Ecco una rottura del motivo per cui l'acqua pesante viene utilizzata in alcuni reattori e perché vengono impiegati altri refrigeranti:
Acqua pesante nei reattori Candu:
* Moderatore: L'acqua pesante è un eccellente moderatore, rallentando i neutroni per aumentare la probabilità di fissione nell'uranio.
* Refrigerante: Serve anche come refrigerante a causa della sua alta capacità di calore e delle proprietà relativamente buone di trasferimento di calore.
* Vantaggi:
* Fuel di uranio naturale: I reattori Candu possono utilizzare il carburante naturale di uranio, che è più economico e più facilmente disponibile rispetto all'uranio arricchito.
* Bassa pressione: L'acqua pesante opera a pressioni relativamente basse, riducendo la necessità di solidi sistemi di contenimento.
* Svantaggi:
* Costo alto: L'acqua pesante è significativamente più costosa dell'acqua leggera.
* Assorbimento di neutroni: L'acqua pesante assorbe i neutroni in piccola parte, che può ridurre l'efficienza del reattore.
Altri refrigeranti utilizzati nei reattori nucleari:
* Acqua leggera (H₂O): Il refrigerante più comune nei reattori nucleari, utilizzato nei reattori ad acqua pressurizzata (PWR) e nei reattori di acqua bollente (BWR).
* Vantaggi: Proprietà di trasferimento di calore economiche, abbondanti, buone.
* Svantaggi: Richiede combustibile di uranio arricchito, funzionamento ad alta pressione, potenziale di corrosione.
* Sodio: Utilizzato nei reattori di neutroni veloci (FNR), offrendo elevate capacità di trasferimento di calore e una bassa sezione trasversale di cattura di neutroni.
* Vantaggi: Ottimo trasferimento di calore, compatibile con reattori a neutroni veloci.
* Svantaggi: Altamente reattivo con acqua, che richiede misure di manipolazione e sicurezza specializzate.
* Refrigeranti a gas: L'anidride carbonica (CO₂) ed elio sono usati in alcuni reattori, offrendo vantaggi in situazioni specifiche.
* Vantaggi: Funzionamento chimicamente inerte e relativamente a bassa pressione.
* Svantaggi: Bassa capacità di trasferimento di calore rispetto ai refrigeranti liquidi.
Punti chiave da ricordare:
* Nessun singolo refrigerante è universalmente superiore: La scelta del refrigerante dipende dal tipo di reattore, dalla progettazione e dagli obiettivi operativi.
* Sicurezza ed efficienza: Il refrigerante deve essere scelto con cura per garantire una rimozione efficiente del calore, moderazione dei neutroni e sicurezza generale del reattore.
Pertanto, mentre l'acqua pesante ha vantaggi specifici e viene utilizzata in alcuni reattori, non è l'unico refrigerante usato nell'energia nucleare. La selezione del refrigerante è un fattore cruciale nella progettazione e funzionamento del reattore nucleare.
