|
راکتورهای هسته ای
رديف بندي بر حسب مصرف
توليد پولوتونيوم
توليد انرژي الکتريکي
پژوهشها و توليد شارهاي شديد نوتروني
پيش رانش (در حال حاضر رانش فضايي و اتمي راکتورهاي زيردرياييها)
رديف بندي بر حسب ترازنامه کار
هر راکتوري يک ماده قابل احتراق و نيز يک ايزووتوپ بارور را شامل است که ميتواند با جذب نوتروني به يک ماده شکافت تبديل شود. 238U در راکتورهاي حرارتي مانند راکتورهاي سريع مورد استفاده قرار ميگيرد. به بيان ديگر هر راکتوري يک ماده قابل شکافت را ميسوزاند، ولي در همان زمان يک ماده شکافتي ديگر را ميسازد. اين راکتورها را زاينده گويند، در صورتي که هستههاي قابل شکافت بيشتر از مصرف را توليد کند. فقط راکتورهايي با نوترونهاي سريع ميتوانند زاينده باشند.
رديف بندي بر حسب سلسله مراتب
اين رديف بندي بطور مستقيم به قيمت توليدي يک کيلو وات ساعت وابسته است. در اين رديف بندي با انتخاب ماده کند کننده (اول نوشته ميشود) و ماده سرد کننده (بعد از آن نوشته ميشود) مشخص ميشود. انواع مختلف که مورد استفاده دارند:
گرافيت _ گاز
گرمترين اين راکتوها با اورانيوم طبيعي ، توان ويژه اي در حدود 2 مگا وات بر متر مکعب مي دهند.
گرافيت _ آب
اين راکتورها با اورانيوم طبيعي براي منظورهاي نظامي مورد استفاده قرار گرفته اند و براي توليد انرژي الکتريکي کم بهره هستند.
گرافيت _ فلز (يا نمک) مذاب
سريم هممراه با کربور اورانيوم مورد استفاده قرار مي گيردذ. نمکهاي مذاب يک محيط سوختي مايع را به وحود مي آورند و سرد کننده مخلوطي از ماده قابل احتراق و نمک مذاب است.
کند کننده آب سنگين
سرد کننده: آب سنگين
سرد کننده: آب سبک
سرد کننده گازي
آب سبک _ آب سبک
اين راکتورهاي پژوهشي با اورانيوم بسيار غني شده معمولا توان کمتري دارند. اين راکتورها در دو دسته رديف بندي ميشوند:
آب تحت فشار (P.W.R): اين روش براي پيشرانش زير دريايي ، ناوهاي دريايي و کشتيها مورد استفاده قرار مي گيرند.
آب جوشان (B.W.R): قسمتي از آب در مغز راکتور بخار شده و بخار توليد شده مستقيما توربين را بکار مي اندازد.
راکتورهاي هستهاي با دماي بالا
راکتورهاي هستهاي با دماي بالا (HTR) ميتوانند در دماهاي بسيار بالا ، گرما توليد کنند. کاربرد اين راکتورها بيشتر براي توليد گرما و بويژه براي توليد هيدروژن يا ماده قابل احتراق ترکيبي و به اين ترتيب تغيير تمام عادات مصرف انرژي است. اين راکتورها از نوع راکتورهاي با نوترونهاي حرارتي ، با گردش هليوم که تقريبا به دماي 700 درجه سانتيگراد برده ميشود، در تجمعي از گرافيت و ذرات قابل شکافت به دماي کمتر از 1300 درجه سانتيگراد برده ميشوند. اين راکتورها بسيار مطمئن هستند، هليوم گازي بدون خطر و راديو اکتيويته آن کمتر و گستره دما بسيار بزرگ است. پسماندها و ضايعات آن بسيار کم است و ميتوانند الکتريسيته ، آب گرم ، بخار آب توليد کنند و در آينده دور ميتوان از آن به هيدروکربورها يا به توسط واکنشهاي داخلي هيدروژن توليد کرد و بخشي از مسئله نفت را حل کرد.
راکتورهاي همجوشي هستهاي
همجوشي هستهاي يک منبع انرژي پتانسيل است که آلودگي آن نسبتا کم ، تقريبا پايان ناپذير ، ارزان قيمت و ميتواند در دسترس همگان قرار گيرد.
توکاماک يکي از انواع راکتورهاي همجوشي هستهاي
اين نوع راکتور عمل محصورسازي را به خوبي انجام ميدهد. طرح توکاماک در دهه پنجاه ميلادي توسط روسها پيشنهاد شد. کلمه توکاماک از کلمات "toroidalnaya" ، "kamera" ، and "magnitnaya" به معني " اتاقک مغناطيسي چنبرهاي" گرفته شده است. يکي از دلايل و توجيهاتي که براي چنبرهاي بودن محفظههاي محصور سازي ميشود بيان کرد اين است که: توپ پر مويي را تصور کنيد که شما قصد داريد موهاي اين توپ را شانه بزنيد. شما هر طور و از هر طرف که بخواهيد اين کار را بکنيد هميشه دو طرف از موهاي توپ شانه نشده و نامنظم باقي ميماند.
حال به جاي توپ فرض کنيد که يک کره مغناطيسي داريم. ميخواهيم که بردارهاي ميدان در سراسر اطراف اين کره يکنواخت و منظم باشند (در واقع همه در يک جهت باشند). بنا به مثال اين کار غير ممکن بوده و نامنظمي در دو طرف کره باعث عدم پايداري محصور ساز ميشود. ولي در يک محصور ساز چنبرهاي چنين مشکلي وجود ندارد و يکنواختي ميدان سراسر محصور ساز (توکاماک) باعث پايداري آن ميشود. مهمترين و حياتيترين وظيفه يک ابزار همجوشي پايدار نگه داشتن پلاسما است.
اسفرومک نوع ديگري از راکتورهاي همجوشي هستهاي
اسفرومک نوع ديگري از رآکتورهاي همجوشي است که بر خلاف توکاماک که چنبرهاي ميباشد شکلي کروي دارد. البته تفاوت اسفرومک با توکاماک در اين است که در مرکز اسفرومک هيچ جسم مادي وجود ندارد. اسفرومک متأسفانه با بي مهري مواجه شد و به اندازه توکاماک مورد توجه واقع نشد. در حالي که اسفرومک مدت زيادي بعد از توکاماک اختراع شد. در دهه گذشته اغلب تحقيقات در بخش انرژي همجوشي مغناطيسي روي توکاماک چنبرهاي شکل براي رسيدن به واکنشهاي همجوشي در سطح بالا متمرکز شده است.
کارکرد توکاماک
کار توکامک در ايالات متحده و خارج آن ادامه دارد، ولي سازمان دانشمندان انرژي همجوشي در حال بازديد از اسفرومک هستند. قسمت زيادي از علاقه تجديد شده به پروژه اسفرومک روي تحقيقات فعالي در لاورنس ليورمور در گروهي به نام (SSPX (Sustained Spheromak Physics Experiment متمرکز شده است. SSPX در 14ژوئن 1999 در مراسمي با حضور نمايندهاي از DOE و با همکاري دانشمنداني از Sandia و آزمايشگاه ملي لس آلاموس آغاز به کار کرد. SSPX يک سري از از آزمايشات است که براي اين طراحي شده که توانايي اسفرومک را در اين مورد که اسفرومک چقدر اين کيفيت را داراست که پلاسماهاي داغ سوخت همجوشي را درون خود داشته باشد مشخص کند.
به عقيده رهبر پروژه SSPX توکاماک با دماي بالايي که در آن قابل دسترسي است (بيشتر از 100ميليون درجه سلسيوس که بارها بيشتر از دماي مرکز خورشيد است) فعلا برنده جريان رهبري پروژههاي همجوشي به حساب مي آيد. با اين حال ميدانهاي مغناطيسي توکاماک بوسيله کويل سيم پيچهاي بيروني بسيار بزرگ که چنبره رآکتور را کاملا احاطه ميکنند توليد ميشوند. اين کويلهاي بسيار بزرگ هزينه بسيار زياد و بينظمي و اختلالاتي در کار رآکتور خواهند داشت.
در حالي که اسفرومکها پلاسماي بسيار داغ را در يک سيستم ميدان مغناطيسي ساده و فشرده که فقط از يک سري ساده از کويلهاي کوچک پايدار کننده استفاده ميکند بوجود ميآورد. ميدانهاي مغناطيسي قوي لازم درون پلاسما با چيزي که دينام مغناطيسي ناميده ميشود توليد ميشوند |
