Nukleáris tüzelőanyag
Napjainkban a villamos energia sokféle módon nyerhető ki. Vízből (hidro, árapály erőművek), a levegőből, a napfénytől, a természeti erőforrásoktól (gáz, szén) és még a hasadóanyag magjaitól is.
A széntüzelésű erőművek naponta hihetetlen mennyiségű tüzelőanyagot fogyasztanak naponta több tízezer tonna szénre a nagy teljesítményű állomások számára. Ezt a szenet naponta kell kitermelni, tehergépkocsiba kell helyezni, az állomásra kell szállítani és ott ki kell rakodni. A gáz könnyebb - kitermelése és az erőműbe történő szállítás egyszerűbbnek tűnik, és a modern gőzgázas turbinák nagyon hatékonyak.
Ha nukleáris erőművekről beszélünk, komoly különbségük van abban, hogy egy nukleáris üzemanyag-egység (üzemanyagelem) hosszú időre képes hatalmas energia (hő) biztosítására. Ma a nukleáris üzemanyagról beszélünk.
Az uránt két fő módon extrahálják:
1) Közvetlen bányászat kőbányákban vagy bányákban, ha az urán mélysége lehetővé teszi. Ezzel a módszerrel remélem, minden világos.
2) Föld alatti kiszivárgás. Ez az a hely, ahol uránt találtak, lyukakat fúrták, kénsav gyenge oldatát szivattyúzták bennük, és már az oldat kölcsönhatásba lép az uránnal, összekötve vele. Ezután a kapott elegyet felfelé, a felszínre szivattyúzzák, és az uránt kémiailag felszabadítják.
Képzeld el, hogy már kivontuk az uránt a bányából, és felkészítettük a további átalakulásokra. Az alábbi képen az úgynevezett "sárga torta", az U3O8. Egy hordóban a további szállításhoz.
Minden rendben lenne, és elméletben ez az urán azonnal felhasználható az atomerőművek üzemanyag előállítására, de sajnos nekünk. A természet, mint mindig, munkát végzett. Az a tény, hogy a természetes urán három izotóp keverékéből áll. Ezek U238 (99,2745%), U235 (0,72%) és U234 (0,0055%). Az U235-et csak azért érdekli, mert tökéletesen elosztja a reaktor termikus neutronjait, lehetővé teszi számunkra, hogy a hasadás láncreakciójának minden előnyét kihasználjuk. Sajnos természetes koncentrációja nem elegendő egy modern atomreaktor stabil és hosszú működéséhez. Annak ellenére, hogy tudomásom szerint az RBMK-t természetes urán-üzemanyagokra tervezték, de az ilyen üzemanyag stabilitását, tartósságát és biztonságosságát egyáltalán nem garantálják.
Az uránt gazdagítani kell. Ez azt jelenti, hogy növelje az U235 koncentrációját a természetes és a reaktorban alkalmazott koncentrációtól.
Például az RBMK reaktor 2,8% -os urándúsítással, VVER-1000 - 1,6 - 5,0% -os dúsítással működik. A hajó és a hajó atomerőművei akár 20% -kal dúsítanak üzemanyagot. Egyes kutatóreaktorok már 90% -os dúsítással üzemelnek (pl. ИРТ-Т Tomskban).
Az UF6 gázt ezután visszaalakítjuk UO2-ba, por formájában. A kémia végeredményben nagyon hasznos tudomány, és lehetővé teszi számunkra, hogy ilyen csodákat hozzunk létre.
Azonban ez a por a reaktorban annyira könnyű, hogy ne elaludjon. Inkább elaludhatsz, de semmi jó nem fog jönni. A port (a porot) olyan hosszú ideig, évekig meg kell engedni a reaktorba. Ugyanakkor az üzemanyagnak nem szabad érintkeznie a hűtőfolyadékkal, és túl kell lépnie a magon. Mindezek ellenére az üzemanyagnak ellenállnia kell a rendkívül súlyos nyomásoknak és hőmérsékleteknek, amelyek a reaktor belsejében való működés során felmerülnek.
Emellett elfelejtettem, hogy a por semmi esetre sem - bizonyos méretűnek kell lennie, így amikor préselésre és szinterelésre kerülnek, felesleges üregek és repedések nem keletkeznek. Először is, a tabletta porból, hosszú ideig történő sajtolással és sütéssel történik (a technológia valóban nehéz, ha törött - az üzemanyag pellet nem használható). A tabletták változatai az alábbi fotón fognak megjelenni.
A tabletták lyukai és mélyedései szükségesek a hőtágulás és a sugárformák változásának kompenzálására. A reaktorban az idő múlásával a tabletták megduzzadnak, hullámosodnak, méretük megváltozik, és ha semmit nem biztosítanak, összeomolhatnak, és ez rossz.
A kész tablettákat fémcsövekbe (acél, cirkónium és ötvözetei és egyéb fémek) csomagolják. A csöveket mindkét végén lezárták és lezárták. A tüzelőanyaggal ellátott csövet üzemanyag-elemnek (üzemanyag) nevezik.
Különböző reaktoroknál különböző kialakítású és dúsítású üzemanyagelemek szükségesek. Az RBMK üzemanyagtartály például 3,5 méter hosszú. A tüzelőanyag-rudak egyébként nem pivot. amint azt a fénykép mutatja. Ezek a lemezek, a gyűrűk, a különböző típusú tengerek és a módosítások.
A tüzelőanyag-elemeket ezután tüzelőanyag-szerelvényekké - üzemanyag-szerelvényekké alakítják. TVS reaktor Az RBMK 18 üzemanyagtartályból áll, és így néz ki:
A WWER reaktor üzemanyag-szerelvényei így néznek ki:
Amint látható, a WWER reaktor üzemanyag-szerelvény sokkal nagyobb számú üzemanyag-rudakból áll, mint az RBMK.
A készterméket (TVS) az atomerőműre elővigyázatossági intézkedésekkel szállítják. Miért óvintézkedések? A nukleáris üzemanyag, bár még nem radioaktív, nagyon értékes, költséges és nagyon hanyag kezeléssel számos problémát okozhat. Ezután végezzük el a tüzelőanyag-összeszerelési állapot végleges vezérlését és - a reaktorba töltést. Minden, az urán messzire ment az ércbányától a csúcstechnológiás eszközig egy nukleáris reaktorban. Most pedig egy másik sors, hogy néhány éven át benyomja a reaktort, és elosztja a drága hőjét, hogy el kell venni a vizet (vagy bármely más hűtőfolyadékot).
Amikor írok, minden alkalommal, amikor megértem, hogy az árnyalatok és információk egyszerűen - nagyon. De leírtam az alapokat, és remélem, helyesen. Kérdéseit és észrevételeit mindig szívesen fogadja.