REAKTÖR a. (fr. reacteuı). Çekird. fiz. Nükleer parçalanmalardan lanan ısıl enerjiyi kontrollü halde kullanıma sokan aygıt. *Isıl. m...
REAKTÖR a. (fr. reacteuı). Çekird. fiz. Nükleer parçalanmalardan lanan ısıl enerjiyi kontrollü halde kullanıma sokan aygıt.
*Isıl. mot. Katalitik reaktör, benzin ya da Diesel motorlu bir taşıtın egzos sistemine yerleştirilen ve soy metallerden oluşan katalitik maddeler yardımıyla egzos gazlarındaki zararı dokunan maddelerin artyanmasını elde eden aygıt. (Bk. ansikl. böl.)
*Kim. Reaktör gömleği, reaktörleri ısıtmaya yarayan elektrik dirençli düzenek.
*Kim. müh. TEPKİME KABI'nın eşanlamlısı.
*Nük. müh. Reaktör kabı, sodyumla soğutulan süratli nötronlu bir reaktörde, sodyum dolu tankı ve bu tankın içerdiklerini (kalp, denetim çubukları, yakıt yükleme sistemi), çelik ve betondan yapılmış üst kapama düzeneklerini, güvenlik tankını ve betondan koruma kabını kapsayan tüm. (Kalbin birincil soğutma devresi, Phönix ve Superphönix reaktörlerinde olduğu benzer biçimde, sodyum tankı içindeyse, bu durumda, birincil pompalar ve ara değiştiriciler de reaktör kabı içinde yer alır.) || Isı reaktörü, Dsı membaı olarak kullanılan reaktör. || Nükleer reaktör, içinde, kontrollü bir nükleer parçalanma tepkimesi ya da bir termonükleer kaynaşma tepkimesi oluşturulabilen aygıt. (Bk. ansikl. böl.)
*Petr. san. Buharla kraking işleminin yapıldığı petrokimya tesisi.
*ANSİKL. Isıl mot. Katalitik reaktör, çok sıcak egzos gazlarıyla temasa geçen tane ya da pastil halindeki katalitik maddeler, karbonmonoksidin (CO) karbondiokside (C02) yükseltgenmesini, azot oksitlerin (NO) indirgenmesini, yanmamış hidrokarbonların (HC) yükseltgenmesini ve nihayet daha azca zararı dokunan başka maddelerin uzaklaştırılmasını elde eden tersinir kimyasal tepkimeler meydana getirir. Katalitik reaktörler Avrupa'da kullanılmamaktadır; bununla beraber ABD'de ve Japonya'da trafiğe çıkan taşıtların tümü bu aygıtla donatılmıştır.
*Nük. müh. Nükleer reaktör.
• ilkeler. Günümüzde kaynaşma reaktörleri sadece ön araştırma aşamasındadır. (TERMONüKLEER enerji.) Bundan dolayı nükleer reaktör terimi derhal bütünüyle nükleer parçalanmadan yararlanan aygıtlar için kullanılır.
Bir parçalanma reaktörü, belirli bir hacim (kalp) içinde zekice dağıtılmış belli sayıda bileşenden oluşur: bu hacim içinde, isteğe bakılırsa, zincirleme bir parçalanma tepkimesi başlatılabilir, bunun sertliği ayarlanabilir ve durdurulabilir. Bu bileşenler içinde nükleer yakıt ihtiva ettiği ve en mühimleri uranyum 235 ve plütonyum 239 olan verimli nükleitlerle temel bir rol oynar. Bir zincirleme tepkimenin sürebilmesi için, parçalanmaların her birinden çıkan 2 ya da 3 nötronun (uranyum 235 için ortalama 2,5 nötron) ortalama minimum birisinin bir başka parçalanabilir çekirdekte parçalanma oluşturması gerekir. Bu da bilhassa parçalanabilir çekirdek yoğunluğunun oldukça yüksek ve kalp dışına kaçışlarla, çeşitli malzemeler içinde tutulmayla, ya da parçalanabilir çekirdeklerde parçalanma olmaksızın tutulmalarla nötron kayıplarının oldukça düşük olmasına dayanır. Bu sonuca erişmek için kuram ve gözlem, parçalanabilir çekirdeklerin toplam hacminin, tehlikeli sonuç kütle denen ve kalbi oluşturan malzemelerin tür ve dağılımına ve kalbin boyutlarına bağlı bir minimum kütleye erişmesi icap ettiğini göstermiştir. Kuram ve gözlem bir parçalanma reaktörünü gerçekleştirmek için iki temel yol bulunduğunu da göstermektedir: yavaş nötronlar yolu ve süratli nötronlar yolu. Parçalanma esnasında yayılan nötronlar süratli nötronlardır (10 000 km/sn dolayında hız), fakat bunlar, mesela bir uranyum 235 çekirdeğini bir yavaş nötrona bakılırsa (km/sn dolayında hız) çok daha azca oranda parçalanmaya uğratabilir, işte bundan dolayı, yavaş nötronlu reaktörler'de, kalp bileşenleri içinde bir yavaşlatıcı yer alır; bu yavaşlatıcı nötronları yavaşlatarak bir zincirleme tepkimenin sürmesini sağlar Nötronların yavaşlaması yavaşlatıcı üstündeki bir takım çarpışmayla gerçekleşir. Lüzumlu çarpışma sayısı mümkün olmasıyla birlikte azaltılmalıdır; şundan dolayı nötronun kırık çizgi halinde yolunu uzatan her şey bunun, kalbin bileşenlerinden biri tarafınca yutulma olasılığını artırır, iyi bir yavaşlatıcı hafifçe bir element olmalıdır, şundan dolayı hacmi minik olan nötron, hacmi ne kadar azca bir element çekirdeği ile çarpışırsa enerjisi de o denli fazla azalır. Aynca iyi bir yavaşlatıcının kendisi de nötronları yakalayabil mektedir. Uygulamada kullanılan üç ya vaşlatıcı azalan değerlerine bakılırsa ağır su, karbon (grafit biçiminde) ve düzgüsel sudur, ilk iki yavaşlatıcı ile yakıt olarak naturel uranyum kullanan reaktörler yapılabilmiştir; burada naturel uranyum % 0,7 oranında uranyum 235 ve % 99,3 oranında uranyum 238 içerdiğinden parçalanabilir çekirdeklerin yoğunluğu çok düşüktür. Daha çok nötron yutan düzgüsel su ile ortalama °/o 3 oranında uranyum 235 içeren zenginleştirilmiş uranyum kullanmakta fayda vardır.
Süratli nötronlu reaktörler'de, tersine, yavaşlatıcı malzemelerin kullanımından kaçınılır ve bir zincirleme tepkimeyi gerçekleştirebilmek için parçalanabilir çekirdek oranı yüksek olan, mesela % 15 ya da daha çok plütonyum 239 içeren bir yakıt kullanmak zorunluluğu ortaya çıkar. Fakat bu reaktörlerin parçalanabilir madde üreticisi olarak büyük bir önemi vardır. Nitekim, bir nötronun verimli bir nükleit çekirdeği tarafınca yakalanması, sonuçta parçalanabilir bir nükleit verir Böylece, bir nötron yakalanması ile verimli uranyum 238 art arda uranyum 239, neptünyum 239 ve parçalanabilir plütonyum 239 verir. Parçalanabilir madde, yakıtlarında uranyum 238 bulunan ister yavaş nötronlu, ister süratli nötronlu tüm reaktörlerde üretilebilir; tüm bu reaktörlerde oluşan plütonyum bir parçalanabilir madde katkısı sağlar ve zincirleme tepkimenin sürmesini kolaylaştırır. Fakat, süratli nötronlu reaktörlerde parçalanma başına ortalama nötron sayısı yavaş nötronlu reaktörlere bakılırsa daha yüksektir, plütonyum için 3'e kadar yükselebilir, öte taraftan süratli nötronlar kalbin çeşitli bileşenleri tarafınca daha kolaylıkla yakalanabilir. Bu dikkate alınarak, süratli nötronlu bir reaktör iyi tasarlanmışsa, her parçalanmada yayılan nötronlar yalnızca zincirleme tepkimeyi sürdürmekle kalmazlar (burada bir nötron tüketilir), uranyum 238 içinden birden fazla yakalanma gerçekleştirirler, böylece birden fazla plütonyum 239 çekirdeği oluşur. Örnek olarak, yakıtı plütonyum 239 ve uranyum 238'den oluşmuş bir süratli nötronlu reaktörde, bir plütonyum 239 çekirdeğinin parçalanması, enerji verirken, birden fazla plütonyum 239 çekirdeği de üretir. Bu şekilde bir reaktöre üstüretken reaktör denir. Süratli nötronlu reaktörler böylece, yalnızca, parçalanabilir tek naturel madde olan uranyum 235'i tüketerek enerji üretmekle kalmazlar, 140 kez daha bolca bulunan uranyum 238'i de tüketirler.
Reaktör tipi ne olursa olsun parçalanmalarla oluşan ısının, gerek, mesela mekanik ya da elektrik enerjisi üretmek suretiyle kullanmak için, gerekse yalnızca kalbin sıcaklığının aşırı derecede yükselip reaktöre zarar vermemesi için kalpten atılması gerekir Bundan dolayı lâlp içinde, ısıyı çekip taşıyan ısıtaşıyıcı denen bir akışkan dolaştırılır. Yavaş nötronlu reaktörler için en fazla kullanılan ısıtaşıyıcılar, yavaşlatıcı grafit olduğunda, tazyik altında karbondioksit gazı (C02), yavaşlatıcı ağır su olduğunda basınçlı ağır su, yavaşlatıcı düzgüsel su olduğunda düzgüsel sudur. Bu sonuncu durumda, hem ısıtaşıyıcı, hem de yavaşlatıcı görevi oynayan aynı sudur. Halen geliştirilmekte olan tüm süratli nötronlu reaktörlerde seçilen soğutma akışkanı ise sıvı sodyumdur.
Yakıt, ısıtaşıyıcı ve yavaş nötronlu reaktörler için yavaşlatıcı, kalbin temel bileşenleridir. Bununla beraber, kimi işlevler başka öğeler tarafınca yerine getirilir: yakıtın zarflanması ve mekanik dayanıklılığı, akışkanın geçmiş olduğu boru donanımı, nükleer tepkimenin denetimi, bu sonuncu işlev, kumanda odasından harekete geçirilen, içinde nötronları büyük seviyede soğuran malzemeler, mesela bor ve kadmiyum bulunan hareketli çubuklar'm kalp içinde azca ya da çok derine sokulması benzer biçimde araçlardan yararlanır. Çeşitli biçimler altında bulunan (silindir, haç, minik çaplı çubuklar salkımı, vb.) bu çubuklar, nötronların çoğalma çarpanı üstüne tesir ederek nükleer tepkimeyi ayarlamaya yarar. Kalp bileşenleri çoğu zaman muntazam bir ağ halinde yerleştirilmiştir. Bir yansıtıcı kalbi çevreleyerek nötron kaçaklarını azaltmaya yarar.
• Lüzumlu koşullar. Birçok reaktör tipi tasarlanmıştır, fakat bunların içinden sadece kısıtlı sayıda olanı deneysel aşamayı geçmiştir. Bir nükleer reaktör netice olarak üç genel amaç altında toplanacak kimi koşullan yerine getirmelidir.
ilk olarak reaktör belirli bir teknik amaca uyum sağlamalıdır. Bundan dolayı gemilerin ve denizaltıların tahrikinde olduğu benzer biçimde bir türbine ya da bir (elektrik üretiminde olduğu benzer biçimde) türboalternatöre buğu vermek suretiyle yapılırlar ve her iki durumda da, nükleer kazan denen temel öğeyi oluştururlar Denizde çalışan araçların tahriki için kullanılan reaktörlerin ısıl gücü 30 ile 300 MW içinde değişmiş olur, elektrik santrallarını donatan reaktörlerin gücü ise birkaç bin MW'a erişebilir. Öte taraftan, gerek sanayide (kâğıt hamur harcını, tarım-gıda sektörü, vb.), gerek deniz suyunun tuzunun giderilmesinde gerekse daha çok konutların ısıtılmasında mühim ısıl enerji gereksinimleri vardır. Kimi durumlarda bu gereksinimler, elektronükleer sandallardan atılan ısının bir kısmı kullanılarak karşılanır, fakat hususi amaçlı reaktörler de kullanılabilir. Nitekim Fransa'da kentlerin ısıtılması için 100 MW gücünde bir tesis araştırma aşamasındadır. Fakat nükleer reaktörlerin tamamen değişik uygulamaları da vardır. Parçalanma tepkimesinin yanı sıra, çıkan nötron ışıması, bilhassa temel ya da uygulamalı araştırmada, radyoaktif izotopların ya da plütonyum ve trityum benzer biçimde nükleer maddelerin üretilmesinde kullanılır. Bu uygulamalarda reaktörlerin gücü çoğu zaman küçüktür; buna karşılık nötron akışının mümkün olmasıyla birlikte yoğun olması istenir. Günümüzde cm2 ve saniye başına 10,5'ten büyük nötron akıları elde edilmektedir.
ikinci olarak, reaktör nükleer güvenlik gereklerini yerine getirmelidir; doğrusu nükleer tepkime dolayısıyla yakıt içinde oluşan radyoaktif parçalanma ürünlerinin çevreye yayılmasını önleyecek şekilde tasarlanmış olmalıdır. Bu gerekler radyoaktif ürünler ile çevre içinde minimum üç sızdırmaz engelin yerleştirilmesine neden olur; bunlar: yakıt zarfı, kalp soğutma devresinin zarfı ve güvenlik kabı görevi oynayan reaktör binasıdır. Bu gerekler ek olarak reaktörün ve bunun destek donanımlarının ihtimaller içinde emek harcama kusurlarını saptamak ve düzeltici önlemleri almakla yükümlü çok gelişmiş bir koruma sistemi ile donatılmasını da gerektirir.
üçüncü olarak iktisat elde etmek gereklidir. Bu şart kalp içinde bulunan yakıt kütlesinden ve tüketilen yakıttan mümkün olmasıyla birlikte fazla yarar sağlamayı gerektirir. Böylece, bir enerji üretim tesisi benzer biçimde çok yaygın bir durumda tüketilen birim yakıt hacmi başına mümkün olan en büyük ısıyı üretecek şekilde kalp tasarlanır ve çalıştırılır (doğrusu mümkün olmasıyla birlikte en yüksek kütlesel yanma'ya erişilmeye çalışılır); reaktörün ısıl enerjisi mekanik enerji (ve gerektiğinde elektrik enerjisi) elde etmek suretiyle kullanıldığında yüksek bir verim sağlanmaya, dolayısıyla, Carnot çevriminin kuramsal verimini veren formül gereğince, türbini besleyen akışkanın sıcaklığının mümkün olmasıyla birlikte artırılmasına çalışılır. Bu fikir yakıt ve ısı- taşıyıcının, bununla birlikte yüksek emek harcama sıcaklığı ile uyum sağlayacak kalbin öteki bileşenlerinin seçiminde büyük bir rol oynar. Böylece yüksek güçte yavaş nötron- lu reaktörlerin büyük kısmının yakıtı olarak, bir zirkonyum alaşımı olan Zircaloy ile zarflanmış uranyum oksidin seçilmesini elde etmiştir. Bu, bununla birlikte, ağır su ya da düzgüsel su ile soğutulan reaktörlerde akışkanın reaktörden 300 °C dolayında sıcaklıklarla çıkışını sağlayacak şekilde bir tazyik altında tutulmasını da elde etmiştir. Süratli nötronlu reaktörlerde paslanmaz çelik zarf içinde uranyum ve plütonyum karma oksidinden oluşmuş yakıt ve atmosfer basıncında 880 °C'ta kaynayan ısıtaşıyıcı sıvı sodyum, reaktör çıkışında 550 °C dolayında bir akışkan elde edilmesini sağlarlar. Yavaş nötronlu reaktörlerin çok hususi bir tipinde yakıt, ısıya dayanıklı malzemelerle örtülü parçalanabilir ve üretken maddelerden yapılmış minik yumrulardan oluşur ve ısıtaşıyıcı, tazyik altında helyumdur; bu reaktörlerde 1 000 °C dolayında ısı elde etmek mümkün olmaktadır. Yüksek ısı reaktörü adını taşıyan bu tip hemen hemen gelişmesinin başlangıcındadır.
*Başlıca reaktör türleri. Bugüne dek gerçekleştirilmiş olan elektronükleer sant- ral'ların derhal hepsi beş reaktör türünü kapsar, (bk. tablo.)
Santralların ortalama % 70'i bu türler içinde düzgüsel suyu yavaşlatıcı ve ısıta- şıyıcı olarak kullananlardır. Bir santralda, birkaç yüz MVV'tan bin MW'ın ötesine kadar değişen birim güçte bir ya da birçok birim bulunabilir; her birim temel olarak bir nükleer kazandan ve bir türboalterna- tör grubundan oluşur.
Basınçlı sulu reaktörlerde kalpte dolaşan su 150 barın üstünde bir basınçta tutulur ve reaktörden 300 °C'ın üstünde bir sıcaklıkta çıkar. Buğu üreteçlerine gönderilen bu su ikincil devrede dolaşan suya ısısını aktarır ve onu kaynatır. Böylece üretilen ve karakteristikleri mesela 280 °C ve 70 bar olan bu buğu, türbinin yüksek basınçlı kademesine gönderilir. Bu reaktörlere dolaylı soğutma çevrimli denir.
Kaynar sulu reaktörlerde buğu, reaktör kalbinin içinde üretilir. Isı ve tazyik karakteristikleri, basınçlı sulu reaktörlerde buğu üreteçlerinde üretilen buharın karakteristikleriyle nerede ise aynıdır. Bu reaktörlere dolaysız soğutma çevrimli denir. Gemilerde kullanılan nükleer kazan reaktörleri basınçlı sulu reaktörler türüne girer.
Temel ve uygulamalı araştırmalarda, geniş seviyede, havuz tipi reaktör denen ve yakıt elemanları ağı ile bunlara ilişik kumanda organlarının su dolu bir havuzun içine daldırılmasıyla meydana gelen bir reaktör tipi kullanılır. Su hem yavaşlatıcı hem de ısıtaşıyıcı rolünü oynar, bununla birlikte araştırmacıları ışımalardan korumuş olan bir ekran oluşturur. Bu reaktörlerin maliyeti düşüktür ve emek harcamaları da güvenli ve basittir.
Süratli nötronlu reaktörler 'in gerçekleştirilmeleri hemen hemen azca sayıda olmakla beraber bu tür, üst üretkenlik yardımıyla dünya nükleer yakıt larını büyük seviyede artırma imkânı sunduğundan çok sayıda ülkede büyük bir ilgi çekmektedir. Ek olarak, kalp çıkışında sıvı sodyumun yüksek sıcaklığı, sıcaklığı 500 °C dolayında olan buğu ile türbini beslemeyi sağlamakta, bu da ısıl enerjinin elektrik enerjisine dönmesinde % 40'a varan muhteşem bir verim sağlamaktadır.
*Isıl. mot. Katalitik reaktör, benzin ya da Diesel motorlu bir taşıtın egzos sistemine yerleştirilen ve soy metallerden oluşan katalitik maddeler yardımıyla egzos gazlarındaki zararı dokunan maddelerin artyanmasını elde eden aygıt. (Bk. ansikl. böl.)
*Kim. Reaktör gömleği, reaktörleri ısıtmaya yarayan elektrik dirençli düzenek.
*Kim. müh. TEPKİME KABI'nın eşanlamlısı.
*Nük. müh. Reaktör kabı, sodyumla soğutulan süratli nötronlu bir reaktörde, sodyum dolu tankı ve bu tankın içerdiklerini (kalp, denetim çubukları, yakıt yükleme sistemi), çelik ve betondan yapılmış üst kapama düzeneklerini, güvenlik tankını ve betondan koruma kabını kapsayan tüm. (Kalbin birincil soğutma devresi, Phönix ve Superphönix reaktörlerinde olduğu benzer biçimde, sodyum tankı içindeyse, bu durumda, birincil pompalar ve ara değiştiriciler de reaktör kabı içinde yer alır.) || Isı reaktörü, Dsı membaı olarak kullanılan reaktör. || Nükleer reaktör, içinde, kontrollü bir nükleer parçalanma tepkimesi ya da bir termonükleer kaynaşma tepkimesi oluşturulabilen aygıt. (Bk. ansikl. böl.)
*Petr. san. Buharla kraking işleminin yapıldığı petrokimya tesisi.
*ANSİKL. Isıl mot. Katalitik reaktör, çok sıcak egzos gazlarıyla temasa geçen tane ya da pastil halindeki katalitik maddeler, karbonmonoksidin (CO) karbondiokside (C02) yükseltgenmesini, azot oksitlerin (NO) indirgenmesini, yanmamış hidrokarbonların (HC) yükseltgenmesini ve nihayet daha azca zararı dokunan başka maddelerin uzaklaştırılmasını elde eden tersinir kimyasal tepkimeler meydana getirir. Katalitik reaktörler Avrupa'da kullanılmamaktadır; bununla beraber ABD'de ve Japonya'da trafiğe çıkan taşıtların tümü bu aygıtla donatılmıştır.
*Nük. müh. Nükleer reaktör.
• ilkeler. Günümüzde kaynaşma reaktörleri sadece ön araştırma aşamasındadır. (TERMONüKLEER enerji.) Bundan dolayı nükleer reaktör terimi derhal bütünüyle nükleer parçalanmadan yararlanan aygıtlar için kullanılır.
Bir parçalanma reaktörü, belirli bir hacim (kalp) içinde zekice dağıtılmış belli sayıda bileşenden oluşur: bu hacim içinde, isteğe bakılırsa, zincirleme bir parçalanma tepkimesi başlatılabilir, bunun sertliği ayarlanabilir ve durdurulabilir. Bu bileşenler içinde nükleer yakıt ihtiva ettiği ve en mühimleri uranyum 235 ve plütonyum 239 olan verimli nükleitlerle temel bir rol oynar. Bir zincirleme tepkimenin sürebilmesi için, parçalanmaların her birinden çıkan 2 ya da 3 nötronun (uranyum 235 için ortalama 2,5 nötron) ortalama minimum birisinin bir başka parçalanabilir çekirdekte parçalanma oluşturması gerekir. Bu da bilhassa parçalanabilir çekirdek yoğunluğunun oldukça yüksek ve kalp dışına kaçışlarla, çeşitli malzemeler içinde tutulmayla, ya da parçalanabilir çekirdeklerde parçalanma olmaksızın tutulmalarla nötron kayıplarının oldukça düşük olmasına dayanır. Bu sonuca erişmek için kuram ve gözlem, parçalanabilir çekirdeklerin toplam hacminin, tehlikeli sonuç kütle denen ve kalbi oluşturan malzemelerin tür ve dağılımına ve kalbin boyutlarına bağlı bir minimum kütleye erişmesi icap ettiğini göstermiştir. Kuram ve gözlem bir parçalanma reaktörünü gerçekleştirmek için iki temel yol bulunduğunu da göstermektedir: yavaş nötronlar yolu ve süratli nötronlar yolu. Parçalanma esnasında yayılan nötronlar süratli nötronlardır (10 000 km/sn dolayında hız), fakat bunlar, mesela bir uranyum 235 çekirdeğini bir yavaş nötrona bakılırsa (km/sn dolayında hız) çok daha azca oranda parçalanmaya uğratabilir, işte bundan dolayı, yavaş nötronlu reaktörler'de, kalp bileşenleri içinde bir yavaşlatıcı yer alır; bu yavaşlatıcı nötronları yavaşlatarak bir zincirleme tepkimenin sürmesini sağlar Nötronların yavaşlaması yavaşlatıcı üstündeki bir takım çarpışmayla gerçekleşir. Lüzumlu çarpışma sayısı mümkün olmasıyla birlikte azaltılmalıdır; şundan dolayı nötronun kırık çizgi halinde yolunu uzatan her şey bunun, kalbin bileşenlerinden biri tarafınca yutulma olasılığını artırır, iyi bir yavaşlatıcı hafifçe bir element olmalıdır, şundan dolayı hacmi minik olan nötron, hacmi ne kadar azca bir element çekirdeği ile çarpışırsa enerjisi de o denli fazla azalır. Aynca iyi bir yavaşlatıcının kendisi de nötronları yakalayabil mektedir. Uygulamada kullanılan üç ya vaşlatıcı azalan değerlerine bakılırsa ağır su, karbon (grafit biçiminde) ve düzgüsel sudur, ilk iki yavaşlatıcı ile yakıt olarak naturel uranyum kullanan reaktörler yapılabilmiştir; burada naturel uranyum % 0,7 oranında uranyum 235 ve % 99,3 oranında uranyum 238 içerdiğinden parçalanabilir çekirdeklerin yoğunluğu çok düşüktür. Daha çok nötron yutan düzgüsel su ile ortalama °/o 3 oranında uranyum 235 içeren zenginleştirilmiş uranyum kullanmakta fayda vardır.
Süratli nötronlu reaktörler'de, tersine, yavaşlatıcı malzemelerin kullanımından kaçınılır ve bir zincirleme tepkimeyi gerçekleştirebilmek için parçalanabilir çekirdek oranı yüksek olan, mesela % 15 ya da daha çok plütonyum 239 içeren bir yakıt kullanmak zorunluluğu ortaya çıkar. Fakat bu reaktörlerin parçalanabilir madde üreticisi olarak büyük bir önemi vardır. Nitekim, bir nötronun verimli bir nükleit çekirdeği tarafınca yakalanması, sonuçta parçalanabilir bir nükleit verir Böylece, bir nötron yakalanması ile verimli uranyum 238 art arda uranyum 239, neptünyum 239 ve parçalanabilir plütonyum 239 verir. Parçalanabilir madde, yakıtlarında uranyum 238 bulunan ister yavaş nötronlu, ister süratli nötronlu tüm reaktörlerde üretilebilir; tüm bu reaktörlerde oluşan plütonyum bir parçalanabilir madde katkısı sağlar ve zincirleme tepkimenin sürmesini kolaylaştırır. Fakat, süratli nötronlu reaktörlerde parçalanma başına ortalama nötron sayısı yavaş nötronlu reaktörlere bakılırsa daha yüksektir, plütonyum için 3'e kadar yükselebilir, öte taraftan süratli nötronlar kalbin çeşitli bileşenleri tarafınca daha kolaylıkla yakalanabilir. Bu dikkate alınarak, süratli nötronlu bir reaktör iyi tasarlanmışsa, her parçalanmada yayılan nötronlar yalnızca zincirleme tepkimeyi sürdürmekle kalmazlar (burada bir nötron tüketilir), uranyum 238 içinden birden fazla yakalanma gerçekleştirirler, böylece birden fazla plütonyum 239 çekirdeği oluşur. Örnek olarak, yakıtı plütonyum 239 ve uranyum 238'den oluşmuş bir süratli nötronlu reaktörde, bir plütonyum 239 çekirdeğinin parçalanması, enerji verirken, birden fazla plütonyum 239 çekirdeği de üretir. Bu şekilde bir reaktöre üstüretken reaktör denir. Süratli nötronlu reaktörler böylece, yalnızca, parçalanabilir tek naturel madde olan uranyum 235'i tüketerek enerji üretmekle kalmazlar, 140 kez daha bolca bulunan uranyum 238'i de tüketirler.
Reaktör tipi ne olursa olsun parçalanmalarla oluşan ısının, gerek, mesela mekanik ya da elektrik enerjisi üretmek suretiyle kullanmak için, gerekse yalnızca kalbin sıcaklığının aşırı derecede yükselip reaktöre zarar vermemesi için kalpten atılması gerekir Bundan dolayı lâlp içinde, ısıyı çekip taşıyan ısıtaşıyıcı denen bir akışkan dolaştırılır. Yavaş nötronlu reaktörler için en fazla kullanılan ısıtaşıyıcılar, yavaşlatıcı grafit olduğunda, tazyik altında karbondioksit gazı (C02), yavaşlatıcı ağır su olduğunda basınçlı ağır su, yavaşlatıcı düzgüsel su olduğunda düzgüsel sudur. Bu sonuncu durumda, hem ısıtaşıyıcı, hem de yavaşlatıcı görevi oynayan aynı sudur. Halen geliştirilmekte olan tüm süratli nötronlu reaktörlerde seçilen soğutma akışkanı ise sıvı sodyumdur.
Yakıt, ısıtaşıyıcı ve yavaş nötronlu reaktörler için yavaşlatıcı, kalbin temel bileşenleridir. Bununla beraber, kimi işlevler başka öğeler tarafınca yerine getirilir: yakıtın zarflanması ve mekanik dayanıklılığı, akışkanın geçmiş olduğu boru donanımı, nükleer tepkimenin denetimi, bu sonuncu işlev, kumanda odasından harekete geçirilen, içinde nötronları büyük seviyede soğuran malzemeler, mesela bor ve kadmiyum bulunan hareketli çubuklar'm kalp içinde azca ya da çok derine sokulması benzer biçimde araçlardan yararlanır. Çeşitli biçimler altında bulunan (silindir, haç, minik çaplı çubuklar salkımı, vb.) bu çubuklar, nötronların çoğalma çarpanı üstüne tesir ederek nükleer tepkimeyi ayarlamaya yarar. Kalp bileşenleri çoğu zaman muntazam bir ağ halinde yerleştirilmiştir. Bir yansıtıcı kalbi çevreleyerek nötron kaçaklarını azaltmaya yarar.
• Lüzumlu koşullar. Birçok reaktör tipi tasarlanmıştır, fakat bunların içinden sadece kısıtlı sayıda olanı deneysel aşamayı geçmiştir. Bir nükleer reaktör netice olarak üç genel amaç altında toplanacak kimi koşullan yerine getirmelidir.
ilk olarak reaktör belirli bir teknik amaca uyum sağlamalıdır. Bundan dolayı gemilerin ve denizaltıların tahrikinde olduğu benzer biçimde bir türbine ya da bir (elektrik üretiminde olduğu benzer biçimde) türboalternatöre buğu vermek suretiyle yapılırlar ve her iki durumda da, nükleer kazan denen temel öğeyi oluştururlar Denizde çalışan araçların tahriki için kullanılan reaktörlerin ısıl gücü 30 ile 300 MW içinde değişmiş olur, elektrik santrallarını donatan reaktörlerin gücü ise birkaç bin MW'a erişebilir. Öte taraftan, gerek sanayide (kâğıt hamur harcını, tarım-gıda sektörü, vb.), gerek deniz suyunun tuzunun giderilmesinde gerekse daha çok konutların ısıtılmasında mühim ısıl enerji gereksinimleri vardır. Kimi durumlarda bu gereksinimler, elektronükleer sandallardan atılan ısının bir kısmı kullanılarak karşılanır, fakat hususi amaçlı reaktörler de kullanılabilir. Nitekim Fransa'da kentlerin ısıtılması için 100 MW gücünde bir tesis araştırma aşamasındadır. Fakat nükleer reaktörlerin tamamen değişik uygulamaları da vardır. Parçalanma tepkimesinin yanı sıra, çıkan nötron ışıması, bilhassa temel ya da uygulamalı araştırmada, radyoaktif izotopların ya da plütonyum ve trityum benzer biçimde nükleer maddelerin üretilmesinde kullanılır. Bu uygulamalarda reaktörlerin gücü çoğu zaman küçüktür; buna karşılık nötron akışının mümkün olmasıyla birlikte yoğun olması istenir. Günümüzde cm2 ve saniye başına 10,5'ten büyük nötron akıları elde edilmektedir.
ikinci olarak, reaktör nükleer güvenlik gereklerini yerine getirmelidir; doğrusu nükleer tepkime dolayısıyla yakıt içinde oluşan radyoaktif parçalanma ürünlerinin çevreye yayılmasını önleyecek şekilde tasarlanmış olmalıdır. Bu gerekler radyoaktif ürünler ile çevre içinde minimum üç sızdırmaz engelin yerleştirilmesine neden olur; bunlar: yakıt zarfı, kalp soğutma devresinin zarfı ve güvenlik kabı görevi oynayan reaktör binasıdır. Bu gerekler ek olarak reaktörün ve bunun destek donanımlarının ihtimaller içinde emek harcama kusurlarını saptamak ve düzeltici önlemleri almakla yükümlü çok gelişmiş bir koruma sistemi ile donatılmasını da gerektirir.
üçüncü olarak iktisat elde etmek gereklidir. Bu şart kalp içinde bulunan yakıt kütlesinden ve tüketilen yakıttan mümkün olmasıyla birlikte fazla yarar sağlamayı gerektirir. Böylece, bir enerji üretim tesisi benzer biçimde çok yaygın bir durumda tüketilen birim yakıt hacmi başına mümkün olan en büyük ısıyı üretecek şekilde kalp tasarlanır ve çalıştırılır (doğrusu mümkün olmasıyla birlikte en yüksek kütlesel yanma'ya erişilmeye çalışılır); reaktörün ısıl enerjisi mekanik enerji (ve gerektiğinde elektrik enerjisi) elde etmek suretiyle kullanıldığında yüksek bir verim sağlanmaya, dolayısıyla, Carnot çevriminin kuramsal verimini veren formül gereğince, türbini besleyen akışkanın sıcaklığının mümkün olmasıyla birlikte artırılmasına çalışılır. Bu fikir yakıt ve ısı- taşıyıcının, bununla birlikte yüksek emek harcama sıcaklığı ile uyum sağlayacak kalbin öteki bileşenlerinin seçiminde büyük bir rol oynar. Böylece yüksek güçte yavaş nötron- lu reaktörlerin büyük kısmının yakıtı olarak, bir zirkonyum alaşımı olan Zircaloy ile zarflanmış uranyum oksidin seçilmesini elde etmiştir. Bu, bununla birlikte, ağır su ya da düzgüsel su ile soğutulan reaktörlerde akışkanın reaktörden 300 °C dolayında sıcaklıklarla çıkışını sağlayacak şekilde bir tazyik altında tutulmasını da elde etmiştir. Süratli nötronlu reaktörlerde paslanmaz çelik zarf içinde uranyum ve plütonyum karma oksidinden oluşmuş yakıt ve atmosfer basıncında 880 °C'ta kaynayan ısıtaşıyıcı sıvı sodyum, reaktör çıkışında 550 °C dolayında bir akışkan elde edilmesini sağlarlar. Yavaş nötronlu reaktörlerin çok hususi bir tipinde yakıt, ısıya dayanıklı malzemelerle örtülü parçalanabilir ve üretken maddelerden yapılmış minik yumrulardan oluşur ve ısıtaşıyıcı, tazyik altında helyumdur; bu reaktörlerde 1 000 °C dolayında ısı elde etmek mümkün olmaktadır. Yüksek ısı reaktörü adını taşıyan bu tip hemen hemen gelişmesinin başlangıcındadır.
*Başlıca reaktör türleri. Bugüne dek gerçekleştirilmiş olan elektronükleer sant- ral'ların derhal hepsi beş reaktör türünü kapsar, (bk. tablo.)
Santralların ortalama % 70'i bu türler içinde düzgüsel suyu yavaşlatıcı ve ısıta- şıyıcı olarak kullananlardır. Bir santralda, birkaç yüz MVV'tan bin MW'ın ötesine kadar değişen birim güçte bir ya da birçok birim bulunabilir; her birim temel olarak bir nükleer kazandan ve bir türboalterna- tör grubundan oluşur.
Basınçlı sulu reaktörlerde kalpte dolaşan su 150 barın üstünde bir basınçta tutulur ve reaktörden 300 °C'ın üstünde bir sıcaklıkta çıkar. Buğu üreteçlerine gönderilen bu su ikincil devrede dolaşan suya ısısını aktarır ve onu kaynatır. Böylece üretilen ve karakteristikleri mesela 280 °C ve 70 bar olan bu buğu, türbinin yüksek basınçlı kademesine gönderilir. Bu reaktörlere dolaylı soğutma çevrimli denir.
Kaynar sulu reaktörlerde buğu, reaktör kalbinin içinde üretilir. Isı ve tazyik karakteristikleri, basınçlı sulu reaktörlerde buğu üreteçlerinde üretilen buharın karakteristikleriyle nerede ise aynıdır. Bu reaktörlere dolaysız soğutma çevrimli denir. Gemilerde kullanılan nükleer kazan reaktörleri basınçlı sulu reaktörler türüne girer.
Temel ve uygulamalı araştırmalarda, geniş seviyede, havuz tipi reaktör denen ve yakıt elemanları ağı ile bunlara ilişik kumanda organlarının su dolu bir havuzun içine daldırılmasıyla meydana gelen bir reaktör tipi kullanılır. Su hem yavaşlatıcı hem de ısıtaşıyıcı rolünü oynar, bununla birlikte araştırmacıları ışımalardan korumuş olan bir ekran oluşturur. Bu reaktörlerin maliyeti düşüktür ve emek harcamaları da güvenli ve basittir.
Süratli nötronlu reaktörler 'in gerçekleştirilmeleri hemen hemen azca sayıda olmakla beraber bu tür, üst üretkenlik yardımıyla dünya nükleer yakıt larını büyük seviyede artırma imkânı sunduğundan çok sayıda ülkede büyük bir ilgi çekmektedir. Ek olarak, kalp çıkışında sıvı sodyumun yüksek sıcaklığı, sıcaklığı 500 °C dolayında olan buğu ile türbini beslemeyi sağlamakta, bu da ısıl enerjinin elektrik enerjisine dönmesinde % 40'a varan muhteşem bir verim sağlamaktadır.
Kaynak: Büyük Larousse
Çernobil Reaktör Kazası
Reaktör nedir, çeşitleri nedir?
Chef (Aksan Reaktör Senelmc) Feat. Robert - Ölümüne Ant İç
YORUMLAR