Sedam posto
Heat of the Matter
Uranij ne gori. Njegove se jezgre lome.
Ako jezgra apsorbira neutron, može postati nestabilna. Rascijepi se na dvije manje jezgre. Taj proces, fisija, pritom oslobodi energiju i nekoliko novih neutrona. Dio mase pretvori se u energiju. Puno energije.
Novi neutroni pogode druge jezgre. I te se rascijepe. I one oslobode nove neutrone. I tako dalje.
Lančana reakcija.
Just right
Prepoznali smo taj mehanizam i naučili ga kontrolirati.
Ako svaka fisija izazove više od jedne nove, snaga raste. Ako manje od jedne, reakcija se gasi. Za elektrane nam treba točno jedna. Stabilno. Predvidivo.
Nije svaki atom za to pogodan. Nije ni svaki izotop istog elementa. Prirodni je uranij 99,3 posto uranij-238, koji se pod sporim neutronima ne cijepa. Uranij-235, jedini prirodni izotop koji se pod sporim neutronima lako cijepa, čini sedam promila.
Spori neutroni nisu slučajnost: u gotovo svim današnjim reaktorima namjerno ih usporavamo, jer ih jezgre U-235 tada lakše „uhvate“. To radi moderator, dio reaktora koji neutronima oduzima brzinu.
Under the lid
Reaktor nije samo gorivo. Ima četiri dijela koji zajedno drže reakciju pod kontrolom.
Gorivo: uranij, u većini reaktora obogaćen, složen u šipke i elemente, jer o rasporedu ovisi koliko neutrona nađe sljedeću jezgru i koliko je reakcija stabilna.
Moderator: usporava neutrone na brzinu pri kojoj je fisija vjerojatnija.
Hladilo: odvodi toplinu iz jezgre prema sustavu za paru.
Kontrolne šipke: apsorbiraju neutrone. Gurneš ih dublje, reakcija se usporava. Izvučeš, ubrzava. Potpuno unutra, reakcija staje. Reaktor je ugašen.
Afterglow
Reaktor je ugašen, fisija stoji, nema više topline. Logično, ali netočno.
Fisija ne stvara samo energiju i neutrone. Stvara i produkte fisije, krhotine jezgri koje su se rascijepile, nestabilne izotope koji se raspadaju neovisno o lančanoj reakciji. Svaki raspad oslobađa toplinu.
Ugljenoj elektrani prestaneš dovoditi gorivo i vatra se ugasi. Reaktor to ne može.
Odmah nakon gašenja ta toplina iznosi oko sedam posto prethodne pune snage. Za reaktor veličine onog u Krškom to je oko 140 megavata, dovoljno da svake sekunde ispari pedesetak litara vode. U sljedećim satima pada, za nekoliko dana spusti se na djelić postotka. Djelić postotka nije nula.
Zato rashladni sustav mora raditi i nakon gašenja, ne zbog fisije, nego zbog produkata koje je ostavila. Bez odvođenja topline gorivo se može oštetiti ili rastaliti.
Change of Duty
Lančanu reakciju gasiš u nekoliko sekundi. Toplina prestaje biti proizvod i postaje obveza.
Djeca uranija nastavljaju po svom rasporedu.