lösung der Erderwärmung?
• Vereinigung von Betroffenen Wissenschaftlern, Sorgen re: US-Kernreaktor-Programm
• Die kanadischen häufig gestellten Kernfragen — eine sehr an der Information reiche Quelle über kanadische CANDU Reaktoren.
• Kommentierte Bibliografie auf Kernreaktoren von der Alsos Digitalbibliothek für Kernprobleme
• Fester Bettkernreaktor
• Freeview 'Videokernkraftwerke — was das Problem' ein königlicher Einrichtungsvortrag durch John Collier durch das Wissenschaftsvertrauen von Vega ist.
• Amerikanische Werke und Maschinenbediener
• SCK.CEN belgisches Kernforschungszentrum in Mol.
• Wörterverzeichnis von Kernbegriffen
• Amerikanische Kerngesellschaft — Wörterverzeichnis von Begriffen
• Ein Interaktives VR Panorama der Kühltürme am Temelin Kernkraftwerk, Tschechien
• Kernenergie-Institut — Wie es Arbeiten: Elektrische Energieerzeugung
• Nordkoreas Kernmöglichkeiten durch die Google Erde
• Kommentierte Bibliografie der Kernreaktor-Technologie von der Alsos Digitalbibliothek
• CAREM Kernreaktor
• Die Georeactor Hypothese