Nükleer Reaktörlerin Gözden Geçirilmesi: Nükleer reaktör, nükleer reaksiyonu gerçekleştirmek ve sürdürmek için kullanılan bir kaptır. Bir nükleer reaktör, diğer şeylerin yanı sıra buharla çalışan hava aracı mancınıklarına, büyük gemilere, denizaltılara ve bölgesel ısıtma sistemlerine güç sağlamak için kullanılabilir.
Nükleer fisyon, bir nükleer reaktörün çalışmasının altında yatan temel süreçtir. Nükleer fisyonda, ağır bir elementin çekirdeğine bir nötron çarparak birkaç küçük çekirdeğe bölünmesine neden olur. Üretilen parçaların hepsi aynı elementten olmadığı için bu bir nükleer transmutasyon sürecidir.
Aşağıdaki bölümler çoğu nükleer reaktör tipinde bulunur:
Yakıt
Moderatör
Kontrol Çubukları
Soğutma sıvısı
Basınçlı Kap
Buhar Jeneratörü
Muhafaza Ünitesi
Yakıt: Uranyum, nükleer reaktörlerde en sık kullanılan yakıttır. Yakıt çubukları olarak da bilinirler çünkü bir çubuk oluşturmak için tüplerin uranyumla doldurulmasıyla yapılırlar. Nükleer reaktör ilk kez kullanılıyorsa reaksiyonu başlatmak için bir nötron kaynağı gereklidir. Tipik olarak, alfa yayıcı olduğu bilinen maddeler nötron kaynaklarının yakınında bulunur. Alfa bozunmasının bir sonucu olarak kaynaktan nötronlar salınır. Reaktör birden fazla kez çalıştırıldığında nükleer reaksiyonu başlatmak için yeterli nötron bulunur.
Moderatör: Nötronlar çekirdekten çok hızlı hareket ederek ayrılırlar, bu da onların daha fazla fisyonu tetiklemesini engelleyebilir. Moderatörler nötronları yavaşlatmak için kullanılır, böylece fisyonu tetikleyebilirler, bu da fisyon oranını artırır. Reaktör tamamen moderatör malzeme ile doldurulur. Su, grafit veya ağır su kabul edilebilir ikamelerdir.
Kontrol Çubukları : Nötron emici malzemeden oluşan ve silindir şeklinde olan malzemelerdir. Reaktörün çubuklarını indirerek veya çekerek reaksiyon hızını düzenlemek için kullanılırlar. Bazı nötronlar gecikmeli olarak salındığı için kontrol çubukları kullanılır. Kontrol çubukları, devam eden nükleer reaksiyonları bile durdurma kapasitesine sahip oldukları için krizlerde özellikle yararlıdır.
Soğutma sıvısı: Reaktörün çekirdeğinde gerçekleşen nükleer fisyon reaksiyonu büyük miktarda ısı üretir. Bir soğutucunun görevi bu ısıyı uzaklaştırmaktır. Isıyı uzaklaştırmanın amacı, reaktörün iç kısmının çekirdeğin iç bileşenlerini eritecek kadar ısınmasını önlemektir. İkincil amacı ise ısıyı suya aktararak buhara dönüştürülmesini sağlamaktır.
Basınçlı kap: Reaktörün çekirdeğinin yanı sıra tüm iç bileşenlerini, soğutucuyu ve dağıtım sistemini barındıran oldukça büyük ve sağlam bir kaptır.
Buhar Jeneratörü: Bazı reaktörlerde, buhar üretmek için ısının suya aktarıldığı ısı eşanjörleri de dahil olmak üzere soğutma sıvısı sağlamak için ek sistemler bulunur. Çekirdeğin etrafında dolaşan soğutma sıvısı bazı reaktör tasarımlarında buhara dönüşür. Bu durumlarda, soğutucu iletim boruları oldukça dayanıklıdır.
Muhafaza Ünitesi : Nükleer reaktörün ve buhar jeneratörünün tüm bileşenleri büyükçe bir bina tarafından muhafaza edilir ve örtülür. Birkaç metre kalınlığındaki muhafaza duvarları, reaktörde sorun yaşanması durumunda herkesi radyasyonun etkilerinden korumak için bu şekilde inşa edilmiştir.
Basınçlı Su Reaktörü
Nükleer Reaktörlerin Özeti Basınçlı Su Reaktörü
Günümüzde kullanılan en yaygın nükleer reaktör tasarımlarından biri basınçlı su reaktörüdür. Birincil ve ikincil soğutma sıvısı döngülerine sahiptirler. Birincil döngü nükleer reaktörün çekirdeğine yakın bir yerde bulunur. Buhar jeneratörünün yakınında ise ikincil döngü yer alır.
Birincil soğutma döngüsündeki su, çekirdekteki nükleer reaksiyon çok fazla ısı ürettiğinde kaplamadan termal iletim yoluyla ısıtılır. İşlem sırasında aşırı derecede sıkışır. Bir ısı eşanjörü olan buhar jeneratörü daha sonra bu soğutucuyu alır. İçinde düşük basınçlı su bulunur. Isı değişimi gerçekleştiğinde buhar üretilir.
Basınçlı buharın bir elektrik jeneratörüne bağlı bir türbinden geçmesinin ardından elektrik üretilir. Elektriği iletmek için, bu elektrik jeneratörü bir güç şebekesine yeniden bağlanır.
Kaynak: chemicalengineeringworld
