Reactorul nuclear

Reactorul nuclear este o instalație tehnologică în care poate fi inițiată, susținută și controlată o reacție de fisiune nucleară în lanț.

Reacția de fisiune nucleară reprezintă ruperea nucleului unui atom în fragmente mai mici. Fisiunea poate fi spontană sau poate rezulta în urma capturării sau absorbției unui neutron de către un nucleu. Dintr-o reacție de fisiune rezultă nuclee mai ușoare, neutroni și radiații gamma, precum și energie termică.

Reacția de fisiune nucleară în lanț se produce atunci când fiecare reacție de fisiune produce, în medie, una sau mai multe alte reacții de fisiune, astfel creând o serie auto-întreținută de reacții de fisiune.

Zona activă a unui reactor nuclear este structura care conține combustibilul nuclear, în care au loc reacțiile de fisiune. Deoarece reacțiile de fisiune produc foarte multă căldură, este necesar ca aceasta să fie preluată de un agent de răcire, care circulă prin zona activă și intră în contact direct cu combustibilul nuclear. În zona activă se găsesc și materialele și dispozitivele necesare pentru menținerea și controlul reacției de fisiune în lanț (moderator, reflector, materiale și dispozitive absorbante de neutroni).

Combustibilul nuclear este un material fisionabil, adică un material format din atomi cu nuclee care pot fisiona (pot suferi reacția de fisiune), cum sunt diferiții izotopi de uraniu și plutoniu. Nucleele fisionabile în care se poate induce reacția de fisiune, cu o mare probabilitate, utilizând neutroni termici, de energie scăzută (în echilibru termic cu mediul în care se află), se numesc nuclee fisile.

Reactoarele nucleare sunt clasificate în funcție de energiile neutronilor care produc reacțiile de fisiune – reactoare cu neutroni termici și reactoare cu neutroni rapizi.

Majoritatea reactoarelor nucleare aflate în funcționare în lumea întreagă sunt reactoare cu neutroni termici, care funcționează cu combustibil nuclear bazat pe materiale fisile (U235).

Reactoarele nucleare sunt clasificate și în funcție de agentul de răcire utilizat – reactoare răcite cu apă ușoară, reactoare răcite cu apă grea, reactoare răcite cu gaz (e.g. CO2), reactoare răcite cu metale lichide.

Reactoarele nucleare au mai multe aplicații:

• Producerea de energie termică și electrică;
• Cercetarea, testarea materialelor;
• Producerea de radioizotopi pentru medicină, industrie, cercetare;
• Propulsia navală;
• Utilizarea în educația studenților în domeniile fizicii și energeticii nucleare.

Proiectul zonei active a reactorului nuclear se bazează pe analize de securitate nucleară care utilizează modele teoretice și coduri de calcul care includ toate fenomenele şi procesele relevante pentru comportarea zonei active în condiţii de operare normală, tranzienţi şi situaţii de accident. Aceste modele și coduri de calcul se bazează pe programe de teste şi experimente relevante, efectuate în instalații specializate, care confirmă atât comportarea în funcţionare normală, cât şi cea în caz de tranzienţi şi situaţii de accident.

Exploatarea unui reactor nuclear se face cu proceduri specifice și personal calificat și autorizat, în conformitate cu limitele și condițiile tehnice de operare.