Атомный реактор – сложная инженерная система, используемая для преобразования энергии атомного ядра, выделяемой при расщеплении таких элементов, как уран–235 или плутоний–239, в тепловую.

В активной зоне реактора, содержащей ядерное топливо, начинается реакция деления. Высвободившиеся нейтроны, ударяя по атомам урана или плутония, инициируют дальнейшее их деление, запуская цепную реакцию. За счет вырабатываемой тепловой энергии нагревается вода, переходя в пар, который и вращает турбины.

Наиболее популярные типы реакторов – с водой под давлением (pressurized water reactors, PWR) и с кипящей водой (boiling water reactor, BWR) (табл. 2). Об их преимуществах мы поговорим ниже. Пока же отметим, что их широкому распространению способствуют обширные исследования, многолетний (на протяжении нескольких десятилетий) опыт эксплуатации, относительная простота техобслуживания и отлаженные цепочки поставок.

Таблица 2

Виды и количество реакторов в ведущих странах

Используются также реакторы на тяжелой воде под давлением (pressurised heavy water reactor, PHWR), газоохлаждаемые реакторы (gas cooled reactor, GCR), графито-водные реакторы (light water graphite reactor, LWGR) и реакторы на быстрых нейтронах (РБН) (fast breeder reactor, FBR)[63]. На долю PHWR приходится 11,2% мирового атомно-энергетического парка, для GCR и LWGR этот показатель составляет 3,4%, а для FBR – 0,5%.

Установки типов LWGR и FBR дороже и требуют более сложных систем безопасности. Однако дальнейшее развитие атомной энергетики, очевидно, будет обусловлено более широким внедрением новых технологических решений, касающихся в том числе и реакторов.

В этой связи нельзя не упомянуть ядерные установки IV поколения, например, натриевый реактор на быстрых нейтронах. А также реакторы, способные работать при более высоких температурах, позволяющие использовать альтернативные теплоносители (жидкие металлы или соли) и значительно сокращать количество радиоактивных отходов.

Особое внимание уделяется развитию технологий с длительными топливными циклами, которые дают возможность не перезагружать топливо на протяжении десятилетий. Такие инновации повышают привлекательность атомной энергетики для стран, стремящихся сократить углеродный след и укрепить энергетическую безопасность.