Jadrové palivo pre jadrové elektrárne. Jadrové elektrárne

Použitie jadrového paliva v reaktoroch na výrobu tepelnej energie má množstvo dôležitých vlastností vzhľadom na fyzikálne vlastnosti a jadrovú povahu procesov. Tieto vlastnosti určujú špecifiká jadrovej energie, charakter jej technológie, špeciálne prevádzkové podmienky, ekonomické ukazovatele a vplyv na životné prostredie. Určujú tiež hlavné vedecké, technické a inžinierske problémy, ktoré sa musia vyriešiť rozsiahlym vývojom spoľahlivej, ekonomickej a bezpečnej jadrovej technológie.

Najdôležitejšie vlastnosti jadrového paliva, ktoré sa prejavujú v jeho energetickom využití:

1. vysoký kalorická hodnota, t.j. uvoľnenie tepla na jednotku hmotnosti separovaných nuklidov;

2. nemožnosť úplného „spálenia“ (štiepenia) všetkých štiepnych nuklidov na jednorazový pobyt paliva v reaktore, od r. v aktívnej zóne reaktora je vždy potrebné mať kritické množstvo paliva a je možné „spáliť“ len tú časť, ktorá presahuje kritické množstvo;

3. schopnosť čiastočnej, za určitých podmienok, úplnej a dokonca rozšírenej reprodukcie (konverzie) štiepnych nuklidov, t.j. získavanie sekundárneho jadrového paliva z množiacich sa jadrových materiálov (238 U a 232 Th);

4. „spaľovanie“ jadrového paliva v reaktore nevyžaduje oxidačné činidlo a nie je sprevádzané nepretržitým vypúšťaním produktov „spaľovania“ do životného prostredia;

5. proces štiepenia je súčasne sprevádzaný akumuláciou rádioaktívnych produktov štiepenia s krátkou a dlhou životnosťou, ako aj produktov rozpadu, dlho konzervovanie vysoký stupeň rádioaktivita. Palivo ožiarené v reaktore a použité v ňom má teda extrémne vysokú rádioaktivitu a v dôsledku toho rozpadové teplo, čo spôsobuje zvláštne ťažkosti pri manipulácii s ožiareným jadrovým palivom;

6. reťazová reakcia štiepenia jadrového paliva je sprevádzaná uvoľňovaním obrovských tokov neutrónov. Vplyvom vysokoenergetických neutrónov (E>0,1 MeV) v ožiarených konštrukčných materiáloch reaktora (palivový plášť, časti palivových článkov, zariadenia v reaktore, nádoba), ako aj v chladive a materiáloch biologickej ochrany, v r. plynná atmosféra vypĺňajúca priestor medzi reaktorom a jeho biologickou ochranou sa mnohé chemicky stabilné (nerádioaktívne) prvky menia na rádioaktívne. Existuje takzvaná indukovaná aktivita.

Vysoká kapacita jadrového paliva generovať teplo je spôsobená významnou vnútrojadrovou energiou uvoľnenou pri každom štiepení ťažkého atómu uránu alebo plutónia. Pri spaľovaní fosílnych palív prebiehajú chemické oxidačné procesy sprevádzané relatívne nízkym uvoľňovaním energie.

Pri spaľovaní (oxidácii) atómu uhlíka sa v súlade s reakciou C + O 2 → CO 2 uvoľní na každý akt interakcie asi 4 eV energie, kým pri štiepení jadra atómu uránu 235 U. + n → X 1 + X 2, asi 200 MeV energie na štiepnu udalosť. Takéto vysoko koncentrované uvoľňovanie energie na jednotku hmotnosti vedie k obrovskému tepelnému namáhaniu. Teplotný rozdiel pozdĺž polomeru palivového prvku dosahuje niekoľko stoviek stupňov.

Okrem toho materiály jadra podliehajú enormnému dynamickému a radiačnému zaťaženiu v dôsledku prúdenia chladiacej kvapaliny a silného radiačného účinku na palivo a konštrukčné materiály tokov ionizujúceho žiarenia s vysokou hustotou. Najmä radiačné pôsobenie rýchlych neutrónov spôsobuje značné radiačné poškodenie v konštrukčných materiáloch reaktora (krehnutie, napučiavanie, zvýšené tečenie). Preto materiály používané v reaktoroch podliehajú špeciálne požiadavky. Jedným z nich je najvyšší stupeň čistoty od nečistôt (takzvané materiály jadrovej kvality). Vďaka tomu je prierez interakcie a absorpcie (čo je dôležité pre udržanie štiepnej reťazovej reakcie) neutrónov materiálmi minimálny.

Úroveň požiadaviek na zloženie a vlastnosti materiálov používaných pri výstavbe reaktorov sa ukázala byť taká vysoká, že iniciovala vývoj množstva nových a pokrokových technológií výroby špeciálnych materiálov a polotovarov, ako aj špeciálnych metódy a prostriedky na kontrolu ich kvality. V súčasnosti je vyvinutá a zvládnutá technológia na priemyselnú výrobu takých materiálov, ako je berýlium, grafit jadrovej čistoty, ťažká voda, zliatiny zirkónu a nióbu, vápenatý kov, bór a žiaruvzdorné nehrdzavejúce ocele, bór obohatený o 10 V izotopy a prvky vzácnych zemín.

Vysoký obsah kalórií spôsobuje prudké zníženie hmotnosti aj fyzikálnych objemov jadrového paliva potrebného na výrobu daného množstva energie. Skladovanie a preprava suroviny (chemický koncentrát prírodného uránu) a hotového paliva si teda vyžadujú relatívne nízke náklady. Dôsledkom toho je nezávislosť umiestnenia jadrových elektrární od oblasti výroby a výroby jadrového paliva, čo výrazne ovplyvňuje výber ekonomicky výhodnej geografickej polohy výrobných síl. V tomto zmysle možno hovoriť o univerzálnej povahe jadrového paliva. Jeho jadrovo-fyzikálne vlastnosti sú všade rovnaké a ekonomika použitia prakticky nezávisí od vzdialenosti od spotrebiteľa. Schopnosť nespájať polohu jadrových elektrární s miestom výroby a výroby jadrového paliva umožňuje ich ekonomicky optimálne rozmiestniť po celej krajine a priblížiť ich čo najbližšie k spotrebiteľom elektrickej a tepelnej energie. V porovnaní s elektrárňami na fosílne palivá jadrové elektrárne nepociťujú ťažkosti spojené so sezónnymi klimatickými podmienkami pri dodávkach a dodávkach paliva. Jadrové materiály vyťažené z podložia a podstupujúce spracovanie je možné skladovať na ľubovoľný počet rokov pri veľmi nízkych nákladoch bez toho, aby boli potrebné veľké a drahé skladovacie zariadenia.

Potreba opakovanej cirkulácie jadrového paliva v palivovom cykle a nemožnosť jeho úplného spálenia pri jednorazovom pobyte v reaktore je daná potrebou zachovania štiepnej reťazovej reakcie. Samostatná reťazová reakcia v jadre je možná len vtedy, ak je v ňom kritické množstvo štiepneho materiálu v danej konfigurácii a za určitých podmienok na spomalenie a pohltenie neutrónov. Preto na získanie tepelnej energie v reaktore pri prevádzke na projektovanom výkone po danú dobu je potrebné mať v jadre určitý nadbytok štiepnych nuklidov nad kritickú hmotnosť. Tento prebytok vytvára rezervu reaktivity aktívnej zóny reaktora, ktorá je potrebná na dosiahnutie stanoveného alebo vypočítaného vyhorenia paliva. Spaľovanie jadrového paliva v jadre reaktora sa nazýva proces utrácania štiepnych nuklidov, primárnych a sekundárnych, v dôsledku štiepenia počas ich interakcie s neutrónmi. Vyhorenie je zvyčajne určené množstvom uvoľnenej tepelnej energie alebo množstvom (hmotnosťou) separovaných nuklidov na jednotku hmotnosti paliva naloženého do reaktora. Preto, aby sa v reaktore spálilo určité množstvo uránu, je potrebné naplniť ho palivom s výrazne väčšou hmotnosťou ako je kritická. V tomto prípade, po dosiahnutí špecifikovanej hĺbky vyhorenia, keď je rezerva reaktivity vyčerpaná, je potrebné vymeniť vyhorené palivo za čerstvé, aby sa zachovala reťazová štiepna reakcia. Požiadavka neustále udržiavať v aktívnej zóne reaktora veľkú masu jadrového paliva, navrhnutú na dlhú dobu prevádzky na zabezpečenie daného výkonu, spôsobuje značné jednorazové náklady na zaplatenie prvej nálože paliva a následných dávok pripravených na doplnenie paliva. Toto je jeden z podstatných a zásadných rozdielov medzi podmienkami využívania jadrového paliva v elektrárňach v porovnaní s organickým palivom.

Vyhoreté palivo odstránené z aktívnej zóny však bude obsahovať značné množstvo štiepnych materiálov a úrodných nuklidov významnej hodnoty. Toto palivo sa po chemickom vyčistení zo štiepnych produktov môže vrátiť do palivového cyklu na opätovné použitie. Množstvo štiepnych nuklidov vo vyhoretom palive, ktoré zostane nevyužité počas jeho jednorazového pobytu v reaktore, závisí od typu reaktora a od druhu paliva a môže predstavovať až 50 % pôvodne zaťažených. Prirodzene, takýto cenný „odpad“ treba využiť. Na tento účel špeciálne technické prostriedky a zariadenia na skladovanie, prepravu a chemické zhodnocovanie vyhoreného paliva (SFA). Štiepne materiály extrahované z SFA sa môžu vrátiť a opakovane cirkulovať cez reaktory a palivové elektrárne jadrový priemysel: rádiochemické závody, ktoré zabezpečujú regeneráciu (čistenie produktov štiepenia a nečistôt) paliva vyloženého z reaktora a jeho návrat do palivového cyklu po nevyhnutnom dodatočnom obohatení štiepnymi nuklidmi; oceliarne na výrobu nových palivových článkov, v ktorých sa regenerované palivo pridáva do čerstvého, neožiareného v reaktoroch. teda charakteristický znak prívod paliva v jadrová energia je technická možnosť a nutnosť návratu do cyklu (recyklu) nevyužitá v podmienkach jediného pobytu v reaktore štiepne a fertilné izotopy uránu a plutónia. Na zabezpečenie nepretržitej dodávky paliva sa vytvárajú potrebné kapacity podnikov palivového cyklu. Možno ich považovať za podniky, ktoré uspokojujú „vlastné potreby“ jadrovej energetiky ako odvetvia. Koncepcia rozvoja jadrovej energetiky na báze množivých reaktorov jadrového paliva je založená na možnosti recyklácie uránu a plutónia. Okrem toho recyklácia uránu a plutónia výrazne znižuje potrebu prírodného uránu a kapacity na obohacovanie uránu pre tepelné neutrónové reaktory, ktoré v súčasnosti dominujú v rozvíjajúcom sa jadrovom priemysle. Pokiaľ nedochádza k prepracovaniu vyhoreného paliva, nedochádza k recyklácii uránu a plutónia. To znamená, že tepelné reaktory môžu byť poháňané iba čerstvým palivom získaným z vyťaženého a spracovaného uránu, zatiaľ čo vyhorené palivo sa bude skladovať.

Šľachtenie jadrového paliva prebieha takmer v každom reaktore určenom na výrobu energie, ktorý spolu so štiepnymi materiálmi obsahuje úrodné suroviny (238 U a 232 Th). Ak neberieme do úvahy hypotetický prípad použitia superobohateného (~ 90 %) uránového paliva pre niektoré špeciálne reaktory, tak vo všetkých jadrových reaktoroch používaných v energetike dôjde k čiastočnému a za určitých podmienok úplnému a dokonca rozšírená reprodukcia jadrového paliva - izotopov plutónia, ktoré majú rovnako vysokú výhrevnosť ako 235 U. Plutónium možno oddeliť od vyhoreného paliva v chemických spracovateľských závodoch v čistej forme a použiť na výrobu zmiešaného uránovo-plutóniového paliva. Možnosť výroby plutónia v akomkoľvek tepelnom neutrónovom reaktore umožňuje kvalifikovať akúkoľvek jadrovú elektráreň ako dvojúčelový podnik: vyrába nielen tepelnú a elektrickú energiu, ale aj vyrába nové jadrové palivo- plutónium. Úloha plutónia sa však prejavuje nielen jeho akumuláciou vo vyhoretom palive. Významná časť výsledných štiepnych izotopov plutónia podlieha štiepeniu v reaktore, čím sa zlepšuje palivová bilancia a prispieva k zvýšenému spaľovaniu paliva naloženého do aktívnej zóny. Najvhodnejšie je podľa dnešných predstáv použitie plutónia v reaktoroch s rýchlymi neutrónmi, kde umožňuje získať prírastok kritickej hmotnosti a tým aj zaťaženie oproti 235 U o 20-30% a získať veľmi vysoké koeficienty presahujúce jednotu.reprodukcia. Použitie plutónia v palivovej záťaži tepelných neutrónových reaktorov, hoci neumožňuje dosiahnuť významný nárast kritickej hmotnosti a také vysoké rýchlosti rozmnožovania ako v rýchlych neutrónových reaktoroch, vytvára veľký efekt zvýšením zdrojov jadrového paliva. .

V jadrovej energetike sú okrem uránu príležitosti na rozvoj tóriových palivových cyklov. Prirodzený izotop 232 Th sa zároveň používa na výrobu 233 U, ktorý je svojimi jadrovými vlastnosťami podobný 235 U. V súčasnosti však ťažko očakávať nejaké významnejšie využitie cyklu urán-tórium v jadrovej energetike. . Vysvetľuje to skutočnosť, že 232 Th, podobne ako 238 U, je len úrodný, ale nie štiepny materiál a technológia spracovania tória má množstvo špecifické vlastnosti a ešte nebol vyvinutý v priemyselnom meradle. O prírodný urán zároveň zatiaľ nie je núdza. Okrem toho sa v skladoch neustále hromadí odpadový urán pripravený na použitie ako úrodný materiál v množivých reaktoroch.

Absencia potreby oxidačného činidla na výrobu energie je jednou z kľúčových environmentálnych výhod využívania jadrovej energie v porovnaní s uhľovodíkmi. Emisie plynu z jadrových elektrární sú spôsobené najmä potrebami ventilačných systémov stanice. Na rozdiel od jadrových elektrární sa do ovzdušia ročne dostanú milióny kubických metrov spalín. Patria sem predovšetkým oxidy uhlíka, dusíka a síry, ktoré ničia ozónovú vrstvu planéty a vytvárajú veľkú záťaž pre biosféru priľahlých území.

Žiaľ, okrem výhod jadrovej energie existujú aj nevýhody. Medzi ne patrí najmä vznik produktov štiepenia a aktivácie pri prevádzke jadrového reaktora. Takéto látky interferujú s prevádzkou samotného reaktora a sú rádioaktívne. Objem vyprodukovaného rádioaktívneho odpadu je však obmedzený (rádovo menej ako odpad z tepelných elektrární). Okrem toho existujú osvedčené technológie na ich čistenie, extrakciu, úpravu, bezpečné skladovanie a likvidáciu. Množstvo rádioaktívnych izotopov extrahovaných z vyhoreného paliva sa aktívne používa v priemyselných a iných technológiách. O ďalší vývoj technológie na prepracovanie SFA sú perspektívne aj pre ťažbu štiepnych produktov z nej – prvkov vzácnych zemín veľkej hodnoty.

Výber z knihy: "Jadrová energetika. Pýtali ste sa? My odpovedáme!"

Akatov A. A., Koryakovsky Yu. S. 2012

Prečo Rusko potrebuje jadrový priemysel?

Historicky hlavným dôvodom vzniku jadrového priemyslu v našej krajine bolo vytvorenie jadrových zbraní. Bola to významná potreba? V roku 1945 dali Spojené štáty americké zhodením jadrových hlavíc na Hirošimu a Nagasaki jasne najavo, kto je na svetovej scéne „vedúci“. Mestá ZSSR mohli pokojne zdieľať osud Japoncov, aj keď sa to teraz môže zdať prehnané. IN čo najskôr naši vedci dokázali vytvoriť svoje vlastné jadrové zbrane a obnoviť rovnováhu síl, ale takmer paralelne so sférou jadrovej obrany sa začala rozvíjať jadrová energia, začali sa stavať jadrové elektrárne určené na výrobu elektriny prostredníctvom štiepnej reťazovej reakcie . Postupne „mierový“ atóm nahradil „vojenský“ atóm a v súčasnosti naša krajina nepotrebuje vyvíjať jadrové náboje pre zbrane. Tak teraz najdôležitejšia úloha priemysel je poskytovať ruským spotrebiteľom elektrinu tvárou v tvár rastúcemu nedostatku energie.

Kedy dala priemyselný prúd prvá jadrová elektráreň v histórii ľudstva?

V oblasti mierového využitia atómová energia predbehli sme Američanov: prvá jadrová elektráreň dala priemyselný prúd 27. júna 1954. Táto udalosť sa konala neďaleko Moskvy - v meste Obninsk, na území Fyzikálneho energetického inštitútu. A.I. Leipunsky. Prvá jadrová elektráreň, „stará dáma“, ako ju volali v posledných rokoch prevádzky, úspešne fungovala 48 rokov a bola zastavená relatívne nedávno, v roku 2002. Ústav fyziky a energetiky existuje dodnes, je jedným z najväčších vedeckých centier naša krajina.

Je jadrové palivo len urán?

Samozrejme, že nie. Takmer na celom svete sa používa jadrové palivo na báze uránu obohateného o takzvaný štiepny izotop – urán-235. Obsah uránu-235 v uráne, z ktorého sa vyrába palivo, je 3-5% a zvyšných 95-97% je neštiepny urán-238. Kovový urán sa však do reaktorov nevkladá, mení sa na oxid (UO2), z ktorého sa lisujú pelety. Tablety sú umiestnené v kovových rúrach, ktoré sa nazývajú palivové články alebo palivové tyče. Palivové články sú spojené do palivových kaziet (FA). Palivové kazety sú moduly, ktoré sa vkladajú do reaktora alebo sa z neho vykladajú pri výmene paliva.

Čo je to „cyklus jadrového paliva“?

V tomto prípade rozprávame sa nie o matematickom alebo fyzickom koncepte cyklu. V priemysle sa cyklus bežne označuje ako skupina podnikov, ktoré spolu úzko súvisia. Napríklad takto: výrobok vyrobený jedným z podnikov je surovinou pre iný podnik. V jadrovom priemysle sa vytvorila skupina odvetví, ktoré riešia problémy súvisiace s výrobou a používaním jadrového paliva. Práca podnikov jadrového palivového cyklu je organizovaná nasledovne. Najprv sa z útrob vyťaží uránová ruda, urán sa očistí od nepotrebných nečistôt, obohatí sa o požadovaný izotop (urán-235) a prevedie sa do formy vhodnej na „spaľovanie“ v jadrovom reaktore – do formy jadrového paliva. Už niekoľko rokov palivo v reaktore „pracuje“, vďaka čomu jadrová elektráreň vyrába sa elektrina, jadrové ľadoborce a ponorky sa plavia po moriach a oceánoch a vedci robia nové objavy. Po umiestnení do reaktora je palivo (teraz nazývané vyhorené jadrové palivo) vysoko rádioaktívne a obsahuje cenné zložky, ktoré vznikli počas jadrovej reakcie. Musí sa bezpečne spracovať, izolovať cenné materiály a výsledný rádioaktívny odpad previesť do bezpečnej formy a zakopať. Tieto úlohy riešia aj podniky, ktoré sú súčasťou jadrového palivového cyklu. Ruská federácia príslušné výrobné zariadenia sa zlúčia do holdingu Atomenergo.

Prečo ľudia bohatnú, vieme. Prečo je urán obohatený?

V jadrovom reaktore prebieha samoudržiavacia reťazová reakcia jadrového štiepenia. Deje sa to takto: neutrón vstúpi do jadra uránu-235, rozdelí sa na dve časti a vyžaruje 2-3 neutróny, ktoré spadnú do susedných jadier uránu-235, tie sa tiež rozdelia - a reakcia sa podporí. Ale ak je v blízkosti málo takýchto jadier, neutróny sa do nich nemusia dostať - a reakcia neprebehne. Výkon jadrového reaktora je teda určený koncentráciou jadier uránu-235 v jadre. Prírodný urán obsahuje 99,3 % neštiepneho uránu 238 a len 0,7 % štiepneho uránu 235. A ak sa do reaktora vloží palivo z prírodného uránu, jadrová reakcia nebude pokračovať. Preto sa prírodný urán obohacuje, obsah uránu-235 sa upravuje na 3-5%. (Samotný urán sa samozrejme obohacovať nedá, je potrebná pomoc špecialistov.) Pre spravodlivosť treba povedať, že existujú reaktory, ktoré fungujú na palivo s prirodzeným obsahom uránu-235. Používajú ale ťažkú vodu, ktorej výroba si tiež vyžaduje určité náklady.

Koľko jadrových blokov je v Rusku a vo svete?

Naša krajina má 10 jadrových elektrární s 33 jadrovými blokmi. Podiel elektriny vyrobenej v ruských jadrových elektrárňach je asi 17% z celkového počtu a takmer sa zhoduje so svetovým priemerom - 15%. Všetky naše jadrové elektrárne, s výnimkou Bilibino, sa nachádzajú v európskej časti krajiny. Reaktory prvých jadrových elektrární sú pravidelne modernizované, aby boli v súlade s neustále sa sprísňujúcimi bezpečnostnými požiadavkami.V júli 2012 bolo na celom svete v prevádzke 433 jadrových blokov.

Sú rovnaké reaktory inštalované v ruských jadrových elektrárňach alebo nie?

Jadrovú energetiku našej krajiny reprezentujú najmä tri typy reaktorov:

RBMK (vysokovýkonný kanálový reaktor)

VVER (tlakovo chladený energetický reaktor)

BN (Fast Neutron Reactor) Reaktory typu RBMK sú inštalované v jednoslučkových jadrových elektrárňach s vodným chladivom. Ako moderátor neutrónov používajú grafit, preto sa tieto reaktory nazývajú aj uránovo-grafitové reaktory. V jadrovej elektrárni Bilibino mladší bratia Reaktory RBMK - EGP s podobným princípom činnosti Reaktory typu VVER pracujú v dvojokruhových jadrových elektrárňach; voda cirkuluje v prvom aj druhom okruhu. Tieto reaktory sa nazývajú vodou chladené reaktory, pretože voda je súčasne chladivom aj moderátorom neutrónov. Novopostavené bloky budú vybavené reaktormi VVER novej generácie, výkonnejšími a bezpečnejšími.A stále máme len jeden reaktor BN, hoci v najbližších rokoch bude spustený aj druhý veľký reaktor s rýchlymi neutrónmi. Ale tieto typy reaktorov sú budúcnosťou, pretože umožňujú úplnejšie využitie zásob uránu.

Ako dlho jadrové palivo „pracuje“ v reaktore?

Uránové palivo naložené do reaktora funguje 3-4 roky. Na ročnú prevádzku veľkého jadrového bloku je potrebných len niekoľko desiatok ton nízko obohateného uránu. Pre porovnanie, uhoľná stanica, ktorá vyrába ekvivalentné množstvo elektriny, spotrebuje päť vlakov uhlia, ale nie za rok, ale ... za deň.

Prečo nenahradiť jadrové elektrárne „veternými mlynmi“?

Veterná energia je príliš rozptýlená a ťažko sa zbiera. Má zmysel inštalovať "veterné mlyny" v tých regiónoch, kde fúka stabilný silný vietor. Sú to púšte, morské pobrežia a u nás zaberajú len 10 % rozlohy krajiny. A to hovoríme spravidla o odľahlých územiach, odkiaľ je k najbližšiemu spotrebiteľovi elektriny veľmi ďaleko. Samozrejme, tento druh energie nie je „zakázaný“. Na mape Ruska sú oblasti, kde je naozaj vhodné inštalovať veterné elektrárne. Ale zatiaľ nie sú schopné vyriešiť problém zásobovania energiou v celej krajine a najmä v rozsahu veľkých metropol.

Zastavme všetky jadrové elektrárne!

Po Černobyľská nehoda a nedávna nehoda v jadrovej elektrárni Fukušima-I v Japonsku, v spoločnosti koloval názor, že ak by sa odstavili reaktory vo všetkých jadrových elektrárňach, výrazne by sa tým znížili riziká. Ľudia, ktorí si to myslia, však zabúdajú dôležitá úloha Jadrové elektrárne v zásobovaní veľkých regiónov energiou. Leningradská JE napríklad vyrába tretinu elektriny spotrebovanej v Severozápadnom federálnom okruhu. Čím to nahradiť? Stále zvyšovať spaľovanie plynu, vykurovacieho oleja, uhlia? To bude znamenať dodatočné environmentálne, ekonomické a dopravné riziká. A ešte niečo: odstavením všetkých jadrových elektrární neznížime, ale naopak, zvýšime radiačné riziká. Problém vyhoretého jadrového paliva a nahromadeného rádioaktívneho odpadu nikam nezmizne, ale bude len narastať, keďže odstavenú jadrovú elektráreň nemožno ponechať napospas osudu. Súčasne bude potrebné spustiť niekoľko zložitých a nákladných programov vyraďovania jadrových blokov, vrátane čistenia objektov od rádioaktívnej kontaminácie a demontáže zariadení, ktoré sú silným zdrojom žiarenia. A výsledný rádioaktívny odpad nemožno hodiť na skládku – riešenie si bude vyžadovať aj otázka, kam ho umiestniť.

Koľko špecialistov riadi prevádzku pohonnej jednotky?

Ak porovnáme jadrovú elektráreň a človeka, potom reaktor možno nazvať srdcom a ovládací panel bloku (BCR) mozog. Odtiaľto operátori - špičkoví profesionáli - riadia procesy prebiehajúce v reaktore, prevádzku parnej turbíny a energetického bloku ako celku. Sú tri a každý sedí na svojom diaľkovom ovládači. Okrem toho je v dispečingu umiestnený vedúci blokovej zmeny alebo jeho zástupca, ktorí sa však priamo nepodieľajú na riadení, skôr vykonávajú funkciu pozorovateľov s právom zasiahnuť, napríklad pri chybe. zistené pri činnostiach prevádzkovateľa. Len 4-5 ľudí. Zdá sa, že to na takú zodpovednú úlohu nestačí? V západných jadrových elektrárňach však podobné funkcie vykonávajú len dvaja zamestnanci, pričom množstvo úloh sa presúva na automatizáciu.

Ako rýchlo sa dá odstaviť jadrový reaktor?

Doslova za dve sekundy. V dizajne akéhokoľvek reaktora sú takzvané havarijné tyče. Počas normálnej prevádzky sa vyberajú z aktívnej zóny reaktora a zavesia sa nad ňu. Keď príde poplach, tyče doslova spadnú vlastnou váhou, čím sa okamžite zastaví reťazová reakcia v jadrovom palive. Mimochodom, v čase havárie v Černobyle systém fungoval rádovo pomalšie. Odstavenie reaktora v roku 1986 trvalo 14 sekúnd, čo bol jeden z dôvodov, prečo sa nehode nedalo zabrániť. Získali sme ponaučenia a vykonalo sa veľa práce na zlepšení núdzovej ochrany, aby sa v budúcnosti zabránilo podobnej situácii.

Je pravda, že jadrové palivo po použití v reaktore svieti?

Áno, tento fascinujúci pohľad je možné pozorovať, ak je vyhorené palivo vo vode. Vonkajšie to vyzerá ako modrá svätožiara obklopujúca palivové kazety, vertikálne inštalované pod vrstvou tmavej vody v hĺbke niekoľkých metrov. Zdá sa, že palivo je osvetlené reflektormi, ale v skutočnosti to tak nie je. Rýchle elektróny emitované jadrovým palivom sa pohybujú rýchlosťou presahujúcou rýchlosť svetla vo vode a vyžarujú v modrej oblasti spektra. Tento jav sa nazýva Čerenkovovo-Vavilovovo žiarenie a vyskytuje sa dokonca aj v pevných priehľadných médiách. Jadrové palivo nežiari vo vzduchu.

Koľko odpadu vzniká v jadrových elektrárňach?

Nie veľmi: za rok prevádzky veľkého energetického bloku dostaneme 100 – 200 metrov kubických pevného rádioaktívneho odpadu (SRW) a približne rovnaké množstvo kvapalného rádioaktívneho odpadu (RAO). Zdroje tuhý odpad- kontaminované časti a materiály, použité zariadenia okruhu reaktora, kontaminovaný odev, náradie, handry používané na utieranie a pod. Zdroj tekutého odpadu - malé úniky rádioaktívnej vody používanej ako chladivo, ako aj vodných roztokov používaných na čistenie rádioaktívne kontaminovaných vybavenie, odpadových vôdšpeciálna bielizeň a pod. Primárny objem tekutého odpadu je navyše pomerne vysoký – okolo 10 000 metrov kubických ročne. Preto sa odparujú, v dôsledku čoho sa počiatočné množstvo zníži o desiatky a dokonca stovky krát.

A aká je situácia s odpadom v iných podnikoch jadrového palivového cyklu?

Najväčšie množstvo rádioaktívneho odpadu vzniká pri ťažbe uránu. Sú to skládky hlušiny a odpad z rádiometrického triedenia. Nie je v nich takmer žiadny urán. A hoci množstvo takéhoto odpadu je veľké - viac ako päťdesiat tisíc metrov kubických, za predpokladu ročná práca tisíc megawattový reaktor – nemali by sme zabúdať, že tieto odpady sú nízkoaktívne, to znamená, že sú prakticky bezpečné. Ak je ich skladovanie správne organizované, potom takáto hlušina nepredstavuje hrozbu pre obyvateľstvo a životné prostredie. Okrem toho sú v našej krajine iba v Krasnokamensku (Trans-Bajkalské územie).

V ktorej fáze jadrového palivového cyklu vzniká najnebezpečnejší odpad?

V štádiu prepracovania vyhoretého jadrového paliva. Treba poznamenať, že čerstvé palivo nepredstavuje radiačnú hrozbu: uránové palivové tablety môžete držať v rukách. Keď sa však v reaktore štiepi urán, vznikajú štiepne produkty a mnohé z nich predstavujú vážnu radiačnú hrozbu. Nebezpečenstvo, ktoré z nich vychádza, sa však časom výrazne znižuje. Takže 40 rokov po vybratí z reaktora sa množstvo rádioaktívnych produktov v porovnaní s originálom tisíckrát zníži. Okrem toho objem vysokoaktívnych odpadov vznikajúcich pri prepracovaní vyhoreného paliva predstavuje veľmi malý zlomok (menej ako 1 %) z celkového množstva rádioaktívneho odpadu vznikajúceho vo všetkých fázach jadrového palivového cyklu. Ak sa zohľadní aj hlušina, potom podiel vysokoaktívneho odpadu nepresiahne 0,01 %. Vysokoaktívny odpad je vitrifikovaný a jeho objem v celej histórii prepracovania vyhoreného jadrového paliva v Rusku na jedného obyvateľa našej krajiny je porovnateľný s objemom golfovej loptičky.

Ako sa nakladá s odpadom z jadrových elektrární?

Prvou etapou je ich prísne účtovanie a vyberanie. Účtovníctvo je nevyhnutné na zaistenie bezpečnosti vzhľadom na neprípustnosť, aby sa rádioaktívne látky dostali do životného prostredia a dokonca aj do rúk teroristov. Preto sa systém účtovania a kontroly rádioaktívnych látok a rádioaktívneho odpadu v Rusku dostal na národnú úroveň.Druhou etapou je kompaktifikácia, maximálne zníženie objemu odpadu. Tekutý odpad sa odparuje, pevný odpad sa lisuje a spaľuje. Tým sa znižujú náklady na ich skladovanie a konečnú izoláciu Treťou etapou je úprava, kedy sa odpad premiestňuje do chemicky stabilného, environmentálne bezpečného stavu. Odpad s nízkou rádioaktivitou je možné skladovať v sudoch a kontajneroch nebezpečné materiály sú k dispozícii spoľahlivejšie matrice: bloky cementu, bitúmenu alebo skla. Poslednou fázou je preprava rádioaktívneho odpadu do špecializovaných skladovacích zariadení a následne do konečného izolačného zariadenia.

Máme sa báť dovozu rádioaktívneho odpadu do našej krajiny z iných štátov?

V súlade s platnými zákonmi je dovoz rádioaktívneho odpadu na územie našej krajiny zakázaný. Do Ruska je povolené dovážať len vyhorené zdroje ionizujúceho žiarenia a vyhorené jadrové palivo vyrobené u nás a vrátené na základe medzivládnej dohody. Je však nesprávne nazývať vyhorené palivo odpadom z jedného jednoduchého dôvodu: odpad sú tie materiály, ktoré úplne vyčerpali svoj užitočný zdroj, v ktorom nie je nič cenné. Na vyhoreté palivo, ktoré obsahuje nespálený urán, plutónium, súbor ďalších izotopov, ktoré sa dajú využiť v geológii, medicíne, poľnohospodárstvo, priestor a pod., to neplatí. Je zdrojom cenných produktov a možno ho znovu použiť.

Prečo sú rádioaktívne látky nebezpečné?

Rádionuklidy (rádioaktívne jadrá), prírodné aj technogénne, sa líšia od stabilných jadier tým, že sa môžu spontánne premeniť na jadrá iných prvkov. V tomto prípade jadro vyžaruje žiarenie, alebo, ako to odborníci nazývajú, ionizujúce žiarenie. Žiarenie spôsobuje určité poškodenie buniek, čo spôsobuje odchýlky v ich práci. Je pravda, že bunky úspešne bojujú s týmto účinkom, ak sú dávky žiarenia malé. Navyše, pri absencii obvyklého radiačného pozadia je telo utláčané, imunita je znížená. Ale ak je tok žiarenia silný, bunky odumierajú, čo vedie k narušeniu funkcií orgánov a tkanív. Je potrebné poznamenať, že v našom bežnom živote je pravdepodobnosť, že spadneme pod taký silný účinok žiarenia, ktorý ovplyvňuje zdravie, extrémne malá. V bežnom živote priemerný Rus dostáva zo všetkých zdrojov dávku žiarenia 25-50-krát nižšiu, ako je minimálna dávka, pri ktorej sú zaznamenané aspoň malé škodlivé účinky.

Povedzte nám o pracovných podmienkach v uránových baniach. Je to nebezpečné?

Uveďme najprv historický príklad týkajúci sa obdobia pred objavením fenoménu rádioaktivity. Stredovekí baníci z južného Saska často ochoreli a predčasne zomierali na pľúcnu patológiu, menej často však trpeli chorobami kĺbov, pretože pili vodu z banského pôvodu s obsahom uránu. Samozrejme, nikto o tom nevedel. Preto niet divu, že v minulosti bola práca v uránových baniach nebezpečným biznisom a výskyt chorôb v uránových baniach bol pomerne vysoký. Začali zisťovať, o čo ide, a dospeli k záveru: dôvodom je vysoká koncentrácia prírodného rádioaktívneho plynu – radónu, ktorý je nepostrádateľným spoločníkom uránových ložísk. Keď pochopili problém, napísali „recept“ - na zabezpečenie dobrého vetrania baní. To malo pozitívny vplyv a teraz podľa štatistík nie je úmrtnosť pracovníkov v ťažbe uránu vyššia ako v ťažobných podnikoch v iných odvetviach.

Sú ožarovaní iba jadroví pracovníci? Alebo nie?

A v iných odvetviach môžu pracovníci dostať zvýšenú dávku žiarenia. Ropný a plynárenský komplex sa tu „vyznamenal“ v najväčšej miere. Podstatou problému je, že spolu s ropou a plynom sa zo zeme získavajú aj prírodné rádioaktívne látky, ako napríklad rádium. Tieto izotopy sa ukladajú na vnútorných povrchoch potrubí, čerpadiel, nádrží a vedú k výraznému zvýšeniu radiačného pozadia. Keď sa tento problém podrobne zaoberal, zistilo sa, že dávky, ktoré dostávajú zamestnanci podnikov vyrábajúcich ropu, na niektorých miestach prekračujú maximálne dávky pre personál JE a treba brať do úvahy milióny ton ropného kalu v súlade s domácimi normami. ako rádioaktívny odpad.

Koľko mi jadrová elektráreň prispieva na ročnú dávku?

Odborníci pozorne študovali tento problém a boli prekvapení. Príspevok všetkých podnikov jadrového priemyslu, následkov radiačných havárií a testov jadrových zbraní k dávke priemerného Rusa je asi 0,3%. Okrem toho zostáva toto číslo spravodlivé pre regióny, v ktorých sa nachádzajú jadrové elektrárne. Zvyšok sú prírodné zdroje a lekársky výskum. Výnimkou sú oblasti kontaminované v dôsledku radiačných havárií, ale aj tam je „atómový“ príspevok nižší ako medicínska zložka.

Pravdepodobnosť havárie v jadrovej elektrárni je malá, no stále nie nulová. Ako to "vynulovať"?

Pravdepodobnosť havárie v akomkoľvek veľkom priemyselnom zariadení sa nikdy nebude rovnať nule – to vie každý, kto sa vyzná v predmete matematickej štatistiky. V súlade s kánonmi tejto disciplíny môže dôjsť k akejkoľvek udalosti s jednou alebo druhou pravdepodobnosťou: existuje dokonca pravdepodobnosť (hoci veľmi malá) smrti z meteoritu. Inými slovami, nie je v našej moci „anulovať“ možnosť nehody, ale môžeme ju urobiť zanedbateľnou. V jadrových elektrárňach vo výstavbe je pravdepodobnosť veľkej radiačnej havárie 10–7 na reaktor za rok. To je porovnateľné s pravdepodobnosťou pádu lietadla na náš dom, ak nie meteoritu. Nebojíte sa bývať vo vlastnom? moderné projekty Bezpečné sú aj preto, že sú vybavené inovatívnymi technickými riešeniami na zabránenie úniku rádioaktívnych látok mimo stanice aj v prípade ťažkej havárie.

Ako sa zachovať v prípade radiačnej havárie?

Po prvé, bolo by pekné uistiť sa, že k havárii s únikom radiácie skutočne došlo a informácie o nej nie sú „kačicou“, keďže takéto provokácie sa stali viackrát. Ich počet prudko klesol po otvorení webovej stránky russianatom.ru, ktorá zobrazuje informácie online zo senzorov systému monitorovania radiácie podnikov Rosatom. Ak dôjde k nehode, je potrebné dôkladne uzavrieť okná a dvere, zabezpečiť prívod vody, nosiť respirátory alebo gázové obväzy na ochranu pred rádioaktívnymi aerosólmi, počúvať rádio, užívať lieky s obsahom jódu v súlade s pokynmi a počkať na ukončenie poplachu alebo ak sa situácia vyvíja nepriaznivo, evakuáciu .

Prečo potrebujeme „jódovú profylaxiu“?

Jedným z nebezpečných rádioaktívnych izotopov vznikajúcich počas prevádzky jadrového reaktora je jód-131. Je schopný selektívne sa hromadiť v štítnej žľaze, orgáne zodpovednom za produkciu dvoch dôležitých hormónov a porucha štítnej žľazy ovplyvňuje fungovanie organizmu ako celku.Jódová profylaxia je nasledovná: ľudia, ktorí upadli do zóna rádioaktívnej kontaminácie prijať obyčajný jód: stabilný obsiahnutý v lieku, vytláča rádioaktívny jód zo štítnej žľazy, a jeho expozícia je výrazne znížená. Môžete si vziať lekárenský alkoholový roztok jódu zriedením niekoľkých kvapiek vo vode alebo mlieku, ale je lepšie použiť prípravky obsahujúce jód. Napríklad tablety jodidu draselného.Hrozba jódom-131 našťastie nie je dlhodobá. Polčas rozpadu tohto izotopu je cca 8 dní, to znamená, že pár desiatok dní po uvoľnení jeho koncentrácia klesá na bezpečné hodnoty.Na záver rada. V prípade provokácie nepite jód! Boli zaznamenané prípady, keď ľudia v dôsledku neopodstatnených klebiet o havárii v jadrovej elektrárni vypili toľko alkoholového roztoku jódu, že bola potrebná lekárska starostlivosť.

Počul som, že alkohol odstraňuje rádioaktívne látky z tela. Je to tak?

Tento populárny názor mohol byť už dávno vykorenený, no, žiaľ, aktívne ho podporujú samotní nukleárni vedci. Za tým sa však neskrýva nič iné ako pohodlná výhovorka „myslieť za troch“. Rovnako tak niektorí ľudia s nádejou pozerajú do kalendára, či je dnes nejaký sviatok? Príbeh o výhodách alkoholu je založený na skutočných faktoch: alkohol skutočne interaguje s voľnými radikálmi – nebezpečnými zlúčeninami, ktoré vznikajú v bunkách pri vystavení žiareniu a pri vstupe rádioaktívnych látok do tela. Problémom je, že na dosiahnutie viac či menej výrazného účinku na ich neutralizáciu je potrebné vypiť toľko alkoholu, že to povedie k ťažkej otrave organizmu. Nesmieme zabúdať, že alkohol je jed. Na zníženie účinkov ožiarenia a odstránenie rádioaktívnych látok z tela boli vyvinuté špeciálne lieky - rádioprotektory. Neposkytujú také potešenie ako pitie alkoholických nápojov, no napriek tomu majú oveľa silnejší účinok.

Povedz mi o červenom lese. Je stále červený?

Pri havárii v jadrovej elektrárni v Černobyle oblak rádioaktívnych látok zahalil blízky les. Postihnuté boli najmä ihličnaté stromy. Listnaté druhy každý rok zhadzujú listy, a tak sa zbavujú rádionuklidov, zatiaľ čo pre smreky a borovice táto „možnosť“ nie je dostupná. V dôsledku toho stromy odumreli a ihličie sčervenalo. Fotografie „červeného lesa“ sa aktívne používajú ako argument, ktorý svedčí o nebezpečenstve jadrovej energie. Porovnajme si však fakty: v dôsledku najvážnejšej radiačnej havárie v dejinách ľudstva odumrelo 560 hektárov lesa, pričom „bežnou“ prácou závodu Noriľsk došlo k zničeniu stromov na tisícnásobne väčšej ploche – 600 tis. hektárov! Mimochodom, teraz sa namiesto „červeného lesa“ zelene háj a vtáky spievajú, hoci radiačné pozadie je tam výrazne zvýšené.

Jadrové palivo je materiál používaný v jadrových reaktoroch na uskutočnenie riadenej reťazovej reakcie. Je mimoriadne energeticky náročný a pre človeka nebezpečný, čo ukladá množstvo obmedzení na jeho používanie. Dnes zistíme, čo je palivo jadrového reaktora, ako sa klasifikuje a vyrába, kde sa používa.

Priebeh reťazovej reakcie

Počas jadrovej reťazovej reakcie sa jadro rozdelí na dve časti, ktoré sa nazývajú štiepne fragmenty. Súčasne sa uvoľní niekoľko (2-3) neutrónov, ktoré následne spôsobia štiepenie nasledujúcich jadier. Proces nastáva, keď neutrón vstúpi do jadra pôvodnej látky. Fragmenty štiepenia majú vysokú kinetickú energiu. Ich spomalenie v hmote je sprevádzané uvoľňovaním obrovského množstva tepla.

Fragmenty štiepenia sa spolu s produktmi ich rozpadu nazývajú štiepne produkty. Jadrá, ktoré sa štiepia s neutrónmi akejkoľvek energie, sa nazývajú jadrové palivo. Spravidla ide o látky s nepárnym počtom atómov. Niektoré jadrá sa štiepia čisto neutrónmi, ktorých energia je nad určitým prahom. Sú to prevažne prvky s párnym počtom atómov. Takéto jadrá sa nazývajú suroviny, keďže v momente záchytu neutrónov prahovým jadrom vznikajú palivové jadrá. Kombinácia paliva a suroviny sa teda nazýva jadrové palivo.

Klasifikácia

Jadrové palivo je rozdelené do dvoch tried:

prírodný urán. Obsahuje štiepne jadrá uránu-235 a surovinu urán-238, ktorá je schopná po zachytení neutrónov vytvárať plutónium-239.
Sekundárne palivo sa v prírode nenachádza. Okrem iného sem patrí plutónium-239, ktoré sa získava z paliva prvého typu, ako aj urán-233, ktorý vzniká pri zachytávaní neutrónov jadrami tória-232.

Z pohľadu chemické zloženie, existujú tieto druhy jadrového paliva:

Kov (vrátane zliatin);
oxid (napríklad U02);
karbid (napríklad PuC 1-x);
zmiešané;
Nitrid.

TVEL a TVS

Palivo pre jadrové reaktory sa používa vo forme malých peliet. Sú umiestnené v hermeticky uzavretých palivových článkoch (TVEL), ktoré sú následne spojené do niekoľkých stoviek palivových kaziet (FA). Na jadrové palivo sa kladú vysoké požiadavky na kompatibilitu s plášťom palivových tyčí. Mal by mať dostatočnú teplotu topenia a vyparovania, dobrú tepelnú vodivosť a nemal by sa výrazne zväčšovať objem pri ožiarení neutrónmi. Do úvahy sa berie aj vyrobiteľnosť výroby.

Aplikácia

Pre jadrové elektrárne a iné jadrové zariadenia palivo prichádza vo forme palivových kaziet. Môžu byť vložené do reaktora počas jeho prevádzky (na mieste vyhorených palivových kaziet), ako aj počas opravy. V druhom prípade sa palivové kazety menia vo veľkých skupinách. V tomto prípade sa úplne vymení iba tretina paliva. Najviac vyhorené zostavy sa vyložia zo strednej časti reaktora a na ich miesto sa uložia čiastočne vyhorené zostavy, ktoré sa predtým nachádzali v menej aktívnych oblastiach. V dôsledku toho sa namiesto nich inštalujú nové palivové kazety. Táto jednoduchá schéma preskupenia sa považuje za tradičnú a má množstvo výhod, z ktorých hlavnou je zabezpečenie rovnomerného uvoľňovania energie. Samozrejme, toto je podmienená schéma, ktorá dáva iba všeobecné myšlienky o procese.

Úryvok

Po odstránení vyhoreného jadrového paliva z aktívnej zóny reaktora sa vyhoreté jadrové palivo posiela do bazénu vyhoreného paliva, ktorý sa spravidla nachádza v blízkosti. Faktom je, že vyhorené palivové kazety obsahujú veľké množstvoštiepne fragmenty uránu. Po vyložení z reaktora obsahuje každý palivový článok asi 300 tisíc Curieových rádioaktívnych látok, ktoré uvoľňujú 100 kWh energie. Vďaka tomu sa palivo samo zohrieva a stáva sa vysoko rádioaktívnym.

Teplota nedávno vyloženého paliva môže dosiahnuť 300 °C. Preto sa uchováva 3-4 roky pod vrstvou vody, ktorej teplota sa udržiava v stanovenom rozsahu. Keď je palivo skladované pod vodou, rádioaktivita paliva a sila jeho zvyškových emisií klesá. Približne o tri roky neskôr už samoohrev palivových kaziet dosahuje 50–60°C. Potom sa palivo z bazénov vyberie a pošle na spracovanie alebo likvidáciu.

Kovový urán

Kovový urán sa ako palivo pre jadrové reaktory používa pomerne zriedka. Keď látka dosiahne teplotu 660 °C, nastáva fázový prechod sprevádzaný zmenou jej štruktúry. Jednoducho povedané, urán zväčšuje svoj objem, čo môže viesť k zničeniu palivového prvku. V prípade dlhodobého ožarovania pri teplote 200-500°C látka podlieha radiačnému rastu. Podstatou tohto javu je predĺženie ožiarenej uránovej tyče 2-3 krát.

Použitie kovového uránu pri teplotách nad 500 °C je náročné z dôvodu jeho napučiavania. Po štiepení jadra sa vytvoria dva fragmenty, ktorých celkový objem presahuje objem toho istého jadra. Časť štiepnych fragmentov predstavujú atómy plynu (xenón, kryptón atď.). Plyn sa hromadí v póroch uránu a vytvára vnútorný tlak, ktorý sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. V dôsledku zväčšovania objemu atómov a zvyšovania tlaku plynu začína jadrové palivo napučiavať. Ide teda o relatívnu zmenu objemu spojenú s jadrovým štiepením.

Sila napučiavania závisí od teploty palivových tyčí a vyhorenia. So zvyšujúcim sa vyhorením sa zvyšuje počet štiepnych fragmentov a so zvyšujúcou sa teplotou a vyhorením sa zvyšuje vnútorný tlak plynov. Ak má palivo vyššie mechanické vlastnosti, potom je menej náchylné na opuch. Kovový urán nie je jedným z týchto materiálov. Preto jeho použitie ako paliva pre jadrové reaktory obmedzuje hĺbku vyhorenia, ktorá je jednou z hlavných charakteristík takéhoto paliva.

Dopovaním materiálu sa zlepšujú mechanické vlastnosti uránu a jeho radiačná odolnosť. Tento proces zahŕňa pridanie hliníka, molybdénu a iných kovov. Vďaka dopantom sa zníži počet štiepnych neutrónov potrebných na jeden záchyt. Preto sa na tieto účely používajú materiály, ktoré slabo absorbujú neutróny.

Žiaruvzdorné zlúčeniny

Niektoré žiaruvzdorné zlúčeniny uránu sa považujú za dobré jadrové palivo: karbidy, oxidy a intermetalické zlúčeniny. Najbežnejším z nich je oxid uraničitý (keramický). Jeho teplota topenia je 2800 °C a jeho hustota je 10,2 g/cm3.

Keďže tento materiál nemá žiadne fázové prechody, je menej náchylný na napučiavanie ako zliatiny uránu. Vďaka tejto vlastnosti je možné teplotu vyhorenia zvýšiť o niekoľko percent. Zapnuté vysoké teploty ah keramika neinteraguje s nióbom, zirkónom, nehrdzavejúcou oceľou a inými materiálmi. Jeho hlavnou nevýhodou je nízka tepelná vodivosť - 4,5 kJ (m * K), čo obmedzuje špecifický výkon reaktora. Okrem toho je horúca keramika náchylná na praskanie.

Plutónium

Plutónium sa považuje za kov s nízkou teplotou topenia. Topí sa pri 640°C. Kvôli zlým plastickým vlastnostiam sa prakticky nedá obrábať. Toxicita látky komplikuje technológiu výroby palivových tyčí. V jadrovom priemysle sa opakovane pokúšali použiť plutónium a jeho zlúčeniny, ale neboli úspešné. Je nepraktické používať palivo pre jadrové elektrárne s plutóniom z dôvodu približne 2-násobného zníženia periódy zrýchlenia, čo nie je určené pre štandardné riadiace systémy reaktorov.

Na výrobu jadrového paliva sa spravidla používa oxid plutónium, zliatiny plutónia s minerálmi a zmes karbidov plutónia s karbidmi uránu. Vysoká mechanické vlastnosti a tepelná vodivosť sú rozptýlené palivá, v ktorých sú častice zlúčenín uránu a plutónia umiestnené v kovovej matrici z molybdénu, hliníka, nehrdzavejúcej ocele a iných kovov. Odolnosť voči žiareniu a tepelná vodivosť disperzného paliva závisí od materiálu matrice. Napríklad v prvej jadrovej elektrárni sa disperzné palivo skladalo z častíc zliatiny uránu s 9 % molybdénu, ktoré boli naplnené molybdénom.

Čo sa týka tóriového paliva, v súčasnosti sa nepoužíva pre ťažkosti pri výrobe a spracovaní palivových tyčí.

Baníctvo

Významné objemy hlavnej suroviny pre jadrové palivo – uránu – sú sústredené vo viacerých krajinách: Rusku, USA, Francúzsku, Kanade a Južnej Afrike. Jeho ložiská sa zvyčajne nachádzajú v blízkosti zlata a medi, takže všetky tieto materiály sa ťažia súčasne.

Zdravie ľudí pracujúcich v baníctve je vo veľkom ohrození. Faktom je, že urán je toxický materiál a plyny uvoľnené pri jeho ťažbe môžu spôsobiť rakovinu. A to aj napriek tomu, že ruda neobsahuje viac ako 1% tejto látky.

Potvrdenie

Výroba jadrového paliva z uránovej rudy zahŕňa také etapy ako:

Hydrometalurgické spracovanie. Zahŕňa lúhovanie, drvenie a extrakciu alebo sorpčnú extrakciu. Výsledkom hydrometalurgického spracovania je vyčistená suspenzia oxidu oxyuránového, diuranátu sodného alebo diuranu amónneho.
Konverzia látky z oxidu na tetrafluorid alebo hexafluorid používaný na obohatenie uránu-235.
Obohatenie látky odstreďovaním alebo plynnou tepelnou difúziou.
Premena obohateného materiálu na oxid, z ktorého sa vyrábajú „tabletky“ palivových tyčí.

Regenerácia

Počas prevádzky jadrového reaktora nemôže palivo úplne vyhorieť, preto sa reprodukujú voľné izotopy. V tejto súvislosti sú vyhoreté palivové tyče predmetom regenerácie na účely opätovného použitia.

Dnes je tento problém vyriešený procesom Purex, ktorý pozostáva z nasledujúcich krokov:

Rozrezanie palivových tyčí na dve časti a ich rozpustenie v kyseline dusičnej;
Čistenie roztoku zo štiepnych produktov a častí škrupiny;
Izolácia čistých zlúčenín uránu a plutónia.

Vzniknutý oxid plutóniový sa potom využíva na výrobu nových jadier a urán sa používa na obohacovanie alebo aj na výrobu jadier. Prepracovanie jadrového paliva je zložitý a nákladný proces. Jeho cena má významný vplyv na ekonomická realizovateľnosť využívanie jadrových elektrární. To isté možno povedať o likvidácii odpadu z jadrového paliva nevhodného na regeneráciu.

Jadrová energia je moderný a rýchlo sa rozvíjajúci spôsob výroby elektriny. Viete, ako sú usporiadané jadrové elektrárne? Aký je princíp fungovania jadrovej elektrárne? Aké typy jadrových reaktorov dnes existujú? Pokúsime sa podrobne zvážiť schému prevádzky jadrovej elektrárne, ponoriť sa do štruktúry jadrového reaktora a zistiť, aký bezpečný je atómový spôsob výroby elektriny.

Ako je organizovaná jadrová elektráreň?

Každá stanica je uzavretá oblasť ďaleko od obytnej oblasti. Na jeho území sa nachádza niekoľko budov. Najdôležitejšou budovou je budova reaktora, vedľa nej je turbínová hala, z ktorej je reaktor riadený, a bezpečnostná budova.

Schéma je nemožná bez jadrového reaktora. Atómový (jadrový) reaktor je zariadenie jadrovej elektrárne, ktoré je určené na organizovanie reťazovej reakcie štiepenia neutrónov s povinným uvoľňovaním energie v tomto procese. Aký je však princíp fungovania jadrovej elektrárne?

Celý reaktorový blok je umiestnený v budove reaktora, veľkej betónovej veži, ktorá ukrýva reaktor a v prípade havárie bude obsahovať všetky produkty jadrovej reakcie. Táto veľká veža sa nazýva kontajnment, hermetický plášť alebo kontajnment.

Kontajnmentová zóna v nových reaktoroch má 2 hrubé betónové steny – škrupiny.
Vonkajší plášť s hrúbkou 80 cm chráni oblasť kontajnmentu pred vonkajšími vplyvmi.

Vnútorný plášť s hrúbkou 1 meter 20 cm má vo svojom zariadení špeciálne oceľové laná, ktoré zvyšujú pevnosť betónu takmer trojnásobne a nedovolia, aby sa konštrukcia rozpadla. Z vnútornej strany je obložený tenkým plechom zo špeciálnej ocele, ktorý má slúžiť ako dodatočná ochrana kontajnmentu a v prípade havárie zabrániť úniku obsahu reaktora mimo priestor kontajnmentu.

Takéto zariadenie jadrovej elektrárne odolá pádu lietadla s hmotnosťou až 200 ton, zemetraseniu s magnitúdou 8, tornádu a cunami.

Prvý pretlakový kryt bol postavený v americkej jadrovej elektrárni Connecticut Yankee v roku 1968.

Celková výška kontajnmentu je 50-60 metrov.

Z čoho je vyrobený jadrový reaktor?

Aby ste pochopili princíp fungovania jadrového reaktora, a teda princíp fungovania jadrovej elektrárne, musíte pochopiť komponenty reaktora.

aktívna zóna. Toto je oblasť, kde je umiestnené jadrové palivo (uvoľňovač tepla) a moderátor. Atómy paliva (najčastejším palivom je urán) vykonávajú reťazovú štiepnu reakciu. Moderátor je určený na riadenie procesu štiepenia a umožňuje vám vykonať požadovanú reakciu z hľadiska rýchlosti a sily.
Neutrónový reflektor. Reflektor obklopuje aktívnu zónu. Pozostáva z rovnakého materiálu ako moderátor. V skutočnosti ide o schránku, ktorej hlavným účelom je zabrániť neutrónov opustiť jadro a dostať sa do okolia.
Chladiaca kvapalina. Chladiaca kvapalina musí absorbovať teplo, ktoré sa uvoľnilo pri štiepení atómov paliva a odovzdať ho iným látkam. Chladivo do značnej miery určuje, ako je navrhnutá jadrová elektráreň. Najpopulárnejšou chladiacou kvapalinou je dnes voda.
Riadiaci systém reaktora. Senzory a mechanizmy, ktoré uvádzajú do činnosti reaktor jadrovej elektrárne.

Palivo pre jadrové elektrárne

Čo robí jadrová elektráreň? Palivo pre jadrové elektrárne sú chemické prvky s rádioaktívnymi vlastnosťami. Pre každého jadrové elektrárne takým prvkom je urán.

Z konštrukcie staníc vyplýva, že jadrové elektrárne pracujú na komplexnom zloženom palive a nie na čistom chemickom prvku. A aby ste mohli extrahovať uránové palivo z prírodného uránu, ktorý je naložený do jadrového reaktora, musíte vykonať veľa manipulácií.

Obohatený urán

Urán sa skladá z dvoch izotopov, to znamená, že obsahuje jadrá s rôznou hmotnosťou. Boli pomenované podľa počtu protónov a neutrónov izotop -235 a izotop-238. Výskumníci 20. storočia začali ťažiť urán 235 z rudy, pretože. bolo ľahšie rozložiť a premeniť. Ukázalo sa, že takéhoto uránu je v prírode len 0,7 % (zvyšné percentá išli na 238. izotop).

Čo robiť v tomto prípade? Rozhodli sa obohatiť urán. Obohacovanie uránu je proces, keď v ňom zostáva veľa potrebných izotopov 235x a málo zbytočných izotopov 238x. Úlohou obohacovačov uránu je vyrobiť takmer 100% urán-235 z 0,7%.

Urán je možné obohacovať pomocou dvoch technológií – plynovej difúzie alebo plynovej odstredivky. Na ich použitie sa urán extrahovaný z rudy premieňa na plynné skupenstvo. Vo forme plynu sa obohacuje.

uránový prášok

Obohatený plynný urán sa premieňa na pevné skupenstvo – oxid uraničitý. Tento čistý pevný urán 235 vyzerá ako veľké biele kryštály, ktoré sa neskôr rozdrvia na uránový prášok.

Uránové tablety

Uránové pelety sú pevné kovové podložky, dlhé niekoľko centimetrov. Na formovanie takýchto tabliet z uránového prášku sa zmieša s látkou - zmäkčovadlom, zlepšuje kvalitu lisovania tabliet.

Lisované podložky sa pečú pri teplote 1200 stupňov Celzia viac ako jeden deň, aby tablety dodali špeciálnu pevnosť a odolnosť voči vysokým teplotám. Spôsob, akým jadrová elektráreň funguje, priamo závisí od toho, ako dobre je uránové palivo stlačené a upečené.

Tablety sa pečú v molybdénových škatuliach, pretože. len tento kov je schopný sa neroztopiť pri „pekelných“ teplotách nad jeden a pol tisíc stupňov. Potom sa uránové palivo pre jadrové elektrárne považuje za pripravené.

Čo je TVEL a TVS?

Jadro reaktora vyzerá ako obrovský disk alebo potrubie s otvormi v stenách (v závislosti od typu reaktora), 5-krát väčšie ako ľudské telo. Tieto otvory obsahujú uránové palivo, ktorého atómy uskutočňujú požadovanú reakciu.

Je nemožné jednoducho hodiť palivo do reaktora, no, ak nechcete, aby došlo k výbuchu celej stanice a nehode s následkami pre niekoľko susedných štátov. Preto sa uránové palivo umiestňuje do palivových tyčí a potom sa zhromažďuje v palivových kazetách. Čo tieto skratky znamenajú?

TVEL - palivový prvok (nezamieňať s rovnakým názvom ruská spoločnosť ktorá ich produkuje). V skutočnosti ide o tenkú a dlhú zirkónovú trubicu zo zirkónových zliatin, do ktorej sa ukladajú uránové pelety. Práve v palivových tyčiach začnú atómy uránu medzi sebou interagovať a pri reakcii uvoľňujú teplo.

Zirkónium bolo zvolené ako materiál na výrobu palivových tyčí pre jeho žiaruvzdornosť a antikorózne vlastnosti.

Typ palivových článkov závisí od typu a konštrukcie reaktora. Štruktúra a účel palivových tyčí sa spravidla nemení, dĺžka a šírka rúrky sa môžu líšiť.

Stroj nakladá viac ako 200 uránových peliet do jednej zirkónovej trubice. Celkovo v reaktore súčasne pracuje asi 10 miliónov uránových peliet.
FA - palivová zostava. Pracovníci JE nazývajú palivové kazety zväzky.

V skutočnosti ide o niekoľko TVELov spojených dohromady. TVS je pripravený jadrové palivo, na čom jadrová elektráreň funguje. Sú to palivové kazety, ktoré sa vkladajú do jadrového reaktora. V jednom reaktore je umiestnených asi 150 - 400 palivových kaziet.
V závislosti od toho, v ktorom reaktore bude palivový súbor pracovať, majú rôzne tvary. Niekedy sú zväzky poskladané do kubického, niekedy do valcového, niekedy do šesťuholníkového tvaru.

Jedna palivová kazeta za 4 roky prevádzky vygeneruje rovnaké množstvo energie ako pri spaľovaní 670 uhoľných áut, 730 nádrží s zemný plyn alebo 900 nádrží naložených ropou.
Dnes sa palivové kazety vyrábajú najmä v továrňach v Rusku, Francúzsku, USA a Japonsku.

Aby bolo možné dodávať palivo pre jadrové elektrárne do iných krajín, palivové kazety sú utesnené v dlhých a širokých kovových rúrach, vzduch je z rúrok odčerpávaný a špeciálnymi strojmi dodávaný na palubu nákladných lietadiel.

Jadrové palivo pre jadrové elektrárne váži neúmerne veľa, tk. urán je jedným z najviac ťažké kovy na planéte. Jeho špecifická hmotnosť 2,5-krát viac ako oceľ.

Jadrová elektráreň: princíp činnosti

Aký je princíp fungovania jadrovej elektrárne? Princíp činnosti jadrových elektrární je založený na reťazovej reakcii štiepenia atómov rádioaktívnej látky – uránu. Táto reakcia prebieha v jadre jadrového reaktora.

Ak nejdete do detailov jadrovej fyziky, princíp fungovania jadrovej elektrárne vyzerá takto:
Po spustení jadrového reaktora sa z palivových tyčí odstránia absorbčné tyče, ktoré zabraňujú reakcii uránu.

Akonáhle sú tyče odstránené, uránové neutróny začnú navzájom interagovať.

Keď sa neutróny zrazia, na atómovej úrovni dôjde k minivýbuchu, uvoľní sa energia a zrodia sa nové neutróny, začne prebiehať reťazová reakcia. Tento proces uvoľňuje teplo.

Teplo sa prenáša do chladiacej kvapaliny. V závislosti od typu chladiacej kvapaliny sa mení na paru alebo plyn, ktoré roztáčajú turbínu.

Turbína poháňa elektrický generátor. Je to on, kto v skutočnosti vyrába elektrinu.

Ak postup nedodržíte, uránové neutróny sa môžu navzájom zrážať, až kým reaktor nevyhodí do vzduchu a celú jadrovú elektráreň rozhádže na márne kúsky. Proces riadia počítačové senzory. Zaznamenajú zvýšenie teploty alebo zmenu tlaku v reaktore a dokážu automaticky zastaviť reakcie.

Aký je rozdiel medzi princípom fungovania jadrových elektrární a tepelných elektrární (tepelných elektrární)?

Rozdiely v práci sú len v prvých fázach. V jadrových elektrárňach získava chladivo teplo štiepením atómov uránového paliva, v tepelných elektrárňach chladivo získava teplo spaľovaním organického paliva (uhlia, plynu alebo ropy). Potom, čo buď atómy uránu alebo plyn s uhlím uvoľnili teplo, sú schémy prevádzky jadrových elektrární a tepelných elektrární rovnaké.

Typy jadrových reaktorov

To, ako funguje jadrová elektráreň, závisí od toho, ako funguje jej jadrový reaktor. Dnes existujú dva hlavné typy reaktorov, ktoré sú klasifikované podľa spektra neurónov:
Pomalý neutrónový reaktor, nazývaný aj tepelný reaktor.

Na jeho prevádzku sa používa urán 235, ktorý prechádza fázami obohacovania, tvorby uránových tabliet atď. Dnes sú v drvivej väčšine pomalé neutrónové reaktory.
Rýchly neutrónový reaktor.

Tieto reaktory sú budúcnosťou, pretože pracujú na uráne-238, čo je v prírode tucet a nie je potrebné tento prvok obohacovať. Nevýhodou takýchto reaktorov sú len veľmi vysoké náklady na dizajn, konštrukciu a spustenie. Rýchle neutrónové reaktory dnes fungujú len v Rusku.

Chladivom v reaktoroch s rýchlymi neutrónmi je ortuť, plyn, sodík alebo olovo.

Pomalé neutrónové reaktory, ktoré dnes využívajú všetky jadrové elektrárne na svete, sú tiež vo viacerých typoch.

Organizácia MAAE (International Atomic Energy Agency) vytvorila vlastnú klasifikáciu, ktorá sa najčastejšie používa vo svetovom jadrovom priemysle. Keďže princíp činnosti jadrovej elektrárne do značnej miery závisí od výberu chladiva a moderátora, MAAE založila svoju klasifikáciu na týchto rozdieloch.

Z chemického hľadiska je oxid deutériový ideálny moderátor a chladivo, pretože jeho atómy najúčinnejšie interagujú s neutrónmi uránu v porovnaní s inými látkami. Jednoducho povedané, ťažká voda plní svoju úlohu s minimálnymi stratami a maximálnymi výsledkami. Jeho výroba však stojí peniaze, pričom je oveľa jednoduchšie použiť pre nás obvyklú „ľahkú“ a známu vodu.

Pár faktov o jadrových reaktoroch...

Zaujímavosťou je, že jeden reaktor jadrovej elektrárne sa stavia minimálne 3 roky!
Na stavbu reaktora potrebujete zariadenie, ktoré beží na elektrický prúd 210 kiloampérov, čo je miliónkrát viac ako prúd, ktorý dokáže zabiť človeka.

Jeden plášť (konštrukčný prvok) jadrového reaktora váži 150 ton. V jednom reaktore je 6 takýchto prvkov.

Tlakovodný reaktor

Ako funguje jadrová elektráreň vo všeobecnosti sme už zistili, aby sme si to „vybavili“ pozrime sa, ako funguje najpopulárnejší tlakový jadrový reaktor.
Na celom svete sa dnes používajú tlakovodné reaktory generácie 3+. Sú považované za najspoľahlivejšie a najbezpečnejšie.

Všetky tlakovodné reaktory na svete za všetky roky svojej prevádzky spolu už dokázali získať viac ako 1000 rokov bezproblémovej prevádzky a nikdy nezaznamenali vážne odchýlky.

Štruktúra jadrových elektrární založených na tlakovodných reaktoroch predpokladá, že medzi palivovými tyčami cirkuluje destilovaná voda ohriata na 320 stupňov. Aby sa zabránilo prechodu do parného stavu, udržiava sa pod tlakom 160 atmosfér. Schéma JE to nazýva primárna voda.

Ohriata voda vstupuje do parogenerátora a odovzdáva svoje teplo vode sekundárneho okruhu, po ktorej sa opäť „vracia“ do reaktora. Navonok to vyzerá tak, že potrubia primárneho vodného okruhu sú v kontakte s inými potrubiami - vodou druhého okruhu, odovzdávajú si teplo, ale vody sa nedotýkajú. Rúry sú v kontakte.

Tým je vylúčená možnosť preniknutia žiarenia do vody sekundárneho okruhu, ktorá sa bude ďalej podieľať na procese výroby elektriny.

Bezpečnosť jadrovej elektrárne

Keď sme sa naučili princíp fungovania jadrových elektrární, musíme pochopiť, ako je zaistená bezpečnosť. Projektovanie jadrových elektrární si dnes vyžaduje zvýšenú pozornosť bezpečnostným pravidlám.
Náklady na bezpečnosť jadrovej elektrárne predstavujú približne 40 % celkových nákladov samotnej elektrárne.

Schéma JE obsahuje 4 fyzické bariéry, ktoré zabraňujú úniku rádioaktívnych látok. Čo majú robiť tieto bariéry? V správnom čase vedieť zastaviť jadrovú reakciu, zabezpečiť neustály odvod tepla z aktívnej zóny a samotného reaktora a zabrániť úniku rádionuklidov z kontajnmentu (zóny kontajnmentu).

Prvou bariérou je sila uránových peliet. Dôležité je, aby sa vplyvom vysokých teplôt v jadrovom reaktore nezrútili. V mnohých ohľadoch to, ako funguje jadrová elektráreň, závisí od toho, ako boli uránové pelety „upečené“ v počiatočnej fáze výroby. Ak sa pelety uránového paliva pečú nesprávne, reakcie atómov uránu v reaktore budú nepredvídateľné.
Druhou bariérou je tesnosť palivových tyčí. Zirkónové trubice musia byť tesne utesnené, ak sa tesnosť poruší, tak sa v lepšom prípade poškodí reaktor a práca sa zastaví, v horšom všetko vyletí do vzduchu.
Treťou bariérou je pevná oceľová reaktorová nádoba a, (tá istá veľká veža – oblasť kontajnmentu), ktorá v sebe „drží“ všetky rádioaktívne procesy. Trup je poškodený - radiácia sa dostane do atmosféry.
Štvrtou bariérou sú tyče núdzovej ochrany. Nad aktívnou zónou sú na magnetoch zavesené tyče s moderátormi, ktoré dokážu pohltiť všetky neutróny za 2 sekundy a zastaviť reťazovú reakciu.

Ak sa napriek výstavbe jadrovej elektrárne s mnohými stupňami ochrany nepodarí v správnom čase ochladiť jadro reaktora a teplota paliva stúpne na 2600 stupňov, prichádza na rad posledná nádej bezpečnostného systému - takzvaný lapač taveniny.

Faktom je, že pri takejto teplote sa dno nádoby reaktora roztopí a všetky zvyšky jadrového paliva a roztavených štruktúr stekajú do špeciálneho „skla“ zaveseného nad jadrom reaktora.

Lapač taveniny je chladený a žiaruvzdorný. Je naplnená takzvaným „obetným materiálom“, ktorý postupne zastavuje štiepnu reťazovú reakciu.

Schéma JE teda zahŕňa niekoľko stupňov ochrany, ktoré takmer úplne vylučujú akúkoľvek možnosť havárie.

Jadrová elektráreň je komplexom potrebných systémov, zariadení, zariadení a štruktúr určených na výrobu elektrická energia. Stanica používa ako palivo urán-235. Prítomnosť jadrového reaktora odlišuje jadrové elektrárne od iných elektrární.

V jadrových elektrárňach existujú tri vzájomné premeny foriem energie

Jadrová energia

ide do tepla

Termálna energia

prechádza do mechanického

mechanická energia

prerobené na elektrické

1. Jadrová energia sa mení na teplo

Základom stanice je reaktor - konštrukčne vyčlenený objem, kde sa nakladá jadrové palivo a kde prebieha riadená reťazová reakcia. Urán-235 je štiepny s pomalými (tepelnými) neutrónmi. V dôsledku toho sa uvoľňuje obrovské množstvo tepla.

PARNÝ GENERÁTOR

2. Tepelná energia sa premieňa na mechanickú

Teplo je z aktívnej zóny reaktora odvádzané chladivom - kvapalnou alebo plynnou látkou, ktorá prechádza jeho objemom. Toto termálna energia používa sa na výrobu vodnej pary v parnom generátore.

GENERÁTOR ENERGIE

3. Mechanická energia sa premieňa na elektrickú energiu

Mechanická energia pary sa posiela do turbogenerátora, kde sa premení na elektrickú energiu a potom ide cez drôty k spotrebiteľom.

Z čoho je jadrová elektráreň vyrobená?

Jadrová elektráreň je komplex budov, v ktorých sa nachádza technologické vybavenie. Hlavná budova je hlavná budova, kde sa nachádza reaktorová hala. Nachádza sa v ňom samotný reaktor, záchytný bazén jadrového paliva, tankovací stroj (na tankovanie paliva), to všetko monitorujú operátori z blokovej dozorne (BCR).

Hlavným prvkom reaktora je aktívna zóna (1) . Nachádza sa v betónovej šachte. Povinnými súčasťami každého reaktora sú riadiaci a ochranný systém, ktorý umožňuje vykonávať zvolený režim riadenej štiepnej reťazovej reakcie, ako aj systém havarijnej ochrany - rýchle zastavenie reakcie v prípade núdzový. To všetko je namontované v hlavnej budove.

Je tu aj druhá budova, kde je umiestnená turbínová hala (2): parogenerátory, samotná turbína. Ďalej v technologickom reťazci sú kondenzátory a vysokonapäťové elektrické vedenia, ktoré presahujú areál stanice.

Na území sa nachádza budova na prekládku a skladovanie vyhoretého jadrového paliva v špeciálnych bazénoch. Okrem toho sú stanice vybavené prvkami obehový systém Chladiace veže (3) (betónová veža sa v hornej časti zužuje), chladiace jazierko (prírodné alebo umelé) a rozprašovacie bazény.

Čo sú jadrové elektrárne?

V závislosti od typu reaktora môžu mať jadrové elektrárne 1, 2 alebo 3 okruhy prevádzky chladiva. V Rusku sa najviac využívajú bypassové JE s reaktormi typu VVER (tlakovo chladený energetický reaktor).

JE S 1-SLUČKOVÝMI REAKTORMI

Jednookruhová schéma sa používa v jadrových elektrárňach s reaktormi typu RBMK-1000. Reaktor pracuje v bloku s dvoma kondenzačnými turbínami a dvoma generátormi. V tomto prípade je samotným varným reaktorom parný generátor, ktorý umožňuje použiť schému s jednou slučkou. Schéma s jednou slučkou je pomerne jednoduchá, ale rádioaktivita sa v tomto prípade rozširuje na všetky prvky bloku, čo komplikuje biologickú ochranu.

V súčasnosti sú v Rusku v prevádzke 4 jadrové elektrárne s jednoslučkovými reaktormi

JE S 2 SLUČKOVÝMI REAKTORMI

Dvojokruhová schéma sa používa v jadrových elektrárňach s vodou chladenými reaktormi typu VVER. Tlaková voda sa privádza do aktívnej zóny reaktora, ktorá sa ohrieva. Energia chladiacej kvapaliny sa v parogenerátore využíva na tvorbu nasýtenej pary. Druhý okruh je nerádioaktívny. Blok pozostáva z jednej 1000 MW kondenzačnej turbíny alebo dvoch 500 MW turbín s pridruženými generátormi.

V súčasnosti má Rusko 5 jadrových elektrární s reaktormi s dvojitou slučkou

JE S 3 SLUČKOVÝMI REAKTORMI

Trojslučková schéma sa používa v jadrových elektrárňach s rýchlymi neutrónovými reaktormi so sodíkovým chladivom typu BN. Na vylúčenie kontaktu rádioaktívneho sodíka s vodou je skonštruovaný druhý okruh s nerádioaktívnym sodíkom. Obvod sa teda ukáže ako trojkruhový.