Fissionsreaktorer

Fissionsenergin kan utnyttjas i reaktorer. En fissionsreaktor innehåller en mängd bränsleelement som är uppbyggda av stavar av urandioxid, \( \rm UO_2\). Se figur 11.21. Bränsleelementen är omgivna av ett flertal barriärer för att öka säkerheten mot omgivningen. Genom att använda långsamma neutroner blir klyvningen av bränslet effektivare. Därför måste neutronerna som är mycket snabba bromsas upp. Det bästa sättet att bromsa neutronerna är att låta dem kollidera med en annan partikel med samma massa. Sådana partiklar finns i vätekärnorna i vanligt vatten. Vi säger att vattnet fungerar som moderator. För att hålla kedjereaktionen på en konstant nivå finns så kallade styrstavar som absorberar neutroner. Genom att dra ur eller skjuta in styrstavarna kan man styra processen. I en kokarreaktor, som är den vanligaste typen i Sverige, låter man värmen från bränslet förånga en del av moderatorvattnet. Ångan driver sedan en ångturbin som i sin tur driver en elektrisk generator.

Det är stora mängder energi som frigörs vid kärnreaktioner. Fission av ett gram uran ger ungefär \(10^{11} \text{ J}\). Det är lika mycket energi som när tre ton olja förbränns, eller när \(100 \ 000\) ton vatten faller \(100\) meter. Kärnkraftverken svarar för mer än \(17 \text{ %}\) av världsproduktionen av elektrisk energi men i Norden är det bara Sverige och Finland som har kärnkraftverk. Ända sedan vi började använda kärnreaktorer i Sverige har debatten varit livlig om och när kärnkraften ska avvecklas.

11.21 Kärnreaktorer, schematiskt.