Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας είναι μια συσκευή όπου λαμβάνει χώρα μια ελεγχόμενη πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση και απελευθερώνεται ενέργεια. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούνται σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρισμού και επίσης στην πρόωση πλοίων ή υποβρυχίων.

Υπάρχουν επίσης αντιδραστήρες που παράγουν ισότοπα για ιατρικές και βιομηχανικές χρήσεις, αντιδραστήρες για παραγωγή πλουτωνίου ποιότητας όπλων, και άλλοι αντιδραστήρες χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για έρευνα.

Η ενέργεια απελευθερώνεται στους πυρηνικούς αντιδραστήρες με τη μορφή θερμότητας. Αυτή η θερμότητα μπορεί να μετατραπεί σε μια μορφή ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από την κοινωνία. Σε ένα τυπικό πυρηνικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής, αυτό μπορεί να είναι τόσο απλό όσο η βράση νερού για την παραγωγή ατμού που κινεί τουρμπίνες για να λειτουργούν ηλεκτρικές γεννήτριες.

Ο πρώτος εμπορικός πυρηνικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής άνοιξε το 1956 στο Sellafield, Αγγλία, και είχε αρχική χωρητικότητα 50 MW. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα κύρια στοιχεία ενός τυπικού πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής: Υπόμνημα: (A) κατασκευή περιορισμού, (B) ράβδοι ελέγχου, (C) δοχείο αντιδραστήρα, (D) γεννήτρια ατμού, (E) γραμμή ατμού, (F) ατμοστρόβιλος, (G) γεννήτρια, (H) ηλεκτρισμός στους καταναλωτές, (I) συμπυκνωτής, (J) ψεκασμός, (K) ατμός νερού, (L) πύργος ψύξης.

Η αλυσιδωτή αντίδραση σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα είναι ακριβώς κρίσιμη, έτσι ώστε κατά μέσο όρο μόνο ένα νετρόνιο από κάθε πυρήνα που σχάζεται οδηγεί σε σχάση σε άλλον πυρήνα. Για να είναι αυτό εφικτό, ο πυρήνας του αντιδραστήρα περιέχει αρκετά στοιχεία που χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση των συνθηκών κρισιμότητας.

Τα νετρόνια που απελευθερώνονται στη σχάση έχουν περίπου 1-2 MeV ενέργειας. Τέτοια γρήγορα νετρόνια έχουν πολύ μικρή πιθανότητα να προκαλέσουν σχάση ²³⁵U και έτσι αυτά τα νετρόνια θα περάσουν από πολλούς, πολλούς πυρήνες πριν απορροφηθούν από έναν από αυτούς και επάγουν σχάση. Μια λύση είναι να επιβραδυνθούν, ώστε να έχουν ενέργειες της τάξης ενός κλάσματος eV.

Μπορεί κανείς να σκεφτεί τη μεγαλύτερη πιθανότητα ως απορρέουσα από το γεγονός ότι τα αργά νετρόνια ξοδεύουν περισσότερο χρόνο σε επαφή με τον πυρήνα του ουρανίου. Ονομάζουμε αυτά τα νετρόνια θερμικά νετρόνια, επειδή οι κινητικές τους ενέργειες είναι κοντά στις κινητικές ενέργειες των μορίων στον αέρα γύρω μας. Για να επιβραδυνθούν νετρόνια σε έναν αντιδραστήρα σχάσης για παράδειγμα, γεμίζει κανείς τα κενά μεταξύ του σχάσιμου υλικού με έναν λεγόμενο επιβραδυντή, για παράδειγμα νερό ή γραφίτη.

Ένας αντιδραστήρας που λειτουργεί με θερμικά νετρόνια ονομάζεται θερμικός αντιδραστήρας. Το διάγραμμα στα δεξιά δείχνει τα κύρια στοιχεία (1-3) και διαδικασίες (A-D) σε έναν θερμικό αντιδραστήρα: (1) ράβδος καυσίμου, (2) επιβραδυντής, (3) ράβδος ελέγχου, (A) σχάση, (B) επιβράδυνση, (C) απορρόφηση σε ράβδο ελέγχου, (D) σύλληψη σε σχάσιμο υλικό.

Εάν ένα νετρόνιο συγκρουστεί με έναν πυρήνα, το νετρόνιο θα μπορούσε να διασκορπιστεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, συμπεριλαμβανομένης της εκτός της ενεργού περιοχής. Επομένως, η περιβολή του σχάσιμου υλικού με μια μη απορροφητική ουσία που θα διασκορπίσει τα νετρόνια πίσω αυξάνει τον αριθμό των πιθανών συγκρούσεων.

Ένα τέτοιο υλικό που περιβάλλει το σχάσιμο υλικό στους πυρηνικούς αντιδραστήρες ονομάζεται ανακλαστήρας. Ένας ανακλαστήρας νετρονίων μπορεί να κάνει μια κατά τα άλλα υποκρίσιμη μάζα σχάσιμου υλικού κρίσιμη.

Ατσάλι, βηρύλλιο ή γραφίτης είναι κοινά υλικά ανακλαστήρα. Ένας ανακλαστήρας από ελαφρύ υλικό όπως γραφίτης ή βηρύλλιο θα λειτουργεί επίσης ως επιβραδυντής νετρονίων, μειώνοντας την κινητική ενέργεια των νετρονίων, ενώ ένα βαρύ υλικό όπως μόλυβδος θα έχει λιγότερο αποτέλεσμα στην ενέργεια των νετρονίων.

Η κινούμενη εικόνα στα αριστερά απεικονίζει το αποτέλεσμα ενός υλικού ανακλαστήρα.

Θέλουμε η παραγωγή ενέργειας να είναι όσο το δυνατό πιο αποτελεσματική. Ωστόσο, εάν η αποτελεσματικότητα είναι πολύ υψηλή, θα μπορούσε να καταλήξει σε πυρηνική έκρηξη, μια κατάσταση που πρέπει να αποφευχθεί! Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες κατασκευάζονται έτσι ώστε μια πυρηνική έκρηξη να είναι αδύνατη. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα παρεμπόδισης αλυσιδωτής αντίδρασης εάν αναπτύσσεται πολύ γρήγορα. Αυτό επιτυγχάνεται διαχωρίζοντας το σχάσιμο υλικό σε μάζες μικρότερες από τη λεγόμενη κρίσιμη μάζα, έτσι ώστε τα νετρόνια να μην βρίσκουν τόσο εύκολα σχάσιμους πυρήνες. Τα εν λόγω κομμάτια ουρανίου ονομάζονται τότε υποκρίσιμα.

Τα νετρόνια μπορούν εύκολα να διαφύγουν από τις επιφάνειες ουρανίου, πριν να είναι δυνατή οποιαδήποτε επικίνδυνη συσσώρευση ενέργειας. Επιπλέον, ανάμεσα στα μπλοκ του σχάσιμου υλικού μπορούν να τοποθετηθούν λεγόμενες ράβδοι ελέγχου που απορροφούν ισχυρά νετρόνια. Όσο πιο βαθιά οι ράβδοι ελέγχου εισάγονται ανάμεσα στο σχάσιμο υλικό (ράβδοι καυσίμου), τόσο πιο δύσκολο είναι για τα νετρόνια που παράγονται από τη σχάση να συγκρουστούν με έναν άλλο πυρήνα ουρανίου, με αποτέλεσμα μια πιο περιορισμένη αλυσιδωτή αντίδραση και μείωση στην παραγωγή ενέργειας.

Η κινούμενη εικόνα στα δεξιά απεικονίζει το αποτέλεσμα ράβδων ελέγχου καδμίου σε έναν αντιδραστήρα σχάσης.

Οι περισσότεροι θερμικοί πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούν ²³⁵U ως καύσιμο. Ωστόσο, η χαμηλή του αφθονία στη φύση (0,72% του φυσικού ουρανίου, κυρίως ²³⁸U) καθιστά αδύνατη την αλυσιδωτή αντίδραση όταν χρησιμοποιείται φυσικό ουράνιο. Επομένως το καύσιμο του αντιδραστήρα πρέπει να εμπλουτιστεί με ²³⁵U. Ο βαθμός εμπλουτισμού σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και ερευνητικούς αντιδραστήρες κυμαίνεται από περίπου 2% έως περίπου 40%. Σε αντιδραστήρες παλαιότερων τύπων, ειδικά αυτούς που χρησιμοποιούνται σε υποβρύχια, ο εμπλουτισμός θα μπορούσε ακόμα και να υπερβαίνει το 90%.

Το καύσιμο μπορεί να παρασκευαστεί με τη μορφή σβόλων UO₂, λίγων εκατοστών πάχους. Αυτοί οι σβόλοι τακτοποιούνται με τη μορφή ράβδων καυσίμου. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν διάφορα κράματα ουρανίου με άλλα μέταλλα, για παράδειγμα αλουμίνιο. Μια πρόσφατη πρόταση είναι η χρήση ειδικά σχεδιασμένων σφαιρικών στοιχείων πυρηνικού καυσίμου.

Υπάρχουν επίσης αντιδραστήρες που χρησιμοποιούν γρήγορα νετρόνια. Σε τέτοιους αντιδραστήρες, η απορρόφηση νετρονίου από ²³⁸U οδηγεί στο σχηματισμό σχάσιμου ²³⁹Pu. Αυτό το ισότοπο πλουτωνίου μπορεί να εξαχθεί από καμένο καύσιμο και να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή λεγόμενου καυσίμου MOX που περιέχει τα δύο σχάσιμα υλικά, ²³⁵U και ²³⁹Pu.

Οι πολύ πιο δημοφιλείς αντιδραστήρες χρησιμοποιούν νερό ως επιβραδυντή και ψυκτικό μέσο. Ο αντιδραστήρας πεπιεσμένου νερού (PWR ή η ρωσική εκδοχή του VVER) είναι αυτού του τύπου. Όπως ακριβώς η πίεση σε μια κατσαρόλα πίεσης αυξάνει το σημείο βρασμού του νερού, έτσι συμβαίνει και σε ένα PWR... εκτός ότι η πίεση είναι τεράστια, περίπου 15 MPa, οπότε το νερό στο πρωτεύον σύστημα ψύξης φτάνει θερμοκρασίες έως και 600 K χωρίς να βράζει! Αυτό που βράζει στους γεννήτριες ατμού είναι το νερό από ένα δευτερεύον κύκλωμα στο οποίο η θερμότητα από το πρωτεύον κύκλωμα μεταφέρεται. Μια άλλη έκδοση αντιδραστήρα, ο αντιδραστήρας πεπιεσμένου νερού με βαρύ νερό (PHWR), χρησιμοποιεί βαρύ νερό (D₂O) ως επιβραδυντή. Υπάρχουν επίσης λεγόμενοι αντιδραστήρες βρασμού νερού (BWR), στους οποίους το νερό βράζει απευθείας μέσα στον αντιδραστήρα.

Υπάρχουν άλλοι τύποι αντιδραστήρων που χρησιμοποιούν θερμικά νετρόνια:

Αντιδραστήρες ψυχόμενοι με αέριο στους οποίους χρησιμοποιείται διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) ή ήλιο για ψύξη. Το αέριο αντλείται μέσα από κανάλια στον επιβραδυντή γραφίτη.

Καναδικός αντιδραστήρας βαρέος νερού-ουρανίου (CANDU) στον οποίο το βαρύ νερό παίζει τον ρόλο επιβραδυντή και ψυκτικού μέσου. Λόγω ασήμαντων απωλειών νετρονίων σε D₂O, τέτοιοι αντιδραστήρες μπορούν να χρησιμοποιούν φυσικό ουράνιο ως καύσιμο.

Σχηματικό ενός αντιδραστήρα CANDU: 1 – δέσμη καυσίμου, 2 – πυρήνας αντιδραστήρα, 3 – ράβδοι ελέγχου, 4 – δεξαμενή πίεσης D₂O, 5 – γεννήτρια ατμού, 6 – αντλία νερού, 7 – αντλία D₂O, 8 – σερβομηχανισμοί τροφοδοσίας καυσίμου, 9 – επιβραδυντής D₂O, 10 – σωλήνας πίεσης, 11 – ατμός στη στρόβιλο, 12 – κρύο νερό από τη στρόβιλο, 13 – κτίριο περιορισμού (Πίστωση εικόνας: Creative Commons)

Αντιδραστήρες σωλήνων πίεσης υψηλής ισχύος (RBMK) με επιβραδυντές γραφίτη ήταν δημοφιλείς στην πρώην Σοβιετική Ένωση επειδή μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για παραγωγή πλουτωνίου ποιότητας όπλων (²³⁹Pu). Αυτός ο τύπος αντιδραστήρα εμπλέκεται στο ατύχημα του Τσερνόμπιλ το 1986.

Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες μπορούν να χρησιμοποιούν γρήγορα νετρόνια ενεργειών 50-100 keV. Τέτοιοι αντιδραστήρες τυπικά δεν έχουν επιβραδυντές και μπορούν αποτελεσματικά να παράγουν σχάσιμο ²³⁹Pu που μπορεί στη συνέχεια να επαναχρησιμοποιηθεί ως καύσιμο. Μπορούν να ψυχθούν είτε με ήλιο είτε με υγρό νάτριο και μπορούν να γίνουν αρκετά συμπαγείς, για παράδειγμα για χρήση σε υποβρύχια. Ένα παράδειγμα πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργεί με αντιδραστήρα γρήγορων νετρονίων ήταν ο SUPERPHENIX που λειτούργησε στη Γαλλία από το 1985 έως το 1997. Ένας άλλος παρόμοιος, αν και όχι ίδιος, τύπος αναπαραγωγικού αντιδραστήρα (δηλαδή αντιδραστήρας που παράγει το δικό του καύσιμο) λειτουργεί στο Sverdlovsk της Ρωσίας από το 1981.

Οι περισσότεροι από τους αντιδραστήρες που λειτουργούν σήμερα είναι 2ης Γενιάς. Πρόσφατα σχεδιάστηκαν πολύ ασφαλείς αντιδραστήρες 3ης Γενιάς, και αντιδραστήρες 4ης Γενιάς έχουν ήδη προγραμματιστεί. Στην τελευταία κατηγορία, μπορεί κανείς να αναμένει τόσο αντιδραστήρες ψυγμένους με αέριο όσο και ψυγμένους με νερό, καθώς και ποικιλία αντιδραστήρων που εργάζονται με γρήγορα νετρόνια.

Ένα ιδιαίτερα ενδιαφέρον έργο περιλαμβάνει έναν υψηλής θερμοκρασίας αντιδραστήρα ψυγμένο με αέριο με πυρήνα που αποτελείται από 330.000 σφαιρικά στοιχεία καυσίμου, 60 mm σε διάμετρο, καθένα από τα οποία αποτελείται από περίπου 15.000 κόκκους UO₂.

Κάθε κόκκος, 0,5 mm σε διάμετρο, καλύπτεται από έναν αριθμό στρωμάτων υψηλής πυκνότητας, συμπεριλαμβανομένου πυριτίου-γραφίτη κεραμικό στρώμα για τη σύλληψη θραυσμάτων σχάσης. Η ροή νετρονίων, η κατανομή θερμικής ισχύος και η θερμοκρασία σε έναν τέτοιο πυρήνα αντιδραστήρα καθορίζονται από περίπου 100.000 σφαίρες γραφίτη που είναι ανακατεμένες με τα στοιχεία καυσίμου. Ενώ οι σημερινοί αντιδραστήρες λειτουργούν συνήθως γύρω στους 600 K, τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε έναν τέτοιο αντιδραστήρα θα επέτρεπαν πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες. Σε αυτή την περίπτωση το ψυκτικό μέσο του αντιδραστήρα θα ήταν ήλιο. Μόλις φτάσει σε θερμοκρασία 1200 K, το ρέον αέριο ηλίου θα κινούσε την αεριοστρόβιλο και την ηλεκτρική γεννήτρια ισχύος με απόδοση περίπου 40%. Ολόκληρος ο σχεδιασμός του αντιδραστήρα είναι πολύ απλούστερος από αυτόν των αντιδραστήρων που λειτουργούν σήμερα. Επιπλέον, οι υψηλές θερμοκρασίες στις οποίες λειτουργούν επιτρέπουν την παραγωγή υδρογόνου από νερό ή άλλα υλικά χωρίς να προκαλείται ατμοσφαιρική ρύπανση. Τα προτεινόμενα κατασκευαστικά υλικά μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες έως 1900 K, κάτι που είναι πολύ σημαντικό από άποψη ασφάλειας αντιδραστήρα.

Επιπλέον, οι ψυγμένοι με νερό αντιδραστήρες 4ης Γενιάς προσφέρουν επίσης νέα χαρακτηριστικά ασφαλείας. Η Westinghouse Electric ανέπτυξε την ιδέα ενός «διεθνούς αντιδραστήρα καινοτόμου και ασφαλούς» (IRIS εν συντομία). Σε έναν τέτοιο αντιδραστήρα ολόκληρο το πρωτεύον κύκλωμα ψύξης τοποθετείται μέσα στον αντιδραστήρα, οπότε μια σοβαρή απώλεια ψυκτικού μέσου είναι πρακτικά αδύνατη. Θα μπορούσε επίσης να σκεφτεί κανείς τη λειτουργία του αντιδραστήρα σε θερμοκρασία και πίεση πάνω από το κρίσιμο σημείο για το νερό, δηλαδή υπό συνθήκες στις οποίες δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ αερίου και υγρού. Η εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα του νερού σε τέτοια κατάσταση θα επέτρεπε να επιτευχθεί αποτελεσματικότητα 45%, και, μέσω της εργασίας που διεξάγεται σε υψηλές θερμοκρασίες, την παραγωγή καυσίμου υδρογόνου.

Εξετάζονται επίσης αναπαραγωγικοί αντιδραστήρες ψυγμένοι από υγρά μέταλλα που προσφέρουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Το ψυκτικό μέσο σε αυτή την περίπτωση θα διατηρούνταν υπό ατμοσφαιρική πίεση, οπότε μια βίαιη απελευθέρωση του ψυκτικού μέσου σε περίπτωση ρήξης του πρωτεύοντος συστήματος αποκλείεται. Ωστόσο, οι τεχνικές δυσκολίες στον χειρισμό υγρών μετάλλων έχουν εμποδίσει την ανάπτυξη αυτών των αντιδραστήρων. Παραμένουν ωστόσο ισχυροί υποψήφιοι για τον μελλοντικό βιώσιμο πυρηνικό κύκλο καυσίμου.

Ως μερικοί απλοί κανόνες για να διατηρείται ασφαλής ένας αντιδραστήρας, πρέπει:
  1) Να μπορεί να απενεργοποιηθεί όταν χρειάζεται
  2) Ο πυρήνας να διατηρείται καλυμμένος με νερό
  3) Η δομή περιορισμού να διατηρείται άθικτη
Για να εφαρμοστούν στην πράξη αυτές οι γενικές αρχές, χρησιμοποιούμε τους φυσικούς νόμους της φυσικής. Εάν χρησιμοποιούνται μηχανικές συσκευές, πρέπει να παρέχονται τουλάχιστον δύο είδη συσκευών, ώστε η ίδια βλάβη να μην μπορεί να εμφανιστεί ταυτόχρονα και στις δύο.

Η εικόνα απεικονίζει παθητικές συσκευές ασφαλείας: 1 – φυσική εκφόρτωση αέρα εναλλαγής, 2 – δεξαμενή νερού με βαρύτητα, 3 – εξάτμιση υμενίου νερού, 4 – χαλύβδινο δοχείο περιορισμού, 5 – αυτόματη βαλβίδα αποπίεσης, 6 – δεξαμενή νερού ψύξης με βαρύτητα, 7 – ψύξη με εξωτερικό αέρα (Πίστωση εικόνας: Westinghouse 2011). Κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος, το νερό ανάγκης κατευθύνεται στον πυρήνα αντιδραστήρα με βαρύτητα, και ανακυκλώνεται μέσω παθητικής εναλλαγής και συμπύκνωσης.

Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες διαθέτουν πολλαπλά και πλεονάζοντα στρώματα ασφαλείας. Η βιολογική θωράκιση γύρω από τον αντιδραστήρα προστατεύει τους ανθρώπους από την ιονίζουσα ακτινοβολία που παράγεται στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Το νερό στους αντιδραστήρες PWR ή PHWR καθαρίζεται προσεκτικά (αποσταγμένο) καθώς τυχόν ακαθαρσίες στο νερό θα μπορούσαν να γίνουν ραδιενεργές κατά τη λειτουργία του αντιδραστήρα. Ο ίδιος ο αντιδραστήρας περιβάλλεται συνήθως από βαρύ, παχύ σκυρόδεμα και βρίσκεται μέσα σε ειδικά κατασκευασμένη αίθουσα της οποίας οι τοίχοι μπορούν να αντέξουν το κύμα πίεσης του ατμού που θα σχηματιζόταν σε σοβαρό ατύχημα. Επιπλέον, το κτίριο που στεγάζει την αίθουσα αντιδραστήρα έχει και πάλι βαριούς, παχείς τοίχους. Οι οροφές, συχνά ημισφαιρικές, είναι αρκετά ισχυρές ώστε να επιβιώνουν σε συντριβή αεροπλάνου. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στη μηχανική και τον έλεγχο του συστήματος ψύξης.

Τα συστήματα ασφαλείας αντιδραστήρων είναι συχνά τριπλά, μειώνοντας την πιθανότητα ταυτόχρονης βλάβης όλων των συστημάτων πρακτικά στο μηδέν. Γι' αυτό υπήρξαν τόσο λίγα ατυχήματα στην ιστορία της πυρηνικής ενέργειας. Τα ατυχήματα στο Three Mile Island στις ΗΠΑ, στο Τσερνόμπιλ στην πρώην ΕΣΣΔ και στο Fukushima Daiichi στην Ιαπωνία είναι πράγματι εξαιρέσεις όπου αλυσίδες πολλαπλών αποτυχιών συστημάτων σε συνδυασμό με ανθρώπινο σφάλμα ή φυσικές καταστροφές συντρίψανε τα υφιστάμενα συστήματα ασφαλείας.

Τέλος, αλλά εξίσου σημαντικό, ιδιαίτερη προσοχή αποδίδεται στα πυρηνικά απόβλητα και το σχάσιμο υλικό που αποθηκεύεται κοντά στον αντιδραστήρα, για την προστασία από κλοπή και κατάχρηση του υλικού (π.χ. για πυρηνικά όπλα).

Υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ της έκρηξης πυρηνικών βομβών και μιας έκρηξης σε πυρηνικό αντιδραστήρα! Στην πραγματικότητα, πυρηνικές εκρήξεις είναι πρακτικά αδύνατες σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα αν και συνηθισμένοι θερμικοί (από τον ατμό) και χημικοί (από το υδρογόνο που αντιδρά με το οξυγόνο) μηχανισμοί έχουν οδηγήσει στα πυρηνικά περιστατικά στο Τσερνόμπιλ και στο Φουκουσίμα. Η κύρια συνέπεια μιας έκρηξης αντιδραστήρα είναι η απελευθέρωση ραδιενεργού υλικού στην ατμόσφαιρα που σχηματίζει στη συνέχεια ραδιενεργό κατακρήμνισμα. Η κατανομή του κατακρημνίσματος θα εξαρτηθεί από τις καιρικές συνθήκες (κυρίως ανέμου και βροχής).

Τα περιστατικά στο Τσερνόμπιλ και στο Φουκουσίμα έδειξαν ότι σε περίπτωση πυρηνικής καταστροφής, η μόλυνση του εδάφους μπορεί να εξαπλωθεί σε μεγάλες περιοχές, όπου η ακτινοβολία θα πέσει στη συνέχεια σε κλάσμα του φυσικού επιπέδου, και δεν μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές συνέπειες. Αυτό διαφέρει από την περίπτωση πυρηνικής έκρηξης, όπου εκτεταμένες περιοχές μπορούν να μολυνθούν πάνω από θανατηφόρα επίπεδα έκθεσης.

Τι γίνεται με τις συνέπειες μιας τρομοκρατικής αεροπορικής επίθεσης σε πυρηνικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής; Η κατασκευή περιορισμού δεν θα υπέστη πολλές ζημιές σε μια τέτοια περίπτωση, και σίγουρα ο πυρήνας του αντιδραστήρα δεν θα πρέπει να επηρεαστεί. Ωστόσο, τα συστήματα ψύξης και ηλεκτρικής τροφοδοσίας θα μπορούσαν να πάθουν εάν χτυπηθούν. Παρά τις παρούσες συσκευές ασφαλείας, αυτό το είδος ζημιάς θα μπορούσε, στο χειρότερο σενάριο, να οδηγήσει σε υπερθέρμανση και τήξη του πυρήνα αντιδραστήρα. Ακόμα και σε αυτή την περίπτωση, ωστόσο, τα ραδιενεργά υλικά θα παρέμεναν εντός του δοχείου πίεσης του αντιδραστήρα. Αυτό που μπορεί να είναι πιο επικίνδυνο είναι μια επιτυχής επίθεση στο αποθετήριο αποβλήτων υψηλής ενεργότητας που βρίσκεται στον πυρηνικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής. Αν και μια τέτοια επίθεση θα ήταν δύσκολη λόγω των σχετικά μικρών διαστάσεων αυτών των αποθετηρίων, δεν είναι ωστόσο αδύνατη. Μπορεί να προβλεφθεί ότι τα ραδιενεργά υλικά θα διασκορπιστούν στη συνέχεια, αν και το πρόβλημα θα παρέμενε μόνο τοπικής κλίμακας.