Kevytvesireaktori

Kevytvesireaktori (LWR, light water reactor) on ydinreaktori, jossa hidastinaineena (engl. moderator) toimii tavallinen vesi H₂O, josta on poistettu epäpuhtaudet ja suoloja. Kevytvesireaktorissa vesi toimii myös jäähdytinaineena. Kevytvesireaktori kuuluu niin sanottuun termiseen reaktoriluokkaan, eli fissio tapahtuu esihidastetuilla eli termisillä neutroneilla.

Tavanomainen kaupallisen voimalaitoksen uraanipolttoaine sisältää 3–5 % ²³⁵U:a. Sen fissiotodennäköisyys kasvaa silloin kun vapaiden neutronien liikettä hidastetaan hidastimella (engl. moderator) noin 0,025 eV:n liike-energiatasolle. Fission todennäköisyys kuitenkin laskee, jos neutronit ovat "liian hitaita" eli niiden liike-energia ei riitä fissiilin aineen hajottamiseen. Kevytvesihidasteisen reaktorin lämpötilan noustessa veden tiheys pienenee ja vähentää veden kykyä hidastaa neutroneja, jolloin myös fissioreaktioiden määrä aikayksikköä kohden vähenee. Toisin sanoen reaktori "hidastuu". Vesijäähdytteinen reaktori pyrkii siis luonnostaan rajoittamaan tehon nousua, eli sillä on negatiivinen takaisinkytkentä. Veden pitäminen nestemäisenä reaktorin käyttölämpötiloissa vaatii suuren paineen. Jos paine jostakin syystä häviää, voi vesi nopeasti höyrystyä, ja seuraksena voi olla höyryräjähdys.

Kevytvesireaktorissa käytettävä polttoaine, uraanidioksidi UO₂ saattaa olla pakattuna putkimaiseen zirkoniumsauvaan. Zirkonium ei normaalissa käyttötilanteessa reagoi veden kanssa, mutta mikäli zirkonium kuumenee liikaa jäähdytyksen pettäessä, se alkaa reagoidessaan veden kanssa hapettua, jolloin veden vetyosuus vapautuu. Tällöin on riski, että vety reagoi ilman hapen kanssa, ja tapahtuu vetyräjähdys. Joissain reaktorimalleissa mahdollinen ilma on syrjäytetty tai voidaan syrjäyttää inertillä kaasulla. Inerttinä kaasuna käytetään yleensä typpeä. Eräiden lähteiden mukaan Tšernobylin ydinonnettomuudessa osallisena olleen RBMK-reaktorin räjähdyksen syynä oli vetyräjähdys, joka johti paineen katoamiseen paineastiasta ja sitä seuranneeseen vesihöyryräjähdykseen paineenlaskun takia. Vetyräjähdys oli osatekijänä myös Fukushiman ydinonnettomuudessa.

Kaikki Suomessa toiminnassa, rakenteilla tai suunnitteilla olevat reaktorit ovat kevytvesireaktoreita. Loviisan kaksi yksikköä ovat neuvostoliittolaisia VVER-reaktoreja, jotka ovat toiminnallisesti painevesireaktoreja. Vastaavaa joskin tehoiltaan suurempaa suunnitellaan Pyhäjoelle. Myös Olkiluoto 3 on painevesireaktori (EPR-reaktori). Olkiluodon kaksi vanhempaa yksikköä (OL1 ja OL2) ovat kiehutusvesireaktoreita.