Amikor az atomhasító reaktor a atomenergia Az üzem normálisan működik, akkor azt mondják, hogy „kritikus” vagy „kritikus” állapotban van. Ez egy szükséges állapot a folyamathoz, amikor az alapvető villamos energia termelődik.
A „kritikusság” kifejezés használata ellentmondásosnak tűnhet a normalitás leírására. A hétköznapi szóhasználatban ez a szó gyakran katasztrófaveszélyes helyzeteket ír le.
Az atomenergiával összefüggésben a kritikusság azt jelzi, hogy a reaktor biztonságosan működik. A kritikussághoz két fogalom kapcsolódik – a szuperkritikusság és a szubkritikusság, amelyek szintén normálisak és elengedhetetlenek a megfelelő atomenergia-termeléshez.
A kritikusság kiegyensúlyozott állapot
Atomreaktorok használata uránium tüzelőanyag-rudak – hosszú, karcsú, cirkónium fémcsövek, amelyek hasadóanyag-pelleteket tartalmaznak, hogy a hasadás révén energiát hozzon létre. A hasadás az uránatommagok felhasadásának folyamata, hogy neutronok szabaduljanak fel, amelyek viszont több atomot hasítanak fel, és több neutront szabadítanak fel.
A kritikusság azt jelenti, hogy a reaktor egy hosszan tartó hasadási láncreakciót irányít, ahol minden egyes hasadási esemény elegendő számú neutront szabadít fel a folyamatban lévő reakciósorozat fenntartásához. Ez az atomenergia-termelés normális állapota.
Az atomreaktorban lévő üzemanyagrudak állandó számú neutront termelnek és veszítenek, és az atomenergia-rendszer stabil. Az atomenergetikai technikusoknak vannak olyan eljárásai, amelyek egy része automatizált, arra az esetre, ha olyan helyzet adódna, amelyben több vagy kevesebb neutron keletkezik és elveszik.
A hasadás nagyon sok energiát termel nagyon nagy hő és sugárzás formájában. Éppen ezért a reaktorokat vastag fémmegerősített betonkupolák alá zárt szerkezetekben helyezik el. Az erőművek ezt az energiát és hőt felhasználva gőzt állítanak elő az áramot termelő generátorok meghajtásához.
A kritikusság ellenőrzése
A reaktor beindulásakor a neutronok számát lassan, szabályozottan növelik. A reaktormagban lévő neutronelnyelő vezérlőrudakat a neutrontermelés kalibrálására használják. A vezérlőrudak neutronelnyelő elemekből, például kadmiumból, bórból vagy hafniumból készülnek.
Minél mélyebbre süllyesztik a rudakat a reaktormagba, annál több neutront nyelnek el a rudak, és annál kevesebb a hasadás. A technikusok felfelé vagy lefelé húzzák a vezérlőrudakat a reaktormagba attól függően, hogy több vagy kevesebb hasadásra, neutrontermelésre és teljesítményre van szükség.
Meghibásodás esetén a technikusok a vezérlőrudakat távolról a reaktormagba süllyeszthetik, hogy gyorsan felszívják a neutronokat és leállítsák a nukleáris reakció.
Mi a szuperkritikusság?
Indításkor az atomreaktor rövid időre olyan állapotba kerül, amely több neutront termel, mint amennyi elvész. Ezt az állapotot szuperkritikus állapotnak nevezik, amely lehetővé teszi a neutronpopuláció növekedését és több energia termelését.
A kívánt energiatermelés elérésekor a reaktort olyan kritikus állapotba hozzuk, amely fenntartja a neutronegyensúlyt és az energiatermelést. Időnként, például karbantartási leállás vagy üzemanyag-feltöltés esetén, a reaktorokat szubkritikus állapotba helyezik, így csökken a neutron- és energiatermelés.
A kritikusság, amely távol áll a nevéből adódó aggasztó állapottól, kívánatos és szükséges állapot egy folyamatos és egyenletes energiaáramot termelő atomerőműben.