TVEL to Szczegółowa analiza

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Artykuł mówi o tym, czym jest TVEL, do czego jest potrzebny, gdzie jest używany, jak jest tworzony i czy istnieją reaktory, które nie wykorzystują TVEL.

Wiek atomowy

Prawdopodobnie najmłodszą gałęzią energetyki jest atom. Dopiero pod koniec XIX wieku naukowcy byli w stanie częściowo zrozumieć, czym jest radioaktywność, rozpad promieniotwórczy i jakie substancje mają te właściwości. A ta wiedza kosztowała wiele istnień, ponieważ szkodliwy wpływ promieniowania na żywe organizmy przez długi czas pozostawał nieznany.

Znacznie później materiały radioaktywne były używane zarówno w życiu cywilnym, jak iw wojsku. Obecnie wszystkie kraje rozwinięte posiadają własną broń jądrową i elektrownie jądrowe, które pozwalają uzyskać dużo energii niezależnie od paliw kopalnych czy zasobów naturalnych takich jak woda (mowa o elektrowniach wodnych).

TVEL to…

Ale aby zbudować reaktor jądrowy do produkcji elektryczności lub do innych celów, najpierw trzeba zrobić odpowiednie paliwo, ponieważ uran naturalny, chociaż ma radioaktywność, ale jego energia nie wystarcza. Dlatego większość typów reaktorów wykorzystuje paliwo na bazie wzbogaconego uranu, a to wz kolei jest ładowany do specjalnych urządzeń o nazwie TVEL. TVEL to specjalne urządzenie, które jest częścią reaktora jądrowego i zawiera paliwo jądrowe. Bardziej szczegółowo przeanalizujemy ich konstrukcję i rodzaj paliwa.

Projekt

W zależności od typu reaktora niektóre parametry elementów paliwowych mogą się różnić, ale ich ogólna konstrukcja i zasada działania urządzenia są takie same. Mówiąc prościej, TVEL to wydrążona rura wykonana ze stopu cyrkonu z kilkoma innymi metalami, w której są zainstalowane granulki paliwa z dwutlenku uranu.

Paliwo

Uran jest najbardziej „podróżującym” materiałem radioaktywnym, na jego podstawie powstaje wiele innych izotopów, stosowanych zarówno w przemyśle, jak iw broni. Jego wydobycie niewiele różni się od wydobycia węgla, a w swoim naturalnym, naturalnym stanie jest całkowicie bezpieczne dla ludzi. Tak więc opowieści o kopalniach uranu, do których wysyła się skazanych na dożywocie więźniów, są niczym więcej jak mitem. Człowiek wolałby raczej umrzeć z powodu braku światła słonecznego i ciężkiej pracy w kopalni niż z powodu choroby popromiennej.

Wydobywanie uranu jest bardzo proste - eksplozje rozbijają skałę, po czym jest ona dostarczana na powierzchnię, gdzie jest sortowana i dalej przetwarzana. Proces wzbogacania uranu można przeprowadzić na różne sposoby, ale w Rosji odbywa się to za pomocą wirówek gazowych. Najpierw uran jest przekształcany w stan gazowy, po czym gaz jest oddzielany w wirówkach pod działaniem siły odśrodkowej ipożądane izotopy są rozdzielane. Następnie są przekształcane w dwutlenek uranu, prasowane w tabletki i ładowane do pręta paliwowego. Jest to najczęstszy sposób wytwarzania paliwa do ogniw paliwowych.

Aplikacja

Liczba prętów paliwowych w reaktorze zależy od jego rozmiaru, typu i mocy. Po wyprodukowaniu są ładowane do reaktora, gdzie rozpoczyna się reakcja rozpadu jądrowego, w wyniku czego następuje potężne uwolnienie ogromnej ilości ciepła, które służy jako źródło energii. Ponadto moc reaktora można kontrolować liczbą elementów paliwowych w obszarze roboczym. Od czasu do czasu, w miarę ich używania, zastępowane są nowymi, „świeżymi” tabletkami z dwutlenkiem uranu. Więc teraz wiemy, co oznacza TVEL, jak są zrobione i dlaczego są w ogóle potrzebne. Jednak nie wszystkie reaktory jądrowe potrzebują takich elementów, a są to RTG.

RTG

Radioizotopowy generator termoelektryczny to urządzenie, które jest w zasadzie podobne do reaktorów jądrowych, ale ich proces opiera się nie na łańcuchowej reakcji rozpadu atomu, ale na cieple. Mówiąc najprościej, jest to duża instalacja, która wytwarza dużo ciepła za pomocą materiału radioaktywnego, który z kolei jest przekształcany bezpośrednio w energię elektryczną. W przeciwieństwie do reaktorów jądrowych, RTG nie mają ruchomych części, są bardziej niezawodne, kompaktowe i trwałe. Ale jednocześnie mają znacznie niższą wydajność.

Są one używane głównie w tych warunkach, w których niemożliwe jest pozyskanie energii innymi sposobami lub metody te są bardzo trudne. W latach ZSRR RTG były dostarczane do badań istacje meteorologiczne Dalekiej Północy, przybrzeżne latarnie morskie, boje morskie itp.

Obecnie ich okres użytkowania dobiegł końca, ale niektóre z nich nadal pozostają w swoich pierwotnych podstawach i często nie są nawet w żaden sposób chronione. W rezultacie dochodzi do wypadków, na przykład poszukiwacze metali nieżelaznych próbowali zdemontować kilka takich instalacji i otrzymali silne promieniowanie, a w Gruzji lokalni mieszkańcy wykorzystywali je jako źródła ciepła i również cierpieli na chorobę popromienną.

Więc teraz znamy konstrukcję elementów paliwowych i zdemontowaliśmy ich definicję. TVEL to ważne części reaktora, bez których eksploatacja jest niemożliwa.