Когато реакторът за разделяне на атома на a ядрената енергия централата работи нормално, казва се, че е „критична“ или в състояние на „критичност“. Това е необходимо състояние за процеса, когато се произвежда основно електричество.
Използването на термина „критичност“ може да изглежда контраинтуитивно като начин да се опише нормалността. В ежедневието думата често описва ситуации с потенциални бедствия.
В контекста на ядрената енергия критичността показва, че реакторът работи безопасно. Има два термина, свързани с критичността - свръхкритичност и субкритичност, които са също нормални и съществени за правилното производство на ядрена енергия.
Критичността е балансирано състояние
Използване на ядрени реактори уран горивни пръчки - дълги, стройни циркониеви метални тръби, съдържащи пелети от делящ се материал за създаване на енергия чрез делене. Деленето е процес на разделяне на ядрата на уранови атоми, за да се освободят неутрони, които от своя страна разделят повече атоми, освобождавайки повече неутрони.
Критичността означава, че реакторът контролира устойчива верижна реакция на делене, при което всяко събитие на делене отделя достатъчен брой неутрони, за да поддържа продължаваща серия от реакции. Това е нормалното състояние на производство на ядрена енергия.
Горивните пръчки вътре в ядрения реактор произвеждат и губят постоянен брой неутрони, а ядрената енергийна система е стабилна. Ядрените енергийни техници имат въведени процедури, някои от тях автоматизирани, в случай че възникне ситуация, при която се произвеждат и губят повече или по-малко неутрони.
Фисията произвежда голямо количество енергия под формата на много висока топлина и радиация. Ето защо реакторите са разположени в конструкции, запечатани под дебели кутии от стоманобетон. Електроцентралите използват тази енергия и топлина, за да произвеждат пара за задвижване на генератори, които произвеждат електричество.
Контрол на критичността
Когато стартира реактор, броят на неутроните се увеличава бавно по контролиран начин. Неутронопоглъщащите контролни пръти в сърцевината на реактора се използват за калибриране на производството на неутрони. Контролните пръти са изработени от неутронно абсорбиращи елементи като кадмий, бор или хафний.
Колкото по-дълбоко пръчките са спуснати в ядрото на реактора, толкова повече неутрони абсорбират пръчките и по-малкото делене става. Техниците изтеглят или спускат контролните пръти в сърцевината на реактора в зависимост от това дали са желани повече или по-малко делене, производство на неутрони и мощност.
Ако възникне неизправност, техниците могат дистанционно да потопят контролни пръчки в сърцевината на реактора, за да всмукват бързо неутроните и да изключват ядрена реакция.
Какво е свръхкритичност?
При стартиране ядреният реактор се поставя за кратко в състояние, което произвежда повече неутрони, отколкото се губи. Това състояние се нарича свръхкритично състояние, което позволява на неутронната популация да се увеличава и да се произвежда повече енергия.
Когато се постигне желаното производство на енергия, се правят корекции, за да се постави реакторът в критично състояние, което поддържа неутронния баланс и производството на енергия. Понякога, например за спиране на техническо обслужване или зареждане с гориво, реакторите се поставят в подкритично състояние, така че производството на неутрони и енергия намалява.
Далеч от притеснителното състояние, предложено от името му, критичността е желано и необходимо състояние за атомна електроцентрала, произвеждаща постоянен и постоянен поток от енергия.