Kekritisan (status)

Percobaan kekritisn fusi. Dua bagian inti reaktor ZPR-3. Ini digabungkan untuk memulai fisi nuklir.

Gambar skema batang kendali dalam reaktor nuklir. Dengan batang kendali turun, reaksinya subkritis: terlalu banyak neutron yang diserap untuk terjadinya reaksi berantai. Menarik batang membuat reaktor kritis, dan batang bahan bakar mulai menghasilkan panas.

Massa kritis. Atas: Bola bahan fisil terlalu kecil untuk memungkinkan reaksi berantai menjadi mandiri karena neutron yang dihasilkan oleh fisi terlalu mudah lepas. Tengah: Dengan meningkatkan massa bola menjadi massa kritis, reaksi dapat berlangsung dengan sendirinya. Bawah: Mengelilingi bola asli dengan reflektor neutron meningkatkan efisiensi reaksi dan juga memungkinkan reaksi menjadi mandiri.

Penciptaan kembali kecelakaan kekritisan tahun 1945 menggunakan inti Demon : lubang plutonium dikelilingi oleh blok karbida tungsten reflektif-neutron. Eksperimen asli dirancang untuk mengukur radiasi yang dihasilkan ketika blok tambahan ditambahkan. Massa menjadi superkritis ketika balok ditempatkan secara tidak benar dengan dijatuhkan.

Radiasi Cherenkov dapat dihasilkan di mata oleh partikel bermuatan yang mengenai humor vitreous, memberikan kesan kilatan, seperti dalam fenomena visual sinar kosmik dan mungkin beberapa pengamatan kecelakaan kekritisan.

Reaktor nuklir alam di Gabon. Faktor kunci yang memungkinkan terjadinya reaksi adalah, pada saat reaktor menjadi kritis 1,7 miliar tahun yang lalu,

Dalam pengoperasian reaktor nuklir, kekritisan adalah keadaan di mana reaksi berantai nuklir dapat bertahan sendiri yaitu, ketika reaktivitasnya nol. Dalam keadaan superkritis, reaktivitas lebih besar dari nol.

Aplikasi

Kekritisan adalah kondisi operasi normal reaktor nuklir, di mana bahan bakar nuklir mempertahankan reaksi berantai fisi. Sebuah reaktor mencapai kekritisan (dan dikatakan kritis) ketika setiap fisi melepaskan sejumlah neutron yang cukup untuk mempertahankan serangkaian reaksi nuklir yang sedang berlangsung.

Badan Energi Atom Internasional mendefinisikan tanggal kekritisan pertama sebagai tanggal ketika reaktor dibuat kritis untuk pertama kalinya. Ini adalah tonggak penting dalam pembangunan dan commissioning pembangkit listrik tenaga nuklir.

Kekritisan dalam Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Ketika reaktor pemecah atom dari pembangkit listrik tenaga nuklir beroperasi secara normal, dikatakan "kritis" atau dalam keadaan "kritis". Ini adalah keadaan yang diperlukan untuk proses ketika listrik esensial diproduksi.

Menggunakan istilah "kekritisan" mungkin tampak kontra-intuitif sebagai cara untuk menggambarkan kenormalan. Dalam bahasa sehari-hari, kata tersebut sering menggambarkan situasi yang berpotensi bencana.

Dalam konteks tenaga nuklir, kekritisan menunjukkan bahwa sebuah reaktor beroperasi dengan aman. Ada dua istilah yang terkait dengan kekritisan — superkritisitas dan subkritisitas, yang keduanya juga normal dan penting untuk pembangkit tenaga nuklir yang tepat.

Kekritisan keadaan seimbang

Reaktor nuklir menggunakan batang bahan bakar uranium—panjang, ramping, tabung logam zirkonium yang berisi pelet bahan fisi untuk menciptakan energi melalui fisi. Fisi adalah proses pemisahan inti atom uranium untuk melepaskan neutron yang pada gilirannya membelah lebih banyak atom, melepaskan lebih banyak neutron.

Kekritisan berarti bahwa reaktor mengendalikan reaksi berantai fisi yang berkelanjutan, di mana setiap peristiwa fisi melepaskan sejumlah neutron yang cukup untuk mempertahankan serangkaian reaksi yang sedang berlangsung. Ini adalah keadaan normal pembangkit listrik tenaga nuklir.

Batang bahan bakar di dalam reaktor nuklir menghasilkan dan kehilangan jumlah neutron yang konstan, dan sistem energi nuklir stabil. Teknisi tenaga nuklir memiliki prosedur, beberapa di antaranya otomatis, jika muncul situasi di mana lebih banyak atau lebih sedikit neutron diproduksi dan hilang.

Fisi menghasilkan banyak energi dalam bentuk panas dan radiasi yang sangat tinggi. Itu sebabnya reaktor ditempatkan dalam struktur yang disegel di bawah kubah beton bertulang logam tebal. Pembangkit listrik memanfaatkan energi dan panas ini untuk menghasilkan uap guna menggerakkan generator yang menghasilkan listrik.

Mengontrol kekritisan

Ketika sebuah reaktor mulai, jumlah neutron meningkat perlahan secara terkendali. Batang kendali penyerap neutron di teras reaktor digunakan untuk mengkalibrasi produksi neutron. Batang kendali terbuat dari elemen penyerap neutron seperti kadmium, boron, atau hafnium.

Semakin dalam batang diturunkan ke teras reaktor, semakin banyak neutron yang diserap batang dan semakin sedikit fisi yang terjadi. Teknisi menarik ke atas atau ke bawah batang kendali ke teras reaktor tergantung pada apakah lebih banyak atau lebih sedikit fisi, produksi neutron, dan daya yang diinginkan.

Jika terjadi kerusakan, teknisi dari jarak jauh dapat memasukkan batang kendali ke dalam inti reaktor untuk menyerap neutron dengan cepat dan mematikan reaksi nuklir.

Superkritisitas

Saat start-up, reaktor nuklir sebentar dimasukkan ke dalam keadaan yang menghasilkan lebih banyak neutron daripada yang hilang. Kondisi ini disebut keadaan superkritis, yang memungkinkan populasi neutron meningkat dan menghasilkan lebih banyak daya.

Ketika produksi daya yang diinginkan tercapai, penyesuaian dilakukan untuk menempatkan reaktor ke keadaan kritis yang menopang keseimbangan neutron dan produksi daya. Kadang-kadang, seperti untuk penghentian pemeliharaan atau pengisian bahan bakar, reaktor ditempatkan dalam keadaan subkritis, sehingga produksi neutron dan daya berkurang.

Jauh dari keadaan mengkhawatirkan yang disarankan oleh namanya, kekritisan adalah keadaan yang diinginkan dan diperlukan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir yang menghasilkan aliran energi yang konsisten dan stabil.