Reactorul Nuclear

Scurt istoric

Progresele înregistrate în domeniul nuclear, care au acumulat cu descoperirea în 1938 de cǎtre Hahn Meinter a reacţiei de fisiune în lanţ, au condus la punerea în funcţiune la 2 decembrie 1942, în timpul celui de al doilea rǎzboi mondial, a primului reactor nuclear, de cǎtre Fermi, la Chicago (S.U.A.).

Consecinţele imprevizibile ale acestei descoperiri au avut ca prim rezultat construirea bombei atomice şi efectuarea primei explozii nucleare experimentale în anul 1945, de cǎtre S.U.A., în New Mexico, urmatǎ de desoperirea reacţiilor termonucleare şi a bombei atomice cu hidrogen.

Construirea reactorilor nucleari şi posibilitatea de a utiliza aceste instalaţii pentru a produce energie electricǎ în cantitate mare, au transferat apoi problema protecţiei contra radiaţiilor.

Ce este reactorul nuclear?

Reactorul nuclear este o instalaţie în care este iniţiată o reacţie nucleară în lanţ controlată şi susţinută la o rată staţionară (în opoziţie cu o bombă nucleară, în care reacţia în lanţ apare într-o fracţiune de secundă şi este complet necontrolată).

Reactoarele nucleare sunt folosite pentru numeroase scopuri. Cea mai semnificativă utilizarea curentă este pentru generarea de putere electrică.

Reactoarele de cercetare sunt folosite pentru producerea de izotopi şi pentru experimente cu neutroni liberi. O altă utilizare militară este propulsia submarinelor şi a vapoarelor

În mod curent, toate reactoarele nucleare comerciale sunt bazate pe fisiunea nucleară şi sunt considerate problematice datorită nesiguranţei lor şi riscurilor asupra sănătăţii. Din contra, alţii consideră centrala nucleară ca fiind o metodă sigură şi nepoluantă de generare a electricităţii.

Componentele reactorului

Un reactor nuclear se compune din:

zona activǎ;

materialele de susţinere;

reflectorul de neutroni ;

barele de reglare şi control;

fluidul de rǎcire ;

blindajul de protecţie biologicǎ a personalului care lucreazǎ în acest loc.

De asemenea, reactorul este prevǎzut cu o serie de canale de iradiere experimentalǎ, prin care se introduc diferite ţinte ce se expun reacţiilor nucleare date.

Zona activǎ

Reprezintǎ partea principalǎ a unui reactor nucler, în care se realizeazǎ reacţia de fisiune în lanţ. Aici se gaseşte atât combustibil nuclear cât şi moderatorul, care se pot afla într-un amestec intim (reactor omogen) sau pot fi separaţi (reactorul eterogen).

Materialul combustibil nuclear este reprezentat prin izotopii fisionabili sub neutroni termici sau sub neutroni rapizi şi se gaseşte în formǎ metalicǎ sau în diferite combinaţii chimice: oxizi, carburi, sǎruri etc.ale acelui metal.

El poate fi în stare solidǎ, respectiv în stare elementarǎ sau de dioxid, sub formǎ de bare, ţevi sau plǎci, imbrǎcate intr-un material (teacǎ) de protecţie, sub formǎ de soluţii de sǎruri de uraniu sau plutonil (azotaţi, sulfaţi) dizolvate în apǎ sau apǎ grea, care se circulǎ prin zona activǎ, sau sub formǎ gazoasǎ care circulǎ asemǎnǎtor cu combustibilii nucleari lichizi. Combustibilul cel mai utilizat în reactoarele nucleare este uraniul natural cu conţinutde 0.7% , sub formǎ metalicǎ. În reactoarele cu apǎ sub presiune (REP) se utilizeazǎ uraniu îmbogǎţit cu 3% , sub formǎ de dioxid, UO2.

Materialele structurale care intrǎ în constucţia zonei active a reactorului au rolul

sa susţinǎ materialele fisionabile sub formǎ de teci sau mantale, ori fiind utilizate la

confecţionarea valvelor şi a diverselor macanisme.

Materialele de reglare a puterii reactoarelor

Se remarcǎ prin secţiune eficace de capturǎ a neutronilor foarte mare. Prin introducerea sau scoaterea din zonǎ activǎ, ele regleazǎ funcţionarea reactorelor nucleare, iar în caz de accidente le poate opri instantaneu. Printre materialele cele mai utilizate în acest scop, sub formǎ de bare, se aflǎ aliajele sau unele combinaţii de bor, cadmiu sau hafniu.