În prezent, energia electrică poate fi extrasă în multe moduri diferite. Din apă (hidrocentrale, centrale electrice de maree), din aer, din lumina soarelui, din resurse naturale (gaz, cărbune) și chiar din nucleele materialelor fisionabile.
CET-urile pe bază de cărbune consumă o cantitate incredibilă de combustibil pe zi - zeci de mii de tone de cărbune pe zi pentru stațiile puternice. Acest cărbune trebuie extras zilnic, încărcat în vagoane, transportat la stație și descărcat acolo. Cu gaz este mai ușor - extracția și transportul la centrala electrică arată mai simplu, iar centralele moderne cu turbină cu abur sunt foarte eficiente.
Dacă vorbim despre centralele nucleare, diferența lor serioasă este că o unitate de combustibil nuclear (element combustibil) este capabilă să asigure o cantitate mare de energie (căldură) pentru o perioadă lungă de timp. Vom vorbi astăzi despre combustibilul nuclear.
Uraniul este extras în două moduri principale:
1) Mineritul direct în cariere sau mine, dacă adâncimea uraniului permite. Prin această metodă, sper că totul este clar.
2) Leșiere subterane. Acest lucru se întâmplă atunci când în locul unde se găsește uraniu, puțuri sunt forate, o soluție slabă de acid sulfuric este pompat în ele, iar soluția deja interacționează cu uraniul, conectându-se cu el. Apoi, amestecul rezultat este pompat la suprafață, la suprafață, iar uraniul este eliberat din acesta chimic.
Imaginați-vă că am extras uraniul din mină și l-am pregătit pentru transformări ulterioare. În fotografia de mai jos, așa-numitul "tort galben", U3O8. Într-un butoi pentru transport suplimentar.
Toate ar fi bine, iar acest uraniu teoretic ar putea fi folosit imediat pentru a produce combustibil pentru centralele nucleare, dar, din păcate, pentru noi. Natura, ca întotdeauna, ne-a dat de lucru. Faptul este că uraniul natural constă dintr-un amestec de trei izotopi. Acestea sunt U238 (99,2745%), U235 (0,72%) și U234 (0,0055%). Suntem interesați doar de U235, deoarece este perfect împărțit de neutronii termici în reactor, ne permite să folosim toate beneficiile reacției în lanț a fisiunii. Din păcate, concentrarea sa naturală nu este suficientă pentru o exploatare stabilă și lungă a unui reactor nuclear modern. Deși, din câte știu, RBMK este proiectat să funcționeze cu combustibil natural de uraniu, însă stabilitatea, durabilitatea și siguranța funcționării unui astfel de combustibil nu sunt garantate deloc.
Trebuie să îmbogățim uraniul. Asta este, creșterea concentrației de U235 de la naturale la cea utilizată în reactor.
De exemplu, reactorul RBMK operează pe îmbogățirea uraniului de 2,8%, îmbogățirea VVER-1000 de la 1,6 la 5,0%. Centralele nucleare navale și navale consumă combustibil cu îmbogățire de până la 20%. Și unele reactoare de cercetare lucrează la combustibil deja cu o îmbogățire de 90% (de exemplu - ИРТ-Т în Tomsk).
Gazul UF6 este apoi transformat înapoi în UO2, sub forma unei pulberi. Chimia, la urma urmei, este o știință foarte utilă și ne permite să creăm astfel de miracole.
Cu toate acestea, această pulbere din reactor este atât de ușor să nu adormi. Mai degrabă, puteți adormi, dar nu va veni nimic bun. Ea (pulberea) ar trebui să fie adusă la un fel încât, de ani de zile, am putea să-l punem în reactor. În același timp, combustibilul însuși nu ar trebui să intre în contact cu lichidul de răcire și să depășească miezul. Și la toate acestea, combustibilul trebuie să reziste la presiunile, temperaturile foarte mari și la temperaturile care vor apărea în el atunci când operează în interiorul reactorului.
Am uitat, apropo, că pulberea nu este, de asemenea, niciodată - ar trebui să aibă o anumită dimensiune, astfel încât atunci când se presează și se sinterizează, nu se formează goluri și fisuri inutile. În primul rând, pilula este făcută din pulbere, prin presare și coacere pentru o lungă perioadă de timp (tehnologia este foarte dificilă dacă este ruptă - peleții de combustibil nu vor fi utilizabili). Variantele de tablete vor fi afișate în fotografia de mai jos.
Sunt necesare găuri și cavități pe tablete pentru a compensa expansiunea termică și modificările formelor de radiație. În reactor, de-a lungul timpului, pastilele se umflă, se încurcă, se schimbă dimensiunea și, dacă nu se prevede nimic, se pot prăbuși și acest lucru este rău.
Tabletele finite sunt apoi ambalate în tuburi metalice (oțel, zirconiu și aliajele sale și alte metale). Tuburile sunt închise la ambele capete și etanșate. Un tub finit cu combustibil se numește element combustibil - element combustibil.
Pentru diferiți reactoare sunt necesare elementele de combustibil de diferite tipuri de proiectare și îmbogățire. Tija de combustibil RBMK, de exemplu, are o lungime de 3,5 metri. Tijele de combustibil, întâmplător, nu sunt doar pivotante. așa cum se arată în fotografie. Sunt plăci, inele, mări de diferite tipuri și modificări.
Elementele combustibile sunt apoi combinate în ansambluri de combustibil - ansambluri de combustibil. Reactorul TVS RBMK constă din 18 tije de combustibil și arată cam așa:
Ansamblurile de combustibil ale reactorului WWER arată astfel:
După cum se poate observa, ansamblul de combustibil al reactorului WWER constă dintr-un număr mult mai mare de bare de combustibil decât RBMK.
Specialitatea gata preparată (TVS) este apoi livrată la centrala nucleară cu măsuri de precauție. De ce măsuri de precauție? Combustibilul nuclear, în timp ce nu este încă radioactiv, este foarte valoroasă, costisitoare și cu un tratament foarte nedorit poate provoca multe probleme. Apoi se efectuează controlul final al stării ansamblului de combustibil și - încărcarea în reactor. Totul, uraniul a trecut de la minereu subteran până la un dispozitiv de înaltă tehnologie din interiorul unui reactor nuclear. Acum este o altă soartă pentru el de a împinge în interiorul reactorului timp de mai mulți ani și de a aloca căldura prețioasă pe care va trebui să o ia de apă (sau orice alt lichid de răcire).
Când scriu, de fiecare dată când înțeleg nuanțele și informațiile pur și simplu - foarte mult. Dar am descris chiar fundațiile și, sper, corect. Întrebările și comentariile dvs. sunt întotdeauna binevenite.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: