Reaktor nuklear

Alat yang memulakan dan mengawal tindak balas nuklear

Reaktor nuklear (Jawi: رياکتور نوکليار) merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memulakan dan mengawal tindak balas rantai nuklear serta tindak balas pelakuran nuklear. Reaktor nuklear digunakan di loji kuasa nuklear untuk menjana tenaga elektrik dan juga untuk menggerakkan kapal dan juga turut sebagai sejenis tenaga kuasa bagi menjana kuasa enjin kapal (pendorongan marin nuklear) Haba dari pembelahan nuklear disalurkan kepada bendalir (biasanya air atau gas), dan seterusnya digunakkan untuk menggerakkan turbin stim. Turbin akan sama ada menggerakkan bebaling kapal atau memutarkan penjana elektrik. Stim janaan nuklear secara prinsipnya boleh digunakan untuk kegunaan pemprosesan industri atau pemanasan kawasan. Sesetengah reaktor digunakan untuk menghasilkan isotop bagi tujuan perubatan dan industri, atau penghasilan plutonium gred senjata. Pada awal 2019, IAEA melaporkan terdapat 454 loji kuasa nuklear dan 226 reaktor nuklear penyelidikan diseluruh dunia.[1][2][3]

Teras CROCUS, sebuah reaktor nuklear kecil untuk penyelidikan di EPFL di Switzerland.
Rajah rekabentuk reaktor pelakuran nuklear yang asas
Lakaran konsep bagi K-DEMO, sebuah reaktor demonstrasi Токамак Korea Selatan yang mungkin dibina. Kajian konsep rekabentuk bagi K-DEMO telah dilaksanakan pada 2012 dan dijangkakan 2037 sebagai tarikh bermulanya pembinaan.

PengoperasianSunting

Reaktor nuklear menjana tenaga dari penukaran tenaga nuklear yang dibebaskan oleh pembelahan atau pelakuran nuklear kepada tenaga haba untuk ditukar kepada tenaga mekanikal atau elektrik.

PembelahanSunting

Apabila nukleus atom boleh belah yang besar seperti Uranium-235 atau Plutonium-239 menyerap neutron, nukleus tersebut akan menjalani pembelahan nuklear. Nukleus yang berat terpisah menjadi dua atau lebih nukleus ringan (produk pembelahan), membebaskan tenaga kinetik, sinaran gama, dan neutron bebas. Sebahagian daripada neutron ini berkemungkinan melanggar atom boleh belah yang lain dan mencetuskan tindakan pembelahan, yang akan membebaskan lebih banyak neutron, dan berterusan. Keadaan seperti ini dikenali sebagai tindak balas rantai nuklear.

Untuk mengawal tindakbalas rantai tersebut, rod pengawal yang mengandungi racun neutron dan "moderator" neutron dapat mengubah bilangan neutron yang akan melaksanakan pembelahan. Reaktor nuklear biasanya mempunyai sistem automatik dan manual untuk menghentikan proses pelakuran jika alat pengesan mengenalpasti keadaan tidak selamat.

Penjanaan habaSunting

Reaktor menjana haba dengan beberapa cara:

  • Tenaga kinetik dari produk pembelahan ditukarkan kepada tenaga haba apabila nukleus-nukleus melanggar atom-atom yang berdekatan.
  • Reaktor menyerap sebahagian daripada sinar gama yang dihasilkan semasa pembelahan dan mengubah tenaganya menjadi haba.
  • Haba dihasilkan daripada pereputan radioaktif hasil pembelahan dan bahan yang diaktifkan oleh penyerapan neutron. Haba pereputan ini akan kekal untuk tempoh yang lama walaupun setelah reaktor dimatikan.

Satu kilogram uranium-235 (U-235) yang diubah melalui proses nuklear secara anggarannya membebaskan tiga juta kali lebih banyak tenaga berbanding satu kilogram arang batu dibakar secara konvensional. (7.2 × 1013 joule per kilogram uranium-235 berbanding 2.4 × 107 joule per kilogram arang batu).[4][5]

PenyejukanSunting

Penyejuk reaktor nuklear, biasanya air tetapi kadang-kadang gas atau leburan logam (seperti leburan natrium atau plumbum) atau leburan garam dialirkan bersebelahan teras reaktor untuk menyerap haba yang dijana. Haba tersebut dialirkan menjauhi reaktor untuk menghasilkan stim. Kebanyakkan rekabentuk reaktor mengunnakan sistem penyejukkan yang terasing secara fizikal daripada air yang akan mendidih untuk menghasilkan stim bertekanan untuk turbin, seperti reaktor air bertekanan. Walaubagaimanapun, dalam sesetengah reaktor air untuk turbin stim dipanaskan secara terus oleh teras reaktor, contohnya reaktor air didih.[6]

Pengawalan kereaktifanSunting

Kadar tindak balas pembelahan dalam teras reaktor boleh dikawal.

Penjanaan tenaga elektrikSunting

Tenaga yang dibebaskan dalam proses pembelahan menghasilkan haba, dimana sebahagian boleh ditukar kepada tenaga berguna. Cara mudah untuk menukarkan tenaga haba ini ialah dengan mendidihkan air untuk menghasilkan stim bertekanan tinggi yang akan memutarkan turbin stim yang memutarkan alternator dan menjana tenaga.[7]

Jenis-jenis reaktorSunting

PengelasanSunting

Mengikut jenis tindakbalas nuklearSunting

Semua reaktor nuklear komersial ialah reaktor pembelahan nuklear yang biasanya menggunakan uranium dan plutonium sebagai bahan api nuklear, namun torium juga mampu dijadikan bahan api. Reaktor pembelahan boleh dibahagikan secara kasar kepada dua kelas, bergantung kepada tenaga neutron yang mengekalkan tindakan berantai pembelahan :

  • Reaktor terma menggunakan neutron yang diperlahankan atau neutron terma untuk mengawal pembelahan bahan api. Hampir kesemua reaktor kini ialah seperti ini. Reaktor ini mengandungi bahan moderator neutron yang memperlahankan neutron sehingga tenaga kinetiknya mencapai purata tenaga kinetik partikel disekelilingnya. Neutron terma mempunyai kebarangkalian lebih tinggi untuk membelah nukleus uranium-235, plutonium-239 dan plutonium-241 dan mempunyai kebarangkalian lebih rendah untuk penangkapan neutron oleh uranium-238 berbanding dengan neutron lebih pantas yang dihasilkan oleh pembelahan nuklear. Dengan ini, uranium diperkaya rendah atau uranium semulajadi boleh digunakan sebagai bahan api. Moderator yang digunakan juga ialah pendingin, biasanya air dibawah tekanan tinggi untuk meningkatkan takat didih. Semua ini dikelilingi bekas reaktor, instrumen untuk memantau dan mengawal reaktor, pelindung sinaran dan bangunan.
  • Reaktor neutron pantas menggunakan neutron pantas untuk membelah bahan api. Reaktor ini tidak mempunyai moderator neutron di dalamnya, dan menggunakan lebih bahan pendingin yang tidak memperlahankan neutron dengan banyak. Mengekalkan tindakbalas berantai memerlukan bahan api untuk diperkaya dengan lebih tinggi dengan bahan boleh belah (dalam 20% atau lebih) kerana kebarangkalian pembelahan yang lebih rendah berbanding penangkapan oleh U-238. Reaktor cepat berupaya untuk menghasilkan kurang sisa radioaktif kerana kesemua aktinida adalah boleh belah dengan neutron pantas,[8] tetapi lebih sukar untuk dibina dan lebih mahal untuk mengoperasinya. Secara keseluruhannya, reaktor cepat kurang digunakan berbanding reaktor terma bagi kebanyakkan kegunaan. Sesetengah loji kuasa nuklear terawal dan juga unit pendorongan marin Rusia merupakan reaktor cepat. Pembinaan prototaip masih berjalan (lihat reaktor pembiak atau Reaktor Generasi IV).
  • Secara prinsipnya, kuasa lakuran boleh dihasilkan oleh pelakuran nuklear elemen-elemen seperti satu dsripads isotop hidrogen, deuterium. Walaupun kajian berkenaannya masih giat dijalankan sejak 1940-an, masih tidak ada lagi reaktor pelakuran nuklear yang dapat mengekalkan tindakbalas pelakuran yang terbina.

Mengikut bahan moderatorSunting

Digunakan oleh reaktor terma:

  • Reaktor moderator grafit
  • Reaktor moderator air
    • Reaktor moderator air berat (digunakan di Kanada,[9] India, Argentina, China, Pakistan, Romania and Korea Selatan).[10]
    • Reaktor moderator air ringan (LWR). Reaktor air ringan (reaktor terma paling banyak digunakan) menggunakan air biasa untuk memperlahankan neutron dan sejukkan reaktor.[9] Kerana isotop hidrogen ringan memerangkap sedikit neutron, reaktor ini memerlukan bahan api yang diperkaya. Semasa pada suhu operasi, jika suhu air meningkat, ketumpatannya menurun dan lebih sedikit neutron yang melaluinya dapat diperlahankan untuk mencetuskan tindakbalas berterusan. Suapbalik negatif tersebut menstabilkan kadar tindakbalas. Reaktor grafit dan air berat biasanya lebih berupaya untuk memperlahankan neutron berbanding reaktor air ringan. Disebabkan keupayaannya untuk memperlahankan dengan lebih baik dan ketiadaan air ringan sebagai racun neutron, kedua-dua reaktor ini boleh menggunakan uranium semulajadi sebagai bahan api.
  • Reaktor moderator elemen ringan.
    • Reaktor garam leburan (MSR) ialah reaktor yang mempunyai moderator yang terdiri daripada elemen-elemen ringan seperti litium dan berilium yang juga digunakan sebagai pendingin reaktor. Elemen-elemen ini digunakan dalam bentuk garam leburan seperti Litium Fluorida dan Berilium Fluorida, namun mana-mana garam yang mempunyai elemen ringan boleh digunakan.
    • Reaktor pendingin logam cecair seperti reaktor yang mempunyai pendingin yang terdiri daripada campuran plumbum dan bismuth boleh menggunakan BeO sebagai moderator.
  • Reaktor nuklear organik (OMR) menggunakan sebatian organik seperti biphenyl dan terphenyl sebagai moderator dan bahan pendingin.

Mengikut bahan pendinginSunting

 
Rawatan bahagian dalam kerangka reaktor VVER-1000 di Atommash.
 
Dalam reaktor terma (lebih spesifik kepada reaktor air ringan), bahan pendingin bertindak sebagai moderator yang memperlahankan neutron sebelum dapat diserap dengan efisen oleh bahan api.
  • Reaktor pendingin air merupakan 93% daripada reaktor nuklear yang beroperasi di dunia pada 2014 dan membekalkan 95% jumlah penjanaan kuasa nuklear dunia[11]
    • Reaktor air bertekanan (PWR) ialah reaktor yang menggunakan air sebagai bahan pendingin untuk menyejukkan reaktor.
      • Ciri utama bagi PWR ialah penekan yang merupakan bekas tekanan yang dikhaskan. Kebanyakkan PWR komersial dan marin menggunakan penekan. Semasa operasi normal, penekan akan diisi separuh dengan air, dan buih stim dikekalkan diatasnya dengan memanaskan air menggunakan pemanas yang direndam. Penekan dipasang kepada bekas tekanan reaktor utama dan 'buih' di dalam penekan memberikan ruang pengembangan untuk perubahan isipadu air dslam reaktor. Susunan ini membenarkan kawalan tekanan untuk reaktor dengan meningkatkan atau merendahkan tekanan stim dalam penekan menggunakan pemanas didalam penekan.
      • Reaktor air berat bertekanan ialah subset bagi reaktor air bertekanan tetapi menggunakan air berat sebagai bahan pendingin dan moderator.
    • Reaktor air didih (BWR)
      • Ciri utama reaktor air didih ialah air mendidih disekeliling rod bahan api di bahagian bawah bekas tekanan utama reaktor. Reaktor air didih menggunakan uranium diperkaya yang digunakan dalam bentuk uranium oksida sebagai bahan api. Bahan api dipasang dalam bentuk rod yang diletakkan dalam bekas keluli yang direndam dalam air. Pembelahan nuklear menyebabkan air tersebut mendidih dan menjana stim. Stim ini dialirkan melalui paip ke turbin untuk menjana tenaga elektrik.[12] Semasa operasi biasa, tekanan dikawal oleh jumlah stim yang mengalir ke turbin dari reaktor.
    • Reaktor air lampau genting (SCWR)
      • Reaktor air lampau genting ialah konsep Reaktor generasi IV dimana reaktor beroperasi pada tekanan lampau genting dan air dipanaskan sehingga menjadi bendalir lampau genting, yang tidak menjalani perubahan fasa menjadi stim, namun mempunyai ciri-ciri seperti stim tepu untuk menguasakan penjana stim.
    • Reaktor jenis kolam merujuk kepada reaktor kolam terbuka yang disejukkan oleh air pada tekanan atmosfera,[13]
    • Sesetengah reaktor disejukkan oleh air berat yang juga bertindak sebagai moderator. Antaranya ialah :
      • Rekabentuk reaktor CANDU yang terawal (rekabentuk kemudian menggunakan moderator air berat tetapi pendingin air ringan)
      • DIDO ialah kelas bagi reaktor penyelidikan
  • Reaktor dinginan logam cair. Reaktor ini biasanya merupakan reaktor pantas kerana air merupakan moderator dan tidak boleh digunakan sebagai bahan pendingin dalam reaktor pantas. Bahan pendingin logam cair termasuk Natrium, NaK, plumbum, eutetik plumbum-bismuth, dan dalam reaktor awal, merkuri.
  • Reaktor dinginan gas disejukkan oleh gas yang dikitarkan. Dalam loji janakuasa nuklear komersial, karbon dioksida telah digunakan, seperti dalam loji janakuasa nuklear AGR British serta beberapa loji generasi pertama yang pernah digunakan British, Perancis, Itali dan Jepun. Nitrogen[14] dan helium juga telah digunakan, dengan helium sesuai digunakan bagi rekabentuk bersuhu tinggi. Penggunaan tenaga haba bergantung kepada reaktor. Loji kuasa nuklear komersial mengalirkan gas melalui penukar haba untuk menghasilkan stim. Sesetengah rekabentuk eksperimental boleh beroperasi pada suhu yang cukup tinggi untuk menggunakan turbin gas.
  • Reaktor garam leburan (MSRs) ialah reaktor yang disejukkan menggunakan kitaran garam leburan, biasanya campuran eutetik garam fluorida seperti FLiBe. Dalam MSR, biasanya bahan pendingin juga digunakan sebagai matriks dimana bahan boleh belah dilarutkan. Beberapa gabungan garam eutetik juga digunakan termasuk "ZrF4" dengan "NaF" dan "LiCl" dengan "BeCl2"

Mengikut generasiSunting

  • Reaktor generasi I (prototaip awal seperti Stesen kuasa atom Shippingport, reaktor penyelidikan, reaktor kuasa bukan komersial)
  • Reaktor generasi II (kebanyakkan reaktor yang digunakan antara 1965-1996)
  • Reaktor generasi III (penambahbaikan rekabentuk dari generasi II, 1996-2016)
  • Reaktor generasi III+ (penambahbaikan rekabentuk dari generasi III untuk meningkatkan tahap keselamatan dari reaktor generasi III, 2017-kini)[15]
  • Reaktor generasi IV (teknologi masih dalam pembangunan, tarikh permulaan tidak diketahui, berkemungkinan 2030)[16]

Mengikut keadaan jirim bahan apiSunting

Mengikut bentuk bahan apiSunting

  • Kiub
  • Silinder
  • Okatagon
  • Sfera
  • Bidur
  • Annulus

Mengikut kegunaanSunting

  • Tenaga Elektrik
  • Pendorongan
  • Kegunaan lain pemanasan
    • Penyahgaraman
    • Haba untuk pemanasan domestik dan industri
    • Penghasilan hidrogen untuk digunakan dalam ekonomi hidrogen
  • Reaktor penghasilan bagi transmutasi elemen
    • Reaktor pembiak mampu menghasilkan lebih banyak bahan boleh belah dari yang digunakan semasa tindakbalas rantai pembelahan nuklear (samada melalui penukaran bahan subur U-238 to Pu-239, ataupun Th-232 kepada U-233). Oleh itu setelah reaktor pembiak uranium berjalan, reaktor ini boleh diisi semula dengan uranium semulajadi ataupun uranium susut, dan reaktor pembiak torium boleh diisi semula dengan torium. Namun, bahan boleh belah diperlukan untuk memulakan reaktor ini.[17]
    • Menghasilkan pelbagai isotop radioaktif, seperti americium untuk kegunaan pengesan asap, dan cobalt-60, molybdenum-99 serta lain-lain untuk pengimejan dan rawatan.
    • Penghasilan bahan-bahan untuk senjata nuklear seperti plutonium gred senjata
  • Membekalkan sumber sinaran neutron
     
    Reaktor PULSTAR milik Universiti Carolina Utara ialah reaktor penyelidikan jenis kolam dengan output kuasa 1MW dan bahan api pelet UO2 4% diperkaya dalam salutan aloi zirkonium
  • Reaktor penyelidikan: Reaktor yang digunakan bagi tujuan penyelidikan dan latihan, ujian bahan atau penghasilan radioisotop untuk perubatan dan industri. Reaktor ini biasanya lebih kecil dari stesen janakuasa nuklear atau reaktor pendorongan marin, dan kebanyakkannya berada di kampus universiti. Sesetengah daripadanya beroperasi menggunakan bahan api uranium diperkaya tinggi.Terdapat 280 reaktor seperti ini yang beroperasi di 56  buah negara, termasuk Malaysia yang mempunyai sebuah reaktor yang bernama reaktor TRIGA PUSPATI di Kajang.

Teknologi membangun dan masa hadapanSunting

Reaktor MajuSunting

Lebih dari sedozen rekabentuk reaktor maju kini berada dalam pelbagai peringkat pembangunan.[18] Sesetengahnya merupakan kemajuan dari rekabentuk PWR, BWR dan PHWR. Antaranya ialah reaktor air didih maju (ABWR), dengan dua reaktor telah dibina dan beberapa lagi dalam pembinaan. Selain itu, terdapat pelan untuk membina reaktor air didih ekonomi dipermudahkan selamat pasif (ESBWR) dan unit-unit AP1000. Disamping itu, terdapat juga pendekatan yang lebih radikal :

  • Reaktor pantas lengkap (IFR) telah dibina, diuji dan dinilai pada 1980-an dan diberhentikan semasa pentadbiran Clinton pada 1990-an kerana polisi kerajaan semasa yang tidak menyokong penyebaran nuklear. Pengitaran semula bahan api ialah tulang belakang rekabentuknya. Disebabkan itu, reaktor ini meghasilkan bahan api nuklear yang lebih sedikit berbanding reaktor yang digunapakai buat masa ini.[19]
     
    Bahan api sfera bagi reaktor lapisan kelikir
  • Reaktor lapisan kelikir ialah reaktor pendingin gas suhu tinggi (HTGCR) yang direka supaya suhu lampau tinggi mengurangkan output kuasa melalui Pelebaran Doppler keratan rentas neutron bahan api. Reaktor ini menggunakan bahan api seramik, oleh itu suhu pengoperasian selamat melebihi julat suhu pengurangan kuasa. Kebanyakkan rekabentuk disejukkan oleh helium. Helium ialah gas nadir yang tidak boleh meletup, tidak mudah menyerap neutron dan tidak melarutkan bahan pencemar yang boleh menjadi radioaktif. Biasanya direka dengan lebih banyak lapisan pembendungan pasif (sehingga 7) berbanding reaktor air ringan (biasanya 3). Ciri unik yang boleh meningkatkan keselamatan ialah bahan api berbentuk sfera membentuk teras reaktor, dan digantikan satu per satu apabila kehabisan. Namun, rekabentuk bahan api tersebut menyukarkan pemprosesan semula bahan api menjadi agak mahal.
  • Reaktor berasaskan torium ialah reaktor yang menggunakan kitaran torium. Torium-232 boleh ditukarkan kepada didalam reaktor yang direka untuk tujuan tersebut (reaktor pembiak). Dengan cara ini, torium yang empat kali lebih kaya berbanding uranium didalam kerak bumi boleh digunakan untuk membiak bahan api U-233.[20] Mineral yang biasanya digunakan untuk memperoleh torium ialah monazit. U-233 juga dipercayai untuk mempunyai ciri-ciri nuklear yang lebih baik berbanding U-235 termasuk penghasilan sisa transuranik jangka masa lama yang sedikit serta penggunaan neutron yang lebih cekap.
    • Reaktor air berat maju (AHWR)—Reaktor kuasa nuklear moderator air berat yang dicadangkan sebagai rekabentuk generasi seterusnya PHWR. Dibangunkan di Pusat Penyelidikan Atom Bhabha (BARC), India.
    • KAMINI —Reaktor yang menggunakan isotop U-233 sebagai bahan api. Dibina di India oleh BARC dan Pusat Penyelidikan Atom Indira Gandhi (IGCAR).
    • India juga bercadang untuk membina reaktor pembiak pantas menggunakan kitaran bahan api torium – uranium-233. Reaktor ujian pembiak pantas (FTBR) yang beroperasi di Kalpakkam (India) menggunakan plutonium sebagai bahan api dan natrium lebur sebagai bahan pendingin.
    • China yang mempunyai kawalan keatas deposit Cerro Impacto mempunyai reaktor dan mempunyai matlamat untuk menggantikan arang batu dengan tenaga nuklear.[21]
  • Reaktor kecil, tertutup, mudah alih, automatik (SSTAR) sedang dikaji dan dimajukan di Amerika Syarikat untuk digunakan sebagai reaktor pembiak pantas yang pasif, selamat dan boleh dimatikan dari jarak jauh jika terdapat didapati reaktor tersebut telah diusik.
  • Reaktor maju bersih dan selamat kepada alam sekitar (CAESAR) ialah konsep reaktor nuklear yang menggunakan stim sebagai moderator dan sedang dibangunkan.
  • Reaktor air moderator dikurangkan menambahbaik keatas rekabentuk Reaktor air didih maju (ABWR) dalam perkhidmatan, menggunakan neutron epiterma yang mempunyai tenaga diantara neutron pantas dan neutron terma.
  • Modul kuasa nuklear kawal sendiri moderator hidrogen (HPM) ialah rekabentuk reaktor dari Makmal Kebangsaan Los Alamos yang menggunakan uranium hidrida sebagai bahan api.
  • Reaktor subkritikal direka untuk menjadi lebih selamat dan stabil namun, mempunyai masalah kejuruteraan dan ekonomi. Contohnya, Penguat tenaga.

Rolls-Royce bermatlamat untuk menjual reaktor nuklear bagi penghasilan bahan api sintetik untuk pesawat.[22]

Reaktor generasi IVSunting

Reaktor generasi IV ialah satu set rekabentuk reaktor nuklear teoretikal yang sedang dikaji. Rekabentuk ini dijangkakan untuk tidak tersedia bagi pembinaan komersial sebelum 2030. Reaktor yang dalam pengoperasian sekarang adalah daripada sistem generasi kedua dan ketiga. Kajian keatas rekabentuk reaktor ini secara rasminya dimulakan oleh Forum Antarabangsa Generasi IV (GIF) berdasarkan empat matlamat teknologi. Matlamat utamanya ialah untuk meningkatkan keselamatan nuklear, meningkatkan ketahanan penyebaran nuklear, mengurangkan sisa dan penggunaan bahan mentah dan mengurangkan kos pembinaan dan pengoperasian loji.[23]

Antara rekabentuknya ialah :

Reaktor generasi V+Sunting

Reaktor generasi V ialah rekabentuk reaktor yang boleh dibina secara teori tetapi tidak diselidik buat masa ini. Walaupun sesetengah reaktor generasi V boleh dibina dengan teknologi sedia ada, tidak banyak perhatian yang diberikan atas sebab kos, tidak praktikal dan keselamatan.

  • Reaktor teras cecair ialah reaktor nuklear kitaran tertutup dimana bahan boleh belah ialah leburan atau larutan uranium dan disejukkan dengan gas bekerja yang dipam melalui lubang di tapak bekas pembendungan.
  • Reaktor teras gas ialah versi kitaran tertutup roket mentol nuklear dimana bahan boleh belah merupakan gas uranium heksafluorida yang dibendung dalam bekas kuarza terlakur. Gas bekerja (seperti hidrogen) akan mengalir disekeliling bekas dan menyerap sinar ultraungu yang dihasilkan. Reaktor ini juga boleh berfungsi sebagai enjin roket, seperti yang diceritakan dalam novel sains fiksyen karya Harry Harrison pada 1976, Skyfall. Secara teorinya, menggunakan UF6 sebagai bahan api secara terus akan merendahkan kos pemprosesan, dan reaktor yang lebih kecil. Namun, secara praktikalnya pengoperasian reaktor pada ketumpatan kuasa yang amat tinggi boleh menghasilkan fluks neutron yang tidak terurus dan melemahkan kebanyakkan bahan reaktor.
    • Reaktor teras gas EM ialah sama seperti reaktor teras gas tetapi dengan susunan bahan fotovoltan yang menukarkan sinar ultraungu terus kepada tenaga elektrik.[24]
  • Reaktor serpihan pembelahan ialah reaktor nuklear yang menjana tenaga elektrik dengan memperlahankan pancaran ion sisa pembelahan. Dengan itu, reaktor ini mengatasi kitar Carnot dan memperoleh kecekapan sehingga 90% daripada 40-45% kecekapan untuk menjana haba dari tindakbalas nuklear. Pancaran ion tersebut akan melalui penjana magnetohidrodinamik untuk menjana tenaga elektrik.
  • Pelakuran nuklear hibrid akan menggunakan neutron dari pelakuran nuklear untuk membelah selimut bahan subur seperti U-238 dan Th-232 dan transmutasi apa-apa sisa pembelahan kepada isotop yang lebih stabil.

Reaktor pelakuranSunting

Pelakuran nuklear terkawal boleh digunakan dalam loji kuasa lakuran untuk menghasilkan tenaga tanpa masalah pengendalian aktinida tetapi masih terdapat halangan saintifik dan teknikal yang perlu diatasi. Beberapa reaktor pelakuran nuklear telah dibina namun, tidak dapat membebaskan lebih banyak tenaga daripada yang digunakan dalam proses tersebut. Walaupun penyelidikan telah bermula pada 1950-an, tiada reaktor pelakuran komersial yang dijangka siap sebelum 2050. Projek ITER ialah usaha utama untuk memperoleh kuasa pelakuran, disamping beberapa ujikaji yang lebih kecil.

Kemalangan nuklearSunting

 
Tiga daripada reaktor di Fukushima I menjadi terlampau panas, menyebabkan air pendingin bercerai, mengakibatkan letupan hidrogen. Ini bersama leburan reaktor membebaskan kuantiti besar bahan radioaktif ke udara.[25]

Kemalangan nuklear dan insiden radiasi yang serius jarang-jarang berlaku. Ini termasuk kemalangan SL-1 (1961), Three Mile Island accident (1979), Bencana Chernobyl (1986), and Kemalangan nuklear Fukushima Daichi (2011).[26] Kemalangan kapal selam nuklear pula termasuk kemalangan reaktor K-19 (1961),[27] kemalangan reaktor K-27 (1968),[28] dan kemalangan reaktor K-431 (1985).[26]

Reaktor nuklear telah dilancarkan ke orbit bumi sekurang-kurangnya 34 kali. Sebilangan insiden berkait dengan program satelit radar berkuasa nuklear Soviet RORSAT menyebabkan bahan api terpakai memasuki atmosfera bumi.[petikan diperlukan]

Reaktor SemulajadiSunting

Hampir dua bilion tahun dahulu satu siri "reaktor" nuklear memelihara diri(self-sustaining) terbina sendiri di kawasan yang dikenali sebagai Oklo di Gabon, Afrika Barat. Keadaan di masa dan tempat tersebut membenarkan reaktor pembelahan semulajadi untuk terhasil dengan keadaan yang serupa dengan dalam reaktor nuklear terbina. [29]

Lima belas fosil reaktor pembelahan semulajadi telah dijumpai dalam tiga deposit bijih berasingan di lombong uranium di Gabon. Pertama ditemui pada 1972 oleh ahli fizik Francis Perrin, mereka dikenali sebagai Reaktor Nuklear pembelahan semulajadi. Tindakbalas pembelahan nuklear (self-sustaining) berlaku dalam reaktor tersebut dalam 1.5 bilion tahun dahulu, dan berjalan untuk beberapa ratus ribu tahun, dengan purata 100 kW output kuasa pada masa itu. [30]

Konsep reaktor nuklear semulajadi telah diramal seawal 1956 oleh Paul Kuroda di Universiti Arkansas.[31][32]

Bahan buanganSunting

Reaktor nuklear menghasilkan tritium sebagai hasil sampingan pengoperasian normal, dimana gas tersebut akan dibebaskan ke udara dalam kuantiti yang surih.

Sebagai Isotop Hidrogen, tritium (T) akan bergabung dengan oksigen dan membentuk T2O. Molekul ini serupa dari sifat kimianya, oleh itu bersifat lutsinar dan tidak mempunyai bau. Walau bagaimanapun, neutron tambahan dalam nukleus hidrogen menyebabkan tritium menjalani pereputan beta dengan separuh-hayat 12.3 tahun. Walaupun nilai yang dibebaskan boleh disukat, tritium yang dibebaskan stesen janakuasa nuklear adalah sedikit.

Lihat jugaSunting


RujukanSunting

  1. ^ PRIS – Home
  2. ^ RRDB Search
  3. ^ Oldekop, W. (1982), "Electricity and Heat from Thermal Nuclear Reactors", Primary Energy, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, pp. 66–91, ISBN 978-3-540-11307-2, retrieved 2 February 2021
  4. ^ "Bioenergy Conversion Factors". Bioenergy.ornl.gov. Diarkibkan daripada yang asal pada 27 September 2011. Dicapai pada 18 March 2011.
  5. ^ Bernstein, Jeremy (2008). Nuclear Weapons: What You Need to Know. Cambridge University Press. m/s. 312. ISBN 978-0-521-88408-2. Dicapai pada 17 March 2011.
  6. ^ "How nuclear power works". HowStuffWorks.com. Dicapai pada 25 September 2008.
  7. ^ http://www.nucleartourist.com/systems/rp.htm
  8. ^ Golubev, V. I.; Dolgov, V. V.; Dulin, V. A.; Zvonarev, A. V.; Smetanin, É. Y.; Kochetkov, L. A.; Korobeinikov, V. V.; Liforov, V. G.; Manturov, G. N.; Matveenko, I. P.; Tsibulya, A. M. (1993). "Fast-reactor actinoid transmutation". Atomic Energy. 74: 83. doi:10.1007/BF00750983. S2CID 95704617.
  9. ^ a b Nave, R. "Light Water Nuclear Reactors". Hyperphysics. Georgia State University. Dicapai pada 5 March 2018.
  10. ^ Joyce, Malcolm (2018). "10.6". Nuclear Engineering. Elsevier. doi:10.1016/c2015-0-05557-5. ISBN 9780081009628.
  11. ^ Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan IAEA_reactors_stats tidak disediakan
  12. ^ Lipper, Ilan; Stone, Jon. "Nuclear Energy and Society". University of Michigan. Diarkibkan daripada yang asal pada 1 April 2009. Dicapai pada 3 October 2009.
  13. ^ "Pool Reactors 1: An Introduction -- ANS / Nuclear Newswire".
  14. ^ "Emergency and Back-Up Cooling of Nuclear Fuel and Reactors and Fire-Extinguishing, Explosion Prevention Using Liquid Nitrogen". USPTO Patent Applications. Document number 20180144836. 2018-05-24.
  15. ^ "Russia completes world's first Gen III+ reactor; China to start up five reactors in 2017". Nuclear Energy Insider. 8 February 2017. Dicapai pada 10 July 2019.
  16. ^ "Generation IV Nuclear Reactors". World Nuclear Association.
  17. ^ "A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Energy Systems" (PDF). Diarkibkan daripada yang asal (PDF) pada 5 Oktober 2006. (4.33 MB)
  18. ^ "Advanced Nuclear Power Reactors". World Nuclear Association. Dicapai pada 29 January 2010.
  19. ^ Till, Charles. "Nuclear Reaction: Why Do Americans Fear Nuclear Power?". Public Broadcasting Service (PBS). Dicapai pada 9 November 2006.
  20. ^ Juhasz, Albert J.; Rarick, Richard A.; Rangarajan, Rajmohan (October 2009). "High Efficiency Nuclear Power Plants Using Liquid Fluoride Thorium Reactor Technology" (PDF). NASA. Dicapai pada 27 October 2014.
  21. ^ "The Venezuela-China relationship, explained: Belt and Road | Part 2 of 4". SupChina (dalam bahasa Inggeris). 14 January 2019. Diarkibkan daripada yang asal pada 24 June 2019. Dicapai pada 24 June 2019.
  22. ^ "Archived copy". Bloomberg News. Diarkibkan daripada yang asal pada 19 December 2019. Dicapai pada 19 December 2019.CS1 maint: archived copy as title (link)
  23. ^ "Generation IV Nuclear Reactors". World Nuclear Association. Dicapai pada 29 January 2010.
  24. ^ "International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology, DIRECT CONVERSION OF NUCLEAR ENERGY TO ELECTRICITY, Mark A. Prelas" (PDF). Diarkibkan daripada yang asal (PDF) pada 4 March 2016.
  25. ^ Fackler, Martin (1 June 2011). "Report Finds Japan Underestimated Tsunami Danger". The New York Times.
  26. ^ a b The Worst Nuclear Disasters Diarkibkan 2013-08-26 di Wayback Machine. Time.
  27. ^ Strengthening the Safety of Radiation Sources p. 14.
  28. ^ Johnston, Robert (23 September 2007). "Deadliest radiation accidents and other events causing radiation casualties". Database of Radiological Incidents and Related Events.
  29. ^ Video of physics lecture – at Google Video; a natural nuclear reactor is mentioned at 42:40 mins into the video Diarkibkan 4 Ogos 2006 di Wayback Machine
  30. ^ Meshik, Alex P. (November 2005) "The Workings of an Ancient Nuclear Reactor." Scientific American. p. 82.
  31. ^ "Oklo: Natural Nuclear Reactors". Office of Civilian Radioactive Waste Management. Diarkibkan daripada yang asal pada 16 March 2006. Dicapai pada 28 June 2006.
  32. ^ "Oklo's Natural Fission Reactors". American Nuclear Society. Dicapai pada 28 June 2006.