Ядерное топливо — это материалы, которые подвергаются ядерному делению на атомных электростанциях. В этой статье подробно рассматривается широкий спектр примеров ядерного топлива.
Некоторые из примеров ядерного топлива:
- Уран-233
- Уран-235
- Плутоний-239
- Диоксид урана
- Смешанное оксидное топливо
- ТРИГА топливо
- Актинидное топливо
- Расплавленный плутоний
- Нитрид урана
- Карбид урана
- Расплавленное солевое топливо
- Водные растворы солей уранила
- Жидкие металлы
- Топливо реактора с водой под давлением
- Топливо кипящего реактора
- CANDU топливо
- Магнокс топливо
- ТРИСО топливо
- КВАДРИЗО топливо
- Топливо, устойчивое к авариям
- Отработавшее ядерное топливо
- Топливо, связанное натрием
Давайте обсудим каждый из вышеперечисленных подробно.
Примеры ядерного топлива: подробные пояснения
Уран-233
Уран-233 использовался в качестве ядерного топлива в нескольких типах реакторов, и при делении одного атома урана-233 выделяется 197.9 МэВ (мегаэлектронвольт) энергии. Это также делящийся изотоп урана, который производится из тория с помощью нейтронного облучения.
Уран-235
Уран-235 является наиболее широко используемым ядерным топливом почти во всех ядерных реакторах. Атом урана-235 состоит из 92 протонов и 143 нейтронов. Когда движущийся нейтрон захватывается ядром U-235, происходит деление, что приводит к высвобождению большего количества нейтронов, а также к генерированию энергии. Высвобожденный нейтрон сталкивается с большим количеством ядер U-235, и, следовательно, происходит цепная реакция с выделением огромного количества энергии.
Кредиты изображений: Flickr
Плутоний-239
Плутоний-239, изотоп плутония, также широко используется в ядерных вооружениях помимо урана. Ядерное деление атома плутония-239 генерирует около 207.1 МэВ энергии. Вероятность деления плутония-239 выше, чем у урана-235.
Диоксид урана
Диоксид урана представляет собой оксидное ядро, полученное из нитрата уранила. Несколько легководных реакторов, реакторов с газовым охлаждением и других реакторов широко используют диоксид урана в качестве топлива. Диоксид урана имеет значительные преимущества перед другими видами топлива, такими как сплавы металлического урана, из-за его относительно высокой температура плавления и химическая стабильность в воде.
Смешанное оксидное топливо
Смешанное оксидное топливо, или широко известное как МОХ-топливо, представляет собой смесь плутония и природного или обедненного урана. Это топливо используется в качестве альтернативы урановому топливу (низкообогащенному) в легководных реакторах в энергетике. Это топливо позволяет производить электроэнергию из военных источников путем сжигания оружейного плутония.
ТРИГА топливо
Топливо TRIGA представляет собой металлическое топливо, преимущество которого перед оксидными топливами заключается в его более высокой теплопроводности. TRIGA используется в учебных, исследовательских, изотопных реакторах, реакторах General Atomics. Топливным компонентом является гидрид урана-циркония, который имеет отрицательный температурный коэффициент реактивности топлива. Это означает, что реактивность снижается при повышении температуры активной зоны.
Кредиты на изображения: Wikimedia Commons
Актинидное топливо
Актинидное топливо используется в реакторах на быстрых нейтронах. Захват нейтронов урана и плутония в реакторе на быстрых нейтронах приводит к образованию актиноидов, которые можно использовать в качестве ядерного топлива. Актиниды широко используются в ядерных реакторах.
Расплавленный плутоний
Расплавленный плутоний имеет большой отрицательный температурный коэффициент реактивности. В реакторах на быстрых нейтронах используется расплавленный плутоний.
Нитрид урана
Нитрид урана обладает лучшей теплопроводностью, чем оксид урана, и, кроме того, обладает высокой теплопроводностью. температура плавления. Нитрид урана используется в качестве топлива в основном в реакторах, спроектированных НАСА. Кроме того, нитрид урана представляется многообещающим топливом, устойчивым к авариям.
Карбид урана
Карбид урана характеризуется высокой термической проводимость и высокая температура плавления. Оба эти свойства делают его привлекательным топливом. Отсутствие кислорода в топливе делает его идеальным топливом для быстрых реакторов с газовым охлаждением. Встречается в основном в виде гранул или таблеток. В последней конструкции ядерных тепловых ракет использовалось топливо из карбида урана.
Расплавленное солевое топливо
Расплавленное солевое топливо представляет собой вид жидкого топлива, в котором ядерное топливо растворено в жидком солевом теплоносителе. Топливо используется в виде очень горячей фторидной или хлоридной соли, а не в виде твердых веществ, как это обычно бывает. Это дает преимущество в двух формах: он может действовать как топливо, а также как охлаждающая жидкость.
Водные растворы солей уранила
Небольшие исследовательские реакторы, такие как водные гомогенные реакторы (AHR), используют раствор ураниловой соли в воде, т. е. в качестве топлива здесь используется водный раствор. Чаще всего растворные реакторы используются для производства медицинских изотопов, и этот метод потенциально выгоден. Основными причинами использования растворных реакторов являются их низкая стоимость, небольшая критическая масса, внутренняя пассивная безопасность и упрощенные характеристики обращения с топливом, обработки и очистки.
Жидкие металлы
Топливо из жидких металлов может встречаться в виде сплава урана-хрома или сплава урана-железа.
Топливо реактора с водой под давлением
Топливом, используемым в водо-водяных реакторах, является обогащенный уран. Реактор состоит из пучков цилиндрических стержней. Связки содержат топливо. Эти реакторы были первоначально разработаны для силовых установок атомных подводных лодок во время и после Второй мировой войны. Уровень обогащения урана в PWR несколько выше, чем в реакторе с кипящей водой.
Кредиты изображений: Flickr
Топливо кипящего реактора
В реакторах с кипящей водой используется обогащенный уран, аналогичный реактору с водой под давлением, но уровень обогащения меньше по сравнению с PWR. Реактор содержит около 370-800 тепловыделяющих сборок или пучков. Реакторы с кипящей водой считаются вторым наиболее часто используемым ядерным реактором для выработки электроэнергии после реактора с водой под давлением.
CANDU топливо
Природный уран является ядерным топливом в реакторах CANDU. Природный уран в основном состоит из 0.7% урана-235, а остальные 99.3% составляют уран-238. CANDU конкретно подразумевает Canada Deuterium Uranium и состоит из топливных пучков.
Магнокс топливо
Реакторы Magnox или неокисляющие магниевые реакторы имеют в качестве топлива природный уран в металлической форме и консервированы сплавом магния. Графит используется в качестве замедлителя в этом реакторе, что позволяет использовать природный уран в качестве топлива.
ТРИСО топливо
Топливо TRISO представляет собой трехструктурное топливо с изотропными частицами и является разновидностью топлива с микрочастицами. Частицы TRISO заключены в маленькие графитовые гранулы. Каждая частица TRISO содержит ядро из урана, углерода и кислородного топлива. Топлива TRISO более устойчивы к окислению, коррозии, нейтронному облучению, высоким температурам по сравнению с другими видами топлива и, следовательно, безопасны.
Кредиты изображений: Flickr
КВАДРИЗО топливо
Топливо с четырехкратным изотропным покрытием или топливо QUADRISO, в котором частица TRISO окружена выгорающим ядом, подобным карбидному слою. Такое расположение управляет избыточной реактивностью.
Кредиты на изображения: Wikimedia Commons
Топливо, устойчивое к авариям
Устойчивое к авариям топливо — это инновация, направленная на улучшение характеристик топлива в реакторах в аварийных условиях. Они могут расширить меры безопасности для атомных станций, выдержать потерю активного охлаждения в активной зоне реактора, улучшить характеристики атомной электростанции.
Отработавшее ядерное топливо
Отработавшее ядерное топливо представляет собой смесь урана, плутония, продуктов деления и трансплутониевых металлов. Радиационная опасность отработавшего ядерного топлива снижается при его радиоактивные компоненты распадаются.
Топливо, связанное натрием
Топливо, связанное натрием, содержит натрий между оболочкой и таблеткой. Преимущество натриевой связи заключается в снижении температуры топлива. Это топливо чаще всего используется в быстрых реакторах с натриевым жидкометаллическим теплоносителем.
