Kärnreaktorer kan klassificeras på flera olika sätt: efter typ av kärnreaktion, moderatormaterial som används, kylmedel som används, reaktorgenerering, bränslefas, bränsletyp och användning. Om man räknar forskningsreaktorer, finns det tusentals över hela världen, som delas in i många olika kategorier. I den här artikeln ska jag gå igenom klassificeringsscheman för kärnreaktorer en i taget.
I den här artikeln tittar vi bara på kärnreaktorer med klyvning, det vill säga reaktorer som bryter isär kärnor, snarare än fusionsreaktorer, som smälter samman dem. Fusionsreaktorer är fortfarande en mycket experimentell teknik i de tidiga utvecklingsstadierna, medan fissionsreaktorer har använts i över 60 år.
Typen av kärnreaktion hänvisar i allmänhet till om kärnreaktorn använder långsamma (termiska) neutroner eller snabba neutroner. De flesta reaktorer som använder snabba neutroner faller i kategorin snabba reaktorer, medan de flesta som använder långsamma neutroner kallas termiska reaktorer. Termiska reaktorer är de billigaste och vanligaste, mest för att de kan använda naturligt, oanrikat uran. Neutronerna i termiska reaktorer kallas ”långsamma” eftersom reaktorn använder ett modererande material för att bromsa neutronerna från deras naturliga hastighet när de kastas ut från trasiga atomkärnor, vilket är ganska snabbt, närmare hastigheten och värmen hos det omgivande bränslemediet . Snabba neutronreaktorer är dyrare och kräver att bränslet anrikas mer, vilket gör dem mindre populära. Å andra sidan skapar de mer bränsle än de förbrukar, vilket gör dem attraktiva på längre sikt.
Moderatormaterial är det andra klassificeringsschemat för kärnreaktorer. Som tidigare nämnts använder endast termiska kärnreaktorer moderatorer, så detta täcker bara dessa. Grafit, tungt vatten och normalt vatten används alla som moderatorer. Grafit- och tungvattenreaktorer är mer populära eftersom dessa modererande material termaliserar neutronerna bättre, vilket säkerställer att naturligt uran kan användas och ingen anrikning behövs.
Nästa klassificeringsschema är baserat på generation. Generation I-reaktorer var de första prototypreaktorerna, vanligtvis unika. Generation II-reaktorer gjordes för kommersiellt bruk och baserade på standardkonstruktioner. Dessa kom i bruk under 50-talet. Generation III-reaktorer är mer moderna och kommer i bruk i slutet av 90-talet. De är mer lätta och effektiva än föregående generation. Den senaste generationen, Generation IV-reaktorer, befinner sig för närvarande i forskningsstadiet och förväntas inte rullas ut förrän i slutet av 2020-talet eller början av 2030-talet. Dessa reaktorer kommer att vara mycket ekonomiska och producera minimalt med avfall.
En annan typ av klassificering är bränslefas – flytande, fast eller gas. Solid är mest typiskt. Tillsammans med fas kommer typen av bränsle – uran eller torium. Dessa är de enda två reaktorfärdiga element som finns tillgängliga i betydande mängder på jorden.
Den sista klassificeringen baseras på användning – för kraftverk, framdrivning, produktion av kärnbränsle (uppfödningsreaktorer) eller forskningsreaktorer. Radioisotop termoelektriska generatorer (RTG) slängs också ibland in med kärnreaktorer, även om de är något annorlunda. RTG genererar energi från sönderfallet av en radioaktiv isotop.
Och det är allt. Det finns mer specifika sätt att karakterisera kärnreaktorer, och många konstruktioner i olika utvecklingsstadier, men mängden skriftligt material om kärnreaktortyper skulle förmodligen kunna fylla ett litet bibliotek.