Mikä on ydinreaktorireaktori?

Kasvatusreaktori on ydinlaji, joka on erityisesti suunniteltu tuottamaan enemmän halkeamiskelpoista materiaalia (ydinpolttoainetta) kuin se kuluttaa. Reaktorin jalostussuhteesta riippuen se voi tuottaa uutta polttoainetta enemmän tai vähemmän. Kasvatussuhde edustaa uusien halkeamiskelpoisten atomien lukumäärää jokaiselle fissio -tapahtumalle. Kasvatussuhteen teoreettinen yläraja on 1.8, kun taas useimmat jalostusreaktorit on suunniteltu tuottamaan lähes yhtä paljon halkeamiskelpoista materiaalia kuin ne kuluttavat. Toivotaan, että jalostusreaktorit korvaavat nykyisen tavanomaisten reaktorien sukupolven ydinvoiman kehityksen jatkuessa.

Useimmat perinteiset ydinreaktorit tuottavat lisää polttoainetta käytön aikana, mikä lisää polttoainetehokkuutta. Ydinteollisuuden kehittyessä näitä suhteita on nostettu yhä korkeammalle, mikä on johtanut parempaan polttoainetalouteen. Kustannustehokkaiden jalostusreaktorien kehittämisellä on vielä teknisiä esteitä, mutta kasvattajat voivat vaatia useita etuja, joita perinteiset reaktorit eivät voi. Suurin on se, että rikastetun uraanin tai plutoniumin alustavan lataamisen jälkeen jalostusreaktori voidaan sen jälkeen käyttää vain rikastamattoman (luonnollisen) uraanin tai (muuntyyppisessä jalostusreaktorissa) toriumin säännöllisin kuormituksin. Toriumia on maapallon kuorissa noin neljä kertaa enemmän kuin uraania, se aiheuttaa hyvin pienen aseriskiriskin ja tuottaa ydinjätettä, jonka intensiteetti laskee taustatasolle paljon nopeammin kuin tavanomaisen laitoksen jätteet.

Yksi kasvattajareaktoreiden huolenaihe on se, että tuottamalla pommivalmiita ydinpolttoaineita, kuten plutoniumia, ne aiheuttavat ydinaseiden riskin. Tätä ongelmaa käsitellään ydinvoiman esikäsittelyn vaiheessa, jossa muita elementtejä, kuten kuriumia ja neptuniumia, lisätään pieninä määrinä plutoniumiin. Tällä käsittelymuodolla ei ole vaikutusta plutoniumin käyttöön reaktoripolttoaineena, mutta se tekee materiaalin käyttämisestä äärimmäisen vaikeaa atomipommin luomiseksi, vaikka siinä käytettäisiin erittäin hienostunutta rakennetta.

On ehdotettu kahdenlaisia ​​jalostusreaktoreita. Ensimmäinen, nopea jalostusreaktori, käyttää polttoaineen alkuainetta plutoniumia, minkä jälkeen energiaa tarvitaan vain luonnollista uraania. Muutamia prototyyppejä on rakennettu nopeista kasvattajista, ja Japani, Kiina, Korea ja Venäjä sitoutuvat rahoittamaan jatkuvaa kehitystä. Toinen jalostusreaktorityyppi on lämpöreaktori, joka käyttää rikastetun uraanin alkupolttoainetta ja sen jälkeen vain toriumia. Lämpöjalostusreaktoreita on toistaiseksi rakennettu vain pienessä mittakaavassa, ja Intia on ottanut ensimmäiset askeleensa teollisen mittakaavan kehitykseen, joka on alkanut vuonna 2006.