Rambler's Top100

Как производят ядерное топливо (9 фото)

В силу того, что ядерное топливо эффективнее всех остальных видов топлива, которым мы располагаем сегодня, огромное предпочтение отдается всему тому, что способно работать с помощью атомных установок (АЭС, подводные лодки, корабли и прочее). О том, как производят ядерное топливо для реакторов, мы поговорим далее.

1Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе


Добывают уран двумя основными способами:
1) Прямая добыча в карьерах или шахтах, если позволяет глубина залегания урана. С этим методом, надеюсь, всё понятно.
2) Подземное выщелачивание. Это когда на том месте, где найден уран, бурятся скважины, в них закачивается слабый раствор серной кислоты, а уже раствор взаимодействует с ураном, соединяясь с ним. Затем получившаяся смесь откачивается наверх, на поверхность, и из неё химическими методами выделяется уран.

2Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе

Представим, будто мы уже добыли на руднике уран и подготовили его для дальнейших преобразований. На фото ниже - так называемый "желтый кек", U3O8. В бочке для дальнейшей перевозки.

3Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе

Загрузка...


Всё бы хорошо, и этот уран в теории можно было бы сразу использовать для производства топлива для АЭС, но увы. Природа, как всегда, подкинула нам работы. Дело в том что природный уран состоит из смеси трех изотопов. Это U238 (99.2745%), U235 (0.72%) и U234(0.0055%). Нас интересует здесь лишь U235 - так как он отлично делится тепловыми нейтронами в реакторе, именно он позволяет нам пользоваться всеми благами цепной реакции деления. К сожалению, его природной концентрации не хватит для стабильной и долгой работы современного реактора АЭС. Хотя, насколько я знаю, аппарат РБМК спроектирован так, что запуститься на топливе из природного урана сможет, но вот стабильность, долговременность и безопасность работы на таком топливе совершенно не гарантируется.
Уран нам надо обогатить. То есть повысить концентрацию U235 от природной до той, которая используется в реакторе.
Для примера, реактор РБМК работает на уране обогащения 2.8%, ВВЭР-1000 - обогащение от 1.6 до 5.0%. Судовые и корабельные ядерные энергетические установки кушают топливо с обогащением до 20%. А некоторые исследовательские реакторы работают на топливе аж с 90% обогащением (пример - ИРТ-Т в Томске).
В России обогащение урана проводится на газовых центрифугах. Т. е. тот желтый порошок, что был на фото ранее, превращают в газ, гексафторид урана UF6. Затем этот газ поступает на целый каскад центрифуг. На выходе из каждой центрифуги, из-за разности веса ядер U235 и U238, мы получаем гексафторид урана с чуть повышенным содержанием U235. Процесс повторяется многократно и в итоге мы получаем гексафторид урана с нужным нам обогащением. На фото ниже как раз можно увидеть масштаб каскада центрифуг - их очень много и простираются они в далекие дали.

4Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе

Затем газ UF6 превращают обратно в UO2, в виде порошка. Химия, всё-таки, очень полезная наука и позволяет нам творить такие чудеса.
Однако этот порошок в реактор так просто не засыпать. Вернее, засыпать-то можно, но ничего хорошего из этого не выйдет. Его (порошок) надо привести к такому виду, чтобы мы могли надолго, на годы, опустить его в реактор. При этом само горючее не должно контактировать с теплоносителем и выходить за пределы активной зоны. И еще ко всему этому топливо должно выдерживать очень и очень суровые давления и температуры, которые возникнут в нём при работе внутри реактора.
Забыл, кстати, сказать что порошок тоже не абы какой - он должен быть определенных размеров, чтобы при спрессовывании и спекании не образовывалось ненужных пустот и трещин. Сначала из порошка делают таблетки, путем спрессовывания и долгого выпекания (технология действительно непростая, если её нарушить - топливные таблетки не будут годны к использованию). Вариации таблеток покажу на фото ниже.

5Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе



Отверстия и выемки на таблетках нужны для компенсации теплового расширения и радиационных формоизменений. В реакторе со временем таблетки пухнут, выгибаются, изменяют размеры, и если ничего не предусмотреть - могут разрушиться, а это плохо.

6Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе

Готовые таблетки затем упаковывают в металлические трубки (из стали, циркония и его сплавов и других металлов). Трубки закрывают с обоих концов и герметизируют. Готовая трубка с топливом называется твэл - тепловыделяющий элемент.

7Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе

Для разных реакторов требуются твэлы разной конструкции и обогащения. Твэл РБМК, например, длиной 3.5 метра. Твэлы, кстати, бывают не только стержневые. как на фото. Они бывают пластинчатые, кольцевые, море различных видов и модификаций.
Твэлы затем объединяют в тепловыделяющие сборки - ТВС. ТВС реактора РБМК состоит из 18 твэлов и выглядит примерно вот так:

8Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе



ТВС реактора ВВЭР выглядит вот так:
Как видно, ТВС реактора ВВЭР состоит из гораздо большего количества твэлов, чем у РБМК.
Готовое специзделие (ТВС) затем с соблюдением мер предосторожности доставляется на АЭС. Зачем предосторожности? Ядерное горючее, хоть пока и нерадиоактивно, очень ценное, дорогое, и при очень неаккуратном обращении способно вызвать много проблем. Затем проводится финальный контроль состояния ТВС и - загрузка в реактор. Всё, уран прошел долгий путь от руды под землей к высокотехнологичному устройству внутри ядерного реактора. Теперь у него другая судьба - несколько лет тужиться внутри реактора и выделять драгоценное тепло, которое у него будет забирать вода (или любой другой теплоноситель).

9Как производят ядерное топливо реактора, топливо, очень, урана, порошок, реактор, Затем, таблетки, ядерное, работы, позволяет, гексафторид, затем, внутри, реакторе, обогащением, можно, реакторов, состоит, топливе

Лучшее из нового

Loading...
+2
  • 1
  • 611
Обнаружили ошибку?
Выделите проблемный фрагмент мышкой и нажмите CTRL+ENTER.
В появившемся окне опишите проблему и отправьте уведомление Администрации.
Нужна органическая вечная ссылка из данной статьи? Постовой?
Подробности здесь

Комментариев 1

  1. Офлайн
    Yulia2016 15.01.2016 в 09:35
    +1
    Вот это процесс. Я даже и не думала, что это такой сложный процесс и было интересно посмотреть.

Добавить комментарий

    • winkwinkedsmileambelayfeelfellow
      laughinglollovenorecourserequestsad
      tonguewassatcryingwhatbullyangry
×
Уже уходишь? Может быть, заинтересуют эти посты?
Как молодежь хату убила (5 фото)
В центре Белгорода мужчина выгрузил труп и попытался застрелиться (3 фото)
Милая девушка, ставшая парнем, приклеивает грудь скотчем к ребрам (15 фото)
Бетонная стена рухнула на припаркованные автомобили (1 видео)
Красавица Элизабет Хёрли в новой пикантной фотосессии (10 фото)
«Взрывная блондинка»: сексуальный шпионаж (7 фото + 1 видео)
Пора отбросить предрассудки, что IT — это скукота (6 гиф)
Токийские модники и модницы (34 фото)
Внимание!!! Интернет ресурс Шняги.НЕТ может содержать контент, запрещенный к просмотру лицам не достигшим 18 летнего возраста.