See ei ole nii katastroofiline, kui see kõlab
Mõiste "kriitilisus" kasutamine võib tunduda vastupidine, kuna see kirjeldab normaalsust. Igapäevases keelekasutuses kirjeldab sõna sageli olukordi, kus katastroof võib olla. Kuid tuumaenergia kontekstis tähendab "kriitilisus", et reaktor töötab ohutult.
Kriitilisus on tasakaalustatud riik
Tuumareaktorid kasutavad lõhustumise abil energia tootmiseks pikka, õhuke, tsirkooniummetallist toru, mis sisaldavad lõhustuva materjali graanuleid. Lõhustamine on uraani aatomite tuumade lõhustamise protsess neutronite vabastamiseks, mis omakorda lõhub rohkem aate, vabastab rohkem neutroneid. Kriitilisus tähendab seda, et reaktor kontrollib püsiva lõhustumise ahelreaktsiooni, kus iga lõhustumine vabastab piisava hulga neutronitest käimasolevate rea reaktsioonide säilitamiseks.
Tasakaalustatud kriitilises seisundis tekitavad tuumareaktoris olevad kütuserakud konstantset arvu neutroneid ja tuumaenergia süsteem on stabiilne.
Lõhustumine toodab suures koguses energiat väga suure kuumuse ja kiirguse näol. Sellepärast on reaktorid paigutatud paksest metallist raudbetoonist kuplidesse pitseeritud konstruktsioonidesse. Elektrijaamad kasutavad seda energiat ja soojust auru tootmiseks, et juhtida elektrit tootvaid generaatoreid.
Kriitilisuse kontrollimine
Kui reaktor käivitub, kontrollitakse neutronite arvu aeglaselt. Neutronit absorbeerivaid kontrollvardaid reaktori südamikus kasutatakse neutronite tootmise kalibreerimiseks. Juhtvarras on valmistatud neutronite neelavatest elementidest nagu kaadmium, boor või hafnium.
Mida sügavamad vardad langetatakse reaktori südamikku, seda rohkem neutronid imavad võre ja vähem lõhustumist. Tehnikud tõmbavad või langetavad juhtimisvardad reaktori südamikku sõltuvalt sellest, kas soovitakse rohkem või vähem lõhustamist, neutronite tootmist ja võimsust.
Kui peaks tekkima tõrge, võivad tehnikud vallandada juhtimisvardad juhtimisvardad reaktori südamikku, et kiiresti neutroneid imada ja tuumareaktsiooni sulgeda.
Mis on superkriitilisus?
Käivitamisel lülitatakse tuumareaktor lühidalt seisundisse, mis tekitab rohkem neutroneid kui kaotatud. Seda tingimust nimetatakse "superkriitilisse" olekusse, mis võimaldab neutronite populatsiooni suurenemist ja võimsuse suurenemist. Kui soovitud elektritootmine on saavutatud, tehakse kohandusi, et paigutada reaktor kriitilisele seisundile, mis säilitab neutronite tasakaalu ja elektritootmise. Mõnikord, näiteks hoolduse peatamiseks või tankimiseks, paigutatakse reaktorid "alakriitilisse" olekusse nii, et neutron ja elektritootmine vähenevad.
Nimetatud soovitud riigi murettekitavast riigist kaugel on kriitilisus soovitud ja vajalik seisund tuumaelektrijaama jaoks, mis toodab ühtlast ja püsivat energiavoogu.