TVEL on Yksityiskohtainen analyysi

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Artikkelissa puhutaan siitä, mikä TVEL on, mihin sitä tarvitaan, missä sitä käytetään, miten se luodaan ja onko olemassa reaktoreita, jotka eivät käytä TVEL:iä.

Atomic Age

Todennäköisesti nuorin energia-ala on ydinvoima. Vasta 1800-luvun lopulla tiedemiehet pystyivät osittain ymmärtämään, mitä radioaktiivisuus, radioaktiivinen hajoaminen on ja millä aineilla nämä ominaisuudet ovat. Ja tämä tieto maksoi monia ihmishenkiä, koska säteilyn haitallinen vaikutus eläviin organismeihin jäi tuntemattomaksi pitkään.

Paljon myöhemmin radioaktiivisia aineita käytettiin sekä siviilielämässä että armeijassa. Tällä hetkellä kaikissa kehittyneissä maissa on omat ydinaseet ja ydinvoimalaitokset, joiden avulla voit saada paljon energiaa riippumatta fossiilisista polttoaineista tai luonnonvaroista, kuten vedestä (puhumme vesivoimalaitoksista).

TVEL on…

Mutta ydinreaktorin rakentamiseksi sähkön tuotantoon tai muihin tarkoituksiin on ensin valmistettava sopiva polttoaine, koska luonnonuraani, vaikka siinä on radioaktiivisuutta, mutta sen energia ei riitä. Siksi useimmissa reaktorityypeissä käytetään rikastettuun uraaniin perustuvaa polttoainetta, ja sepuolestaan ladataan erityisiin laitteisiin nimeltä TVEL. TVEL on ydinreaktoriin kuuluva erikoislaite, joka sisältää ydinpolttoainetta. Analysoimme niiden suunnittelua ja polttoainetyyppiä tarkemmin.

Design

Reaktorin tyypistä riippuen jotkin polttoaine-elementtien parametrit voivat vaihdella, mutta niiden yleinen rakenne ja laiteperiaate ovat samat. Yksinkertaisesti sanottuna TVEL on ontto putki, joka on valmistettu zirkoniumin ja joidenkin muiden metallien seoksesta ja johon on asennettu uraanidioksidipolttoaineen pellettejä.

Polttoaine

Uraani on eniten "matkustava" radioaktiivinen aine, jonka pohj alta tuotetaan monia muita isotooppeja, joita käytetään sekä teollisuudessa että aseissa. Sen louhinta ei juuri eroa hiilen louhinnasta, ja luonnollisessa, luonnollisessa tilassaan se on täysin turvallista ihmisille. Tarinat uraanikaivoksista, joihin lähetetään elinkautisia vankeja, ovat siis vain myytti. Ihminen kuolisi mieluummin auringonvalon puutteeseen ja kovaan työhön kaivoksessa kuin säteilytautiin.

Uraanin louhinta on hyvin yksinkertaista - räjähdykset rikkovat kiven, jonka jälkeen se toimitetaan pintaan, jossa se lajitellaan ja jatkokäsitellään. Uraanin rikastusprosessi voidaan suorittaa monella tapaa, mutta Venäjällä se tapahtuu kaasusentrifugien avulla. Ensin uraani muunnetaan kaasumaiseen tilaan, jonka jälkeen kaasu erotetaan sentrifugeissa keskipakovoiman vaikutuksesta jahalutut isotoopit erotetaan. Sen jälkeen ne muunnetaan uraanidioksidiksi, puristetaan tableteiksi ja ladataan polttoainesauvaan. Tämä on yleisin tapa tuottaa polttoainetta polttokennoille.

Hakemus

Reaktorin polttoainesauvojen määrä riippuu sen koosta, tyypistä ja tehosta. Valmistuksen jälkeen ne ladataan reaktoriin, jossa alkaa ydinhajoamisreaktio, jonka seurauksena tapahtuu voimakas v altavan lämpömäärän vapautuminen, joka toimii energialähteenä. Reaktorin tehoa voidaan myös ohjata työalueen polttoaine-elementtien lukumäärällä. Ajoittain niitä vaihdetaan käytön myötä uusiin, "tuoreilla" uraanidioksiditableteilla. Joten nyt tiedämme mitä TVEL tarkoittaa, miten ne tehdään ja miksi niitä ylipäätään tarvitaan. Kaikki ydinreaktorit eivät kuitenkaan tarvitse tällaisia elementtejä, ja nämä ovat RTG:itä.

RTG

Radioisotooppitermosähköinen generaattori on laite, joka on periaatteeltaan samanlainen kuin ydinreaktorit, mutta niiden prosessi ei perustu atomien hajoamisen ketjureaktioon, vaan lämpöön. Yksinkertaisesti sanottuna tämä on suuri laitos, joka tuottaa paljon lämpöä radioaktiivisella materiaalilla, joka puolestaan muuntuu suoraan sähköksi. Toisin kuin ydinreaktoreissa, RTG:issä ei ole liikkuvia osia, ne ovat luotettavampia, kompakteja ja kestävämpiä. Mutta samalla niiden tehokkuus on paljon pienempi.

Niitä käytettiin pääasiassa olosuhteissa, joissa on mahdotonta saada energiaa muilla tavoilla tai nämä menetelmät ovat erittäin vaikeita. Neuvostoliiton vuosina RTG:t toimitettiin tutkimukseen jaKaukopohjolan sääasemat, rannikon majakat, meripoijut jne.

Tällä hetkellä niiden käyttöikä on umpeutunut, mutta osa niistä säilyy edelleen alkuperäisissä paikoissaan eikä usein ole edes suojattu millään tavalla. Tämän seurauksena tapahtuu onnettomuuksia, esimerkiksi värimetallien metsästäjät yrittivät purkaa useita tällaisia laitteistoja ja saivat voimakasta säteilyä, ja Georgiassa paikalliset asukkaat käyttivät niitä lämmönlähteinä ja kärsivät myös säteilytaudista.

Nyt tiedämme polttoaine-elementtien suunnittelun ja purimme niiden määritelmän. TVEL ovat tärkeitä osia reaktorissa, joita ilman toiminta on mahdotonta.