Egy atomreaktor beindítása, illetve leállítása hogy történik?

a főbb részletekben elmondom:

a legfontosabb alkotórészek, amik aktívan használnak a reaktor indításánál: fűtőanyag (általában U-235), szabályozó rudak, biztonságvédelmi rudak, indító neutronforrás, moderátoranyag (ez általában víz).

Maga az elosztás függőleges, tehát a fűtőelemrudak és a többi rúd függőlegesen áll, illetve ki-be mozog a reaktorból, ami vízmoderátoros reaktor esetén víz alatt van.

A reaktor nem működő állapotában a szabályozó és biztonságvédelmi rudak (ezek neutronelnyelő tulajdonságúak, például kobalt) be vannak tolva a reaktorba, a neutronforrás pedig nincs.

Első lépésként (feltéve a biztonsági tesztek hosszú sorozatát már megcsinálták) kihúzzák a biztonságvédelmi rudak egy részét. Ezután becsúsztatják az indító neutronforrást, majd a maradék biztonságvédelmi rudakat is kiemelik.

ekkor a reaktro még mindig szubkritikus, azaz magától nem indul meg benne a láncreakció.

A szabályozó rudak egy része automatikus, más része kézi vezérlésű, illetve állítható a kettő között.

Ekkor elkezdik szépen felemelgetni bizonyos magasságokig a szabályozó rudakat, aminek köszönhetően beindul a láncreakció, és a reaktor elkezd melegedni. Ezt hívják szuperkritikus reaktornak, amikor a láncreakció magától zajlik, és a bomlások száma folyamatosan nő. így elkezdődik a reaktor felfűtése, ez tulajdonképpen az indítás. bizonyos teljesítmény elérésekor már az indító neutronforrást kihúzhatják, mert a reaktor önmagát fűti ilyenkor.

Amikor elérik a kívánt teljesítményt, a szabályozó rudakat automata üzemmódba kapcsolják, illetve rögzítik. Ekkor a reaktor elektronikus vezérlése úgy tologatja ki-be a szabályozó rudakat, hogy a teljesítmény állandó legyen, és végül megállapodnak egy bizonyos helyzetben. Ilyenkor a reaktor kritikus, azaz adott idő alatt mindig ugyanannyi hasadás zajlik az uránban.

ha a neutronok árama túl gyorsan nő, vagy túl gyorsan nő a teljesítmény, vagy valamelyik automata szabályozó rúd alsó véghelyzetbe kerül (ami azt jelenti, hogy nem tud jobban becsúszni az aktív zónába, tehát szabályozni tovább nem képes), vagy bármilyen kritikus hiba lép fel, akkor a biztonsági rendszer a szabályozó rudakat és a biztonságvédelmi rudakat is egyből villámgyorsan beejti, vagyis inkább belövi a reaktor aktív zónájába, ami ennek köszönhetően azonnal szubkritikussá válik, és a láncreakció leáll.

Leállításnál vagy egyszerűen, ha gyorsan akarnak dolgozni, biztonságvédelmi jelzéssel a fent említett módon belövik a rudakat, vagy szépen lassan visszaeresztik. A reaktorok úgy vannak tervezve, hogy becsúsztatott rudakkal szubkritikusak legyenek.

Amennyiban valamilyen hiba folytán a rudakat mégsem lehet beejteni, és a reaktor teljesítménye brutálisan megszalad, akkor pedig úgy felmelegszik a reaktor, hogy a víz elkezd párologni, aminek köszönhetően a nem tudja többé moderálni a gyors hasadási neutronokat, azaz nem működik tovább moderátoranyagként, akkor azért fog leállni a láncreakció, mert a neutronok kiszaladnak a reaktorból, és nem hasítanak további magokat. De ilyen súlyos hiba tudtommal még nem fordult elő eddig, Csernobilnál pedig nem víz volt a moderátoranyag, hanem grafit, aminél nincs meg ez a negatív visszacsatolás (a grafit nem párolog el).

Az indító neutronforrást a szabályozó rudakhoz hasonlóan, egy csövön engedik le, illetve húzzák ki, amiket kifejezetten erre a célra építenek a reaktorba.

Kétféle indító neutronforrás létezik: elsődleges és másodlagos. Az elsődlegeseket használják az ún. friss reaktoroknál (amiket még egyszer sem indítottak el), de általánosságban is lehetne őket használni. Az elsődleges neutronforrás lehet kalifornium-252, vagy plutónium-238-berillium, ugyanez plutónium-239-cel, vagy amerícium-berillium. Ezeket az első felfűtések után eltávolítják, mert képesek befogni a szabad neutronokat, amitől elbomlanak, és így a reaktorban lévő nagy neutronáram csökkenti az élettartamukat.

A másodlagos neutronforrások eredetileg semlegesek, és nem sugároznak. Ezeket először egy felfűtött reaktorral felaktiválják, azaz neutronnal besugározzák, aminek hatására radioaktívvá válik. Ez azért is jó, mert a használatuk során folyton neutronsugárzás éri őket, így rendszeres használatuk során nem csökken az élettartam, mert mindig keletkezik benne elég radioaktív mag, ami később elhasadhat.

Ilyen másodlagos neutronforrás például antimon-berillium forrás. A sugárzás hatására az antimon befog egy neutront, amitől megnő a tömegszáma, és radioaktív gamma-sugárzó lesz. A kibocsátott gamma sugárzás kölcsönhatásba lép a berillium-9-cel, gerjeszti az atommagját, ami ennek hatására neutront bocsát ki.

Használhatunk még bór-11-et, ami alfa sugárzás hatására nitrogén-15-té alakul, ami egy neutron kibocsátásával stabil 14-es nitrogénné bomlik. A nehézvízben található deutérium is gamma sugárzás hatására hidrogénné bomlik, így egy neutron szabadon marad.

"A lényeg: Lezáráskor az uránrudak közé grafit rudak kerülnek(süllyesztik) így nem "látják egymást" és nem "röpködnek" a neutronok az uránrudak között,mert a grafit megállítja ezen neutronokat.A grafit rudak felemelésével kezdődik a reakció,és ezzel is szabályozzák ugyanakkor a felszabaduló energia mennyiségét,azaz növelhető,csökkenthető...az uránatomokba ütköző neutron számának mennyiségével. A reaktorban lévő urán egy sor bomláson megy át,míg annyira ki nem szegényedik hasadó anyagban,hogy már elégtelen hőtermelést okoz.

A bomlás legesleg végén tiszta ólom lesz az uránból,ami (igen hosszú idő alatt) egy folyamatos mennyiségi arányban szép lassan változik,uránból az ólom javára.

Ez az alapvető mechanizmus."

Ebben a postban irgalmatlan nagy baromságok vannak.

1.) Grafitot moderátorként használtak az első (és sajnos több szovjet, pl. a csernobili) atomerőműben. Vagyis a grafit lassítja a neutronokat, amelyek így képesek hasítani a 235-ös uránt és fokozódik a láncreakció.

2.) Az urán nem bomlik (na jó, bomlik is, de az elhanyagolható), hanem hasad, vagy nagyobb elemmé alakul át. A hasadás adja az energiát. A fűtőanyag 4-5%-a 235-ös urán, a többi 238-as. A 4-5 éves ciklus során a 235-ös urán elhasad céziummá, jóddá, xenonná, stb., a 238-as kis része pedig 239-es plutóniummá. Ez utóbbi is hasadóképes, úgyhogy ma már vannak urán-plutónium tartalmú fűtőanyagok (MOX), amiket "kiégett" urán fűtőanyagból állítanak elő (ez a reprocesszálás). A MOX-ban hasad a plutónium is, az urán is, a 238-as urán meg szépen hízik 239-es plutóniummá, úgyhogy több ciklust is lehet csinálni vele.