Kärnreaktor
Den här artikelnbehöver fler eller bättrekällhänvisningarför att kunnaverifieras.(2012-04) Åtgärda genom att lägga till pålitliga källor (gärna som fotnoter). Uppgifter utan källhänvisning kanifrågasättasoch tas bort utan att det behöver diskuteras pådiskussionssidan. |
Enkärnreaktor(i äldre svenskaatommila[1]ellermila[2]) är en anordning där en kontrolleradkedjereaktionmed kärnklyvning upprätthålls. Kärnreaktorer finns för olika användningsområden och med olika konstruktionsprinciper.
Den vanligaste användningen av kärnreaktorer är som landbaserad energikälla för att produceraelkraft,men i vissa fall även för att driva fartyg. Värmen från kärnreaktionen alstrar ånga som driverångturbinersom i sin tur driver generatorer eller propellrar.[3]Vid omvandlingen av värmeenergi till mekanisk energi går normalt cirka 2/3-delar av energin förlorad i spillvärme, medan cirka 1/3-del nyttiggörs för elproduktion eller propulsion.[4]
Funktionsprincip
[redigera|redigera wikitext]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/15/Nuclear_fission.svg/250px-Nuclear_fission.svg.png)
I en kärnreaktor sker kärnreaktioner varvid energi frigörs. Den vanligaste reaktionen är klyvning avuran-235-atomer.Klyvningenåstadkoms genom att urankärnorna träffas avneutroner.När en atomkärna träffas av en neutron med lämplig hastighet, kan den klyvas till två lättare atomkärnor samt 2-3 stycken nya neutroner. De i klyvningen uppkomna kärnorna är i allmänhet instabila och avger strålning och energi när de sönderfaller till stabilaisotoper.Klyvnings- eller fissionsprodukterna har en lägrebindningsenergiän urankärnorna och neutronerna, och därmed frigörs energiöverskottet somvärmeenergi.
Vid klyvning av en kärna uran-235 uppstår normalt 2-3 nya neutroner, som sedan kan starta nya reaktioner med andra atomkärnor. Så kalladefördröjda neutronerutgör ca 1 % av neutronerna, som bildas av kärnklyvning och de möjliggörmekaniskreglering av reaktorn.
Vid drift vid en viss effektnivå kommer varje kärnklyvning i medeltal ge upphov tillenneutron, som orsakaren ny klyvning,och det sker ett konstant antalklyvningarper tidsenhet. Skulle varje klyvning ge upphov till mer än en ny klyvning så accelererar processen och ger en ökande effekt, och processen är överkritisk vilket måste begränsas innan effekten blivit alltför hög. Omvänt riskerar processen att dö ut, om andelen klyvningsinducerande frigjorda neutroner är för låg.
För att reglera kvoten använder manstyrstavar,som kan föras in i härden och minska mängden klyvningsbenägna neutroner. Stavarna innehåller neutronabsorberande ämnen, till exempelbor,kadmiumellerhafnium,vilka har förmågan att bromsa upp neutronerna så att klyvning begränsas eller förhindras. Stavarna är anordnade så att de vid oförutsedda händelser automatiskt skjuts in i härden för att göra reaktorn underkritisk. Många reaktorer har även kompletterande system för att mata in borerat vatten.[3]
Reaktorgenerationer
[redigera|redigera wikitext]Allt efter anläggningarnas ålder och tekniska status brukar man tala om skilda generationer.
- Generation 1:Denförsta generationens reaktoreravser försöks- och demonstrationsanläggningar från 1950- och 60-talen. Dessa har i allmänhet tagits ur drift.
- Generation 2:De äldre kommersiella, fullskaliga kärnkraftverk med olika typer av säkerhetssystem, som i dag är i produktion, ärandra generationens reaktorer.Samtliga svenska kärnkraftverk hör till denna kategori, men har fått förbättrad säkerhet genomhaverifilter(drifttaget 1989) ochoberoende härdkylning(planerad drifttagning 2021).
- Generation 3:Dentredje generationens reaktorerär modernare anläggningar som har säkerhetssystem som även under stora störningar ska kunna klara stora härdskador med små utsläpp samt till exempel påflygning med trafikflygplan. Exempel på denna reaktortyp ärEPRsom 2019 tagits i drift i Kina samt (2019) är under uppförande i Flamanville i Frankrike ochOlkiluoutoi Finland.
- Generation 4:Denfjärde generationens reaktorerär fortfarande (2019) påforskning och utvecklingsstadietoch väntas kunna utnyttja bränslet upp till 100 gånger effektivare än dagens reaktorer och ge mindre mängder långlivat avfall.
Reaktortyper
[redigera|redigera wikitext]Inom de olika generationerna finns ett antal skilda reaktortyper och de kan delas upp på flera olika sätt.
Typ av kärnreaktion
[redigera|redigera wikitext]Dagens kärnreaktorer använderfissionför att producera energi och man kan använda enmoderator[5]för att få termiska neutroner (termisk reaktor) eller utan moderator för snabba neutroner (snabb reaktor). Andraklyvbara ämnensomtoriumkan användas i kärnkraftverk tillsammans meduran.Tidigare forskning har bedrivits iTysklandoch USA, men idag ärIndienmed sina stora toriumreserver det land, som mest intensivt forskar kring att använda torium somkärnbränslei stor skala. Indiens kärnkraftsprogram är inriktat på att slutligen uteslutande använda torium och fasa ut uran.Carlo Rubbiahar också förespråkat en kommande generation baserad på torium. En variant baseras påacceleratordrivna systemmed enunderkritisk reaktor.
Vätekunde i teorin användas som kärnbränsle, medfusion,men de praktiska problemen har inte lösts. Forsknings- och enstaka demonstrationsanläggningar för fusion finns, men de kan inte producera något nettotillskott av energi.
Vedertagna, oftast engelskspråkiga, förkortningar anges med versaler nedan.
Typ av moderatormaterial
[redigera|redigera wikitext]- Vattenmodererade
- Grafitmodererad reaktor
- Magnox-reaktor
- Avancerad gaskyld reaktor(AGR)
- RBMK
- Pebble bed-reaktor(PBMR)
- Smält salt-reaktorer (MSR)
- Icke modererade, snabba
- SSTAR
- Flytande metall-reaktorer (LMFR)
Typ av kylmedel
[redigera|redigera wikitext]- Vatten
- Tryckvattenreaktor(PWR)
- Kokvattenreaktor(BWR)
- Flytande metall (LMFR)
- Bridreaktor[förtydliga]
- Natriumkylda reaktorer
- Blykylda reaktorer
- Gaskyld Reaktor (HTGR)
- Gas (GCR)
- Luftkylda reaktorer
- Koldioxidkylda reaktorer
- Magnox
- Avancerad gaskyld reaktor
- Heliumkylda reaktorer
- Pebble bed modular reactor (PBMR)
Indelning efter bränslets fas
[redigera|redigera wikitext]- Fast
- Flytande
- Gas
Användningsområde
[redigera|redigera wikitext]- Elproduktion ikondenskraftverk(99 %)
- Kombinerad produktion av el ochfjärrvärme(1 %), för närvarande endastBilibino kärnkraftvärmeverk
- Produktion av
- Bränsle tillkärnvapen
- Radionuklider till medicinska tillämpningar
- Forskning
- Mobila reaktorer
- SSTAR
- Flytande kärnkraftverk
- Framdrift avfartyg
Enligt kylmedium och moderator
[redigera|redigera wikitext]Om man sorterar efter kylmedium och moderator, kan man skapa nedanstående tabell. Observera att de båda utgörs av samma ämne i många vanliga reaktortyper.
- Vattenkylda reaktorer (Lättvatten om inte annat anges)
- Gaskylda reaktorer(GCR, oftast grafitmodererade)
- Hög Temperatur Gaskyld Reaktor (HTGR)
- Luftkylda reaktorer
- Koldioxidkylda reaktorer
- ExempelMagnox
- Heliumkylda reaktorer
- Exempel PBMR
- Smält salt-reaktorer(MSR, oftast grafitmodererade)
- Flytande metall-reaktorer (LMFR, som också arbetar med snabba neutroner och därför saknar moderator)
- Blykylda reaktorer
- Natriumkylda reaktorer
Se även
[redigera|redigera wikitext]- Fjärde generationens reaktor
- Forskningsreaktor
- Kärnkraftverk
- Slutförvaring av radioaktivt avfall
- Kärnfusion
Referenser
[redigera|redigera wikitext]- ^”57 (Tysk-svensk ordbok)”.runeberg.org.8 augusti 1965.https://runeberg.org/desv1965/0073.html.Läst 27 maj 2020.
- ^"Mila".Synonymer.se. Läst 2012-09-26.
- ^ [ab]”Reactor Protection & Engineered Safety Feature Systems”.The Nuclear Tourist.http://www.nucleartourist.com/systems/rp.htm.Läst 1 april 2011..
- ^”How nuclear power works”.HowStuffWorks.com.http://science.howstuffworks.com/nuclear-power3.htm.Läst 1 april 2011.
- ^”DOE Fundamentals Handbook: Nuclear Physics and Reactor Theory”(PDF). US Department of Energy. Arkiverad frånoriginaletden 23 april 2008.https://web.archive.org/web/20080423194722/http://www.hss.energy.gov/NuclearSafety/techstds/standard/hdbk1019/h1019v2.pdf.Läst 1 april 2011.
|
|