Tipa atomelektrejo en
Grafenrheinfeld
(
Germanujo
)
Nuklea reakciujo
(au
reaktoro
[1]
) estas aran?a?o, en kiu
nuklea ?ena reakcio
okazas kaj povas esti kontrolata kaj regata.
La nomo same aplikeblas al reakciujoj kie malpezaj elementoj kunfandi?as kaj ekkonsistigas pli pezajn atomojn, kaj al reakciujoj kie pezaj elementoj (ekz.
uranio
) fendi?as en malpezajn atomojn. Nuntempe (
en 2010
), dum oni da?re klopodas (ekz. la
ITER
-a projekto) eltrovi manieron efektivigi la unuan procezon, kiu estas teorie imagebla, en la reala vivo nur ekzistas reakciujoj, kiuj profitas tiun ?i lastan manieron produkti energion.
Nukleaj reakciujoj utilas kaj por produkti energion en
atomcentralo
, kaj por funkciado de
?ipoj
,
submar?ipoj
a?
satelitoj
, kaj por produkti materialojn uzotajn a? uzeblajn por nuklea armilaro, kaj por elsendo de
partikla radiado
a?
radiaktivaj
izotopoj
.
Atomelektrejo povas konsisti el unu a? pliaj reakciujoj.
Oni taksas, ke la unuaj nukleaj reakciujoj esti?is nature anta? ?irka? 1,7 miliardoj da jaroj. En
gabonaj
minejoj oni efektive eltrovis ku?ejojn de
uranio
kun rimarkinde sufi?e alta centono da
235
U: eblas klarigi la eltrovon nur supozante, ke pro hazarda amasi?o de sufi?a kvanto da
uranio
, kaj danke al ?eesto de likva
akvo
, nature okazis atomfendi?o. Tia hazarda ekokazo de nuklea reakcio nuntempe ne plu eblas, ?ar la plejparto el la tiama
235
U jam
disfalis
, kaj hazarda amasi?o de sufi?a kvanto da tiu elemento en limitiga regiono de la terkrusto nun malver?ajnas.
La unua homfarita nuklea reakciujo estis konstruita en
Usono
en
1942
, en la
Universitato de ?ikago
, de teamo estrita de
Enrico Fermi
kaj
Leo Szilard
. Estis amaso da 6
tunoj
da
uranio
, 34 tunoj da urania
oksido
kaj 400 tunoj da
grafito
. ?i produktis nur 0,5
vatojn
da energio, sed sufi?is por pravigi la tiam pioniran teorion pri nuklea fendi?o, kaj rolis kiel eksperimenta ?ablono por la reakciujoj produktantaj
plutonion
por la
atombomboj
en la kadro de la
Projekto Manhattan
.
La unua
franca
nuklea reaktoro estis kunstruita en
Fontenay-aux-Roses
(
Hauts-de-Seine
) de
Lew Kowarski
kaj
Frederic Joliot-Curie
en
1948
.
En la tiama
Sovetunio
, la reaktoro de
Obninsk
(en la hodia?a
Rusio
), konstruita en
1954
, konsistigis la unuan
atomenergiejon
, tio estas, aparataro por produkti
elektran energion
el
atoma energio
. ?i produktis kvin
megavatojn
da energio dum 48 jaroj.
La? la oficialaj statistikoj de
Internacia Atomenergia Agentejo
(IAEA), je la
31-an de decembro
2009
funkciadis 443 nukleaj reakciujoj kaj 56 estis konstruataj, ?efe en
?inio
,
Barato
,
Rusio
kaj
Sudkoreio
. 142 pliaj reakciujoj estis planataj kaj 327 estis proponataj.
[2]
Fisio de atomkerno (ne?tronoj estas bilditaj kiel bluaj rondetoj)
Nuklea reaktoro uzas nuklean
fision
.
Tiu fenomeno okazas, kiam peza
atomkerno
, trafite de
ne?trono
dividi?as en plurajn kernojn pli malpezajn, ellasante plurajn ne?tronojn kaj grandan energion.
Povas esti
spontanea fisio
, sed praktike preferi?as la
induktata fisio
, en kiu la ne?tronoj el?etitaj de fisianta kerno estigas la fision de aliaj kernoj, per
?ena reakcio
.
La plej uzataj fisieblaj elementoj estas
uranio
-235 kaj
plutonio
-238.
Ekzemplo de urania fisio:
+
energio
La energio retrovi?as sub formo de
kineta energio
de la la fisiaj produktoj (kernoj de
kriptono
kaj
bario
en nia ekzemplo), kaj de la ne?tronoj, kiuj per koliziado kun la ?irka?a materio kreas
varmon
, utilan ekzemple por boligi akvon de
vaporkaldrono
.
Bolakva reaktoro
: (1) stango por ur?a halto; (2) regada stango; (3) fisiebla materio kaj moderigilo; (4) kontra?-radiada ?irmilo; (5) eliro de vaporo; (6) eniro de akvo; (7) termika ?irmilo
Por ke la ?ena reakcio pluu, la elsenditaj ne?tronoj estigu aliajn fisiojn. La problemo estas, ke la ne?tronoj ?us kreitaj havas energion tro altan por esti facile sorbitaj de la fisiaj kernoj. Necesas malplirapidigi la ne?tronojn per
moderigilo
. Ne?tronoj estas malrapidigataj ?is rapido, kiu estas tiu de la termika movi?o de molekuloj. Pro tio oni parolas pri
"termikigo de la ne?tronoj
".
Por ke la
?ena reakcio
ne kresku pli ol kontroleble, necesas forigi la troajn ne?tronojn. La ?eesto de materio sorbanta la ne?tronoj malhelpas la ?enan reakcion. Oni uzas elementojn, kiuj kapablas bone sorbi la ne?tronojn, kiel ekzemple
kadmion
,
gadolinion
a?
boron
. Tiaj elementoj estas uzataj en formo de stangoj. La reaktoro estas regata per la enmeto a? la formeto de tiuj
reguligaj stangoj
en sia "koro".