Водоохлаждаемые реакторы с пластинчатым топливом
Это самый распространенный тип исследовательских реакторов. Пластинчатые реакторы с водяным охлаждением используют обогащенное урановое топливо в пластинчатых сборках (см. выше «Типы топлива») и охлаждаются и замедляются водой. Они работают в широком диапазоне тепловой мощности — от нескольких киловатт до сотен мегаватт. Поскольку основной задачей исследовательских реакторов не является производство электроэнергии, они характеризуются не количеством вырабатываемой электроэнергии, а тепловой мощностью, плотностью нейтронов и номинальной энергией нейтронов в области активной зоны. Именно эти параметры помогают количественно оценить способность исследовательского реактора выполнять конкретные исследования. Системы с самыми низкими лицензированными уровнями мощности обычно эксплуатируются в университетах и используются в основном для обучения, в то время как системы с самыми высокими уровнями используются исследовательскими лабораториями в основном для тестирования и определения характеристик материалов, а также для общих исследований.
Распространенной формой водоохлаждаемого реактора с пластинчатым топливом является бассейновый реактор, в котором активная зона реактора располагается вблизи дна большого глубокого бассейна с водой. Преимущество этого варианта состоит в том, что он упрощает как наблюдение, так и размещение каналов, обычно называемых пучковыми отверстиями, из которых можно направлять и транспортировать пучки нейтронов. При более низких уровнях тепловой мощности откачка не требуется, поскольку естественная конвекция теплоносителя мимо топливных пластин обеспечивает достаточный отвод тепла для поддержания безопасного рабочего состояния. Теплообменник обычно располагается в верхней части бассейна или вблизи нее, где происходит стратификация наиболее горячей воды. При более высоких уровнях рабочей мощности для усиления естественной циркуляции требуется откачка.
В большинстве бассейновых реакторов в качестве отражателя используется вода бассейна (см. выше «Отражатели»), но в некоторых из них вокруг активной зоны расположены блоки твердого замедлителя (консервированный графит или металлический бериллий), который служит внутренним отражателем. Включение графита и бериллия обеспечивает отражение нейтронов обратно в активную зону (или в полезное место рядом с активной зоной), которые в противном случае могли бы вытечь из активной зоны. После взаимодействия между компонентами отражателя нейтроны быстро рассеиваются вниз, создавая относительно большие локальные области тепловых нейтронов. Эти области часто используются в экспериментах путем транспортировки нейтронов вниз по пучковым портам и к экспериментатору, если это необходимо.
При более высоких уровнях мощности удобнее использовать реактор бакового типа, поскольку в такой системе проще управлять потоком перекачиваемой воды. Учебные реакторы малой мощности также выпускаются в форме бака. Расположение активной зоны и отражателя, а также расположение этих компонентов в резервуаре аналогичны как в системах резервуарного типа, так и в системах бассейнового типа. Однако в реакторах резервуарного типа повышена прочность защитного покрытия из монолитного бетона по бокам, в то время как в реакторах бассейнового типа в качестве биологической защиты используется в основном вода.
