Sådan fungerer en atomreaktor. Styring af nuklear reaktion

Vi er så vant til elektricitet, at vi ikke tænker på, hvor den kommer fra. Dybest set genereres det i kraftværker, der bruger forskellige kilder til dette. Kraftværker er termiske, vind-, geotermiske, sol-, vandkraft-, nukleare. Det er sidstnævnte, der forårsager mest kontrovers. De argumenterer for deres nødvendighed, pålidelighed.

Med hensyn til produktivitet er kernekraft i dag en af ​​de mest effektive, og dens andel i den globale produktion af elektrisk energi er ret betydelig, mere end en fjerdedel.

Hvordan er et atomkraftværk arrangeret, hvordan genererer det energi? Hovedelementet i et atomkraftværk er en atomreaktor. En nuklear kædereaktion finder sted i den, som et resultat af, at der frigives varme. Denne reaktion styres, hvorfor vi gradvist kan bruge energi og ikke får en nuklear eksplosion.

Hovedelementerne i en atomreaktor

• Nukleart brændsel: beriget uran-, uran- og plutoniumisotoper. Det mest anvendte er uran 235;
• Kølevæske til output af energi, der dannes under drift af reaktoren: vand, flydende natrium osv .;
• Reguleringsstænger;
• Neutron moderator;
• Kappe til strålingsbeskyttelse.

Nuklear reaktor video

Hvordan fungerer en atomreaktor?

I reaktorkernen er der brændselselementer (TVEL) - nukleart brændsel. De samles i kassetter, som inkluderer flere dusin brændstofstænger. Kølevæsken strømmer gennem kanalerne gennem hver kassette. Brændstofstænger regulerer reaktorens effekt. En nuklear reaktion er kun mulig med en bestemt (kritisk) masse af brændstofstangen. Massen af ​​hver stang er individuelt under den kritiske. Reaktionen starter, når alle stængerne er i kernen. Ved at nedsænke og fjerne brændstofstænger kan reaktionen styres.

Så når den kritiske masse overskrides, udsender radioaktive brændselselementer neutroner, der kolliderer med atomer. Resultatet er en ustabil isotop, der nedbrydes straks og frigiver energi i form af gammastråling og varme. Partikler, der kolliderer, giver hinanden kinetisk energi, og antallet af henfald øges eksponentielt. Dette er en kædereaktion - driftsprincippet for en atomreaktor. Uden kontrol sker det med lynets hastighed, hvilket fører til en eksplosion. Men i en atomreaktor er processen under kontrol.

Således frigives varmeenergi i kernen, som overføres til vandet, der bader denne zone (primært kredsløb). Her er vandtemperaturen 250-300 grader. Yderligere afgiver vandet varme til det andet kredsløb, derefter - til turbinebladene, der genererer energi. Konvertering af kerneenergi til elektrisk energi kan gengives skematisk:

1. Intern energi i urankernen,
2. Kinetisk energi fra fragmenter af forfaldne kerner og frigivede neutroner,
3. Intern energi fra vand og damp,
4. Kinetisk energi fra vand og damp,
5. Kinetisk energi fra turbine- og generatorrotorer,
6. Elektrisk energi.

Reaktorkernen består af hundredvis af kassetter, der er forenet af en metalskal. Denne skal spiller også rollen som en neutronreflektor. Kontrolstænger er indsat blandt kassetterne for at justere reaktorens reaktionshastighed og nødbeskyttelsesstænger. Yderligere installeres varmeisolering omkring reflektoren. Oven på varmeisoleringen er der en beskyttende betonskal, der holder radioaktive stoffer og ikke slipper dem ind i det omgivende rum.

Hvor anvendes atomreaktorer?

• Kerneaktive reaktorer bruges på kernekraftværker, i skibselektriske installationer, på kernekraftværker til varmeforsyning.
• Konvektorreaktorer og opdrættere anvendes til produktion af sekundært nukleart brændsel.
• Forskningsreaktorer er nødvendige til radiokemisk og biologisk forskning og til produktion af isotoper.

På trods af al kontrovers og uenighed om atomkraft, bygges og drives kernekraftværker fortsat. En af grundene er omkostningseffektivitet. Et simpelt eksempel: 40 tanke brændselsolie eller 60 biler med kul producerer så meget energi som 30 kg uran.

Denne ubeskrivelige grå cylinder er det vigtigste led i den russiske atomindustri. Det ser selvfølgelig ikke så præsentabelt ud, men når du først har forstået dets formål og ser på de tekniske egenskaber, begynder du at indse, hvorfor hemmeligheden bag dets oprettelse og enhed er beskyttet af staten som et øjeæble.

Ja, jeg glemte at forestille mig: foran dig er der en VT-3F-gascentrifuge til adskillelse af uranisotoper (9. generation). Operationsprincippet er elementært, ligesom en mælkeseparator, tung ved centrifugalkraftens virkning er adskilt fra lungen. Så hvad er betydningen og unikheden?

Lad os til at begynde med besvare et andet spørgsmål - generelt, hvorfor splitte uran?

Naturligt uran, der ligger lige i jorden, er en cocktail af to isotoper: uran-238 og uran-235(og 0,0054% U-234).
Uran-238, det er bare et tungt, gråt metal. Du kan lave en artilleriskal ud af det, eller ... en nøglering. Men hvad kan man gøre fra uran-235? For det første en atombombe og for det andet brændstof til atomkraftværker. Og her kommer vi til nøglespørgsmålet - hvordan man adskiller disse to, næsten identiske atomer, fra hinanden? Nej, ja virkelig, SOM?!

I øvrigt: Radien af ​​kernen i uranatomet er 1,5 10-8 cm.

For at uranatomer kan drives ind i den teknologiske kæde, skal det (uran) omdannes til en gasformig tilstand. Det giver ingen mening at koge, det er nok at kombinere uran med fluor og få uranhexafluorid HFC'er... Teknologien til dets produktion er ikke særlig kompliceret og kostbar og derfor HFC'er kom lige dit uran, der udvindes. UF6 er den eneste meget flygtige uranforbindelse (når den opvarmes til 53 ° C, omdannes hexafluorid (billedet) direkte fra et faststof til en gasformig tilstand). Derefter pumpes det i specielle beholdere og sendes til berigelse.

En smule historie

Helt i begyndelsen af ​​atomkeracen mestrede både Sovjetunionens og De Forenede Staters største videnskabelige sind ideen om diffusionsseparation - at føre uran gennem en sigte. Lille 235 isotopen glider igennem, og den "tykke" 238 sidder fast. Desuden var det ikke den sværeste opgave at fremstille en sigte med nano-huller til den sovjetiske industri i 1946.

Fra rapporten fra Isaak Konstantinovich Kikoin i det videnskabelige og tekniske råd under Folkekommissærrådet (givet i samlingen af ​​afklassificerede materialer om Sovjetunionens atomprojekt (red. Ryabev)): I dag har vi lært, hvordan man laver masker med åbninger på ca. 5/1000 mm, dvs. 50 gange den gennemsnitlige frie vej for molekyler ved atmosfærisk tryk. Som følge heraf bør gastrykket, ved hvilket adskillelsen af ​​isotoper på sådanne net forekommer, være mindre end 1/50 af det atmosfæriske tryk. I praksis foreslår vi at arbejde ved et tryk på ca. 0,01 atmosfærer, dvs. i et godt vakuum. Beregninger viser, at for at opnå et produkt beriget til en koncentration på 90% med en lys isotop (denne koncentration er tilstrækkelig til at opnå et eksplosivt stof) er det nødvendigt at kombinere ca. 2.000 sådanne trin i en kaskade. I en maskine designet og delvist fremstillet af os forventes den at modtage 75-100 g uran-235 pr. Dag. Installationen vil bestå af ca. 80-100 “kolonner”, som hver har 20-25 trin ”.

Nedenfor er et dokument - Berias rapport til Stalin om forberedelsen af ​​den første nukleare eksplosion. Nedenfor er en lille information om de akkumulerede nukleare materialer ved begyndelsen af ​​sommeren 1949.

Og forestil dig nu dig selv - 2000 kraftige installationer af hensyn til omkring 100 gram! Men hvor man skal hen, er der brug for bomber. Og de begyndte at bygge fabrikker og ikke kun fabrikker, men hele byer. Og okay, kun byer, disse diffusionsanlæg krævede så meget elektricitet, at de måtte bygge separate kraftværker i nærheden.

I Sovjetunionen blev det første trin i D-1 ved kombination nr. 813 designet til den samlede produktion på 140 gram 92-93% uran-235 pr. Dag ved 2 kaskader på 3100 adskillelsestrin, der var identiske i kraft. Et ufærdigt flyanlæg i landsbyen Verkh-Neyvinsk, 60 km fra Sverdlovsk, blev tildelt produktion. Senere blev det til Sverdlovsk-44 og det 813. anlæg (billedet) til Ural elektrokemiske anlæg - verdens største separationsanlæg.

Og selvom, omend med store teknologiske vanskeligheder, blev debugeret, forlod ideen om at mestre en mere økonomisk centrifugalproces ikke dagsordenen. Når alt kommer til alt, hvis det lykkes os at skabe en centrifuge, reduceres energiforbruget fra 20 til 50 gange!

Hvordan fungerer en centrifuge?

Det er arrangeret mere end elementært og ligner en gammel vaskemaskine, der fungerer i tilstanden "centrifugering / tørring". En roterende rotor er indeholdt i et forseglet hus. Denne rotor forsynes med gas (UF6)... På grund af centrifugalkraften, hundreder af tusinder af gange større end jordens tyngdefelt, begynder gassen at splitte i "tunge" og "lette" fraktioner. Lette og tunge molekyler begynder at gruppere i forskellige zoner på rotoren, men ikke i midten og langs omkredsen, men i toppen og bunden.

Dette skyldes konvektionsstrømme - rotordækslet opvarmes, og der opstår gasstrøm. Øverst og nederst på cylinderen er der to små indsugningsrør. En forarmet blanding kommer ind i det nedre rør, og en blanding med en højere koncentration af atomer falder i det øvre rør. 235U... Denne blanding går til næste centrifuge og så videre indtil koncentrationen 235 uran når ikke den ønskede værdi. En kæde af centrifuger kaldes en kaskade.

Tekniske funktioner.

Nå, først og fremmest rotationshastigheden - i den moderne generation af centrifuger når den 2000 omdrejninger pr. Minut (jeg ved ikke engang hvad jeg skal sammenligne med ... 10 gange hurtigere end en turbine i en flymotor)! Og det fungerer uden at stoppe i tre ti år! De der. nu roterer centrifuger i kaskaderne, som blev tændt selv under Brezhnev! Sovjetunionen eksisterer ikke længere, men de snurrer alle sammen. Det er ikke svært at beregne, at rotoren laver 2.000.000.000.000 (to billioner) omdrejninger i løbet af sin arbejdscyklus. Og hvilken pejling kan modstå dette? Ja Nej! Der er ingen lejer der.

Selve rotoren er en almindelig top, i bunden har den en stærk nål, der hviler på et korundtryksleje, og den øvre ende hænger i et vakuum, der holdes på plads af et elektromagnetisk felt. Nålen er heller ikke enkel, lavet af almindelig tråd til klaverstrenge, den er hærdet på en meget snedig måde (hvilket er GT). Det er ikke svært at forestille sig, at centrifugen i sig selv ikke kun skal være stærk, men superstærk med en så hektisk rotationshastighed.

Akademiker Joseph Fridlander minder om: ”De kunne have skudt dem tre gange. En gang, da vi allerede havde modtaget Lenin-prisen, skete der en større ulykke, låget på centrifugen fløj væk. Stykker spredt, ødelagt andre centrifuger. En radioaktiv sky steg. Jeg var nødt til at stoppe hele linjen - en kilometer med installationer! General Zverev befalede centrifuger i Sredmash inden det atomprojekt, han arbejdede i Beria-afdelingen. Generalen sagde på mødet: ”Situationen er kritisk. Landets forsvar er truet. Hvis vi ikke hurtigt afhjælper situationen, gentager det 37. år for dig. " Og straks lukkede mødet. Derefter kom vi med en helt ny teknologi med en helt isotrop ensartet struktur af lågene, men der krævedes meget komplekse installationer. Siden da er det de covers, der er produceret. Der var ikke flere problemer. Der er 3 berigelsesanlæg i Rusland, mange hundreder af tusinder af centrifuger. "
Foto: test af den første generation af centrifuger

Rotorlegemerne var også først metal, indtil de blev erstattet af ... kulfiber. Let og ekstremt rivefast, det er det ideelle materiale til en roterende cylinder.

UEHKs generaldirektør (2009-2012) Alexander Kurkin minder om: ”Det kom til latterlighed. Da den nye, mere "ressourcestærke" generation af centrifuger blev testet og kontrolleret, ventede en af ​​medarbejderne ikke på, at rotoren skulle stoppe helt, slukkede den for kaskaden og besluttede at overføre den til stativet i hans hænder. I stedet for at bevæge sig frem, uanset hvordan han hvilede, begyndte han med denne cylinder i en omfavnelse at bevæge sig tilbage. Så vi så med vores egne øjne, at jorden roterer, og gyroskopet er en stor kraft. "

Hvem opfandt?

Åh, dette er et mysterium, gennemsyret af mysterium og indpakket i uklarhed. Her er du og de tyske fangenskabsfysikere, CIA, SMERSH-officerer og endda den nedstyrtede spionpilot Powers. Generelt blev princippet om en gascentrifuge beskrevet i slutningen af ​​det 19. århundrede.

Selv i begyndelsen af ​​Atomic Project foreslog Viktor Sergeev, ingeniør ved Kirov-anlæggets særlige designbureau, en centrifugalseparationsmetode, men i første omgang godkendte hans kolleger ikke hans idé. Parallelt kæmpede forskere fra besejret Tyskland om oprettelsen af ​​en separationscentrifuge i et specielt forskningsinstitut-5 i Sukhumi: Dr. Max Steenbeck, der arbejdede som Siemens ledende ingeniør under Hitler, og en tidligere Luftwaffe-mekaniker, en kandidat fra Universitetet i Wien, Gernot Zippe. I alt omfattede gruppen omkring 300 "eksporterede" fysikere.

Alexey Kaliteevsky, generaldirektør for CJSC "Centrotech-SPb", SC "Rosatom" minder om: ”Vores specialister kom til den konklusion, at den tyske centrifuge er absolut uegnet til industriproduktion. Steenbeck-apparatet havde ikke et system til at overføre det delvist berigede produkt til næste trin. Det blev foreslået at afkøle enderne af låget og fryse gassen og derefter afrimning, opsamle den og køre den ind i den næste centrifuge. Det vil sige, at kredsløbet ikke fungerer. Imidlertid havde projektet nogle meget interessante og usædvanlige tekniske løsninger. Disse "interessante og usædvanlige løsninger" blev kombineret med de resultater, der blev opnået af sovjetiske forskere, især med forslag fra Viktor Sergeev. Relativt set er vores kompakte centrifuge en tredjedel frugten af ​​den tyske tanke og to tredjedele af den sovjetiske ”. Forresten, da Sergeev kom til Abkhasien og udtrykte sine tanker om udvælgelsen af ​​uran til den samme Steenbeck og Zippe, afviste Steenbek og Zippe dem som uopnåelige.

Så hvad kom Sergeev på.

Og Sergeevs forslag var at skabe gashaner i form af Pitot-rør. Men Dr. Steenbeck, som spiste tænderne, som han troede på dette emne, viste kategorisk: "De vil bremse strømmen, forårsage turbulens, og der vil ikke være nogen adskillelse!" År senere arbejder han på sine erindringer og fortryder det: ”En idé, der er værd at komme fra os! Men det kom aldrig op i mit sind ... ”.

Senere, efter at have fundet sig uden for Sovjetunionen, behandlede Steenbeck ikke længere centrifuger. Men Geront Zippe havde, før han rejste til Tyskland, mulighed for at stifte bekendtskab med prototypen af ​​Sergeevs centrifuge og det genialt enkle princip for dens drift. En gang i Vesten patenterede "den snedige Zippe", som han ofte blev kaldt, designet af centrifugen under sit eget navn (patent nr. 1071597 af 1957, indgivet i 13 lande). I 1957, da han flyttede til USA, byggede Zippe en fungerende installation der, der gengav Sergeevs prototype fra hukommelsen. Og han kaldte det, lad os give det kredit, "Russisk centrifuge" (billedet).

Forresten, russisk ingeniørtanke har vist sig i mange andre tilfælde. Et eksempel er en elementær nødstopventil. Der er ingen sensorer, detektorer eller elektroniske kredsløb. Der er kun en samovarhane, som berører kaskadestellet med sit kronblad. Hvis noget går galt, og centrifugen ændrer sin position i rummet, drejer den simpelthen og lukker tilgangsledningen. Det er som i en vittighed om en amerikansk pen og en russisk blyant i rummet.

Vores dage

Denne uge deltog forfatteren af ​​disse linjer i en milepælshændelse - lukningen af ​​det russiske kontor for det amerikanske energiministeriums observatører under en kontrakt. HEU-LEU... Denne aftale (højberiget uran - lavberiget uran) var og forbliver den største atomkraftaftale mellem Rusland og Amerika. I henhold til kontrakten forarbejdede russiske atomforskere 500 tons uran af vores våben (90%) til brændstof (4%) HFC'er til amerikanske atomkraftværker. Omsætningen for 1993-2009 udgjorde US $ 8,8 mia. Dette var det logiske resultat af vores nukleare forskeres teknologiske gennembrud inden for isotopseparation, der blev foretaget i efterkrigsårene.
Foto: kaskader af gascentrifuger i et af UEKhK-værkstederne. Der er omkring 100.000 af dem her.

Takket være centrifuger har vi fået tusinder af tons af et relativt billigt produkt, både militært og kommercielt. Atomsektoren, en af ​​de få tilbageværende (militær luftfart, rum), hvor Rusland har en ubestridelig forrang. Udenlandske ordrer alene i ti år fremad (fra 2013 til 2022), Rosatoms portefølje eksklusive kontrakten HEU-LEU er 69,3 milliarder dollars. I 2011 overskred det 50 milliarder ...
Billedet er et lager med containere med HFC'er på UEKhK.

Den 28. september 1942 blev en resolution fra State Defense Committee nr. 2352ss "Om organisering af arbejde med uran" vedtaget. Denne dato betragtes som det officielle udgangspunkt for den russiske atomindustris historie.

En atomreaktor er en anordning, hvori en kontrolleret atomkædereaktion udføres ledsaget af frigivelse af energi.

Historie

Den selvbærende kontrollerede kædereaktion af nuklear fission (kortkædet reaktion) blev først udført i december 1942. Gruppe af fysikere University of Chicago ledet af E. Fermi, byggede verdens første atomreaktor, navngivet CP-1... Det bestod af grafitblokke, mellem hvilke der var kugler af naturligt uran og dets dioxid. Hurtige neutroner fra nuklear fission 235U, blev bremset af grafit til termiske energier og forårsagede derefter ny nuklear fission. Reaktorer som CP-1, hvor størstedelen af ​​fission sker under påvirkning af termiske neutroner, kaldes termiske neutronreaktorer. De indeholder en masse moderator sammenlignet med uran.

I Sovjetunionen teoretiske og eksperimentelle undersøgelser af funktionerne ved start, drift og kontrol af reaktorer blev udført af en gruppe fysikere og ingeniører under ledelse af akademikeren I. V. Kurchatova... Den første sovjetiske reaktor F-1 bragt i kritisk tilstand den 25. december 1946. Reaktor F-1 består af grafitblokke og har form som en kugle med en diameter på ca. 7,5 m. Uranstænger er placeret i den centrale del af kuglen med en diameter på 6 m gennem huller i grafitblokkene. Resultaterne af forskning i F-1 reaktoren blev grundlaget for projekter af mere komplekse industrielle reaktorer med hensyn til design. I 1949 blev en plutonium-produktionsreaktor sat i drift, og den 27. juni 1954 blev verdens første atomkraftværk med en elektrisk kapacitet på 5 MW bestilt i Obninsk.

Enhed og funktionsprincip

Energifrigivelsesmekanisme

Transformationen af ​​et stof ledsages kun af frigivelse af fri energi, hvis stoffet har en reserve af energi. Sidstnævnte betyder, at mikropartiklerne i et stof er i en tilstand med en hvileenergi større end i en anden mulig, hvis overgang eksisterer. En spontan overgang forhindres altid af en energibarriere for at overvinde, som en mikropartikel skal modtage udefra en vis mængde energi - excitationsenergi. Den exoenergetiske reaktion består i det faktum, at der under transformationen efter excitationen frigøres mere energi, end der kræves for at excitere processen. Der er to måder at overvinde energibarrieren på: enten på grund af den kinetiske energi af kolliderende partikler eller på grund af bindingsenergien i forbindelsespartiklen.

Hvis vi husker de makroskopiske skalaer for frigivelse af energi, skal den kinetiske energi, der er nødvendig til excitation af reaktioner, have hele eller først en del af stoffets partikler. Dette kan kun opnås, når medietemperaturen stiger til en værdi, hvor energien fra den termiske bevægelse nærmer sig værdien af ​​energitærsklen, hvilket begrænser procesforløbet. I tilfælde af molekylære transformationer, det vil sige kemiske reaktioner, er en sådan stigning normalt hundreder af grader Kelvin, mens det i tilfælde af nukleare reaktioner er et minimum på 107 ° K på grund af den meget høje højde af Coulomb-barrierer for kollision kerner. Termisk excitation af nukleare reaktioner realiseres kun i praksis ved syntesen af ​​de letteste kerner, for hvilke Coulomb-barrierer er minimale (termonuklear fusion). Excitation ved at fastgøre partikler kræver ikke stor kinetisk energi og er derfor ikke afhængig af medietemperaturen, da den opstår på grund af ubrugte bindinger, der er forbundet med partiklerne af tiltrækningskræfterne. Men på den anden side er selve partiklerne nødvendige for at vække reaktionerne. Og hvis vi igen ikke har en separat reaktionshandling i tankerne, men produktionen af ​​energi i en makroskopisk skala, så er dette kun muligt, når der opstår en kædereaktion. Sidstnævnte opstår, når de partikler, der exciterer reaktionen, igen vises som produkter af en exoenergetisk reaktion.

Skematisk indretning af en heterogen termisk neutronreaktor1 - kontrolstang; 2 - biologisk beskyttelse 3 - termisk beskyttelse 4 - retarder; 5 - nukleart brændsel 6 - kølemiddel.

Skematisk struktur af en heterogen termisk reaktor

kontrol stang;

biologisk beskyttelse

termisk beskyttelse;

moderator;

nukleart brændsel;

kølevæske.

Design

Enhver atomreaktor består af følgende dele:

Kerne med nukleart brændstof og moderator;

En neutronreflektor, der omgiver kernen;

Varmebærer;

Kædereaktionskontrolsystem, herunder nødbeskyttelse

Strålingsbeskyttelse

Fjernbetjeningssystem

Hovedkarakteristikken ved en reaktor er dens udgangseffekt. En effekt på 1 MW svarer til en kædereaktion, hvor der opstår 3 × 1016 opdelinger pr. Sekund.

Fysiske principper for arbejde

Den aktuelle tilstand af en atomreaktor kan karakteriseres ved den effektive neutronmultiplikationsfaktor k eller reaktivitet ρ, som er relateret af følgende forhold:

Disse værdier er kendetegnet ved følgende værdier:

k> 1 - kædereaktionen vokser med tiden, reaktoren er i superkritisk tilstand, dens reaktivitet ρ> 0;

k< 1 — реакция затухает, реактор — подкритичен, ρ < 0;

k = 1, ρ = 0 - antallet af kernefissioner er konstant, reaktoren er i en stabil kritisk tilstand.

Betingelsen for kritik af en atomreaktor:

ω er den brøkdel af det samlede antal neutroner, der produceres i reaktoren, absorberet i reaktorkernen, eller sandsynligheden for at undgå neutronlækage fra et endeligt volumen.

k 0 er neutronmultiplikationsfaktoren i kernen af ​​uendeligt store dimensioner.

Konvertering af multiplikationsfaktoren til enhed opnås ved at afbalancere multiplikationen af ​​neutroner med deres tab. Der er faktisk to grunde til tabene: fangst uden fission og lækage af neutroner uden for avlsmediet.

Det er klart, k< k0, поскольку в конечном объёме вследствие утечки потери нейтронов обязательно больше, чем в бесконечном. Поэтому, если в веществе данного состава k0 < 1, то цепная самоподдерживающаяся реакция невозможна как в бесконечном, так и в любом конечном объёме. Таким образом, k0 определяет принципиальную способность среды размножать нейтроны

k0 for termiske reaktorer kan bestemmes ved den såkaldte "4-faktor formel":

μ er den hurtige neutronmultiplikationsfaktor;

φ er sandsynligheden for at undgå resonansfangst;

θ er anvendelsesfaktoren for termiske neutroner;

η er neutronudbyttet pr. absorption.

Volumen af ​​moderne kraftreaktorer kan nå hundreder af m 3 og bestemmes hovedsageligt ikke af kritiske forhold, men af ​​varmefjernelsesfunktionerne.

Det kritiske volumen af ​​en atomreaktor er volumenet af reaktorkernen i en kritisk tilstand. Kritisk masse er massen af ​​det fissile materiale i en reaktor i kritisk tilstand.

Den mindst kritiske masse besiddes af reaktorer, hvor vandige opløsninger af salte af rene fissile isotoper med en vandreflektor af neutroner tjener som brændstof. For 235 U er denne masse 0,8 kg, for 239 Pu er den 0,5 kg. Teoretisk har 251 Cf den mindste kritiske masse, for hvilken denne værdi kun er 10 g.

For at reducere neutronlækage får kernen en sfærisk eller næsten sfærisk form, for eksempel en kort cylinder eller terning, da disse figurer har det mindste forhold mellem overfladeareal og volumen.

På trods af at værdien (e - 1) normalt er lille, er rollen som hurtig neutronmultiplikation ret stor, for for store atomreaktorer (K∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

Til starten af ​​en kædereaktion produceres normalt nok neutroner under den spontane fission af urankerner. Det er også muligt at bruge en ekstern neutronkilde til at starte reaktoren, for eksempel en blanding af Ra og Be, 252 Cf eller andre stoffer.

Jodgrop

Jodbrønd er en atomreaktors tilstand efter dens nedlukning, kendetegnet ved akkumulering af en kortvarig isotop af xenon (135 Xe). Denne proces fører til et midlertidigt udseende af signifikant negativ reaktivitet, hvilket igen gør det umuligt at bringe reaktoren til sin designkapacitet inden for en bestemt periode (ca. 1-2 dage).

Klassifikation

Af arten af ​​brugen

Af arten af ​​deres anvendelse er atomreaktorer opdelt i:

Eksperimentelle reaktorer designet til at undersøge forskellige fysiske størrelser, hvis betydning er nødvendig for design og drift af atomreaktorer; effekten af ​​sådanne reaktorer overstiger ikke flere kW;

Forskningsreaktorer, hvori strømmen af ​​neutroner og γ-kvanta, der genereres i kernen, anvendes til forskning inden for kernefysik, fast tilstandsfysik, strålingskemi, biologi, til test af materialer beregnet til drift i intense neutronstrømme (inklusive ), til produktion af isotoper. Forskningsreaktorkapacitet overstiger ikke 100 MW; den frigivne energi bruges normalt ikke.

Isotopreaktorer (våben, industrielle), der bruges til at producere isotoper, der anvendes i atomvåben, såsom 239Pu.

Kraftreaktorer designet til at generere elektrisk og termisk energi, der anvendes i kraftindustrien, til afsaltning af vand, til at drive skibs kraftværker osv .; Den termiske effekt af en moderne effektreaktor når 3-5 GW.

Efter neutronspektrum

Termisk reaktor ("termisk reaktor")

Hurtig reaktor ("hurtig reaktor")

Mellemliggende neutronreaktor

Ved placering af brændstof

Heterogene reaktorer, hvor brændstoffet anbringes i kernen diskret i form af blokke, mellem hvilke der er en moderator;

Homogene reaktorer, hvor brændstoffet og moderatoren er en homogen blanding (homogent system).

Blokke af nukleart brændsel i en heterogen reaktor kaldes brændselselementer (brændselselementer), som placeres i kernen i knudepunkterne i et almindeligt gitter og danner celler.

Efter type brændstof

Efter graden af ​​berigelse:

Naturligt uran

Svagt beriget uran

Ren fissil isotop

Efter kemisk sammensætning:

metal U

UO 2 (urandioxid)

UC (urankarbid) osv.

Efter type kølevæske

H20 (vand, se vandkølet reaktor)

Gas, (se grafitgasreaktor)

Organisk kølemiddelreaktor

Flydende metalkølet reaktor

Smeltet saltreaktor

Af moderatorens natur

C (grafit, se grafitgasreaktor, grafitvandreaktor)

H 2 O (vand, se letvandsreaktor, vandmodereret reaktor, VVER)

D 2 O (tungt vand, se Kerneaktor til tungt vand, CANDU)

Metalhydrider

Uden retarder

Af design

RPV-reaktorer

Kanalreaktorer

Forresten til at generere damp

Reaktor med ekstern dampgenerator

Kogende reaktor

I begyndelsen af ​​det 21. århundrede er de mest almindelige heterogene atomreaktorer, der fungerer på termiske neutroner med moderatorer - H 2 O, C, D 2 O og kølemidler - H 2 O, gas, D 2 O, for eksempel vandkølet VVER, kanal RBMK.

Hurtige reaktorer er også lovende. Brændstoffet i dem er 238U, hvilket gør det muligt at forbedre brugen af ​​nukleart brændstof med en faktor ti sammenlignet med termiske reaktorer, hvilket øger ressourcerne fra kernekraft væsentligt.

Reaktormaterialer

Materialerne, der bruges til at opbygge reaktorer, fungerer ved høje temperaturer inden for neutroner, γ-kvanta og fissionsfragmenter. Derfor er ikke alle materialer, der anvendes i andre teknologigrene, egnede til reaktoropbygning. Når man vælger reaktormaterialer, tages der hensyn til deres strålingsmodstand, kemiske inaktivitet, absorptionstværsnit og andre egenskaber.

Brændstofelementbeklædning, kanaler, moderatorer (reflektorer) er lavet af materialer med små absorptionstværsnit. Brugen af ​​materialer, der absorberer neutroner svagt, reducerer det ikke-produktive forbrug af neutroner, reducerer belastningen af ​​nukleart brændstof og øger avlsforholdet mellem HF. Til absorberende stænger er derimod materialer med stort absorptionstværsnit egnede. Dette reducerer antallet af stænger, der kræves for at styre reaktoren, betydeligt.

Hurtige neutroner, γ-quanta og fissionsfragmenter beskadiger stofets struktur. Så i et fast stof banker hurtige neutroner atomer ud af krystalgitteret eller flytter dem ud af sted. Som et resultat forringes materialernes plastiske egenskaber og varmeledningsevne. Komplekse molekyler under påvirkning af stråling henfalder til enklere molekyler eller sammensatte atomer. For eksempel nedbrydes vand til ilt og brint. Dette fænomen er kendt som vandradiolysis.

Materialers strålingsinstabilitet påvirker mindre ved høje temperaturer. Atomers mobilitet bliver så stor, at sandsynligheden for atomer, der er slået ud af krystalgitteret tilbage til deres sted, eller rekombinationen af ​​brint og ilt til et vandmolekyle stiger markant. Radiolysisationen af ​​vand er således ubetydelig i ikke-kogende effektreaktorer (for eksempel VVER), mens der i stærke forskningsreaktorer frigøres en betydelig mængde af en eksplosiv blanding. Reaktorerne har specielle systemer til afbrænding.

Reaktormaterialer er i kontakt med hinanden (brændstofelement beklædt med kølemiddel og nukleart brændstof, brændstofsenheder - med kølemiddel og moderator osv.). Naturligvis skal kontaktmaterialerne være kemisk inaktive (kompatible). Et eksempel på inkompatibilitet er uran og varmt vand, som reagerer kemisk.

For de fleste materialer forringes styrkeegenskaberne kraftigt med stigende temperatur. I effektreaktorer fungerer strukturelle materialer ved høje temperaturer. Dette begrænser valget af konstruktionsmaterialer, især for de dele af en effektreaktor, der skal kunne modstå høje tryk.

Udbrændthed og reproduktion af nukleart brændsel

Under driften af ​​en atomreaktor, på grund af ophobning af fissionsfragmenter i brændstoffet, ændres dens isotopiske og kemiske sammensætning, og der dannes transuraniske elementer, hovedsageligt Pu-isotoper. Effekten af ​​fissionsfragmenter på reaktiviteten af ​​en atomreaktor kaldes forgiftning (for radioaktive fragmenter) og slagging (for stabile isotoper).

Hovedårsagen til reaktorforgiftningen er 135 Xe, som har det største neutronabsorptionstværsnit (2,6 × 106 stald). Halveringstid på 135 Xe T½ = 9,2 timer; fissionsudbyttet er 6-7%. Hoveddelen af ​​135Xe er dannet som et resultat af henfaldet på 135 I (T½ = 6,8 timer). I tilfælde af forgiftning ændres Kef med 1-3%. Det store absorptionstværsnit på 135 Xe og tilstedeværelsen af ​​den mellemliggende isotop 135 I fører til to vigtige fænomener:

Til en stigning i koncentrationen på 135 Xe og følgelig til et fald i reaktorens reaktivitet efter dens nedlukning eller fald i effekt ("jodbrønd"), hvilket gør det umuligt for kortvarige stop og udsving i output strøm. Denne effekt overvindes ved at indføre en reaktivitetsmargen i reguleringsorganerne. Dybden og varigheden af ​​jodbrønden afhænger af neutronfluxen Ф: ved Ф = 5 · 1018 neutroner / (cm 2 · sek), varigheden af ​​jodbrønden er ~ 30 timer, og dybden er 2 gange større end stationær ændring Keff forårsaget af 135 Xe-forgiftning.

På grund af forgiftning kan rumtemporale udsving i neutronfluxen ux og følgelig af reaktorkraften forekomme. Disse svingninger forekommer ved Ф> 1018 neutroner / (cm2 · sek) og store dimensioner af reaktoren. Svingningsperioderne er ~ 10 timer.

Fission af kerner producerer et stort antal stabile fragmenter, som adskiller sig i absorptionstværsnit sammenlignet med absorptionstværsnittene af en fissil isotop. Koncentrationen af ​​fragmenter med stort absorptionstværsnit når mætning i løbet af de første par dage af reaktordrift. Dette er hovedsageligt 149Sm, hvilket ændrer Kaf med 1%). Koncentrationen af ​​fragmenter med en lille værdi af absorptionstværsnittet og den negative reaktivitet, der indføres af dem, stiger lineært med tiden.

Dannelsen af ​​transuraniske elementer i en atomreaktor sker i henhold til følgende ordninger:

235 U + n → 236 U + n → 237 U → (7 dage) → 237 Np + n → 238 Np → (2,1 dage) → 238 Pu

238 U + n → 239 U → (23 min) → 239 Np → (2,3 dage) → 239 Pu (+ fragmenter) + n → 240 Pu + n → 241 Pu (+ fragmenter) + n → 242 Pu + n → 243 Pu → (5 t) → 243 Am + n → 244 Am → (26 min) → 244 Cm

Tiden mellem pilene angiver halveringstiden, "+ n" angiver neutronabsorptionen.

I begyndelsen af ​​reaktordriften opstår en lineær akkumulering af 239 Pu, og jo hurtigere (med en fast udbrænding på 235 U), jo lavere er uranberigelsen. Yderligere har koncentrationen af ​​239 Pu tendens til en konstant værdi, som ikke afhænger af berigelsesgraden, men bestemmes af forholdet mellem neutronindfangningstværsnittene for 238 U og 239 Pu. Den karakteristiske tid til etablering af ligevægtskoncentrationen på 239 Pu ˜3 / F år (F i enheder på 1013 neutroner / cm 2 s). Isotoper 240 Pu, 241 Pu når en ligevægtskoncentration kun ved genforbrænding af brændstof i en atomreaktor efter regenerering af nukleart brændsel.

Udbrændthed af nukleart brændsel er kendetegnet ved den samlede energi, der frigives i reaktoren pr. 1 brændstof. Denne værdi er:

˜ 10 GW · dag / t - reaktorer med tungt vand;

˜ 20-30 GW · dag / t - reaktorer på lavberiget uran (2-3% 235U);

op til 100 GW · dag / t - hurtige reaktorer.

Forbrændingen på 1 GW dag / t svarer til forbrændingen af ​​0,1% nukleart brændsel.

Når brændstoffet brænder ud, falder reaktorens reaktivitet. Det udbrændte brændstof udskiftes straks fra hele kernen eller gradvist, hvorved brændstofelementer i forskellige "aldre" efterlades i drift. Dette kaldes kontinuerlig tankning.

I tilfælde af en komplet udskiftning af brændstof har reaktoren overskydende reaktivitet, der skal kompenseres, mens der i det andet tilfælde kun kræves kompensation ved første opstart af reaktoren. Kontinuerlig tankning gør det muligt at øge dybden af ​​udbrænding, da reaktorens reaktivitet bestemmes af de gennemsnitlige koncentrationer af fissile isotoper.

Massen af ​​det fyldte brændstof overstiger massen af ​​det ubelastede brændstof på grund af "vægten" af den frigivne energi. Efter standsning af reaktoren, først og fremmest på grund af fission af forsinkede neutroner, og derefter, efter 1-2 minutter på grund af β- og γ-stråling fra fissionsfragmenter og transuraniske elementer, frigives der fortsat energi i brændstoffet. Hvis reaktoren arbejdede længe nok indtil øjeblikket for nedlukning, så 2 minutter efter nedlukningen er frigivelsen af ​​energi ca. 3% efter 1 time - 1% efter en dag - 0,4% efter et år - 0,05%.

Forholdet mellem antallet af fissile Pu-isotoper dannet i en atomreaktor og mængden af ​​235 U udbrændt kaldes konverteringsfaktoren KK. KK-værdien stiger med faldende berigelse og udbrænding. For en tungvandsreaktor, der bruger naturligt uran, med en udbrænding på 10 GW dag / t, KK = 0,55 og for lave forbrændinger (i dette tilfælde kaldes KK den indledende plutoniumkoefficient) KK = 0,8. Hvis en atomreaktor brænder og producerer de samme isotoper (opdrætterreaktor), kaldes forholdet mellem avlshastigheden og udbrændingshastigheden avlshastigheden KV. I atomvarme reaktorer KV< 1, а для реакторов на быстрых нейтронах КВ может достигать 1,4—1,5. Рост КВ для реакторов на быстрых нейтронах объясняется главным образом тем, что, особенно в случае 239 Pu, для быстрых нейтронов g растёт, а а падает.

Nuklear reaktorkontrol

En atomreaktor kan kun fungere ved en given effekt i lang tid, hvis den har en reaktivitetsmargen i starten af ​​driften. Processerne i reaktoren forårsager forringelse af mediets multiplikationsegenskaber, og uden mekanismen til gendannelse af reaktivitet ville reaktoren ikke være i stand til at fungere selv i kort tid. Den indledende reaktivitetsmargen oprettes ved at opbygge en aktiv zone med dimensioner, der væsentligt overstiger de kritiske. For at forhindre reaktoren i at blive superkritisk introduceres neutronabsorberende stoffer i kernen. Absorberne er en del af materialet i kontrolstængerne, der bevæger sig langs de tilsvarende kanaler i kernen. Desuden, hvis kun et par stænger er tilstrækkelige til regulering, så for at kompensere for det indledende overskud af reaktivitet, kan antallet af stænger nå hundreder. Kompenserende stænger fjernes gradvist fra reaktorkernen og giver en kritisk tilstand i hele driftsperioden. Udbrændthedskompensation kan også opnås ved hjælp af specielle absorbere, hvis effektivitet falder, når de fanger neutroner (Cd, B, sjældne jordarter) eller opløsninger af absorberende stoffer i en moderator.

Kontrol af en atomreaktor er forenklet ved, at en del af neutronerne under fission udsendes fra fragmenterne med en forsinkelse, der kan variere fra 0,2 til 55 sekunder. På grund af dette ændres neutronstrømmen og følgelig kraften ganske let, hvilket giver tid til at træffe en beslutning og ændre reaktorens tilstand udefra.

Et kontrol- og beskyttelsessystem (CPS) bruges til at styre en atomreaktor. CPS-organer er opdelt i:

Nødsituation, faldende reaktivitet (indføring af negativ reaktivitet i reaktoren), når alarmsignaler vises;

Automatiske regulatorer, der opretholder en konstant neutronflux Ф (dvs. udgangseffekt);

Kompenserer, serverer for at kompensere for forgiftning, udbrændthed, temperatureffekter.

I de fleste tilfælde anvendes stænger, der er introduceret i kernen af ​​materialer, der stærkt absorberer neutroner (Cd, B osv.), Til styring af reaktoren. Stængernes bevægelse styres af specielle mekanismer, der fungerer på signaler fra enheder, der er følsomme over for størrelsen af ​​neutronstrømmen.

Driften af ​​kontrolsystemet er mærkbart forenklet for reaktorer med en negativ temperaturkoefficient for reaktivitet (r falder med stigende temperatur).

På basis af oplysninger om reaktorens tilstand genererer et specielt computerkompleks anbefalinger til operatøren om at ændre reaktorens tilstand, eller inden for visse grænser styres reaktoren uden operatørens deltagelse.

I tilfælde af en uforudset katastrofal udvikling af en kædereaktion tilvejebringes en nødsituation for kædereaktionen i hver reaktor udført ved at droppe specielle nødstænger eller sikkerhedsstænger i kernen - et nødbeskyttelsessystem.

I. Arrangement af en atomreaktor

En atomreaktor består af følgende fem hovedelementer:

1) nukleart brændsel

2) neutronmoderator;

3) reguleringssystemer

4) kølesystemer;

5) beskyttelsesskærm.

1. Atombrændstof.

Atombrændstof er en energikilde. Der er i øjeblikket kendte tre typer fissile materialer:

a) uran 235, som er 0,7% i naturligt uran eller 1/140 dele;

6) plutonium 239, som dannes i nogle reaktorer baseret på uran 238, som udgør næsten hele massen af ​​naturligt uran (99,3% eller 139/140 dele).

Indfangning af neutroner, uran 238-kerner bliver til neptuniumkerner - element 93 i Mendeleevs periodiske system; sidstnævnte bliver til gengæld til plutoniumkerner - det 94. element i det periodiske system. Plutonium ekstraheres let fra bestrålet uran med kemiske midler og kan bruges som et atombrændstof;

c) uran 233, som er en kunstig isotop af uran opnået fra thorium.

I modsætning til uran 235, som findes i naturligt uran, produceres plutonium 239 og uran 233 kun på kunstige måder. Derfor kaldes de sekundært nukleart brændsel; uran 238 og thorium 232 tjener som kilde til et sådant brændstof.

Blandt alle de ovennævnte typer nukleart brændsel er uran den vigtigste. Dette forklarer det enorme omfang, som søgen efter og udforskning af uranaflejringer tager i alle lande.

Den energi, der frigives i en atomreaktor, sammenlignes undertiden med den frigivet under en kemisk forbrændingsreaktion. Der er dog en grundlæggende forskel mellem dem.

Mængden af ​​varme, der opnås ved fission af uran, er umådeligt større end den mængde varme, der opnås under forbrændingen af ​​for eksempel kul: 1 kg uran 235, svarende i volumen til en pakke cigaretter, kunne teoretisk give som meget energi som 2.600 tons kul.

Disse energiske muligheder udnyttes imidlertid ikke fuldt ud, da ikke alt uran-235 kan adskilles fra naturligt uran. Som et resultat svarer 1 kg uran, afhængigt af graden af ​​dets berigelse i uran 235, i øjeblikket til ca. 10 tons kul. Men det skal huskes, at brugen af ​​nukleart brændstof letter transport og derfor reducerer omkostningerne ved brændstof betydeligt. Britiske eksperter har beregnet, at ved at berige uran vil de være i stand til at øge den modtagne varme i reaktorerne med en faktor på 10, hvilket svarer til 1 ton uran til 100 tusind tons kul.

Den anden forskel mellem den nukleare fissionsproces, der fortsætter med frigivelsen af ​​varme, fra kemisk forbrænding er, at der er behov for ilt til forbrændingsreaktionen, mens der kun kræves et par neutroner og en bestemt masse nukleart brændsel for at igangsætte en kædereaktion, svarer til den kritiske masse, hvis definition vi allerede har givet i sektionen om atombomben.

Og endelig ledsages den usynlige nukleare fission af emission af ekstremt skadelig stråling, hvorfra beskyttelse skal sikres.

2. Neutron moderator.

For at undgå spredning af fissionsprodukter i reaktoren skal kernebrændstof placeres i specielle skaller. Til fremstilling af sådanne skaller kan aluminium anvendes (kølerens temperatur bør ikke overstige 200 °), og endnu bedre er beryllium eller zirconium nye metaller, hvis produktion i ren form er fyldt med store vanskeligheder.

Dannet i processen med nuklear fission har neutroner (i gennemsnit 2-3 neutroner i fission af en kerne af et tungt element) en vis energi. For at sandsynligheden for, at neutroner opdeles af neutroner er størst, uden hvilken reaktionen ikke vil være selvbærende, er det nødvendigt, at disse neutroner mister en del af deres hastighed. Dette opnås ved at placere en moderator i reaktoren, hvor hurtige neutroner omdannes til langsomme neutroner som et resultat af adskillige successive kollisioner. Da stoffet, der anvendes som moderator, skal have kerner med en masse, der er omtrent lig med massen af ​​neutroner, det vil sige kernerne af lette grundstoffer, blev tungt vand brugt helt fra starten som moderator (D 2 0, hvor D er deuterium , som erstattede let brint i almindeligt vand H20). Men nu prøver de at bruge mere og mere grafit - det er billigere og giver næsten den samme effekt.

Et ton tungt vand købt fra Sverige koster 70-80 millioner franc. På Genève-konferencen om fredelig anvendelse af atomenergi meddelte amerikanerne, at de snart ville være i stand til at sælge tungt vand til 22 millioner franc pr. Ton.

Et ton grafit koster 400.000 franc, og et ton berylliumoxid koster 20 millioner franc.

Materialet, der bruges som moderator, skal være rent for at undgå tab af neutroner, når de passerer gennem moderatoren. Ved afslutningen af ​​løbet har neutronerne en gennemsnitlig hastighed på ca. 2200 m / s, mens deres starthastighed var ca. 20 tusind km / s. I reaktorer sker frigivelsen af ​​varme gradvist og kan styres i modsætning til atombomben, hvor den sker øjeblikkeligt og får karakteren af ​​en eksplosion.

I nogle typer hurtige reaktorer er en moderator ikke påkrævet.

3. Reguleringssystem.

En person skal være i stand til at fremkalde, regulere og stoppe en nuklear reaktion efter eget valg. Dette opnås ved hjælp af kontrolstænger lavet af borstål eller cadmium, materialer med evnen til at absorbere neutroner. Afhængigt af den dybde, hvormed kontrolstængerne sænkes ned i reaktoren, stiger eller falder antallet af neutroner i kernen, hvilket i sidste ende gør det muligt at regulere processen. Kontrolstængerne styres automatisk af servomekanismer; nogle af disse stænger kan straks falde i kernen i tilfælde af fare.

Først var der bekymring for, at eksplosionen af ​​reaktoren ville forårsage den samme skade som eksplosionen af ​​en atombombe. For at bevise, at eksplosionen af ​​reaktoren kun sker under andre forhold end normalt og ikke udgør en alvorlig fare for befolkningen, der bor i nærheden af ​​atomkraftværket, sprængte amerikanerne bevidst en såkaldt "kogende" reaktor. Der var faktisk en eksplosion, som vi kan karakterisere som "klassisk", dvs. ikke-nuklear; dette beviser endnu en gang, at atomreaktorer kan bygges i nærheden af ​​befolkede områder uden særlig fare for sidstnævnte.

4. Kølesystem.

Under nuklear fission frigives en vis energi, som overføres til nedbrydningsprodukterne og de resulterende neutroner. Denne energi omdannes til termisk energi som et resultat af mange kollisioner med neutroner, derfor skal varme fjernes for at forhindre hurtig reaktorsvigt. I reaktorer beregnet til produktion af radioaktive isotoper bruges denne varme ikke, i reaktorer beregnet til produktion af energi, tværtimod bliver det hovedproduktet. Køling kan udføres ved hjælp af gas eller vand, som cirkuleres i reaktoren under tryk gennem specielle rør og derefter afkøles i en varmeveksler. Den frigivne varme kan bruges til opvarmning af damp, som roterer turbinen forbundet til generatoren; sådan en enhed ville være et atomkraftværk.

5. Beskyttelsesskærm.

For at undgå de skadelige virkninger af neutroner, der kan flyve ud af reaktoren, og for at beskytte dig mod den gammastråling, der udsendes under reaktionen, er pålidelig beskyttelse nødvendig. Forskere har beregnet, at en reaktor med en kapacitet på 100 tusind kW udsender en sådan mængde radioaktiv stråling, at en person, der befinder sig i en afstand af 100 m, modtager den på 2 minutter. dødelig dosis. For at sikre beskyttelsen af ​​det personale, der betjener reaktoren, bygges der to meter vægge af speciel beton med blyplader.

Den første reaktor blev bygget i december 1942 af den italienske Fermi. Ved udgangen af ​​1955 var der omkring 50 atomreaktorer i verden (USA -2 1, England - 4, Canada - 2, Frankrig - 2). Hertil skal tilføjes, at omkring 50 reaktorer i begyndelsen af ​​1956 var designet til forskning og industrielle formål (USA - 23, Frankrig - 4, England - 3, Canada - 1).

Typerne af disse reaktorer er meget forskellige, lige fra langsomme reaktorer med grafitmoderatorer og naturligt uran som brændstof til hurtige reaktorer, der bruger uran beriget med plutonium eller uran 233 kunstigt opnået fra thorium som brændstof.

Ud over disse to modsatte typer er der et antal reaktorer, der adskiller sig fra hinanden enten i sammensætningen af ​​det nukleare brændstof eller i typen af ​​moderator eller i kølemidlet.

Det er meget vigtigt at bemærke, at selv om den teoretiske side af sagen i øjeblikket er godt undersøgt af specialister i alle lande, har forskellige lande på det praktiske område endnu ikke nået det samme niveau. USA og Rusland er foran andre lande. Det kan argumenteres for, at kernenergiens fremtid hovedsageligt vil afhænge af teknologiens fremskridt.