Jaderný reaktor

Něco z historie
Štěpení uranu bylo objeveno v Německu v roce 1939. Vědci při zkoumání štěpného procesu však přešli brzy od laboratorních zkoušek ke zkouškám ve větším měřítku. Velká zkušební zařízení byla nazvána reaktorem podle štěpné reakce, která v nich probíhá.
První člověkem postavený reaktor uvedl do chodu Ital Enrico Fermi 2. Prosince 1942 v Chicagu. Nebyl to však on, kdo drží primát ve štěpení uranu U235. První jaderný reaktor vznikl v přírodě již před dvěma miliardami let v lokalitě Oko v africkém státě Gabun. Uran i voda se zde vyskytly v takovém poměru, že došlo k samovolnému rozběhu řetězové štěpné reakce. Oko se stalo pro vědce důležitým místem pro studium procesu šíření vysoce radioaktivních produktů štěpení z místa vzniku do okolní přírody.
Reaktor Enrica Fermiho byl z dnešního pohledu velice jednoduchý. Velká hromada grafitových kostek sloužila jako moderátor a regulace výkonu byla prováděna ručně zasouváním tří palivových tyčí do nitra reaktoru. Asistent s kbelíkem roztoku kadmiové soli jako absorbátorem, měl zabránit neřízenému zvýšení výkonu reaktoru. Pokusný reaktor měl výkon pouze jednu polovinu wattu.

Současnost
Nynější reaktory mají většinou podobu ocelové válcové nádoby se stěnami schopnými odolat vysokému tlaku, teplotě i radioaktivitě. Palivo je obvykle ve tvaru malých tablet vložených do tenkostěnných trubiček – palivových proutků. Ty jsou seskupeny do svazků tvořících palivové kazety. Konstrukce kazety zabezpečuje, aby se proutky paliva mezi sebou nedotýkaly a současně byly dobře chlazeny chladícím médiem. Prostor v reaktoru, kde jsou kazety s palivem umístěny, se nazývá aktivní zóna. Jako moderátor ke zpomalení uvolněných neutronů se nejčastěji používá chemicky upravená voda. Současně tato voda slouží jako chladící médium pro účinné odvádění tepla z paliva. Teplota uvnitř palivového proutku totiž dosahuje více než 1200°C. Vzhledem ke své spolehlivosti a příznivým jaderně fyzikálním vlastnostem se reaktory pracující na uvedeném principu staly nejpoužívanějším typem na světě. Protože pracují s vodou stlačenou vysokým tlakem, ujal se pro ně název tlakovodní reaktory. Voda však má další nečekaně dobrou vlastnost. S narůstající teplotou vody se snižuje její schopnost zpomalovat neutrony, a tak přirozeně brzdí neomezený rozběh řetězové štěpné reakce v reaktoru.