Qual è la criticità in una centrale nucleare?

Quando il reattore atomico di una centrale nucleare funziona normalmente, si dice che sia "critico" o in uno stato di "criticità". "

Utilizzando il termine" criticità "può sembrare intuitivo come un modo per descrivere la normalità. Nel linguaggio quotidiano, la parola spesso descrive situazioni con potenziale di disastro. Tuttavia, nel contesto del nucleare, la "criticità" indica che un reattore sta operando in modo sicuro.

Il criterio è uno stato equilibrato

I reattori nucleari utilizzano urti di combustibile di uranio - tubi di metallo zirconico lungo e snello contenenti pellets di materiale fissabile - per generare energia attraverso la fissione. La fissione è il processo di suddividere i nuclei degli atomi uranici per liberare neutroni che a sua volta dividono più atomi, liberando più neutroni. La criticità significa che un reattore sta controllando una reazione a catena di fissione, dove ogni evento di fissione rilascia un numero sufficiente di neutroni per mantenere una serie di reazioni in corso.

In uno stato equilibrato di criticità, le barre di combustibile all'interno di un reattore nucleare producono e perdono un numero costante di neutroni e il sistema dell'energia nucleare è stabile.

La fissione produce una grande quantità di energia sotto forma di calore e radiazioni molto elevate. Ecco perché i reattori sono alloggiati in strutture sigillate sotto grosse cupole in cemento armato metallico. Le centrali elettriche utilizzano questa energia e il calore per produrre vapore per guidare generatori che producono elettricità.

Controllo della criticità

Quando viene avviato un reattore, il numero di neutroni viene aumentato lentamente in modo controllato. Le barre di controllo assorbenti del neutro nel nucleo del reattore vengono utilizzate per calibrare la produzione di neutroni. Le aste di controllo sono costituite da elementi di assorbimento di neutroni come il cadmio, il boro o l'hafnium.

Più profondamente le aste sono abbassate nel nucleo del reattore, più neutroni assorbono le aste e diminuisce la fissione. I tecnici tirano o abbassano le aste di controllo nel nucleo del reattore a seconda se si vogliono più o meno fissione, produzione di neutroni e potenza.

In caso di malfunzionamento, i tecnici possono azionare in remoto le aste di controllo nel nucleo del reattore per immergersi rapidamente sui neutroni e arrestare la reazione nucleare.

Che cos'è la supercritalità?

All'avviamento, il reattore nucleare viene brevemente messo in uno stato che produce più neutroni rispetto a quelli persi. Questa condizione è chiamata stato "supercritico", che consente di aumentare la popolazione di neutroni e di produrre più potenza. Quando si raggiunge la produzione di energia desiderata, vengono apportate le regolazioni per posizionare il reattore in uno stato critico che sostiene l'equilibrio di neutroni e la produzione di energia. A volte, come ad esempio l'arresto di manutenzione o il rifornimento, i reattori vengono posti in uno stato "subcritico" in modo che la produzione di neutroni e di potenza diminuisca.

Lungi dal stato preoccupante suggerito dal suo nome, la criticità è uno stato desiderabile e necessario per una centrale nucleare che produce un flusso costante e costante di energia.