6.6  Rozdělení energetických jaderných reaktorů

Jaderný reaktor se skládá z následujících základních částí:
- paliva, v němž dochází ke štěpení a uvolňuje se energie;
- moderátoru, v němž se účinkem srážek neutronů s jádry atomů snižuje kinetická energie neutronů;
- chladiva, tj. tekutiny odvádějící vznikající tepelnou energii ven z reaktoru;
- stavebních materiálů, tvořících jednak ochranný obal paliva a moderátoru a dále vnitřní vestavby reaktoru;
- reflektoru, tj. části reaktoru přiléhající k aktivní zóně a sloužící k odrážení co největšího počtu unikajících neutronů zpět do aktivní zóny;
- regulačních a ovládacích zařízení, které formou absorpce neutronů umožňují udržovat výkon reaktoru na žádané hodnotě;
- ochranného krytu, který chrání obsluhu reaktoru před zářením vznikajícím v rektoru.
Jaderné reaktory je možno třídit podle rozličných hledisek.

1. Podle kinetických energií neutronů používaných ke štěpení

   • Tepelné reaktory s neutrony, jejichž energie je z intervalu 0,002 až 0,5 eV.
   • Reaktory s rezonančními neutrony, jejichž energie je v rozmezí asi od 1 do 1000 eV .
   • Rychlé reaktory s neutrony o energii nad 1000 eV.
2. Podle použitých materiálů

   • Chladivo
     Většina reaktorů pracuje s takovým výkonem, že je nutno reaktor chladit. Na chladivo reaktoru jsou kladeny přísné požadavky. Musí mít příslušné tepelné vlastnosti, nesmí korodovat konstrukční materiál reaktoru a musí být stabilní vůči ozařování. Především však je nutné, aby chladivo mělo malý účinný průřez pro zachycení neutronů. Chladiva, která těmto účelům vyhovují, jsou plyn (CO₂, He), voda, těžká voda a tekuté kovy. V energetických reaktorech, kde je požadována vysoká pracovní teplota, se používají tekuté kovy, např. sodík, olovo, bismut a draslík. Plyny jako CO₂ nebo He jsou účinnými chladivy teprve při vyšším tlaku (větším než 1 MPa).
   • Moderátor
     Reaktor může a nemusí mít moderátor (moderátory jsou součástí aktivní zóny jenom v tepelných reaktorech, nevyskytují se u reaktorů s rychlými neutrony). Jako moderátor se nejčastěji používá těžká voda, grafit nebo lehká voda.
   • Palivo
     Kovový uran je z hlediska svých vlastností velmi špatným materiálem pro využití v energetickém reaktoru. Hlavní jeho nevýhodou je to, že při teplotě 665°C u něho dochází k přeměně spojené se závažnou změnou objemu za vzniku trhlin a dutin. Proto se kovový uran nahradil jeho slitinami s kovy málo pohlcujícími neutrony, ale především jeho kysličníky (UO₂). Zkoušely se i sloučeniny karbidické (UC). Ve slitinách s uranem se nejlépe hodí Zr, neboť se zvětšením pevnosti posouvá teplotu přeměny na technicky využitelnou výši. Obohacení uranu může být nízké (do 5%), střední (do 20%) nebo vysoké (do 93%).

     Kovové plutonium je ještě nevýhodnější než uran, zejména pro svůj relativně nízký bod tavení (637°C). Problematika plutonia jakožto jaderného paliva není ještě dořešena do té míry, aby jej bylo možné používat ve stejném měřítku jako uranu.

3. Podle konstrukčního uspořádání

   • Umístění paliva
     - homogenní reaktor, v němž palivo a moderátor jsou smíšeny jako roztok, slitina, chemická sloučenina nebo jako jemně zrněná substance
     - heterogenní reaktory, kde je palivo ve tvaru větších kusů rozmístěno v moderátoru
   • Chlazení
     Chladivo odvádějící teplo z aktivní zóny je pod vysokým tlakem. Podle konstrukce rozlišujeme reaktor s tlakovou nádobou, kde aktivní zóna a celý systém řízení reaktoru jsou umístěny v tlakové nádobě, která snáší potřebný tlak, a reaktor kanálového typu, v němž každý palivový článek je umístěn ve vlastní tlakové trubce.
   • Primární okruh
     Primární okruh reaktoru může být buď větvový, kdy chladivo z reaktorové nádoby proudí několika větvemi do výměníku tepla, nebo integrální, kdy aktivní zóna spolu s tepelným výměníkem jsou umístěny v téže reaktorové nádobě.
   • Změna skupenství chladiva
     Jestliže je reaktor chlazen obyčejnou nebo těžkou vodou, může v reaktoru docházet k varu a výrobě páry. V tomto případě mluvíme o varných reaktorech, v opačném případě jde o tlakovodní reaktor.