Nukleáris fűtőanyag - fizikai enciklopédia
JG közé tartoznak az ilyen nuklidok to- kölcsönhatásban neutronok osztva a kibocsátási legalább két neutron, és ezenkívül, rendelkeznek a nukleáris Phys. ingatlan biztosítása a kritikus tömeget valós Geom. a méret a reaktormagból. Követelmények kielégíteni Ya a páros-páratlan aktinida magok (páros számú protonok és a neutronok száma páratlan) t. H. A természetes izotóp 235 U, Art. az U 233 izotópok, 239 Pu, 241 Pu, 243 Pu, to- osztani az egész spektrumát neutron energiák kezdve a termikus, és képesek létrehozni láncreakció Division. Még akkor is,-aktinida magok (természetes izotópok 238 U, 232 Th, Art. Isotopes 232 U, 234 U, 236 U, 240 Pu, 242 Pu és mtsai.) Osztható csak neutronok energiája 1 MeV vagy több. Ezekkel izotópok nem lehetséges, hogy hozzon létre egy láncreakció miatt az alacsony valószínűsége és elosztjuk Wed. A neutron hozam. Azonban során neutropenia. trón befogják a magot képes alakítjuk hasadó izotópok. Így. Ez igazi lehetőséget kínál körülbelül egy n d s o és o n s t egy YG, és visszaadja azt a tüzelőanyag-ciklus (zárt üzemanyag ciklus).
Naib. érték lejátszás, a Ya-va van a természetes izotópok 238 U és 232 Th (ábra. 1), to- formájában történő felszívódását neutronok nem létező a természetben izotóp 239 Pu és 233 U (kb W o r o m e n o I . g). Természetes urán DOS. Ez áll a 238 U, és csak 0,714 tömeg% az izotóp 235 U. Természetes tórium, majdnem teljes egészében a 232 Th. Kiindulási anyagként lejátszás szigetek Ya, az izotópok 238 U és 232 Th kapott címeket. „Üzemanyag”. Hatékonyság lejátszás szigetek Ya, a hányados meghatározása. lejátszás Island Apt. egyenlő az arány a száma reprodukált Ya volt száma „égett” az időben, és lényegében független a neutron energetich. Reaktor spektrum. A termikus reaktorok Ap nem haladja meg a 0,5-0,8. Számának növelése használt természetes urán miatt lejátszására szigetek termikus reaktorok legfeljebb 2 tömeg%. A gyorsreaktorok Ap> 1, amely tökéletesebb lejátszásához YG és a szinte teljes felhasználása minden bányásznak urán és a tórium és a jövőben (lásd. Breeders).
Ábra. 1. láncok transzformációk 238 U - 239 Pu és 232 Th - 233 U.
Ha elosztjuk aktinidával atommagok energia szabadul fel 200 MeV per hasadás. Ez az energia eloszlik az emittált nucleus fragmentumok és a feltörekvő részecskék. Kb. 90% -os energia (kinetikus. Energia fragmentumok és részecskék) hővé alakul. Ennek eredményeként a osztódó 1 g 235 U áll 1 MW. nap energiát. Energetich. ekvivalens 1 g plutónium megfelel 1 tonna olajat.
A tórium (232 Th), mint a nyersanyag előállítására hasadóképes U 233 magok nem találtak alkalmazást több. okok miatt: 232 Th nem képez gazdag betétek, a technológia a kihúzását ércből nehezebb; Ezen túlmenően, a 232 Th, valamint 233 U 232 U izotóp ad, hogy-nek a bomlási képez g-aktív magok (212 Bi, 208 Tl), a romló sugárzás. Ya, a tulajdonságok (ábra. 2).
Nukleáris fűtőanyag. J., tiszta formában nem lehet használni egy nukleáris reaktorban az alacsony olvadáspontú ráta ry. Chem. aktivitás, korrózió instabilitás, a magas sp. energia és mások. okok miatt. Tartalmú anyag a hasadó nuklidok, és kell helyezni egy a tüzelőanyag-mag elemek (FE) a reaktorban mag nevezzük. I n d e r s n m egy m L m és kb. Ez jelenti a sugárzás és kémiailag stabil készítmény. Éghető alkatrészek az üzemanyag egy viszonylag kis része.
Ábra. 2. A lánc radioaktív bomlás 232 U.
Szerint a kémiai. üzemanyag-készítmény lehet fém (U, Pu, ötvözetek), vagy kerámia, alkalmazásával tartós kémiai feltételek a reaktorban. vegyületek (oxidok, karbidok, nitridek és mások.). Az emelkedés mértékét együttható. lejátszás Island nukleáris üzemanyag található a nyomvonalat. sorrendben: (U, Pu) O2. (U, Pu) C, (U, Pu) N, ötvözetek. Az előnyök a kerámia. üzemanyag: high-pa olvadási sebesség, kompatibilitás, az anyagok és a hűtőfolyadék kagyló FE. A hátrányok közé tartozik a hővezető képessége kisebb, mint a ötvözetek fokozott neutronbefogási, és az alacsony szilárdságú. Táblázatban. azt mutatja, bizonyos tulajdonságai a tüzelőanyag szobahőmérsékleten D.
Naib. Széles körben használják dioxid üzemanyag. A reaktorok a folyékony fémmel. hűtés tűnik optimális felhasználását urán-nitrid és urán-plutónium üzemanyag. Azt is vizsgálja a lehetőségét, hogy a fém blokk. Üzemanyag a ötvözött formában U-Pu-Zr és mások. A tüzelőanyag a tüzelőanyag-elem általában homogén. Néha használják t. N. diszperzió vagy mátrix, üzemanyag, ha a tüzelőanyag szemcsék (általában a kerámia) tartalmazza inert mátrixba (hasadó) hígítószert, amelynek jó a nukleáris és a mechanikai tulajdonságok, és az elfogadható hővezető.
Jelentős hatással a élettartamát a tüzelőanyag és fűtőelemek van egy nem egyenletes az energiát a mag, a neutron mezők meghatározza a torzítás által bevezetett szabályozó rudak (tranziens teljesítmény állapot) és a neutron szivárgás a reaktormagból térfogata, és a „kiégés” J. fragmentumok megfelelő izomtömeg-akkumuláció az üzemanyag.
„Burnout” YG eléri 2-6 tömeg% termikus reaktor, és több mint 10% - a gyors tenyésztő reaktorok. Ez vezet egy lényeges változást az üzemanyag tulajdonságait: A magasan slagging bekövetkezik neutronok nuklidok viselő nemstacionárius jellegű változik kristályos. Üzemanyag szerkezet, csökkentett olvadási hőmérséklet változhat Teplofiz. és szilárdsági jellemzőkkel, és így tovább. d. A felhalmozódása és hozama a kémiai üzemanyag. illékony aktív elemek bomlásához vezethet tulajdonságok FE anyagok. A fém blokk. üzemanyag-kompozíciók felhalmozódó a darabokat tartalmazza a kristályos. rács típusú vagy bevezetik a helyettesítő, majd elkülönítjük a feleslegben fázisok. Amikor hasadási kapcsolódó elemek a Chem. vegyületek szabadulnak O2 ill. C, N2. 3/4 egyik, amely egyesíti a töredezettség elemekkel, hogy mehet szilárd oldatba mátrixba üzemanyag, majd elkülönítjük a feleslegben fázisok. Egy különleges szerepe van a gáz hasadási termékek - xenon és kripton, létrehozta a felhalmozási eszköz. túlnyomás a pórusokat, a tüzelőanyag és a burkolat. Ennek eredményeként ezek a folyamatok, van egy általános „duzzanat” a tüzelőanyag anyag körülbelül 0,4 és 2,5% közötti per 1% égett aktinidák függően a besugárzási körülmények és típusa a tüzelőanyag-összetételben.
Nem egyenletes az energia, időfüggő. hatalmi állam, alakítás és lebomlási tulajdonságainak tüzelőanyagok - DOS. jelenségek meghatározó a megengedett feszültségszint a kagyló és élettartamát a tüzelőanyag és a fűtőelemek. Diszperziós metallokeramich. és a fémkerámia üzemanyag-kompozíciók javíthatja erőforrás „teljesítmény” fűtőelemek.
Zárt nukleáris üzemanyag-ciklus. Között DOS. nukleáris üzemanyag-ciklus, továbbá a szakterületre. közlekedés rudopererabatyvayuschie bányák és gyárak, termelési szigetek uránizotóp szétválasztó, pro-wah fűtőelemek és fűtőelemek (FA) a természetes és a keringő üzemanyag, a nukleáris energetich. reaktorrendszerek, radiohit. növények újrafeldolgozó kiégett fűtőelemek és a tüzelőanyag frakcionált radiohit radioizotópok a hulladékot. pro-in, beállítás az ideiglenes keményítési ellenőrzött hulladék tárolási halmok (ábra. 3).
Ábra. 3. Az urán és urán-plutónium üzemanyagciklusokkal zamknutyeyadernye.
1%) - kisebb aktinidák és nek- fragmentumok, pl. 99 Tc, 129 I, 150 Gd felezési kezdve tíz több száz ezer vagy több év -. Tartósan megtartják nagy aktivitással, és nem lehetett eltemetve Geol. kialakulását a Földön. Az ilyen radionuklidok vannak kitéve extrakciós frakcionálásával és átalakítása hulladék (transzmutáció) az osztódó vagy rövid életű izotópok besugárzással spec. atomreaktorok. Használata gyors reaktorok lehetővé teszi a teljes elég „égnek” a aktinidák, valamint elpusztítja a aktinidáknak keletkező termikus reaktor miatt eff. alakítja át őket elválasztó nus-Lida.
A regenerált zárt urán üzemanyag cikluson újrafelhasználása felhalmozódik jelentős száma vah izotópok 234 U, 236 U (ballaszt) csökkenti a nukleáris üzemanyag jellemzőit, és 232 U, károsan befolyásolja a sugárzás. tulajdonságait. Hasznosítási művelet. jellemzőit úgy regenerálhatjuk uránizotóp elválasztást követő transzmutáció ballaszt.