نقش بی بدیل اورانیوم در تولید حال و آینده انرژی جهان

راکتورهای هسته ای اساساً کتری های بزرگی هستند که برای گرم کردن آب برای تولید مقادیر زیادی برق کم کربن استفاده می شوند. آنها در اندازه ها و اشکال مختلف وجود دارند و می توانند از انواع مختلف سوخت استفاده کنند.سالانه حدود 27 تن اورانیوم - حدود 18 میلیون گلوله سوختی که در بیش از 50 هزار میله سوخت جای گرفته اند - برای یک راکتور آب تحت فشار 1000 مگاواتی مورد نیاز است. در مقابل، یک نیروگاه زغال سنگ با اندازه معادل به بیش از دو و نیم میلیون تن زغال سنگ برای تولید برق نیاز دارد.

یک راکتور هسته ای در اثر تقسیم اتم ها تحریک می شود، در فرایندی به نام شکافت، که در آن ذره ای ("نوترون") به سمت اتم شلیک می شود، که سپس اتم به دو اتم کوچک تر و تعدادی نوترون های اضافی شکسته می شود. برخی از نوترون هایی که آزاد می شوند سپس به اتم های دیگر برخورد کرده و باعث شکافتن آنها و انتشار نوترون های بیشتر می شوند. این واکنش زنجیره ای نامیده می شود.

شکافتن اتم ها در واکنش زنجیره ای همچنین مقدار زیادی انرژی را به صورت گرما آزاد می کند. گرمای تولید شده توسط یک مایع در گردش، معمولاً آب، از راکتور خارج می شود. سپس می توان از این گرما برای تولید بخار استفاده کرد که توربین ها را برای تولید برق به گردش در می آورد.

به منظور اطمینان از این که واکنش هسته ای با سرعت مناسب انجام می شود، راکتورها دارای سیستم هایی هستند که واکنش هسته ای و تولید حرارت را تسریع کند یا متوقف نماید. این کار معمولاً با میله های کنترلی انجام می شود که معمولاً از مواد جذب کننده نوترون مانند نقره و بور ساخته شده اند.هگزا فلوراید اورانیوم به داخل سانتریفیوژها تغذیه می شود که در آن هزاران لوله عمودی که با سرعت در حال چرخشند اورانیوم 235 را از ایزوتوپ کمی سنگین تر اورانیوم 238 جدا می کنند.

راکتورهای هسته ای دارای اشکال و اندازه های مختلفی هستند - برخی از آنها برای خنک کردن هسته های خود از آب استفاده می کنند، در حالی که برخی دیگر از گاز یا فلز مایع استفاده می کنند. رایج ترین انواع راکتورهای قدرت از آب استفاده می کنند و بیش از 90 درصد راکتورهای جهان از آب استفاده می کنند.

راکتورهای هسته ای در تولید برق بسیار قابل اعتماد هستند و قادرند 24 ساعته در شبانه روز، برای ماه ها، اگر نه سال ها، بدون وقفه، در هر شرایط آب و هوایی و فصلی، کار کنند. علاوه بر این، اکثر راکتورهای هسته ای می توانند برای مدت زمانی بسیار طولانی کار کنند - در بسیاری از موارد بیش از 60 سال. در سال 2019، واحدهای 3 و 4 در کارخانه Turkey Point در فلوریدا اولین راکتورهای جهان بودند که برای 80 سال فعالیت مجوز گرفتند.