Гомогенные и гетерогенные реакторы

Взаимное расположение замедлителя и ядерного топлива в активной зоне может быть гомогенным и гетерогенным.

В гомогенной системе ядерное топливо равномерно перемешано с замедлителем (раствор солей урана в легкой и тяжелой воде и т. д.).

В гетерогенной системе ТВЭЛ размещается по замедлителю и образует пространственную геометрическую решетку. Наиболее распространены квадратные, треугольные и шестиугольные решетки.

Гомогенные реакторы. В цилиндрический или сферический корпус активной зоны реактора наливается гомогенная смесь растворенных солей урана или в виде суспензии окислов урана с легкой или тяжелой водой.

Во время работы реактора часть ядерного топлива выгорает, и его концентрация в смеси уменьшается. Кроме того, в активной зоне накапливаются осколки деления, в которых происходит дополнительное поглощение нейтронов. Это снижает эффективный коэффициент размножения, а вместе с ним и срок работы реактора. Срок непрерывной работы реактора ограничивается только надежностью конструкции реактора, насосов, парогенераторов и т. д. Гомогенные реакторы не применяются как энергетические, т.к. активность оборудования становится настолько высокой, что ремонт и осмотр невозможен.

Гетерогенные реакторы. Одним из основных конструктивных узлов гетерогенного реактора является ТВЭЛ, покрытый защитной оболочкой от взаимодействия с теплоносителем и задерживающий внутри устройства осколки деления. Вследствие этого активность первичного контура определяется не радиоактивными осколками, а только активностью теплоносителя. Ремонт оборудования первичного контура не представляет проблемы.

Работа по замене ТВЭЛ называется перегрузкой реактора. Несмотря на это гетерогенные реакторы широко используются на АЭС.