19.7
Bij kernsplijting komt veel thermische energie vrij, waardoor elektriciteit in een stoomturbine kan worden opgewekt. Nucleaire brandstof is typisch een splijtbare nuclide zoals uranium-235 die gemiddeld meer dan één neutron per splijting produceert. Snelle neutronen die vrijkomen door splijting moeten worden vertraagd door neutronenmoderatoren omdat thermische neutronen het meest efficiënt kettingreacties starten in splijtstof.
Water is een goede moderator omdat waterstofkernen en neutronen vergelijkbare afmetingen hebben, waardoor neutronen veel kinetische energie verliezen bij de botsing. Zwaar water is zelfs nog beter, omdat deuterium al een neutron heeft en waarschijnlijk geen andere zal absorberen. Moderatoren fungeren ook als neutronenreflector om neutronen in de kern gelijkmatig te verdelen.
Omdat de spontane splitsing van uranium-235 of 238 onvoorspelbaar is, wordt een neutronenbron in een reactor geïnstalleerd om een gecontroleerde start van de kettingreactie te verzekeren. De status van de kettingreactie wordt beschreven door de neutronenvermenigvuldigingsfactor, k:de verhouding tussen het aantal neutronen geproduceerd door splijting in een generatie en het aantal neutronen geproduceerd door splijting in de vorige generatie. Als k kleiner is dan 1, is de reactor subkritisch en neemt de energieopbrengst af.
Als k 1 is, is de reactor kritiek en is de energie-output stabiel. Als k groter is dan 1, is de reactor superkritisch en neemt de energie-output toe. De kettingreactie wordt gecontroleerd met controlestaven gemaakt van neutronenabsorberende materialen zoals boor of cadmium.
Volledig ingebrachte regelstaven absorberen een groot aantal neutronen, waardoor de reactor subkritisch blijft. Door de contolestaven terug te trekken, kunnen steeds meer splijtingen plaatsvinden. Koelvloeistof, zoals water, voert warmte af van de reactorkern om stoom te maken voor de turbine.
Naarmate de reactor opwarmt, bewegen de neutronen sneller en veroorzaken ze minder snel splitsingen, wat oververhitting helpt voorkomen. De kern is afgeschermd door materialen als water en dikke betonlagen. Het algehele kernontwerp en de insluitingsstructuur zijn beide afhankelijk van het specifieke type reactor.
Gecontroleerde kernsplijtingsreacties worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Elke kernreactor die energie produceert via de splijting van uran…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.