พลังงานนิวเคลียร์ทำงานอย่างไร

ในสหรัฐอเมริกา สองในสามของเครื่องปฏิกรณ์เป็นเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดัน (PWR) และส่วนที่เหลือเป็นเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด (BWR)ในเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด ดังที่แสดงไว้ข้างต้น น้ำจะได้รับอนุญาตให้เดือดเป็นไอน้ำ จากนั้นจะถูกส่งผ่านกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำที่มีแรงดัน น้ำแกนกลางจะถูกกักไว้ภายใต้แรงดันและไม่อนุญาตให้เดือดความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำที่อยู่นอกแกนกลางด้วยตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (หรือที่เรียกว่าเครื่องกำเนิดไอน้ำ) ต้มน้ำภายนอก สร้างไอน้ำ และจ่ายพลังงานให้กับกังหันในเครื่องปฏิกรณ์น้ำที่มีแรงดัน น้ำที่ถูกต้มจะถูกแยกออกจากกระบวนการฟิชชัน ดังนั้นจึงไม่มีกัมมันตภาพรังสี

หลังจากที่ไอน้ำถูกใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กังหัน ไอน้ำจะถูกทำให้เย็นลงเพื่อให้ควบแน่นกลับลงไปในน้ำพืชบางชนิดใช้น้ำจากแม่น้ำ ทะเลสาบ หรือมหาสมุทรเพื่อทำให้ไอน้ำเย็นลง ในขณะที่พืชบางชนิดใช้หอทำความเย็นทรงสูงหอทำความเย็นรูปทรงนาฬิกาทรายเป็นจุดสังเกตที่คุ้นเคยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หลายแห่งสำหรับทุกหน่วยไฟฟ้าที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ความร้อนเหลือทิ้งประมาณสองหน่วยจะถูกปฏิเสธออกสู่สิ่งแวดล้อม

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์มีขนาดตั้งแต่ประมาณ 60 เมกะวัตต์สำหรับโรงไฟฟ้ารุ่นแรกในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ไปจนถึงมากกว่า 1,000 เมกะวัตต์พืชหลายชนิดมีเครื่องปฏิกรณ์มากกว่าหนึ่งเครื่องตัวอย่างเช่น โรงงานปาโล เวิร์ดในรัฐแอริโซนา ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ 3 เครื่องแยกกัน โดยแต่ละเครื่องมีกำลังการผลิต 1,334 เมกะวัตต์

การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ต่างประเทศบางเครื่องใช้สารหล่อเย็นอื่นที่ไม่ใช่น้ำเพื่อพาความร้อนของฟิชชันออกไปจากแกนกลางเครื่องปฏิกรณ์ของแคนาดาใช้น้ำที่บรรจุดิวเทอเรียม (เรียกว่า "น้ำหนักหนัก") ในขณะที่เครื่องอื่นๆ ระบายความร้อนด้วยแก๊สโรงงานแห่งหนึ่งในโคโลราโด ซึ่งขณะนี้ปิดตัวลงอย่างถาวร ใช้ก๊าซฮีเลียมเป็นสารหล่อเย็น (เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊สอุณหภูมิสูง)พืชบางชนิดใช้โลหะเหลวหรือโซเดียม