Τα άτομα της ύλης μοιάζουν σαν μικροσκοπικό ηλιακό σύστημα. Στο κέντρο του ατόμου βρίσκεται ο πυρήνας και σε τροχιά γύρω από αυτόν τα ηλεκτρόνια.

Ο πυρήνας είναι ιδιαίτερα συμπαγής και αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια. Όταν βομβαρδιστεί με νετρόνιο, ο πυρήνας μπορεί να διαλυθεί, με μια διαδικασία που ονομάζεται σχάση.

Η σχάση δεν είναι εύκολη υπόθεση, επειδή οι δυνάμεις που συγκρατούν τα στοιχεία των πυρήνων, είναι οι ισχυρότερες στην φύση. Έτσι μόνο τα στοιχεία με μεγάλους πυρήνες όπως τα άτομα του ουρανίου προσφέρονται για σχάση, αφού λόγω του μεγέθους τους, η ατομική δύναμη που συγκρατεί τους πυρήνες των ατόμων του είναι σχετικά αδύναμη.

Κατά την διαδικασία της σχάσης, νετρόνια συγκρούονται με τα άτομα του ουρανίου, διασπώντας τα. Μέσα από αυτή την διάσπαση απελευθερώνονται επιπλέον νετρόνια που με τη σειρά τους συγκρούονται με άλλα άτομα, προκαλώντας μια αλυσιδωτή αντίδραση.

Με την σχάση απελευθερώνεται ενέργεια που θερμαίνει το νερό στους 270°C στον πυρήνα των πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Αυτό το ζεστό νερό χρησιμοποιείται στη συνέχεια για να περιστρέψει τουρμπίνες που συνδέονται με γεννήτριες, που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Υπάρχουν δύο είδη πυρηνικών αντιδραστήρων, οι αντιδραστήρες βρασμού (ΒΑΚ) και οι αντιδραστήρες με νερό υπό πίεση (PWR). 

Στους αντιδραστήρες βρασμού, το νερό αφήνεται να βράσει σε ατμό, και στη συνέχεια αποστέλλεται σε ένα στρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Σε αντιδραστήρες με νερό υπό πίεση, το νερό βρίσκεται κάτω από πίεση, ώστε να μπορεί να αναπτύξει μεγάλες θερμοκρασίες χωρίς να βράσει. 

Η θερμότητα του νερού υπό πίεση, μεταφέρεται με έναν εναλλάκτη θερμότητας, σε δεύτερο κύκλωμα νερού, έξω από τον πυρήνα που μετατρέπεται σε ατμό και κινεί έναν στρόβιλο. Στους αντιδραστήρες με νερό υπό πίεση, το νερό που βράζει  δεν συμμετέχει στην διαδικασία της σχάσης, και έτσι δεν καθίσταται ραδιενεργό.

Ο ατμός έπειτα από τον στρόβιλο, ψύχεται για να επιστρέψει στην υγρή μορφή του και να επαναληφθεί η διαδικασία. Για την ψύξη χρησιμοποιείται νερό από τα ποτάμια, τις λίμνες ή την θάλασσα.  Για κάθε μονάδα της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ένα εργοστάσιο πυρηνικής ενέργειας, περίπου δύο μονάδες της θερμότητας απορρίπτονται στο περιβάλλον.

Εξόρυξη και Επεξεργασία πυρηνικών καυσίμων
Το ουράνιο είναι σπάνιο ορυκτό, όμως λόγω της ραδιενέργειάς του παρέχει άφθονη ενέργεια. Ένα κιλό ουρανίου έχει τόση ενέργεια όση 3.000 τόνοι άνθρακα. Το Ουράνιο βρίσκεται σε έναν αριθμό των γεωλογικών σχηματισμών, καθώς και το θαλασσινό νερό. Για να εξορυχτεί ως καύσιμο, θα πρέπει να περιέχεται σε ποσοστό τουλάχιστον 0,01%.

Η διαδικασία εξόρυξης είναι παρόμοια με την εξόρυξη άνθρακα, τόσο με ανοιχτό λάκκο, όσο και με υπόγεια ορυχεία, με παρόμοιες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Φυσικά με τον πρόσθετο κίνδυνο ότι τα τέλματα των ορυχείων του ουρανίου είναι ραδιενεργά.

Το Ουράνιο συναντάται σε δύο μορφές, U-235 και U-238. Το ουράνιο U-238 αποτελεί περισσότερο από 99 τοις εκατό της παραγωγής. Δυστυχώς, το U-235 είναι αυτό που χρησιμοποιείται σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το U-238 μπορεί να μεταποιηθεί σε πλουτώνιο, το οποίο είναι επίσης σχάσιμο, χρησιμοποιείται όμως κατά κόρον για την κατασκευή όπλων.

Πυρηνικός αντιδραστήρας στην Ελλάδα

Λίγοι γνωρίζουν πως η Ελλάδα διαθέτει δικό της πυρηνικό αντιδραστήρα. Συγκεκριμένα, από τις 27 Ιουλίου του 1961 η Ελλάδα διαθέτει το δικό της πυρηνικό αντιδραστήρα για ερευνητικούς και μόνο σκοπούς.

Πρόκειται για έναν αντιδραστήρα τύπου πισίνας των 6 μεγαβάτ και βρίσκεται στα εργαστήρια του Κέντρου Ερευνών ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ στο Χολαργό. Οι κάτοικοι της περιοχής κατά καιρούς έχουν εκφράσει τις αγωνίες τους για την ύπαρξη του.

«Πρόκειται για έναν αντιδραστήρα που δεν αποτελεί κίνδυνο για το περιβάλλον γιατί ψύχεται πολύ εύκολα και γρήγορα. Μιλάμε για ποσότητες 5000 μικρότερες από της Ιαπωνίας» είπε ο κος Παπάζογλου.

Το 2001 έκλεισε για συντήρηση και από τότε δεν ξαναλειτούργησε ποτέ εξαιτίας της έλλειψης προσωπικού αλλά και επειδή τα ραδιενεργά ισότοπα που παράγονταν εκεί για τα νοσοκομεία, άρχισαν να εισάγονται σε χαμηλότερες τιμές από το εξωτερικό.

Για όσους θέλουν να μάθουν περισσότερα σχετικά με την λειτουργία των πυρηνικών αντιδραστήρων, ακολουθεί ένα video, που παρά το γεγονός ότι γυρίστηκε την δεκαετία του '80, είναι απλό, κατανοητό και κατατοπιστικό.

Πηγές: Videoman, Union of Concerned Scientists, karatzova.com.