热、中间和快速反应堆

反应堆方便分类根据典型的导致裂变中子的能量。在裂变中子发射非常精力充沛;他们的平均能量是二百万左右电子伏特(兆电子伏),近8000万次原子的能量在室温下普通物质。中子散射或碰撞与核反应堆,他们失去能量。这一行动被称为down-scattering。反应堆材料和的选择裂变材料浓度决定了中子的速度放缓之前通过down-scattering引发裂变。

在热反应堆,大部分中子down-scatter前主持人材料相互作用的裂变材料。Down-scattering中子事件发生,直到达到了热平衡的反应堆能量电子伏特的百分之几。中子失去能量最有效的碰撞与光原子等氢(1)质量,氘质量(2),铍(9)质量,碳(质量12)。由于这个原因,这些elements-water包含原子的材料,重水、金属和氧化铍石墨——故意纳入热中子反应堆和被称为版主。因为水和重水也可以作为冷却剂,他们在热能反应堆执行双重目的。(见下文冷却剂和版主。)

热能反应堆的一个缺点是,在低能量下铀- 235和钚- 239不仅可以通过热(或缓慢)裂变中子还可以捕获中子没有发生裂变。分别中子俘获转换这些核素铀- 236和钚- 240,这不是裂变。的概率中子俘获在能量水平高于低得多热的能量。达到更高的能量水平和促进裂变中子俘获,可以建立一个反应堆没有运作主持人。根据散射事件发生的数量和重原子裂变发生之前,典型的fission-causing中子可能在0.5电子伏能量成千上万的电子伏特(中间反应堆)或几十万电子伏特(快反应堆)。这种反应堆需要更高浓度的裂变材料达到临界比运行的反应堆设计热能水平;然而,他们能更有效的转换可育材料的裂变材料。快反应堆设计可以产生一个以上的新原子裂变为每个原子裂变摧毁。这种反应堆被称为增殖反应堆。增殖反应堆如果全球需求年代可能变得重要核能自然是长期的,如果访问可用的裂变材料来源变得有限。

核心

所有的反应堆有一个核心,一个中心区域,其中包含燃料,燃料包壳,冷却剂,(独立于后者)主持人。一个核反应堆的裂变能量产生的核心。

燃料通常heterogeneous-i.e。,它由元素包含裂变材料和稀释剂。这种稀释剂可能肥沃的材料或简单的材料,具有良好的机械和化学性能,不容易吸收中子年代。所有的稀释剂作为矩阵的裂变材料可以通过可操作的生活稳定存在。在固体燃料,封闭在一个稀释的裂变材料cladding-a物质分离的燃料冷却剂和最小化放射性裂变产物的可能性将被释放。包层通常被称为一个反应堆的第一裂变产物障碍,因为它是第一个屏障后的裂变材料接触核裂变。