Kaasujäähdytteinen reaktori

Kaasujäähdyytteinen reaktori on ydinreaktori, jota jäähdytetään kaasulla ja jossa hidastinaineena on yleensä grafiitti. Kaasujäähdytteiset, Magnox-tyyppiset reaktorit ovat yleisimpiä Britanniassa.

Magnox-reaktorin kaaviokuva

Historia

Britannian vanhimmat ydinvoimalareaktorit ovat Magnox-tyyppisiä. Magnoxin kehitystyöstä vastasi UKAEA (United Kindom Atomic Energy Authority, 1954-2004). Maailman ensimmäinen kaupallinen atomivoimalaitos avattiin Calder Halliin 1956. Neuvostoliitto oli avannut ensimmäisen siviilikäytössä olevan ydinreaktorin AM-1:n Obninskissa 1954. Calder Hallin ensimmäisen reaktorin teho oli 60 megawattia. Calder Halliin rakennettiin kaikkiaan 4 Magnox-tyyppistä reaktoria yhteisteholtaan 200-240 megawattia. Näillä ensimmäisillä reaktoreilla tuotettiin myös plutoniumia sotilaskäyttöön. Isoon-Britanniaan rakennettiin kaikkiaan 11 Magnox-tyyppistä reaktoria ja Japaniin sekä Italiaan kaksi. Calder Hall poistettiin käytöstä 2003. Laitos oli toiminut 47 vuotta ilman suurempia katkoksia tai onnettomuuksia.

Sellafieldissa Britanniassa ilmalla jäähdytetyn Windscale Pile no. 1:n grafiitti syttyi palamaan 10. lokakuuta 1957 ja levitti ympäristöön suuren määrän radioaktiivisia aineita.

Tekniikka ja tulevaisuus

Magnox-tyypin nimi tulee luonnonuraanipolttoaineen magnesiumlejeerinkikuoresta ja sanasta non-oxidising (hapettumaton). Metalliseos hidastaa vain vähän neutroneja, mutta se rajoittaa reaktorin ytimen lämpötilaa pienentää termistä hyötysuhdetta. Hidastinaineena on grafiitti eli hiili ja jäähdytinaineena hiilidioksidi, joka on noin 27 barin paineessa ja poistuu reaktorista noin 360 °C:ssa. Kaasulla höyrystetään vettä, joka johdetaan turbiiniin ja lauhduttimeen. Reaktio voidaan pysäyttää boorista valmistetuilla säätösauvoilla, jotka absorboivat neutroneja. Rikastamattoman uraanin käytöstä seuraa tarve vaihtaa polttoainesauvoja usein. Reaktorin rakenteen vuoksi polttoainesauvoja voidaan vaihtaa pysäyttämättä reaktoria.

Magnoxin pohjalta on kehitetty edistyneempi AGR-reaktori (Advanced Gas-Cooled Reactor), jossa polttoaineena on noin 3 %:iin rikastettu uraani zirkoniumkuoressa ja jäähdytteen paine ja lämpötila ovat korkeammat: 40 bar, 640 °C.

Koekäytössä on joitain HTGR-reaktoreita (High Temperature Gas-Cooled Reactor). Näissä polttoaine on grafiitin ja uraanin sekoitusta, jäähdytinaine heliumia. Erillistä hidastinainetta ei tarvita polttoaineen sekoiteluonteen takia. HTGR tarjoaa eräitä etuja: sen polttoainetta voidaan eräissä malleissa vaihtaa käytön aikana ja polttoaine voidaan pakata hyvin tiiviiseen kuoreen pieniin kapseleihin, mikä tekee merkittävästä polttoaineperäisten aineiden vapautumisesta käytännössä mahdotonta.

Lähteet

• Chaline, Eric: 50 konetta, jotka muuttivat maailmaa (50 Machines that Changed the Course of History). (Suom. Veli-Pekka Ketola) Quid Publishing, (suom. versio Moreeni 2013), 2012. ISBN 978-952-254-160-4 Suomi