Tuumakütus

Tuumakütus on materjal, mida kasutatakse tuumareaktoris ahelreaktsiooni alustamiseks ja säilitamiseks. See energia vabaneb tuumade lõhustumisel, kus rasked aatomituumad lagunevad kergemateks, eraldades tohutu koguse energiat. Kõige sagedamini kasutatav tuumakütus on uraan, eriti isotoop uraan-235, kuna see on lõhustuv ehk suudab toetada ahelreaktsiooni. Plutoonium-239 on samuti oluline tuumakütus, mida sageli toodetakse uraanireaktorites.

Tuumakütust toodetakse mitmes etapis. Algselt kaevandatakse uraanimaaki ja seejärel rikastatakse, et suurendada lõhustuva uraan-235 isotoobi kontsentratsiooni. Seejärel töödeldakse rikastatud uraani keraamilisteks graanuliteks, mis pakitakse pikkadesse metalltorudesse, mida nimetatakse kütusvarrasteks. Need kütusvardad kogutakse kütuseelementideks, mis omakorda moodustavad tuumareaktori südamiku.

Reaktoris käivitab neutronite voog lõhustuva materjali lõhustumise, vabastades rohkem neutroneid ja energiat. Need uued neutronid võivad põhjustada veelgi rohkem lõhustumisi, luues ahelreaktsiooni. Reaktorikontrollsüsteemid kasutavad juhtvarrasid, mis neelavad neutroneid, et reguleerida reageerimiskiirust ja vältida ülekuumenemist. Tuumakütuse kasutamine võimaldab toota suuri koguseid elektrit vähese süsinikdioksiidi heitega, kuid kasutatud kütuse ohutu ladustamine ja kõrvaldamine on oluline keskkonnaküsimus.