En kärnreaktor styr en kedjereaktion av kärnklyvningar och tar tillvara värmen, främst för att producera el. De vanligaste reaktortyperna är tryckvattenreaktorer, kokvattenreaktorer och tungvattenreaktorer.
Vid utgången av 2024 fanns 417 kärnkraftsreaktorer i drift i världen. Av dem var 308 tryckvattenreaktorer, 45 tungvattenreaktorer och 43 kokvattenreaktorer. Snabba reaktorer och högtemperaturreaktorer är ovanliga: vid samma tidpunkt fanns två snabba reaktorer och en högtemperaturreaktor i drift.
Lättvattenreaktorer (LWR)
Lättvattenreaktorer är den vanligaste typen av kärnreaktor i världen och kan delas in i två huvudkategorier: tryckvattenreaktorer (PWR) och kokvattenreaktorer (BWR). Lättvattenreaktorer använder vanligt vatten både som kylmedel och som moderator och kräver anrikat uran.
- Tryckvattenreaktorer (PWR): I en PWR cirkulerar vatten under högt tryck genom reaktorn och tar upp värme utan att koka. Vattnet leds sedan till en ånggenerator, där värmen förs över till ett sekundärt vattensystem. I det sekundära systemet blir vattnet ånga som driver turbinerna.
- Kokvattenreaktorer (BWR): I en BWR kokar vattnet direkt i reaktortanken, till skillnad från i en PWR. Ångan som bildas i reaktortanken leds sedan raka vägen till turbinerna.
Tungvattenreaktorer (HWR)
Tungvattenreaktorer använder tungt vatten (D₂O) som moderator för att bromsa neutronerna. I tungt vatten är mer än 99 procent av väteatomerna deuterium, en tyngre isotop av väte. Med tungt vatten som moderator räcker neutronerna till för att hålla igång kedjereaktionen med bränsle som inte är anrikat. CANDU-reaktorerna (CANada Deuterium Uranium) i Kanada är exempel på tungvattenreaktorer.
Snabba reaktorer
Snabba reaktorer bromsar inte neutronerna utan använder snabba neutroner för att hålla igång kedjereaktionen. Bränslet i en snabb reaktor kan vara en blandning av uran- och plutoniumoxid. Snabba reaktorer kan bilda nytt klyvbart bränsle under drift och får därför ut betydligt mer energi ur naturligt uran än reaktorer som bromsar neutronerna. I en sluten bränslecykel kan snabba reaktorer också förbruka plutonium och andra tunga ämnen ur använt kärnbränsle.
Högtemperaturreaktorer (HTR)
Högtemperaturreaktorer kyls med helium och har grafit som moderator. Temperaturen ut från härden kan vara 700 till 950 grader Celsius, jämfört med runt 300 grader i en tryckvattenreaktor. Den höga temperaturen ger en hög verkningsgrad. Värmen från en högtemperaturreaktor kan också användas i industrin, till exempel i raffinaderier, eller för att framställa vätgas. Bränslet består av små belagda partiklar av typen TRISO, som håller kvar klyvningsprodukterna både vid normal drift och vid olyckor.
Små modulära reaktorer (SMR)
Små modulära reaktorer ger upp till 300 megawatt el per modul. Modulerna är tänkta att byggas i en fabrik och fraktas till platsen där de ska användas. Små modulära reaktorer kan placeras i avlägsna områden med sämre infrastruktur, producera värme till industrin eller köras tillsammans med förnybara energikällor.
Reaktorer med smält salt och fusionsreaktorer
I en reaktor med smält salt (MSR, Molten Salt Reactor) är bränslet löst i smält fluoridsalt. Smält fluoridsalt kan användas vid lågt tryck och har en hög kokpunkt. Snabba reaktorer med smält salt kan kombinera ett bättre utnyttjande av uranet med mindre avfall.
I en fusionsreaktor slås väteatomkärnor ihop till helium i stället för att tunga atomkärnor klyvs. Fusion är samma process som får solen att lysa och värma. Forskningsanläggningen ITER byggs i södra Frankrike i ett samarbete mellan 34 länder och ska börja forskningsdriften 2034. ITER ska visa att fusion fungerar som energikälla i stor skala men kommer inte att producera el.
Källor
- Strålsäkerhetsmyndigheten: Så fungerar en tryckvattenreaktor
- Internationella atomenergiorganet: Snabba reaktorer och den slutna bränslecykeln
- Generation IV International Forum: Natriumkylda snabba reaktorer
- Generation IV International Forum: Högtemperaturreaktorer som kyls med helium
- Generation IV International Forum: Reaktorer med smält salt
Hur fungerar ett kärnkraftverk?
Så fungerar en tryckvattenreaktor
Så fungerar en kokvattenreaktor
Små modulära kärnreaktorer (SMR)
Kärnbränsle från urangruva till reaktor
Kärnavfall som bränsle i snabba reaktorer
