Аварія з втратою теплоносія (LOCA) — це режим відмови ядерного реактора; якщо не управляти ефективно, результати LOCA можуть призвести до пошкодження активної зони реактора. Система аварійного охолодження активної зони (ECCS) кожної атомної станції існує спеціально для боротьби з LOCA.
Ядерні реактори генерують тепло всередині; щоб видалити це тепло і перетворити його в корисну електроенергію, використовується система охолодження. Якщо цей потік теплоносія зменшується або втрачається зовсім, система аварійного відключення ядерного реактора призначена для зупинки ланцюгової реакції поділу . Однак через радіоактивний розпад ядерне паливо продовжуватиме виділяти значну кількість тепла. Тепло розпаду , вироблене в результаті зупинки реактора на повній потужності, спочатку еквівалентно приблизно 5-6% теплової номінальної потужності реактора. Якщо всі незалежні лінії охолодження ECCS не працюють належним чином, це тепло може збільшити температуру палива до такої міри, що пошкодить реактор.
- Якщо використовується вода, вона може закипіти, вирвавшись із труб. З цієї причини атомні електростанції обладнані запобіжними клапанами , що працюють під тиском, і резервними джерелами охолоджуючої води.
- Якщовткористовуються графіт і повітря, графіт може спалахнути , поширюючи радіоактивне забруднення. Така ситуація існує лише в реакторах AGR , RBMK , Magnox та реакторах для виробництва зброї, які використовують графіт як сповільнювач нейтронів.
- Паливо та внутрішні елементи реактора можуть розплавитися; якщо розплавлена конфігурація залишається критичною, розплавлена маса продовжуватиме генерувати тепло, можливо, плавлячись через дно реактора. Така подія називається ядерним розплавленням і може мати тяжкі наслідки. Так званий «китайський синдром» означає, що цей процес доведений до крайності: розплавлена маса прокладає свій шлях крізь ґрунт до рівня грунтових вод (і нижче), проте сучасне розуміння та досвід реакцій ядерного поділу свідчить про те, що розплавлена маса маса стане занадто розріджена, щоб продовжувати генерацію тепла перед тим, як опуститися дуже далеко; наприклад, у Чорнобильській катастрофі активна зона реактора розплавилася, а матеріал активної зони було знайдено в підвалі, надто розпорошений для ланцюгової реакції (але все ще небезпечно радіоактивний).
- Деякі конструкції реакторів мають функції пасивної безпеки , які запобігають розплавленню за таких екстремальних обставин. Наприклад, реактор Pebble Bed може витримувати екстремальні перепади температури палива. Іншим прикладом є реактор CANDU, який має дві великі маси відносно прохолодної води під низьким тиском (перший — сповільнювач важкої води; другий — заповнений легкою водою захисний резервуар), які діють як радіатори. Іншим прикладом є водневий саморегульований ядерний енергетичний модуль, у якому хімічне розкладання палива гідриду урану зупиняє реакцію поділу шляхом видалення водневого сповільнювача. Той самий принцип використовується в дослідницьких реакторах TRIGA.
В умовах експлуатації реактор може пасивно (тобто за відсутності будь-яких систем контролю) збільшувати або зменшувати свою вихідну потужність у разі LOCA або появи порожнеч у його системі теплоносія (наприклад, через кипіння води). Це вимірюється коефіцієнтом пустоти теплоносія . Більшість сучасних атомних електростанцій мають негативний коефіцієнт пустоти, що вказує на те, що коли вода перетворюється на пару, потужність миттєво зменшується. Два винятки – радянський РБМК і канадський CANDU . Реактори з киплячою водою , з іншого боку, сконструйовані таким чином, щоб мати парові порожнечі всередині корпусу реактора.
Сучасні реактори розроблені таким чином, щоб запобігти та витримати втрату теплоносія, незалежно від їхнього коефіцієнта пустотності , за допомогою різних методів. Деякі, такі як реактор з гальковим шаром , пасивно сповільнюють ланцюгову реакцію, коли втрачається теплоносій; інші мають розширені системи безпеки для швидкого припинення ланцюгової реакції та можуть мати розгалужені системи пасивної безпеки (такі як великий тепловий радіатор навколо активної зони реактора, пасивно активовані резервні системи охолодження/конденсації або пасивно охолоджувана конструкція утримування), що зменшити ризик подальшого пошкодження.