Ydinreaktorin kampanja - reaktorin toiminta-aika samalla ydinpolttoainekuormalla .
Kun reaktorin koko reaktiivisuusmarginaali on käytetty loppuun, eli kun tasaussauvat ovat saavuttaneet rajoittavan loppuasennon, ketjureaktio pysähtyy itsestään. Sitä voidaan jatkaa vasta sen jälkeen, kun ytimen uraani on korvattu . Tietysti on toivottavaa saada mahdollisimman suuri voimareaktorikampanja, sillä saatu energia on sitä halvempaa, mitä enemmän sitä tuotetaan yhdellä uraanikuormalla. Kampanjan kestoa rajoittaa kuitenkin jokin kriittisen massan vähimmäisarvo. Osa halkeamiskelpoisesta materiaalista, joka muodostaa tämän kriittisen massan kampanjan lopussa ketjureaktion päättymisen vuoksi, ei fissio, se puretaan reaktorista ja voidaan myöhemmin käyttää vasta uraanin asianmukaisen käsittelyn jälkeen, jos tällainen käsittely on perusteltua.
Luonnonuraanireaktorien alkureaktiivisuusmarginaali on alhainen ja niiden kampanjat yleensä määritellään tällä marginaalilla. Rikastetun uraanin reaktoreissa reaktiivisuusmarginaali voidaan tehdä suureksi. Reaktorikampanjan kesto on kuitenkin rajoitettu, joka liittyy polttoaine-elementtien materiaalin reaktioon fissiotuotteiden kerääntymiseen. Ydinfission seurauksena muodostuu yhden atomin sijasta kaksi uutta, joiden kokonaistilavuus on noin 2 kertaa suurempi kuin jakautuneen atomin tilavuus (koska kaikilla atomeilla on suunnilleen sama tilavuus). Syntyvät uudet atomit eivät mahdu uraanin kidehilan solmuihin ja ne sijoitetaan hilaan mielivaltaisesti. Ottaen huomioon, että merkittävä osa fissiotuotteista on kaasuja , fissiotuotteiden kertymiseen liittyy sisäisten ylijännitysten ilmaantuminen materiaaliin ja kaasun paineen nousu, mikä johtaa halkeamien muodostumiseen, polttoaine-elementtien turpoamiseen ja muodonmuutokseen. Reaktorin päälaitteiston käyttöikä on paljon pidempi kuin ydinpolttoaineen, ja käytetyt polttoaine-elementit on purettava sydämestä, mutta purkaminen on mahdotonta, jos ne muodostuvat. Lisäksi vaurioituneiden polttoainesauvojen pinnoitteen tiiviys rikkoutuu ja radioaktiiviset kaasut tunkeutuvat jäähdytysnesteeseen . Kaikki tämä tarkoittaa, että uraanilohkojen käyttöikä ydinreaktorissa tulee määräytyä niiden kestävyyden mukaan kertyvien fissiotuotteiden tuhoavia vaikutuksia vastaan. Tästä johtuen reaktorin käyntiä rajoittaa ensisijaisesti polttoainelohkojen ilmoitettu kestävyys, ja alkuperäisen reaktiivisuusmarginaalin tulee olla sellainen, että se tyhjenee kokonaan reaktorissa olevien uraanilohkojen käyttöiän loppuun mennessä. Muutoin kampanjan lopussa reaktorista puretaan ylimäärä käyttämätöntä halkeamiskelpoista materiaalia, mikä on kannattamatonta.
Fissiotuotteiden kertymiselle on tunnusomaista niiden määrä grammoina uraanitonnia kohti. Fissiotuotteiden massan suora mittaus on kuitenkin erittäin vaikeaa. Toisaalta fission aikana reaktorisydämessä vapautuvan energian kokonaismäärä tiedetään aina. Koska 1 gramman uraanin fissiossa vapautuu noin 1 MW vuorokaudessa lämpöenergiaa ja muodostuu noin 1 g fissiotuotteita, syntyvän lämpöenergian megawattipäivien määrä on suunnilleen yhtä suuri kuin gramman määrä. fissiotuotteista. Myös reaktoriin ladatun uraanin kokonaismassa tunnetaan. Siksi kertyneiden fissiotuotteiden määrä ilmaistaan yksiköissä MW vrk/t - megawattipäivien lukumäärä uraanitonnia kohti.
Jokaiselle materiaalille on ominaista oma rajansa fissiotuotteiden kertymiselle - halkeavien atomien sallittu palamissyvyys. Metallisen uraanin palamissyvyys on 3000–3500 MW vrk/t, mutta sen yhdisteillä se voi olla paljon suurempi. Esimerkiksi uraanioksidi on huokoinen aine ja pystyy siksi keräämään paljon enemmän fissiotuotteita kuin metallinen uraani ilman näkyviä vääristymiä polttoaine-elementin muodossa - jopa 20 000 MW vrk / t ja mahdollisesti enemmän - jopa 100 000 MW vrk / t . Luonnonuraanitonni sisältää noin 7 kg 235 U. Palamissyvyys 3500 MW vrk/t vastaa 3,5 kg:n atomien fissiota. Kaikki fissiotuotteet eivät kuitenkaan ole peräisin 235 U:sta, koska reaktoriin kerääntyy 239 Pu:ta , joka myös osallistuu fissioon. Siksi osa fissiotuotteista saadaan plutoniumista, ja 235 U kulutetaan vähemmän kuin fissiotuotteita saadaan. Mitä suurempi on sallittu palamissyvyys, sitä pidempi on reaktorikampanjan kesto ja sitä taloudellisempi on ydinvoimala tietyllä polttoaineella. Suuret palamissyvyydet viittaavat kuitenkin rikastettuun uraaniin, joka on paljon kalliimpaa kuin luonnonuraani. Vähimmäiskriittinen massa kampanjan lopussa on pienempi, jos polttoaine on metallista uraania, ei sen yhdisteitä, esimerkiksi hapen kanssa. Siksi yhden tai toisen ydinpolttoainetyypin käytön tehokkuus määräytyy monien tekijöiden perusteella.