Reattori ad acqua leggera o pesante

 

I reattori moderati e refrigerati ad acqua naturale (non pesante), largamente diffusi negli Stati Uniti, richiedono come combustibile l'impiego di uranio arricchito, generalmente ossido di uranio al 3% di ²³⁵U. Sono riferiti come reattori ad acqua leggera (Light Water Reactor, LWR).

Nel reattore ad acqua pressurizzata (Pressurized Water Reactor, PWR), una variante del LWR, l'acqua funziona sia da moderatore che come mezzo refrigerante: viene portata a una pressione di circa 150 atm e pompata nel nocciolo del reattore, dove raggiunge la temperatura di circa 325 °C. Quindi è trasportata a un generatore di vapore, che scambia calore con un circuito secondario: qui altra acqua viene riscaldata e convertita in vapore, che aziona uno o più generatori a turbina (dove si realizza la trasformazione di calore in energia utilizzabile) per poi tornare nuovamente nel generatore di vapore. Il circuito secondario è isolato dal nucleo del reattore, perciò non è radioattivo. Un terzo circuito di acqua, proveniente da un fiume, un lago o una torre di raffreddamento, serve per condensare il vapore.

Nel reattore ad acqua bollente (Boiling Water Reactor, BWR), anch'esso del tipo LWR, l'acqua è mantenuta a pressione piuttosto bassa, e dunque entra in ebollizione solo quando giunge nel nocciolo. Il vapore prodotto viene mandato direttamente nel generatore a turbina, condensato, e quindi ripompato nel reattore. Benchè il vapore sia radioattivo, non essendoci uno scambiatore intermedio di calore tra reattore e turbina, l'efficienza del sistema è più alta che nel PWR. Come nel PWR, l'acqua di raffreddamento del condensatore proviene da un'altra fonte, come un fiume o un lago.

 

I reattori raffreddati a gas tipo Magnox usano uranio naturale, contenuto in una guaina di una speciale lega di magnesio, chiamata appunto magnox. Il moderatore è di grafite e il refrigerante è anidride carbonica. Il nocciolo dei reattore è in un ambiente pressurizzato, all'interno di un contenitore di acciaio, circondato a sua volta da uno schermo di cemento per proteggere dalle radiazioni. Il rifornimento può essere effettuato anche quando il reattore è in funzione.