Nije tako katastrofalno kao što zvuči
Korišćenje termina "kritičnost" može izgledati kontra-intuitivno kao način opisivanja normalnosti. U svakodnevnom govoru, reč često opisuje situacije sa potencijalom za katastrofu. Ipak, u kontekstu nuklearne energije, "kritičnost" ukazuje na to da reaktor radi bezbedno.
Kritičnost je uravnotežena država
Nuklearni reaktori koriste štapove za uranijumsko gorivo - dugačke, vitke, cirkonijumske metalne cijevi koje sadrže pelete fisljivog materijala - za stvaranje energije kroz fisiju. Fizija je proces razdvajanja jezgra atoma uranijuma da bi se oslobodile neutrona, što je zauzvrat podijelilo više atoma, oslobađajući više neutrona. Kritičnost znači da reaktor kontroliše održanu lančanu reakciju fisije, gde svaki događaj fisije oslobađa dovoljan broj neutrona kako bi održao tekuću seriju reakcija.
U balansiranom stanju kritičnosti, štapovi goriva unutar nuklearnog reaktora stvaraju i gube konstantan broj neutrona, a sistem nuklearne energije je stabilan.
Fizija stvara veliku energiju u obliku veoma visoke toplote i zračenja. Zato su reaktori smešteni u strukturama zatvorenim pod debelim metalnim armiranim betonskim kupolama. Elektrane koriste ovu energiju i toplotu kako bi proizvele pare za pogon generatora koji proizvode električnu energiju.
Kontrolisanje kritičnosti
Kada se započne reaktor, broj neutrona se na kontrolisan način povećava polako. Kontrolne štapove koji apsorbuju neutron u jezgru reaktora koriste se za kalibriranje proizvodnje neutrona. Kontrolne šipke su napravljene od elementa koji apsorbuju neutron, kao što su kadmijum, bor ili hafnijum.
Što je dublje štapovi spušteni u reaktorsko jezgro, više neutrona štapova apsorbuju i postaje manje fisije. Tehničari povuku ili spuste kontrolne šipke u reaktorsko jezgro u zavisnosti od toga da li je potrebna više ili manje fisija, proizvodnja neutrona i snaga.
Ukoliko dođe do kvara, tehničari mogu daljinski uhvatiti kontrolne šipke u jezgru reaktora kako bi brzo potapali neutrone i zatvorili nuklearnu reakciju .
Šta je super kritičnost?
Na početku, nuklearni reaktor je na kratko stavljen u stanje koje proizvodi više neutrona nego što je izgubljeno. Ovo stanje se naziva "supercritično" stanje, koje omogućava povećanju broja neutrona i povećanju snage. Kada se postigne željena proizvodnja energije, vrši se podešavanja da se reaktor postavi u kritično stanje koje održava neutronski balans i proizvodnju energije. U nekim slučajevima, kao što su zaustavljanje ili punjenje goriva, reaktori se stavljaju u "podkritičko" stanje tako da se smanjuje proizvodnja neutrona i energije.
Daleko od stanja zabrinjavanja koja je predloženo njenim imenom, kritičnost je poželjna i neophodna država za nuklearnu elektranu koja proizvodi konzistentan i stabilan tok energije.