Το άρθρο περιγράφει τι είναι ένα TVEL, τι χρησιμεύει, πού χρησιμοποιείται, πώς δημιουργείται και εάν υπάρχουν αντιδραστήρες που δεν χρησιμοποιούν το TVEL.
Ατομική ηλικία
Ίσως η νεότερη βιομηχανία ενέργειαςείναι ατομικό. Μόνο στα τέλη του 19ου αιώνα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να κατανοήσουν εν μέρει τι είναι η ραδιενέργεια, η ραδιενεργή διάσπαση και ποιες ουσίες έχουν αυτές τις ιδιότητες. Και για πολλούς, αυτή η γνώση κόστισε τη ζωή τους, καθώς η καταστροφική επίδραση της ακτινοβολίας στους ζωντανούς οργανισμούς παρέμεινε άγνωστη για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Πολύ αργότερα, βρέθηκαν ραδιενεργά υλικάεφαρμογή τόσο στον πολιτικό βίο όσο και στον στρατό. Επί του παρόντος, όλες οι ανεπτυγμένες χώρες διαθέτουν τα δικά τους πυρηνικά όπλα και πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, που σας επιτρέπουν να πάρετε μεγάλη ποσότητα ενέργειας ανεξάρτητα από τα ορυκτά καύσιμα ή τους φυσικούς πόρους όπως το νερό (μιλάμε για υδροηλεκτρικούς σταθμούς).
Το TVEL είναι ...
Αλλά για την κατασκευή ενός πυρηνικού αντιδραστήρα γιαπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή άλλους σκοπούς, πρώτα πρέπει να φτιάξετε το κατάλληλο καύσιμο, επειδή το φυσικό ουράνιο, αν και έχει ραδιενέργεια, αλλά η ενέργειά του δεν είναι αρκετή. Ως εκ τούτου, στους περισσότερους τύπους αντιδραστήρων, χρησιμοποιείται καύσιμο με βάση εμπλουτισμένο ουράνιο, το οποίο, με τη σειρά του, φορτώνεται σε ειδικές συσκευές που ονομάζονται TVEL. Το TVEL είναι μια ειδική συσκευή που αποτελεί μέρος ενός πυρηνικού αντιδραστήρα και περιέχει πυρηνικά καύσιμα. Θα αναλύσουμε λεπτομερέστερα τον σχεδιασμό και τον τύπο καυσίμου τους.
Κατασκευή
Ανάλογα με τον τύπο του αντιδραστήρα, ορισμένοιΟι παράμετροι των στοιχείων καυσίμου ενδέχεται να διαφέρουν, αλλά ο γενικός σχεδιασμός και η αρχή της συσκευής είναι οι ίδιες. Με απλά λόγια, ένα TVEL είναι ένας κοίλος σωλήνας κατασκευασμένος από κράμα ζιρκονίου με μερικά άλλα μέταλλα, στα οποία εγκαθίστανται σφαιρίδια καυσίμου από διοξείδιο του ουρανίου.
Καύσιμο
Το ουράνιο είναι το πιο δημοφιλές ραδιενεργόυλικό, στη βάση του, παράγονται πολλά άλλα ισότοπα, που χρησιμοποιούνται τόσο στη βιομηχανία όσο και στα όπλα. Η εξόρυξη του δεν διαφέρει πολύ από την εξόρυξη άνθρακα, και στη φυσική της κατάσταση είναι απολύτως ασφαλής για τους ανθρώπους. Έτσι, οι ιστορίες για τα ορυχεία ουρανίου, όπου οι φυλακισμένοι σε ισόβια κάθειρξη, δεν είναι παρά μύθος. Ένα άτομο θα προτιμούσε να πεθάνει λόγω έλλειψης ηλιακού φωτός και σκληρής δουλειάς στο ορυχείο παρά από ασθένεια ακτινοβολίας.
Το ουράνιο εξορύσσεται πολύ απλά - καταστρέφεται από εκρήξειςτη φυλή, μετά την οποία παραδίδεται στην επιφάνεια, όπου ταξινομείται και επεξεργάζεται περαιτέρω. Η διαδικασία εμπλουτισμού ουρανίου μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους, αλλά στη Ρωσία γίνεται με χρήση φυγοκεντρικών αερίων. Πρώτον, το ουράνιο μετατρέπεται σε αέρια κατάσταση, μετά την οποία το αέριο διαχωρίζεται σε φυγοκεντρικές ουσίες υπό τη δράση της φυγοκεντρικής δύναμης και τα απαραίτητα ισότοπα διαχωρίζονται. Μετά από αυτό, μετατρέπονται σε διοξείδιο του ουρανίου, συμπιέζονται σε δισκία και φορτώνονται σε ράβδους καυσίμου. Αυτή είναι η πιο κοινή μέθοδος παραγωγής καυσίμου για κυψέλες καυσίμου.
Εφαρμογή
Ο αριθμός των ράβδων καυσίμου στον αντιδραστήρα εξαρτάται από τονμέγεθος, τύπος και ισχύς. Μετά την κατασκευή, φορτώνονται σε έναν αντιδραστήρα, όπου αρχίζει να εμφανίζεται η αντίδραση πυρηνικής σχάσης, ως αποτέλεσμα του οποίου συμβαίνει μια ισχυρή απελευθέρωση τεράστιου ποσού θερμότητας, η οποία χρησιμεύει ως πηγή ενέργειας. Επίσης, η ισχύς του αντιδραστήρα μπορεί να ελεγχθεί από τον αριθμό των στοιχείων καυσίμου στην περιοχή εργασίας. Κατά καιρούς, καθώς χρησιμοποιούνται, αντικαθίστανται με καινούργια, με «φρέσκα» δισκία διοξειδίου του ουρανίου. Τώρα γνωρίζουμε τι σημαίνει το TVEL, πώς κατασκευάζονται και γιατί γενικά χρειάζονται. Ωστόσο, δεν απαιτούν όλοι οι πυρηνικοί αντιδραστήρες τέτοια στοιχεία και αυτά είναι RTG.
RTG
Μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια ραδιοϊσοτόπων είναιμια συσκευή που είναι κατ 'αρχήν παρόμοια με τους πυρηνικούς αντιδραστήρες, αλλά η διαδικασία τους δεν βασίζεται σε αλυσιδωτή αντίδραση της αποσύνθεσης των ατόμων, αλλά σε θερμική. Με απλά λόγια, αυτό είναι ένα μεγάλο εργοστάσιο που παράγει πολλή θερμότητα με ραδιενεργό υλικό, το οποίο, με τη σειρά του, μετατρέπεται απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. Σε αντίθεση με τους πυρηνικούς αντιδραστήρες, τα RTG δεν έχουν κινούμενα μέρη, είναι πιο αξιόπιστα, συμπαγή και ανθεκτικά. Ταυτόχρονα όμως έχουν πολύ χαμηλότερη απόδοση.
Χρησιμοποιήθηκαν κυρίως σε εκείνες τις συνθήκες όπουείναι αδύνατο να αποκτήσουμε ενέργεια με άλλους τρόπους, ή αυτές οι μέθοδοι είναι πολύ δύσκολες. Κατά τη διάρκεια των ετών της ΕΣΣΔ, RTG παρασχέθηκαν σε ερευνητικούς και μετεωρολογικούς σταθμούς του Άπω Βορρά, σε παράκτιους φάρους, θαλάσσιους σημαντήρες κ.λπ.
Επί του παρόντος, η διάρκεια ζωής τους έχει λήξει, αλλά μερικάαπό αυτούς, παραμένουν στις αρχικές τους βάσεις και συχνά δεν φυλάσσονται ούτε με κανέναν τρόπο. Ως αποτέλεσμα αυτού, συμβαίνουν ατυχήματα, για παράδειγμα, οι κυνηγοί μη σιδηρούχων μετάλλων προσπάθησαν να αποσυναρμολογήσουν πολλές τέτοιες εγκαταστάσεις και έλαβαν ισχυρή ακτινοβολία, και στη Γεωργία, οι κάτοικοι της περιοχής τις χρησιμοποίησαν ως πηγές θερμότητας και υπέφεραν επίσης από ασθένεια ακτινοβολίας.
Τώρα γνωρίζουμε το σχεδιασμό των στοιχείων καυσίμου και έχουμε αναλύσει τον ορισμό τους. Οι ράβδοι καυσίμου είναι σημαντικά μέρη του αντιδραστήρα, χωρίς τα οποία είναι αδύνατη η λειτουργία.
