Lò phản ứng urani hoạt động như thế nào?
Nhiên liệu gốc urani tự nhiên hoặc làm giàu được đặt ở giữa lò phản ứng. Khi ấy nó chịu tác động của một dòng nơtron gây ra phản ứng phân hạch. Nơtron bắt nguồn từ sự phân chia này tiếp sức nhau để phản ứng dây chuyền tự duy trì. Tất cả các nơtron không có hiệu quả giống nhau: những nơtron chậm được nhân urani-285 thu bắt dễ hơn nơtron nhanh. Cũng có hai loại lò phản ứng chính tùy theo cách mà nơtron được sử dụng. Ở loại thứ nhất, những “chất tiết chế” làm giảm năng lượng của các nơtron nhanh, tức là giảm tốc độ của chúng. Khi nhiên liệu là urani tự nhiên thì người ta dùng nước nặng (vì nó chứa đơteri, đồng vị nặng của hydro) hoặc than chì làm chẩt tiết chế. Nếu có urani được làm giàu, thì chỉ cần nước bình thường, sôi hoặc dưới áp suất, là đủ để làm chậm nơtron. Trong 58 lò phản ứng dùng nước điều áp ở công viên hạt nhân Pháp, nước này cũng được dùng làm chất lỏng ''thải nhiệt'': nó thu và thải năng lượng được giải phóng từ sự phân chia urani tới thiết bị trao đổi nhiệt. Sau đó sự truyền nhiệt giúp nước hóa hơi trong một vòng thứ hai làm quay các tua bin để sản xuất điện (hơn 70% sản lượng điện của Pháp có nguồn gốc hạt nhân).
Loại lò phản ứng thứ hai không có chất tiết chế. Nơtron nhanh có xu hướng tương tác với urani-238, là urani sau khi chuyển vị, tạo ra một nhân mới có thẻ phân chia là plutoni-239. Loại lò phản ứng này có ưu điểm là làm tăng giá trị đồng vị chiếm đa số của urani. Chất lỏng thải nhiệt không còn là nước mà thường được thay bằng natri lỏng để làm chậm nơtron. Điều này đặt ra vấn đề an toàn vì kim loại này rất dễ cháy. Để khắc phục, người ta đang nghiên cứu những lò phản ứng “thế hệ thứ tư”. Mục tiêu cũng là để tái chế nhiên liệu nhằm phát huy giá trị đầy đủ của các chất phân chia và giảm xuống thấp nhất sản lượng chất thải phóng xạ.
