Кипящий реактор

Обогреваемый ядерной энергией котел кипящего реактора, заменяющий топочный котел обычной электростанции, также служит для испарения воды. Образующийся пар под давлением около 70 бар приводит в движение турбину, которая, в свою очередь, передает энергию генератору для выработки электричества.

В уже упомянутом котле реактора, имеющего в нашем случае стенки толщиной 16 см, находится сердечник реактора, через который прокачивают воду для испарения. Он состоит из примерно 800 тепловыделяющих элементов. Каждый тепловыделяющий элемент представляет собой вертикальный пакет из 64 топливных стержней, между которыми снизу вверх подается вода. Топливный стержень - это металлическая трубка, наполненная брикетами из ядерного топлива -преимущественно из обогащенного урана в форме диоксида урана (U02). При расщеплении ядер урана выделяется энергия, которая в форме тепла передается воде и испаряет ее. Одновременно вода выполняет функцию замедлителя, то есть тормозит испускаемые при распаде свободные нейтроны настолько, что они становятся способны расщеплять следующие ядра.

При распаде каждого уранового ядра испускается, как мы уже знаем, от 2 до 3 нейтронов. Если бы все они вызывали следующие распады, то реактор быстро вышел бы из-под контроля и стал вырабатывать слишком большое количество энергии. Чтобы это предотвратить, каждый реактор содержит специальное вещество, например, кадмий или бор, которое поглощает (абсорбирует) нейтроны в таком количестве, чтобы обеспечить равномерность выработки энергии.
Эти вещества помещают в так называемые регулирующие стержни, которые могут вводиться в сердечник реактора на требуемую глубину или наоборот - выдвигаться наружу. Чем сильнее этот стержень выдвинут из сердечника, тем меньше нейтронов он поглощает и тем больше распадов они вызывают. И наоборот: чем глубже регулирующий стержен введен, тем больше нейтронов поглощается и тем меньше энергии выделяется. Таким образом, манипулирование регулирующим стержнем позволяет четко управлять выработкой энергии, а при необходимости и совсем прекращать ее.

Когда запускают новый реактор, приходится для получения первых свободных нейтронов использовать специальные нейтронные источники. Далее, даже после перерывов в работе реактора, этого уже не требуется, так как топливные элементы уже испускают достаточно нейтронов, чтобы запустить цепную реакцию при выведении регулирующего стержня из сердечника.