Wenn der Atomspaltungsreaktor von a Atomkraft Wenn die Anlage normal arbeitet, wird sie als „kritisch“ oder in einem Zustand der „Kritikalität“ bezeichnet. Es ist ein notwendiger Zustand für den Prozess, wenn essentieller Strom produziert wird.
Die Verwendung des Begriffs „Kritikalität“ mag kontraintuitiv erscheinen, um Normalität zu beschreiben. Im alltäglichen Sprachgebrauch beschreibt das Wort oft Situationen mit Katastrophenpotenzial.
Im Zusammenhang mit der Kernkraft bedeutet Kritikalität, dass ein Reaktor sicher arbeitet. Es gibt zwei Begriffe, die sich auf Kritikalität beziehen – Überkritikalität und Unterkritikalität, die beide ebenfalls normal und für eine ordnungsgemäße Kernenergieerzeugung unerlässlich sind.
Kritikalität ist ein ausgeglichener Zustand
Einsatz von Kernreaktoren Uran Brennstäbe – lange, schlanke Zirkoniummetallrohre, die Pellets aus spaltbarem Material enthalten, um durch Spaltung Energie zu erzeugen. Spaltung ist der Prozess der Spaltung der Kerne von Uranatomen, um Neutronen freizusetzen, die wiederum mehr Atome spalten und mehr Neutronen freisetzen.
Kritikalität bedeutet, dass ein Reaktor eine anhaltende Spaltungskettenreaktion kontrolliert, bei der jedes Spaltungsereignis eine ausreichende Anzahl von Neutronen freisetzt, um eine fortlaufende Reihe von Reaktionen aufrechtzuerhalten. Dies ist der Normalzustand der Kernenergieerzeugung.
Brennstäbe in einem Kernreaktor produzieren und verlieren eine konstante Anzahl von Neutronen, und das Kernenergiesystem ist stabil. Kernkrafttechniker verfügen über teilweise automatisierte Verfahren für den Fall, dass mehr oder weniger Neutronen produziert und verloren gehen.
Bei der Spaltung entsteht viel Energie in Form von sehr hoher Wärme und Strahlung. Aus diesem Grund sind Reaktoren in Bauwerken untergebracht, die unter dicken metallbewehrten Betonkuppeln abgedichtet sind. Kraftwerke nutzen diese Energie und Wärme, um Dampf zu erzeugen, der Generatoren zur Stromerzeugung antreibt.
Kritikalität kontrollieren
Beim Anfahren eines Reaktors wird die Neutronenzahl langsam und kontrolliert erhöht. Neutronen absorbierende Regelstäbe im Reaktorkern werden verwendet, um die Neutronenproduktion zu kalibrieren. Die Steuerstäbe bestehen aus neutronenabsorbierenden Elementen wie Cadmium, Bor oder Hafnium.
Je tiefer die Stäbe in den Reaktorkern abgesenkt werden, desto mehr Neutronen absorbieren die Stäbe und desto weniger Spaltung tritt auf. Techniker ziehen die Steuerstäbe in den Reaktorkern nach oben oder unten, je nachdem, ob mehr oder weniger Spaltung, Neutronenproduktion und Leistung gewünscht werden.
Sollte eine Fehlfunktion auftreten, können Techniker aus der Ferne Steuerstäbe in den Reaktorkern eintauchen, um schnell Neutronen aufzunehmen und den Reaktor abzuschalten Kernreaktion.
Was ist Überkritikalität?
Beim Start wird der Kernreaktor kurzzeitig in einen Zustand versetzt, in dem mehr Neutronen produziert als verloren gehen. Dieser Zustand wird als überkritischer Zustand bezeichnet, der es ermöglicht, die Neutronenpopulation zu erhöhen und mehr Leistung zu erzeugen.
Wenn die gewünschte Stromproduktion erreicht ist, werden Anpassungen vorgenommen, um den Reaktor in den kritischen Zustand zu versetzen, der das Neutronengleichgewicht und die Stromproduktion aufrechterhält. Zuweilen, beispielsweise bei Wartungsabschaltungen oder Betankungen, werden Reaktoren in einen unterkritischen Zustand versetzt, so dass die Neutronen- und Stromproduktion abnimmt.
Weit entfernt von dem besorgniserregenden Zustand, den der Name suggeriert, ist Kritikalität ein wünschenswerter und notwendiger Zustand für ein Kernkraftwerk, das einen beständigen und stetigen Strom von Energie erzeugt.