Fysiikka 8 luku 7.3 Ydinenergia

Fissiovoimalaitos

Ydinreaktorin tuottama energia on peräisin uraani-235:n fissioista. Reaktorissa uraaniytimien halkeaminen perustuu kontrolloituina ketjureaktioina tapahtuviin fissioihin. Uraaniytimen halkeamisessa vapautuneilla neutroneilla on liian suuri nopeus, jotta ne voisivat aiheuttaa muiden uraani-235-ytimien halkeamisreaktion. Sen takia neutronit hidastetaan termisiksi neutroneiksi, mitä varten reaktorissa on hidastinaineena kevyistä ytimistä koostuvia aineita kuten vettä. Vesi toimii samalla säteilysuojana.

Ydinreaktorissa fissioiden määrää ja samalla reaktorin tehoa ja lämpötilaa säädellään neutroneita absorboivilla säätösauvoilla. Ne ovat osittain reaktorin sisällä ja osittain ulkopuolella. Reaktorin käytön aikana säätösauvoja voidaan siirtää tarpeen mukaan reaktoriin tai reaktorista pois. Mitä enemmän sauvat ovat reaktorin sisällä, sitä vähemmän on vapaita neutroneita ja fissioita ja sitä alhaisempia ovat reaktorin teho ja lämpötila.

Reaktorista poistettu, käytetty ydinpolttoaine on korkea-aktiivista ydinjätettä. Ennen ydinjätteen loppusijoitusta käytettyä polttoainetta säilytetään vesialtaissa 40-60 vuotta, jotta jätteen aktiivisuus ja lämpötila alenevat niin, että jätettä on helpompi käsitellä. Loppusijoitusta varten polttoainesauvaniput siirretään aikanaan kapselointilaitokseen, jossa ydinjäte pakataan loppusijoituskapseleihin. Jätettä käsitellään kauko-ohjattavilla laitteilla.

Ydinvoimalaitostyypit

Ydinvoimalaitoksen reaktoreita voivat olla painevesireaktori, kiehutusvesireaktori ja hyötöreaktori.