Δεν είναι τόσο καταστροφικό όσο ακούγεται
Η χρήση του όρου "κρισιμότητα" μπορεί να φαίνεται αντίθετη-διαισθητική ως ένας τρόπος να περιγραφεί η κανονικότητα. Στην καθημερινή ομιλία, η λέξη περιγράφει συχνά καταστάσεις με πιθανότητες καταστροφής. Εντούτοις, στο πλαίσιο της πυρηνικής ενέργειας, η "κρισιμότητα" δείχνει ότι ένας αντιδραστήρας λειτουργεί με ασφάλεια.
Η κρισιμότητα είναι μια ισορροπημένη κατάσταση
Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούν ράβδους καυσίμου ουρανίου - μακρινούς, λεπτούς, μεταλλικούς σωλήνες ζιρκονίου που περιέχουν σφαιρίδια σχάσιμου υλικού - για τη δημιουργία ενέργειας μέσω της σχάσης. Η σχάση είναι η διαδικασία διαίρεσης των πυρήνων ατόμων ουρανίου για την απελευθέρωση νετρονίων που με τη σειρά τους διασπούν περισσότερα άτομα απελευθερώνοντας περισσότερα νετρόνια. Η κρισιμότητα σημαίνει ότι ένας αντιδραστήρας ελέγχει μια παρατεταμένη αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης, όπου κάθε γεγονός σχάσης απελευθερώνει έναν επαρκή αριθμό νετρονίων για να διατηρήσει μια συνεχιζόμενη σειρά αντιδράσεων.
Στην ισορροπημένη κατάσταση κρισιμότητας, οι ράβδοι καυσίμων μέσα σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα παράγουν και χάνουν σταθερό αριθμό νετρονίων και το πυρηνικό ενεργειακό σύστημα είναι σταθερό.
Η σχάση παράγει μεγάλη ενέργεια με τη μορφή πολύ υψηλής θερμότητας και ακτινοβολίας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αντιδραστήρες στεγάζονται σε δομές σφραγισμένες κάτω από πυκνούς μεταλλικούς θόλους από σκυρόδεμα. Οι μονάδες ηλεκτροπαραγωγής χρησιμοποιούν αυτή την ενέργεια και θερμότητα για να παράγουν ατμό για να κατευθύνουν γεννήτριες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.
Έλεγχος κρισιμότητας
Όταν αρχίζει ένας αντιδραστήρας, ο αριθμός των νετρονίων αυξάνεται αργά με ελεγχόμενο τρόπο. Οι ράβδοι ελέγχου απορρόφησης νετρονίων στον πυρήνα του αντιδραστήρα χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση της παραγωγής νετρονίων. Οι ράβδοι ελέγχου κατασκευάζονται από στοιχεία απορρόφησης νετρονίων όπως κάδμιο, βόριο ή άφνιο.
Όσο πιο βαθιά οι ράβδοι χαμηλώνονται στον πυρήνα του αντιδραστήρα, τόσο περισσότερα νετρόνια απορροφούν οι ράβδοι και παρατηρείται λιγότερη σχάση. Οι τεχνικοί τραβούν προς τα πάνω ή προς τα κάτω τις ράβδους ελέγχου στον πυρήνα του αντιδραστήρα, ανάλογα με το αν είναι επιθυμητό περισσότερο ή λιγότερο σχάση, παραγωγή νετρονίων και ισχύς.
Σε περίπτωση που παρουσιαστεί κάποια δυσλειτουργία, οι τεχνικοί μπορούν να βυθίσουν απομακρυσμένα τις ράβδους ελέγχου στον πυρήνα του αντιδραστήρα για να απορροφήσουν γρήγορα τα νετρόνια και να κλείσουν την πυρηνική αντίδραση .
Τι είναι η υπερκριτικότητα;
Κατά την εκκίνηση, ο πυρηνικός αντιδραστήρας τίθεται για λίγο σε κατάσταση που παράγει περισσότερα νετρόνια απ 'ότι χάνονται. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται "υπερκρίσιμη" κατάσταση, η οποία επιτρέπει στον πληθυσμό νετρονίων να αυξάνεται και να παράγεται περισσότερη ενέργεια. Όταν επιτευχθεί η επιθυμητή παραγωγή ισχύος, γίνονται προσαρμογές για να τοποθετηθεί ο αντιδραστήρας σε κρίσιμη κατάσταση που διατηρεί την ισορροπία των νετρονίων και την παραγωγή ενέργειας. Μερικές φορές, όπως για τη διακοπή συντήρησης ή τον ανεφοδιασμό, οι αντιδραστήρες τοποθετούνται σε μια "υποκριτική" κατάσταση, έτσι ώστε να μειώνεται η παραγωγή νετρονίων και ηλεκτρικής ενέργειας.
Μακριά από την ανησυχητική κατάσταση που προτείνει το όνομά της, η κρισιμότητα είναι μια επιθυμητή και απαραίτητη κατάσταση για έναν πυρηνικό σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγει ένα σταθερό και σταθερό ρεύμα ενέργειας.