Prin JG includ astfel nuclides la- care interacționează cu neutroni împărțit la emisia de cel puțin doi neutroni și, în plus, posedă fiz nucleare. proprietăți care asigură crearea unei mase critice în realitatea geom. dimensiunile miezului reactorului. Cerințe pentru a satisface Ya de nuclee actinide chiar impar (cu un număr par de protoni și neutroni număr impar) în t. H. naturale izotopul 235 U, art. a U 233 izotopii, 239 Pu, 241 Pu, 243 Pu, la- împărțiți pe întreg spectrul energiilor de neutroni, de la termică, și sunt capabili de a crea reacții în lanț de divizare. nuclee chiar-chiar-actinide (izotopi naturali 238 U, 232 Th, Art. Izotopi 232 U, 234 U, 236 U, 240 Pu, 242 Pu și colab.) poate fi împărțită doar de neutroni cu energie de 1 MeV sau mai mult. Folosind aceste izotopi, este imposibil să se creeze o reacție în lanț datorită probabilității scăzute de fisiune și cf. randamentul neutronului. Cu toate acestea, în procesul de neu-. Throne capture, aceste nuclee sunt capabile să se transforme în izotopi fisionabili. Astfel. o oportunitate reală se deschide în domeniul energiei nucleare și revenirea la ciclul combustibilului (un ciclu de combustibil închis).
Naib. valoare pentru redare, Ya-VA au izotopi naturali 238 U și 232 Th (Fig. 1), sub formă la- după absorbția neutronilor inexistente în natură izotop 239 Pu și 233 U (aproximativ W o r o m e n o I g.). Uraniu natural în bază. constă din 238 U și numai 0,714% din masa izotopului 235 U. Toriu natural constă aproape în totalitate de 232 Th. Ca materie primă pentru reproducerea Ya, izotopii 238 U și 232 Th au fost numiți. "materii prime de combustibil". Eficacitatea reproducerii Ya. G. este determinată de coeficientul. Playback Qu. egală cu raportul dintre numărul de reprodus Ya a fost un număr de „ars“ în același timp și în mod substanțial independent de energetich neutroni. spectrul reactorului. În reactoarele cu neutroni termici, Kv nu depășește 0,5-0,8. Creșterea cantității de uraniu natural utilizată prin reproducerea în reactoare termice este posibilă cu nu mai mult de 2% din masă. În reactoare rapide Ap> 1, care asigură redarea îmbunătățită a la YG și utilizarea aproape totală a tuturor uraniu minate și toriu, și în viitor (a se vedea. Crescatorilor).
Fig. 1. Lanțurile de transformări 238 U-239 Pu și 232 Th-233 U.
Când fiziționează nucleele actinide, o energie de 200 MeV este eliberată pe un eveniment de fisiune. Această energie este distribuită între fragmentele împrăștiate ale nucleului și particulele emergente. Aproximativ 90% din energie (energia cinetică a fragmentelor și particulelor) este transformată în energie termică. Ca rezultat al împărțirii 1 g de 235 U, se alocă 1 MW. zi de energie. Energetich. echivalentul a 1 g de plutoniu corespunde unei tone de ulei.
Thorium (232 Th) ca materie primă pentru producerea nucleelor de fissioning 233 U nu a găsit încă aplicații în mai multe domenii. motive: 232 Th nu formează depozite bogate, tehnologia de extragere a minereurilor este mai complicată; În plus, 232 Th, împreună cu 233 U, dau izotopul 232 U, care în timpul dezintegrării formează nuclee g active (212 Bi, 208 Tl), care afectează radiația. proprietățile lui Ya g (figura 2).
Combustibil nuclear. Nu poate fi folosit în forma sa pură într-un reactor nuclear datorită punctului scăzut de topire. Chem. activitate, instabilitate corozivă, umiditate ridicată. eliberarea de energie și alte motive. O substanță care conține nuclide fisionabile și este pusă sub formă de miez de elemente de combustibil (elemente de combustibil) în miezul reactorului, Este o radiație și o compoziție stabilă din punct de vedere chimic. Componenta combustibilă din combustibil este o fracțiune relativ mică.
Fig. 2. Lantul de decadere radioactivă 232 U.
Potrivit lui. compoziția combustibilului poate fi metalică (U, Pu, aliaje) sau ceramică, folosind rezistență chimică în condițiile reactorului. compuși (oxizi, carburi, nitruri etc.). De gradul de creștere a coeficientului. reproducerea combustibilului nuclear se află în următorul. ordine: (U, Pu) O2. (U, Pu) C, (U, Pu) N, aliaje. Avantajele ceramicii. combustibil: o rată ridicată de topire, compatibilitate cu materialele din carcasele celulelor de combustibil și un lichid de răcire. Dezavantajele includ conductivitatea termică inferioară aliajelor, absorbția crescută a neutronilor, rezistența redusă și altele. unele proprietăți ale materialelor de combustibil sunt date la temperatura camerei.
Naib. Combustibilul cu dioxid de carbon a fost utilizat pe scară largă. În reactoarele cu metal lichid. răcirea este utilizarea optimă a uraniului de nitruri și a combustibilului uraniu-plutoniu. Se studiază și posibilitatea utilizării metalelor. combustibil sub formă de aliaj U-Pu-Zr etc. Combustibilul în TVEL este, de regulă, omogen. Uneori se folosea așa-numitele. dispersie sau matrice, combustibil, când granulele de combustibil (de obicei ceramice) este inclusă într-un diluant inert matrice (fisionabil) având nucleară bună și proprietăți mecanice și o conductivitate termică acceptabilă.
Impact semnificativ asupra duratei de viață a elementelor de combustibil și de combustibil au o neuniformitate a energiei în miez, câmpurile de neutroni determină distorsiunea introdusă prin bare de control (starea de putere tranzitorie) și scurgerea de neutroni din volumul miezului reactorului, și „Burnout“ J. de fragmente corespunzătoare acumulării de masă în combustibil.
YAG "arderea" ajunge la 2-6% în masă în reactoare termonucleare cu neutroni și mai mult de 10% prin reactori cu neutroni rapizi. Aceasta conduce la o schimbare semnificativă a proprietăților combustibilului: zgurarea neutronilor cu absorbție ridicată de nuclide, care este non-staționară, modifică cristalin. structura combustibilului, scade punctul de topire, schimbările de căldură. caracteristicile de rezistență etc. Acumularea și randamentul chimic al combustibilului. elementele active volatile conduc la degradarea proprietăților elementelor combustibile. În metallich. combinațiile de combustibil se acumulează fragmente intră în cristalin. Gridul este înlocuit cu un tip de substituire sau introducere cu alocarea ulterioară a fazelor în exces. În fisiunea nucleelor elementelor legate în chimic. sunt eliberați, respectiv, O2. C, N2. 3/4 din k-ryh, care leagă fragmentele, poate intra într-o soluție solidă a matricei de combustibil, urmată de alocarea de faze în exces. Un rol special îl joacă fragmentele de gaze - xenon și krypton, care creează, ca acumulare, mijloace. suprapresiunea în porii materialului de combustibil și sub carcasa celulei de combustibil. Ca urmare a acestor procese, apare o "umflare" generală a materialului combustibil de la aproximativ 0,4 la 2,5% pe 1% din actinidele arse, în funcție de condițiile de iradiere și de tipul de compoziție a combustibilului.
Energie neuniformă, nestatornică. regimurile de putere, deformarea și degradarea proprietăților materialelor de combustibil - DOS. fenomene care determină nivelul permis de solicitări în cochilii și durata de viață a combustibilului și a elementelor combustibile. Dispersive cermet. și compozițiile de combustibil cermet permit creșterea resursei de "capacitate de lucru" a elementelor combustibile.
Ciclul combustibilului nuclear închis. La numarul de rel. întreprinderi de ciclu combustibil nuclear în plus față de specializate. transportul include mine și instalații de prelucrare a minereului, producția de separare izotopică a uraniului, producția de elemente combustibile și ansambluri de combustibil (combustibil) din combustibilul natural și circulant, energia nucleară. reactori, radiocrime. instalații pentru prelucrarea elementelor combustibilului uzat și a combustibilului și fracționarea radioizotopilor în deșeurile radiohich. producția, tratarea instalațiilor de deșeuri temporare controlate, cimitirele (Figura 3).
Fig. 3. cicluri de combustibil nuclear închis de uraniu și uraniu-plutoniu.
1%) - actinide mici și unele fragmente, de exemplu. 99 Tc, 129 I, 150 Gd cu jumătăți de viață de la zeci la sute de mii de ani și mai mult - pentru o lungă perioadă de timp păstrează radioactivitatea ridicată și nu pot fi îngropați în geol. formarea Pământului. Astfel de radionuclizi trebuie recuperați în fracționarea deșeurilor și transformarea (transmutația) în izotopi fisionabili sau de scurtă durată prin iradiere în special. reactori nucleari. Utilizarea reactoarelor cu neutroni rapizi permite ca toate actinidele să fie complet arse, precum și să distrugă actinidele care se acumulează în reactoarele cu neutron termic, ca rezultat al eff. transformându-le în nuclee fisionabile.
Regenerată într-un ciclu închis de combustibil de uraniu atunci când reutilizați se acumulează în vah semnificative conta izotopii 234 U, 236 U (balast) reducerea caracteristicilor combustibililor nucleari, și 232 U, afectează în mod negativ radiația. proprietăți. Recuperarea exploatării. caracteristicile uraniului recuperat sunt posibile prin separarea izotopilor urmată de transmutarea balastului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: