מהי קריטיות בתחנת כוח גרעינית?

כאשר הכור מפצל האטום של א כוח גרעיני המפעל פועל כרגיל, אומרים שהוא "קריטי" או במצב של "קריטיות". זהו מצב הכרחי לתהליך בו מייצרים חשמל חיוני.

השימוש במונח "ביקורתיות" עשוי להיראות מנוגד לאינטואיציה כדרך לתאר נורמליות. בשפה היומיומית, המילה מתארת ​​לעתים קרובות מצבים בעלי פוטנציאל לאסון.

בהקשר של כוח גרעיני, קריטיות מצביעה על כך שכור פועל בבטחה. ישנם שני מונחים הקשורים לביקורתיות - על-ביקורתיות ותת-ביקורתיות, שגם הם נורמליים וחיוניים לייצור חשמל גרעיני נכון.

משתמשים בכורים גרעיניים אוּרָנִיוּם מוטות דלק - צינורות מתכת זירקוניום ארוכים ודקים המכילים כדורים של חומר בקיע ליצירת אנרגיה באמצעות ביקוע. ביקוע הוא תהליך של פיצול גרעינים של אטומי אורניום כדי לשחרר נויטרונים שבתורם מפצלים יותר אטומים, ומשחררים יותר נויטרונים.

קריטיות פירושה שכור שולט בתגובת שרשרת ביקוע מתמשכת, כאשר כל אירוע ביקוע משחרר מספר מספיק של נויטרונים כדי לשמור על סדרה מתמשכת של תגובות. זהו המצב הנורמלי של ייצור חשמל גרעיני.

מוטות דלק בתוך כור גרעיני מייצרים ומאבדים מספר קבוע של נויטרונים, ומערכת האנרגיה הגרעינית יציבה. לטכנאי כוח גרעיני יש נהלים, חלקם אוטומטיים, למקרה שייווצר מצב שבו מיוצרים ואובדים יותר או פחות נויטרונים.

הביקוע מייצר הרבה מאוד אנרגיה בצורה של חום וקרינה גבוהים מאוד. זו הסיבה שכורים ממוקמים במבנים אטומים מתחת לכיפות בטון עבות מחוזקת מתכת. תחנות כוח רותמות את האנרגיה והחום כדי לייצר קיטור כדי להניע גנרטורים המייצרים חשמל.

כאשר כור מופעל, מספר הנייטרונים גדל לאט באופן מבוקר. מוטות בקרה סופגי ניוטרונים בליבת הכור משמשים לכיול ייצור נויטרונים. מוטות הבקרה עשויים מיסודות סופחי נויטרונים כגון קדמיום, בורון או הפניום.

ככל שהמוטות יורדים עמוק יותר לתוך ליבת הכור, כך המוטות סופגים יותר נויטרונים ומתרחש פחות ביקוע. טכנאים מושכים למעלה או מורידים את מוטות הבקרה לתוך ליבת הכור, תלוי אם רצוי יותר או פחות ביקוע, ייצור נויטרונים והספק.

במקרה של תקלה, טכנאים יכולים לצלול מרחוק מוטות בקרה לתוך ליבת הכור כדי לספוג במהירות נויטרונים ולכבות את תגובה גרעינית.

בעת ההפעלה, הכור הגרעיני מוכנס לזמן קצר למצב שמייצר יותר נויטרונים ממה שהולכים לאיבוד. מצב זה נקרא מצב העל-קריטי, המאפשר לאוכלוסיית הנייטרונים להגדיל ולהפיק יותר כוח.

כאשר מגיעים לייצור הכוח הרצוי, מתבצעות התאמות כדי להציב את הכור במצב קריטי המקיים איזון נויטרונים וייצור כוח. לעיתים, כמו השבתת תחזוקה או תדלוק, הכורים ממוקמים במצב תת קריטי, כך שייצור נויטרונים וכוח פוחתים.

רחוק מהמצב המדאיג שמציע שמה, קריטיות היא מצב רצוי והכרחי לתחנת כוח גרעינית המייצרת זרם עקבי ויציב של אנרגיה.