Chladivo

Pri štiepení jedného jadra ²³⁵U sa uvoľní približne 200 MeV energie (3,2 × 10^-11 J). V bežnom jadrovom reaktore s tepelným výkonom približne 3 000 MW sa však každú sekundu rozštiepi približne 10²⁰ jadier. Takto uvoľnené teplo je potrebné nepretržite odvádzať, inak by došlo k prehriatiu a roztaveniu paliva. Odvedená tepelná energia sa následne využíva na výrobu vodnej pary, ktorá poháňa turbínu spojenú s elektrickým generátorom.

Najčastejšie používaným chladivom v jadrových elektrárňach je voda, využívajú sa však aj hélium, oxid uhličitý, kvapalný sodík, olovo alebo roztavené fluoridové soli.

Voda

Vo všetkých reaktoroch, ktoré používajú vodu ako moderátor, plní voda zároveň aj funkciu chladiva. V tlakovodných reaktoroch (PWR) je udržiavaná pod tlakom približne 15 MPa, aby ani pri teplote okolo 300 °C nevrela. Vo varných reaktoroch (BWR) voda prúdi pri nižšom tlaku a priamo v aktívnej zóne sa čiastočne mení na paru, ktorá následne poháňa turbínu.

 

Plyny

Výhodou hélia ako chladiva je jeho chemická inertnosť a možnosť priameho využitia v Braytonovom cykle, kde poháňa plynovú turbínu. Oxid uhličitý, používaný v starších britských plynom chladených reaktoroch, má lepšie teplotechnické vlastnosti než hélium, vyžaduje však vyššie prevádzkové tlaky.

 

Vedeli ste, že...?

Tlakovodným reaktorom typu PWR pretečie každú sekundu približne 20 m³ vody, ktorá sa pritom ohreje približne o 30 °C.

 

Kvapalné kovy

Rýchle reaktory vyžadujú chladivo, ktoré neutróny výrazne nespomaľuje. Z tohto dôvodu sa používa predovšetkým kvapalný sodík, prípadne zliatina sodíka a draslíka (NaK). Tieto kovy majú veľmi dobré tepelné aj hydraulické vlastnosti a pri správnych prevádzkových podmienkach len minimálne korodujú konštrukčné materiály.

Bezpečnejšou alternatívou je olovo alebo eutektická zliatina olova a bizmutu, ktoré nereagujú s vodou ani nehoria na vzduchu. Ich nevýhodou je vyššie korozívne pôsobenie na niektoré druhy ocelí.

Ako chladivo možno použiť aj roztavené fluoridové soli. Získané teplo sa následne odovzdáva ďalšiemu okruhu, v ktorom sa najčastejšie využíva voda na výrobu pary, prípadne iné pracovné médium.

 

Vedeli ste, že...?

Počas prevádzky dosahuje teplota vo vnútri palivových tabliet približne 1 000 °C.

Zirkóniová zliatina používaná na výrobu pokrytia palivových prútikov sa taví pri teplote približne 1 852 °C.