ак производ€т €дерное топливо

јвтор:
NikoniX
ѕечать
дата:
15 €нвар€ 2016 00:11
ѕросмотров:
2799
 омментариев:
11
¬ силу того, что €дерное топливо эффективнее всех остальных видов топлива, которым мы располагаем сегодн€, огромное предпочтение отдаетс€ всему тому, что способно работать с помощью атомных установок (јЁ—, подводные лодки, корабли и прочее). ќ том, как производ€т €дерное топливо дл€ реакторов, мы поговорим далее.

 ак производ€т €дерное топливо


ƒобывают уран двум€ основными способами:
1) ѕр€ма€ добыча в карьерах или шахтах, если позвол€ет глубина залегани€ урана. — этим методом, надеюсь, всЄ пон€тно.
2) ѕодземное выщелачивание. Ёто когда на том месте, где найден уран, бур€тс€ скважины, в них закачиваетс€ слабый раствор серной кислоты, а уже раствор взаимодействует с ураном, соедин€€сь с ним. «атем получивша€с€ смесь откачиваетс€ наверх, на поверхность, и из неЄ химическими методами выдел€етс€ уран.

 ак производ€т €дерное топливо



ѕредставим, будто мы уже добыли на руднике уран и подготовили его дл€ дальнейших преобразований. Ќа фото ниже - так называемый "желтый кек", U3O8. ¬ бочке дл€ дальнейшей перевозки.

 ак производ€т €дерное топливо



¬сЄ бы хорошо, и этот уран в теории можно было бы сразу использовать дл€ производства топлива дл€ јЁ—, но увы. ѕрирода, как всегда, подкинула нам работы. ƒело в том что природный уран состоит из смеси трех изотопов. Ёто U238 (99.2745%), U235 (0.72%) и U234(0.0055%). Ќас интересует здесь лишь U235 - так как он отлично делитс€ тепловыми нейтронами в реакторе, именно он позвол€ет нам пользоватьс€ всеми благами цепной реакции делени€.   сожалению, его природной концентрации не хватит дл€ стабильной и долгой работы современного реактора јЁ—. ’от€, насколько € знаю, аппарат –Ѕћ  спроектирован так, что запуститьс€ на топливе из природного урана сможет, но вот стабильность, долговременность и безопасность работы на таком топливе совершенно не гарантируетс€.
”ран нам надо обогатить. “о есть повысить концентрацию U235 от природной до той, котора€ используетс€ в реакторе.
ƒл€ примера, реактор –Ѕћ  работает на уране обогащени€ 2.8%, ¬¬Ё–-1000 - обогащение от 1.6 до 5.0%. —удовые и корабельные €дерные энергетические установки кушают топливо с обогащением до 20%. ј некоторые исследовательские реакторы работают на топливе аж с 90% обогащением (пример - »–“-“ в “омске).
¬ –оссии обогащение урана проводитс€ на газовых центрифугах. “. е. тот желтый порошок, что был на фото ранее, превращают в газ, гексафторид урана UF6. «атем этот газ поступает на целый каскад центрифуг. Ќа выходе из каждой центрифуги, из-за разности веса €дер U235 и U238, мы получаем гексафторид урана с чуть повышенным содержанием U235. ѕроцесс повтор€етс€ многократно и в итоге мы получаем гексафторид урана с нужным нам обогащением. Ќа фото ниже как раз можно увидеть масштаб каскада центрифуг - их очень много и простираютс€ они в далекие дали.


 ак производ€т €дерное топливо



«атем газ UF6 превращают обратно в UO2, в виде порошка. ’ими€, всЄ-таки, очень полезна€ наука и позвол€ет нам творить такие чудеса.
ќднако этот порошок в реактор так просто не засыпать. ¬ернее, засыпать-то можно, но ничего хорошего из этого не выйдет. ≈го (порошок) надо привести к такому виду, чтобы мы могли надолго, на годы, опустить его в реактор. ѕри этом само горючее не должно контактировать с теплоносителем и выходить за пределы активной зоны. » еще ко всему этому топливо должно выдерживать очень и очень суровые давлени€ и температуры, которые возникнут в нЄм при работе внутри реактора.
«абыл, кстати, сказать что порошок тоже не абы какой - он должен быть определенных размеров, чтобы при спрессовывании и спекании не образовывалось ненужных пустот и трещин. —начала из порошка делают таблетки, путем спрессовывани€ и долгого выпекани€ (технологи€ действительно непроста€, если еЄ нарушить - топливные таблетки не будут годны к использованию). ¬ариации таблеток покажу на фото ниже.

 ак производ€т €дерное топливо



ќтверсти€ и выемки на таблетках нужны дл€ компенсации теплового расширени€ и радиационных формоизменений. ¬ реакторе со временем таблетки пухнут, выгибаютс€, измен€ют размеры, и если ничего не предусмотреть - могут разрушитьс€, а это плохо.

 ак производ€т €дерное топливо



√отовые таблетки затем упаковывают в металлические трубки (из стали, циркони€ и его сплавов и других металлов). “рубки закрывают с обоих концов и герметизируют. √отова€ трубка с топливом называетс€ твэл - тепловыдел€ющий элемент.

 ак производ€т €дерное топливо



ƒл€ разных реакторов требуютс€ твэлы разной конструкции и обогащени€. “вэл –Ѕћ , например, длиной 3.5 метра. “вэлы, кстати, бывают не только стержневые. как на фото. ќни бывают пластинчатые, кольцевые, море различных видов и модификаций.
“вэлы затем объедин€ют в тепловыдел€ющие сборки - “¬—. “¬— реактора –Ѕћ  состоит из 18 твэлов и выгл€дит примерно вот так:

 ак производ€т €дерное топливо



“¬— реактора ¬¬Ё– выгл€дит вот так:
 ак видно, “¬— реактора ¬¬Ё– состоит из гораздо большего количества твэлов, чем у –Ѕћ .
√отовое специзделие (“¬—) затем с соблюдением мер предосторожности доставл€етс€ на јЁ—. «ачем предосторожности? ядерное горючее, хоть пока и нерадиоактивно, очень ценное, дорогое, и при очень неаккуратном обращении способно вызвать много проблем. «атем проводитс€ финальный контроль состо€ни€ “¬— и - загрузка в реактор. ¬сЄ, уран прошел долгий путь от руды под землей к высокотехнологичному устройству внутри €дерного реактора. “еперь у него друга€ судьба - несколько лет тужитьс€ внутри реактора и выдел€ть драгоценное тепло, которое у него будет забирать вода (или любой другой теплоноситель).

 ак производ€т €дерное топливо

0 не понравилс€
54 понравилс€ пост
 
Ќезарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 

 
 
 
 

 омментарии

 
 

 
 
 
Vanioka
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 00:59)
#1
ядерное горючее, хоть пока и нерадиоактивно,
ƒык обогащенный уран не радиоактивен? » реб€тишки которые там труд€тс€ не мрут как мухи? dntknw Ёто вопрос требует уточнени€.
—амарска€ область > —амара [ссылка]
0 / 5
 
 
 
 
 
 
ufo
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 02:08)
#2
ѕростите за глупый вопрос, но в какой момент и за счЄт чего там по€вл€етс€ радиоактивность?
 
—мешно, как тужатс€ мыслители -
то громогласно, то бесшумно -
забыв, что разум недействителен,
когда действительность безумна.

»горь √уберман
“омск [ссылка]
1 / 0
 
 
 
 
 
 
Barret
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 10:23)
#3
÷итата: ufo
ѕростите за глупый вопрос, но в какой момент и за счЄт чего там по€вл€етс€ радиоактивность?

≈сли уже действующий реактор - там всегда уже есть наведенна€ радиоактивность на старых сборках.
ј вот дл€ начала работы нового реактора примен€ют дл€ начала реакции специальный радиоактивный "электрод" - например из кобальта-60.
“омск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
driver45
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 10:31)
#4
–уда наход€ща€с€ в “¬ЁЋе имеет фон несколько больше природного, но тем не менее этот фон не опасен дл€ человека. ¬ процессе течени€ реакции делени€ внутри реактора образуютс€ хренова туча изотопов - продуктов реакции делени€, которые не стабильны и охренеть как фон€т. Ёту гадость как раз и называют радиактивными отходами...
“омска€ область > —еверск [ссылка]
2 / 0
 
 
 
 
 
 
muxa89
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 10:33)
#5
ј мы, дураки, в первом отделе тетради прошивали с секретными лекци€ми.
јвтор, гл€нь под окном волгарь черный не стоит?
ћосква [ссылка]
2 / 0
 
 
 
 
 
 
¬€чус
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 11:08)
#6
÷итата: Vanioka
ядерное горючее, хоть пока и нерадиоактивно,
ƒык обогащенный уран не радиоактивен? » реб€тишки которые там труд€тс€ не мрут как мухи? dntknw Ёто вопрос требует уточнени€.

Ќу, веро€тно, имеетс€ в виду, что радиационный фон в допустимых пределах. ¬се вокруг нас ведь фонит. Ќасколько мне известно, губительна€ дл€ живого организма радиаци€ - это гамма-лучи, т. е. поток нейтронов, которые выдел€ютс€ с момента запуска цепной реакции. Ќо € думаю, что работа с неактивным обогащенным ураном тоже далеко не укрепл€ет здоровье и не улучшает аппетит.
–еспублика јлтай > √орно-јлтайск [ссылка]
1 / 0
 
 
 
 
 
 
Loshad
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 15:35)
#7
÷итата: ¬€чус
÷итата: Vanioka
ядерное горючее, хоть пока и нерадиоактивно,
ƒык обогащенный уран не радиоактивен? » реб€тишки которые там труд€тс€ не мрут как мухи? dntknw Ёто вопрос требует уточнени€.

Ќу, веро€тно, имеетс€ в виду, что радиационный фон в допустимых пределах. ¬се вокруг нас ведь фонит. Ќасколько мне известно, губительна€ дл€ живого организма радиаци€ - это гамма-лучи, т. е. поток нейтронов, которые выдел€ютс€ с момента запуска цепной реакции. Ќо € думаю, что работа с неактивным обогащенным ураном тоже далеко не укрепл€ет здоровье и не улучшает аппетит.

»злучни€ 3 (альфа бета гамма). ѕриродный(не вступивший в реакцию) 235 и 238 в основном излучают альфу(элементарна€ одежда или легкий комбинезон защитит полностью) и бета(чуть по мощнее и защита чуть серьезней но далеко не смертельно). √лавное его нельз€ есть. “ак что если предложат наспор сожрать урана даже 238, не ведитесь, это развод.
“омск [ссылка]
1 / 0
 
 
 
 
 
 
Sender
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 18:17)
#8
—брод гуманитариев - ну кто ещЄ высретс€?
ЌачнЄм с того, что в €дерном топливе 4 вида излучени€, кроме альфа-бетта-гамма ещЄ нейтроны образующиес€ при спонтанном делении €дер урана. ќно действительно слаборадиоактивно, в оболочке твэла - абсолютно безопасно, если не ковыр€ть не глотать и не вдыхать.
–еб€тишки которые там труд€тс€ (на производстве топлива и добыче) ничуть не больше страдают, чем на производстве любых т€жЄлых металлов - медь, свинец, вольфрам и т.д., наркоманом быть гораздо вреднее, чем работать с ураном. ѕост поверхностный, но годный дл€ школьников и гуманитариев.
 
Ќикогда не поздно встать на путь воина.
Ќовосибирск [ссылка]
0 / 7
 
 
 
 
 
 
Barret
ƒата:
(15 €нвар€ 2016 20:21)
#9
÷итата: ¬€чус
÷итата: Vanioka
ядерное горючее, хоть пока и нерадиоактивно,
ƒык обогащенный уран не радиоактивен? » реб€тишки которые там труд€тс€ не мрут как мухи? dntknw Ёто вопрос требует уточнени€.

Ќу, веро€тно, имеетс€ в виду, что радиационный фон в допустимых пределах. ¬се вокруг нас ведь фонит. Ќасколько мне известно, губительна€ дл€ живого организма радиаци€ - это гамма-лучи, т. е. поток нейтронов, которые выдел€ютс€ с момента запуска цепной реакции. Ќо € думаю, что работа с неактивным обогащенным ураном тоже далеко не укрепл€ет здоровье и не улучшает аппетит.

√амма-лучи - это электромагнитное излучение. “ипа –ентгеновского, только еще выше частота колебаний или короче длина волны.
ј нейтроны и их потоки в виде излучени€ - это отдельна€ элементарна€ частитца.
Ёто € к тому, что между ними ставить "т.е." нельз€. √амма-лучи и поток нейтронов это не тоже самое.
Ќу и дл€ всех еще добавлю
Ѕета-излучение - это простой поток электронов. ≈го очень быстро остановит обычный воздух, не говор€ об материалах.
јльфа-излучение - это поток €дер гели€, т.е. два протона и два нейтрона в св€зке.
“омск [ссылка]
3 / 0
 
 
 
 
 
 
¬€чус
ƒата:
(16 €нвар€ 2016 23:15)
#10

÷итата: Barret
÷итата: ¬€чус
÷итата: Vanioka
ядерное горючее, хоть пока и нерадиоактивно,
ƒык обогащенный уран не радиоактивен? » реб€тишки которые там труд€тс€ не мрут как мухи? dntknw Ёто вопрос требует уточнени€.

Ќу, веро€тно, имеетс€ в виду, что радиационный фон в допустимых пределах. ¬се вокруг нас ведь фонит. Ќасколько мне известно, губительна€ дл€ живого организма радиаци€ - это гамма-лучи, т. е. поток нейтронов, которые выдел€ютс€ с момента запуска цепной реакции. Ќо € думаю, что работа с неактивным обогащенным ураном тоже далеко не укрепл€ет здоровье и не улучшает аппетит.

√амма-лучи - это электромагнитное излучение. “ипа –ентгеновского, только еще выше частота колебаний или короче длина волны.
ј нейтроны и их потоки в виде излучени€ - это отдельна€ элементарна€ частитца.
Ёто € к тому, что между ними ставить "т.е." нельз€. √амма-лучи и поток нейтронов это не тоже самое.
Ќу и дл€ всех еще добавлю
Ѕета-излучение - это простой поток электронов. ≈го очень быстро остановит обычный воздух, не говор€ об материалах.
јльфа-излучение - это поток €дер гели€, т.е. два протона и два нейтрона в св€зке.

—пасибо. –азве€ли мое заблуждение. biggrin
—амарска€ область > —амара [ссылка]
1 / 0
 
 
 
 
 
 
Barret
ƒата:
(17 €нвар€ 2016 17:45)
#11
я еще добавлю про радиацию и облучение - почитайте про "банановый эквивалент". ћного чего нового и развеивающего разного рода заблуждени€ и опасени€ про радиацию узнаете.
 ому лень читать сообщу, что речь идет о природной радиоактивности кали€, который находитс€ внутри клетки любого организма, т.к. жизнь - это разница концентраций кали€ и натри€ внутри клетки и снаружи ее.
“омск [ссылка]
0 / 0
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

»нформаци€

 
 
 
 
 
 
 
 
 

ќставл€ть свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
ѕожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. “акже вы можете войти на сайт, использу€ существующий профиль в социальных сет€х (¬контакте, ќдноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Ќаверх