Kärnreaktor
Från Rilpedia
 |
Den här artikeln saknar källhänvisningar. Förbättra gärna artikeln genom att lägga till pålitliga källor (helst fotnoter). Material som inte kan verifieras kan ifrågasättas eller tas bort. (maj 2009) |
I en kärnreaktor utvinns energin som frigörs vid kärnreaktioner. Vanligtvis görs det genom att klyva uran-235-atomer. Vid klyvningen bombarderas uranatomkärnorna med neutroner. Om en atomkärna träffas av en neutron med lämplig hastighet kan den falla sönder till lättare atomkärnor (normalt två stycken; en lättare och en tyngre) samt 2-3 stycken nya neutroner. De uppkomna kärnorna är i allmänhet radioaktiva, och avger alfa-, beta- och/eller gammastrålning medan de sönderfaller till stabila isotoper. Produkterna har en lägre bindningsenergi än de ingående reaktanterna (urankärna + neutron) och därmed frigörs energiöverskottet som värmeenergi.
Vid klyvning av en kärna uran-235 uppstår normalt 2-3 nya neutroner. Dessa kan sedan starta nya reaktioner med andra atomkärnor. Något som förbryllat forskare länge är att medelantalet frigjorda neutroner vid varje klyvning, verkar vara mycket nära 2,5 stycken. Att naturen skulle vara ordnad på det viset är långt ifrån självklart. Så kallade fördröjda neutroner utgör ca 1% av av neutronerna som bildas av kärnklyvning och de möjliggör mekanisk reglering av reaktorn.
I kärnkraftverk vill man att varje kärna i medeltal ska ge upphov till en neutron som inducerar en ny klyvning. Detta beror på att man vill ha ett konstant antal klyvningar per tidsenhet. Om fler neutroner ger upphov till klyvningar, accelererar processen och ger en hela tiden ökande energiproduktion, vilken förr eller senare kommer att överträffa vad reaktorn klarar av att hantera. Ytterst skulle ett sådant scenario kunna ge upphov till en härdsmälta om inte reaktionen bromsas. Omvänt riskerar processen att dö ut om andelen klyvningsinducerande frigjorda neutroner är för låg. För att reglera kvoten använder man styrstavar som kan föras in i härden och minska mängden klyvningsbenägna neutroner. Stavarna som innehåller ämnet bor, vilket har förmågan att bromsa neutronerna till en hastighet som är för liten för att de ska kunna inducera klyvning, är upphängda över reaktorhärden på ett sådant sätt att de vid oförutsedda händelser automatiskt kommer att sänkas ned i härden för att stilla reaktionerna.
