Nükleer reaktörler nükleer elektrik santrallerinin kalbi gibidirler. Fisyon denilen bir fiziksel reaksiyon aracılığıyla ısı oluşturan nükleer zincir reaksiyonu nükleer reaktörde kontrol altında tutulur. Burada elde edilen ısı elektrik üreten türbinleri döndürmek için kullanılan buharın oluşturulmasında kullanılır
Dünya üzerinde 98’i Amerika’da olmak üzere toplam 450 tane ticari nükleer reaktör bulunmaktadır. Bu, nükleer enerjinin dünya üzerindeki en büyük karbon üretmeyen elektrik kaynaklarından biri olduğu anlamına geliyor.
Nükleer fisyon ısı üretir
Nükleer reaktörün temel görevi, atomun bölünmesi sonucu enerji açığa çıkaran nükleer fisyon reaksiyonunu kontrol etmek ve onu barındırmaktır. Reaktörlerde nükleer yakıt olarak uranyum kullanılır. Uranyum küçük seramik tabletler içerisine işlenir ve bir araya kümelenerek yakıt çubukları denilen metal tüplere bağlanırlar. Tipik olarak bu çubuklardan 200 tanesi bir araya getirilerek bir yakıt hücresi oluşturulur. Bir reaktör çekirdeği enerji kapasitesine bağlı olarak genelde bir kaç yüz yakıt hücresinden oluşur.
Yakıt çubukları reaktör kazanı içerisinde suya batırılırlar. Su burada hem bir soğutucu hem de bir moderatör (reaksiyonu yavaşlatıcı) olarak görev yapar. Moderatör zincir reaksiyonunu devam ettirmek için fisyon tarafından oluşturulan nötronları yavaşlatmaya yardımcı olur.
Kontrol çubukları reaksiyon hızını yavaşlatmak için reaktör çekirdeğine eklenebilir veya reaksiyonu hızlandırmak için reaktör çekirdeğinden çıkartılabilir.
Fisyon tarafından oluşturulan ısı, suyu ısıtarak buhar üretir ve daha sonra bu buhar türbinlere gönderilerek karbon açığa çıkartılmadan elektrik üretimi sağlanır.
Hafif su reaktör çeşitleri :
Normal suyu hem soğutucu hem de moderatör olarak kullanan reaktörlere hafif su reaktörleri denir. Hafif su reaktörlerinin dünyada en çok kullanılan iki çeşidi aşağıda açıklanmıştır.
Basınçlı Su Reaktörü :
Graphic by Sarah Harman | U.S. Department of Energy
Bu reaktörlerde suyun kaynamasını engellemek için, reaktör çekirdeğine yüksek basınç altında su pompalanır. Çekirdek içerisinde bulunan su nükleer fisyon tarafından ısıtılır ve bu su ısı transferi yapılan kısım içerisindeki borulara pompalanır. Bu borular yardımıyla farklı bir yerde bulunan su ısıtılarak buhar oluşturulur. Elde edilen buhar daha sonra elektrik jeneratörlerine gönderilerek elektrik üretimi yapılır. Reaktör çekirdeği içerisindeki su ısıtılması için tekrar reaktöre gönderilir ve aynı döngü tekrarlanır.
Kaynar Su Reaktörü:
Graphic by Sarah Harman | U.S. Department of Energy
Bu tür reaktörlerde reaktör kazanı içerisindeki su, direk olarak buhar oluşturmak için kullanılır. Su reaktör çekirdeğine doğru pompalanır ve burada fisyon tarafından ısıtılır. Burada elde edilen buhar direk olarak türbinlere gönderilir ve elektrik üretimi yapılır.
Kaynak: DOE
