1. Reactor nuclear
Reactorul nuclear este o instalaț ie în care este iniț iată o reacț ie nucleară în lanț , controlată ș i susț inută
la o rată staț ionară (în opoziț ie cu o bombă nucleară, în care reacț ia în lanț apare într-o fracț iune de
secundă ș i este complet necontrolată).
Reactoarele nucleare sunt folosite pentru numeroase scopuri. Cea mai semnificativă utilizarea curentă este
pentru generarea de putere electrică. Reactoarele de cercetare sunt folosite pentru producerea de izotopi ș i
pentru experimente cu neutroni liberi. Din punct de vedere istoric, prima folosire a reactoarelor nucleare a fost
producerea plutoniului pentru bomba atomică. O altă utilizare militară este propulsia submarinelor ș i a
vapoarelor (deș i aceasta presupune un reactor mult mai mic decât cel folosit într-o centrală nuclearo-
electrică).
În mod curent, toate reactoarele nucleare comerciale sunt bazate pe fisiunea nucleară ș i sunt considerate
problematice datorită nesiguranț ei lor ș i riscurilor asupra sănătăț ii. Din contra, alț ii consideră centrala
nucleară ca fiind o metodă sigură ș i nepoluantă de generare a electricităț ii.
Instalaț ia de fuziune este o tehnologie bazată pe fuziunea nucleară în locul fisiunii nucleare.
Există ș i alte instalaț ii în care au loc reacț ii nucleare într-o manieră controlată, incluzând generatoarele
termoelectrice radioizotope ș i bateriile atomice, care generează căldură ș i putere exploatând dezintegrările
radioactive pasive, cum ar fi, de exemplu, instalaț iile Farnswoth-Hirsch de producere a radiaț iilor neutronice.
Aplicaț ii
Principalele aplicaț ii ale reactoarelor nucleare sunt:

2. În centrale nuclearo-electrice: producț ie de căldură pentru generare de electricitate; producț ie de căldură
pentru încălzire domestică ș i industrială; producț ie de hidrogen; la desalinare.
În propulsia nucleară: pentru propulsie nucleară marină; există propuneri pentru rachete termonucleare; există
propuneri pentru rachete propulsate prin puls nuclear.
În transmutaț ie de elemente: la producț ia de plutoniu, adesea pentru utilizarea în arme nucleare; la
obț inerea diverș ilor izotopi radioactivi, cum ar fi americiu pentru detectorii de fum, respectiv cobalt-60,
molibden-99 ș i alț ii, folosiț i în medicină.
În cercetare: pentru asigurarea unei surse de radiaț ie cu neutroni ș i pozitroni (cum ar fi pentru Analiza cu
activare neutronică ș i Datarea cu potasiu-argon); pentru dezvoltarea de tehnologii neclare.
Scurt istoric
Deș i omenirea a îmblânzit recent puterea nucleară, primele reactoare nucleare au apărut în mod natural.
Cincisprezece reactoare de fisiune naturale au fost găsite în trei depozite separate de minereu la mina Oklo din
Gabon, în vestul Africii. Descoperite pentru prima dată de Francis Perrin, acestea sunt numite ca „Reactoarele
Fosile Oklo”. Aceste reactoare funcț ionează de aproximativ 150 milioane de ani, având o putere medie de 100
kW. De asemenea, emisia de căldură, lumină ș i radiaț ii de la stele se bazează pe fuziunea nucleară.
Conceptul unui reactor nuclear natural a fost teoretizat încă din 1956 de Paul Kurola la University of Arkansas.
Enrico Fermi ș i Leo Szilard, ambii de la University of Chicago, au fost primii care au construit o pilă nucleară
ș i au prezentat o reacț ie în lanț controlată, pe 2 Decembrie 1942. În 1955 ei ș i-au împărț it patentul de
invenț ie pentru reactorul nuclear U.S. Patent 2.708.656.
Primul reactor nuclear a fost utilizat pentru a genera plutoniu pentru bomba nucleară. Alte reactoare au fost
folosite în navigaț ie pentru propulsarea submarinelor ș i chiar avioane. La mijlocul lui 1950 Uniunea Sovietică
ș i ț ările vestice ș i-au extins cercetările pentru a include ș i utilizarea nemilitară a atomului. Totuș i, ca ș i
programul militar, multe din lucrările nemilitare au fost făcute în secret.
Pe 20 Decembrie 1951, în SUA, a fost generat pentru prima dată curent electric folosind putere nucleară la
Experimental Breeder Reactor-I (EBR-1) localizat lângă Arco, statul Idaho. Pe 26 Iunie 1954, la ora 5:30 a
început să genereze curent electric prima centrală nucleară sovietică, la Obninsk, Kaluga Oblast. Ea a produs
5 MW, asigurând electricitate pentru 2.000 de case.
Prima centrală nucleară de tip comercial din lume a început să funcț ioneze pe 17 Octombrie 1956, la Calder
Hall. Un alt reactor de putere timpuriu a fost Shippingport Reactor în Pennsylvania (1957).
Chiar înainte de accidentul din 1979 d la Three Mile Island, au fost oprite unele comenzi pentru centrale
nucleare în USA din raț iuni economice legate în primul rând de durata lungă de construcț ie. De altfel din
1978 nu s-au mai construit centrale în SUA; situaț ia s-ar putea schimba după 2010.
Spre deosebire de accidentul de la Three Mile Island, accidentul din 1986 de la Cernobîl nu a înăsprit
reglementările cu privire la reactoarele din Vest. Acesta deoarece reactoarele de la Cernobîl, de tip RBMK,
erau cunoscute ca având un proiect nesigur, fără clădiri de siguranț ă ș i operate nesigur, iar Vestul auzite

3. prea puț ine despre ele. Au fost ș i precipitări politice: Italia a ț inut un referendum în anul următor, 1987, ale
cărui rezultate au condus la oprirea a patru centrale nucleare.
În 1992 centrala turcească Turkey Point Nuclear Generation Station a fost lovită direct de uraganul Andrew. Au
fost pagube de peste 90 milioane de dolari, cele mai mari la un rezervor de apă ș i un coș de fum al unei
unităț i funcț ionând cu combustibili fosili, dar clădirile de protecț ie nu au avut de suferit.
Prima structură de dezvoltare a sistemelor nucleare de putere utilitare, ș i anume US Navy, este singura din
lume cunoscută ca având o activitatea total curată. US Navy a operat mai multe reactoare decât orice altă
entitate, chiar ș i Soviet Navy, fără incidente majore făcute publice. Două submarine americane, USS Scorpion
ș i Thresher au fost pierdute în mare, din motive ce nu au avut legătură cu reactoarele lor, epavele lor fiind
astfel situate încât riscul de poluare nucleară este considerat scăzut.
Perspective de viitor
În 2006, centrala Watts Bar 1, era ultimul reactor nuclear comercial operaț ional pus în funcț iune, în 1997.
Acest fapt este adesea citat ca o dovadă a succesului campaniei mondiale pentru închiderea treptată a
centralelor nucleare. Oricum, rezistenț a politică faț ă de centralele nucleare a avut din când în când succes în
diferite părț i ale Europei, în Noua Zeelandă, în Filipine ș i în Statele Unite. Cu toate acestea, în SUA ș i
Europa au continuat investiț iile în cercetări privind ciclul combustibilului nuclear ș i, deș i unii experț i prezic
viaț ă scurtă electricităț ii, creș terea preț ului combustibilului fosil ș i preocuparea legate de actualele emisii de
gaze ș i efectul de seră vor înnoi cererea de centrale nucleare.
Multe ț ări rămân active în dezvoltarea centralelor nucleare, incluzând aici: Japonia, China ș i India, toate trei
dezvoltând atât tehnologii termice cât ș i reproducătoare, Coreea de Sud ș i Statele Uite, ambele dezvoltând
numai tehnologii termice, ș i Africa de Sud ș i, din nou, China, dezvoltând versiuni ale reactorului de tip PBMR
(Pebble Bed Modular Reactor = Reactor modular cu strat granular). Finlanda ș i Franț a îș i continuă în mod
activ programele nucleare; Finlanda are în construcț ie un nou European Pressurized Reactor. Japonia are un
program activ de construcț ii pentru noi unităț i ce a început din 2005. În Statele Unite, trei consorț ii au
răspuns încă din 2004 solicitării Department of Energy (Departamentului de Energie) privind Programul
Energetic Nuclear 2010 în vederea construirii inclusiv a unui reactor de generaț ia a IV-a, tip VHTR, destinat
producerii de electricitate ș i hidrogen. Pe 22 Septembrie 2005, s-a anunț a deja selectarea a două locaț ii din
SUA destinate construirii de noi reactoare. Centralele nucleare reprezintă un interes particular pentru China ș i
India, ambele construind reactoare de tip FBR. În politica energetică a Marii Britanii se prevede construirea în
viitor cel puț in a unei noi centrale nucleare ș i menț inerea ș i prelungirea duratei de viaț ă a celor existente
deja.
Tipuri de reactoare
Deș i s-au dezvoltat diferite tehnologii de realizare a reactoarele nucleare de fisiune, acestea pot fi împărț ite
riguros în două clase, depinzând de energia neutronilor utilizată pentru a susț ine reacț ia de fisiune în lanț :
•Reactoarele termice (lente) folosesc neutroni termici. Acestea sunt caracterizate ca având materiale de
moderare care sunt destinate încetinirii neutronilor până când aceș tia ajung la nivelul mediu al energiei
cinetice al particulelor din mediul înconjurător. Neutronii termici au o probabilitate mare de ciocnire cu nucleele

4. fisionabile de 235U ș i, comparativ cu neutronii rapizi rezultaț i din fisiune, o probabilitate mică de captură din
parte nucleelor de 238U. Pe lângă moderator, reactoarele termice au combustibil încapsulat, vase sub presiune,
scuturi ș i instrumentaț ie de monitorare ș i control pentru toate sistemele reactorului. Multe reactoare de
putere de acest tip, ca ș i primele reactoare de producere a plutoniului au fost reactoare termice având
moderator de grafit. Unele reactoare sunt mai termalizate decât altele. Centralele moderate cu grafit (de
exemplu reactoarele ruseș ti RBMK) ș i apă grea (de exemplu reactorul canadian CANDU) tind să fie mult mai
termalizate decât cele de tip PWR ș i BWR, acestea din urmă utilizând ca moderator apa uș oară; datorită
gradului mai înalt de termalizare, reactoarele de acest tip trebuie să folosească uraniu natural (neîmbogăț it).
•Reactoarele rapide (FBR) folosesc neutroni rapizi pentru a întreț ine reacț ia de fisiune în lanț ș i sunt
caracterizate prin lipsa materialului de moderare. Ele funcț ionează cu combustibil (uraniu) puternic îmbogăț it
sau plutoniu, pentru a reduce procentul de U-238 care ar captura neutronii rapizi. Unele reactoare sunt
capabile să producă mai mult combustibil decât au consumat, în mod uzual convertind U-238 în Pu-239. Unele
staț ii de putere timpurii au folosit reactoare rapide, cum ar fi cele folosite la propulsia unor submarine ș i vase
ruseș ti, altele se află încă în construcț ie, dar acest tip de reactor nu a egalat succesul reactoarelor termice în
nici un domeniu.
Reactoarele termice de putere pot fi împărț ite ș i ele în trei tipuri ș i anume: cu vas de presiune, cu canale
combustibile presurizate, respectiv cu răcire cu gaz.
Reactoare cu vase de presiune se întâlnesc în multe centrale comerciale dar ș i în propulsia unor nave. În
acest tip de reactor termic, vasul de presiune joacă, în acelaș i timp, ș i rolul de scut de protecț ie ș i, respectiv,
de container pentru combustibilul nuclear. Ca scut protector, vasul (recipientul) de presiune este destinat
asigurării reactorului nuclear contra cutremurelor sau/ș ibombardamentelor. El trebuie să fie atât de robust
construit, încât în situaț iile critice menț ionate nu are voie nici crăpături (fisuri) să obț ină.
Canalele presurizate sunt folosite în reactoarele de tip RBMK ș i CANDU. Reactoarele de acest tip prezintă
avantajul de a putea fi aprovizionate (încărcate) cu combustibil proaspăt chiar în timpul funcț ionării.
Reactoarele răcite cu gaz folosesc (prin recirculare) un gaz inert, de obicei heliu, dar pot utiliza ș i azot sau
bioxid de carbon. Utilizarea căldurii variază de la reactor la reactor. Unele reactoare trimit căldura în turbine cu
gaz, direct sau prin intermediul unui schimbător de căldură. Reactorul de tip PBMR, de exemplu, este răcit cu
gaz.
Atâta timp cât apa serveș te ca moderator, ea nu poate fi folosită ca fluid de răcire în reactoarele rapide. Cele
mai multe reactoare rapide sunt răcite cu metal lichid, de obicei sodiu topit. Ele sunt de două tipuri: cu piscină,
respectiv cu buclă. Sistemul de răcire al unui reactor nuclear trebuie să multiplu asigurat.
Această siguranț ă multiplu realizată este imperios necesară, fiindcă în cazul unei nerăciri a unui reactor în
funcț iune se poate ajunge, din cauza supraîncălzirii sale rapide, la topirea reactorului ceea ce ar fi
o catastrofă]] nucleară (atomică).
Familii actuale de reactoare
•Pool type reactor = reactor cu piscină
•Pressurized Water Reactor (PWR) = reactor cu apă sub presiune

5. •Boiling Water Reactor (BWR) = reactor cu apă fierbătoare
•Fast Breeder Reactor (FBR) = reactor rapid reproducător
•Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR) sau CANDU = reactor cu apă grea sub presiune
•United States Naval reactor = reactor utilizat de marina Statelor Unite.
Tipuri vechi aflate încă în funcț iune
•Magnox reactor = reactor Magnox
•Advanced Gas-cooled Reactor (AGR) = reactor avansat răcit cu gaz
•Light water cooled graphite moderated reactor (RBMK) = reactor răcit cu apă uș oară ș i moderat cu grafit.
Alte tipuri de reactoare
•Aqueous Homogeneous Reactor = reactor omogen cu apă •Liquid Fluoride Reactor = reactor cu floruri lichide
Reactoare rapide
Există mai mult de o duzină de proiecte de reactoare avansate, aflate în diferite stadii de dezvoltare. Unele
sunt îmbunătăț iri ale proiectelor anterioare PWR, BWR ș i PHWR, altele sunt radical diferite. Primele includ
reactoarele avansate cu apă în fierbere (Advanced Boiling Water Reactor = ABWR) dintre care două sunt deja
operaț ionale ș i altele în construcț ie, respective reactoarele cu securitate pasivă ESBWR ș i AP1000. Cel mai
radical ș i nou proiect este reactorul modulare cu strat modular (PBMR) ce face parte din categoria reactoarelor
de înaltă temperatură răcite cu gaz (HTGCR). De menț ionat este faptul că se află în stare de proiect noul tip
de reactor, CAESAR (Clean And Environmentally Safe Advanced Reactor = reactor avansat, curat ș i sigur
pentru mediul înconjurător), ce foloseș te aburul pe post de moderator.
Reactoare de generaț ia a IV-a
Cele mai avansate proiecte de reactoare nucleare sunt cunoscute sub denumirea de Generaț ia a IV-a ș i sunt
împărț ite în ș ase clase:
•Gas cooled fast reactor = reactor rapid răcit cu gaz
•Lead cooled fast reactor = reactor rapid răcit cu plumb
•Molten salt reactor = reactor cu sare topită
•Supercritical water reactor = reactor supercritic cu apă
•Very high temperature reactor = reactor cu temperatură foarte înaltă
•Fission fragment reactor = reactor cu fragmente de fisiune
Managementul deș eurilor radioactive
Stadiul final al ciclului de combustibil nuclear este managementul combustibilului „ars”, foarte înalt radioactiv,
care constituie cea mai problematică componentă a fluxului de deș euri nucleare. După 50 de ani de energetică
nucleară întrebarea „cum să se administreze aceste resturi materiale” se confruntă cu probleme de securitate

6. ș i tehnice, una din importantele direcț ii de acț iuni a criticilor industriei nucleare fiind chiar aceste costuri ș i
riscuri pe termen lung asociate cu managementul deș eurilor radioactive.
Administrarea combustibilului ars poate include variate combinaț ii de stocare, reprocesare ș i depozitare
finală. În practică, combustibilul ars este stocat în piscine cu apă uș oară (normală), de obicei chiar în incinta
centralei. Apa asigură răcirea combustibilului ars ș i este un ecran de protecț ie împotriva radioactivităț ii
acestuia. După perioada de răcire ș i diminuare a nivelului de radiaț ii, combustibilul ars este stocat (stocare
uscată) fie în containere intermediare de oț el ș i beton monitorizate cu atenț ie, fie în depozite finale sub
formă de puț uri adânci săpate în diferite formaț iuni geologice.
Reprocesarea combustibilului ars este atractivă deoarece (1) permite reciclarea combustibilul nuclear ș i (2)
asigură pregătirea deș eurilor pentru depozitarea finală. Totuș i, experienț a Franț ei, de exemplu, a arătat că
depozitarea finală este mult mai economică deoarece reprocesarea combustibilului ars conduce la creș terea
de 17 ori a cantităț ii de deș euri radioactive sub formă lichidă.
Reactoare nucleare naturale
Un reactor nuclear de fisiune natural poate să apară în unele circumstanț e care reproduc condiț iile dintr-un
reactor construit. Singurul reactor nuclear natural cunoscut s-a format acum 2 miliarde de ani la Oklo, în Gabon
– Africa. Asemenea reactoare nu se mai pot forma pe Pământ: dezintegrarea radioactivă pe această durată
imensă de timp a redus proporț ia de U-235 în uraniul natural sub limita cerută pentru a susț ine o reacț ie
nucleară în lanț .
Reactoarele nucleare naturale s-au format atunci când depozitele de minerale bogate în uraniu au fost
inundate de apa freatică, acț ionând ca un moderator de neutroni ș i determinând iniț ierea reacț iei în lanț .
Aceste reactoare naturale sunt studiate de către oamenii de ș tiinț ă interesaț i de depozitarea geologică a
deș eurilor radioactive. Respectivele reactoare reprezintă un caz deosebit de studiu al migraț iei izotopilor
radioactivi în scoarț a Pământului, subiect abordat, de altfel, ș i de criticii actualei tehnologii nucleare, mai ales
în legătură cu depozitarea deș eurilor radioactive provenite din centralele de putere.