Çok uzun zaman önce, blogumda, dünyanın en pahalı metali olan California-252'nin nasıl ve nerede üretildiğini zaten anlattım. Ancak bu süper pahalı maddenin üretimi, Dimitrovgrad'daki Atomik Reaktörler Bilimsel Araştırma Enstitüsü'nün (NIIAR) tek işi değil. 1970'lerden beri, Yakıt Teknolojileri Departmanı, granüler uranyum oksit üretmek ve halihazırda ışınlanmış nükleer yakıtı (silah sınıfı plütonyum dahil) işlemek için çevre dostu yöntemler geliştirdikleri bilim merkezinde faaliyet göstermektedir.

Ek olarak, burada yakıt tertibatları (FA) da üretilir - kontrollü bir nükleer reaksiyon nedeniyle bir reaktörde termal enerji üretmek için tasarlanmış cihazlar. Aslında, bunlar reaktör için pillerdir. Nasıl ve ne yapıldıkları hakkında, bu makalede anlatmak istiyorum. Yüksek düzeyde radyasyona sahip "sıcak" bir odanın tam içine bakacağız, nükleer yakıt uranyum oksidin neye benzediğini göreceğiz ve sıra dışı bir pencerede çift camlı bir pencerenin ne kadara mal olabileceğini öğreneceğiz.

Cihazın ayrıntılarına ve bir nükleer reaktörün çalışma prensibine girmeyeceğim, ancak daha kolay anlaşılması için, içine soğuk suyun girdiği ve sıcak suyun aktığı bir ev tipi su ısıtıcısı hayal edin ve bir elektrikle ısıtılır. bobin (ısıtıcı). Bir nükleer reaktörde elektrik spirali yoktur, ancak yakıt düzenekleri vardır - birçok ince metal borudan oluşan uzun altıgenler - içinde sıkıştırılmış uranyum oksit peletlerinin bulunduğu yakıt elemanları (yakıt elemanları).

(fotoğraf kaynağı - sdelanounas.ru)

Uranyum çekirdeklerinin sürekli fisyonundan dolayı, suyu veya diğer soğutucuları yüksek bir sıcaklığa ısıtan büyük miktarda ısı açığa çıkar. Ve sonra şemaya göre:

(kaynak - lab-37.com)

Tipik olarak, yakıt tertibatı, yaklaşık olarak reaktör çekirdeğinin yüksekliğine tekabül eden, 2.5-3.5 m uzunluğunda altıgen bir yakıt elemanı demetidir. Yakıt tertibatları paslanmaz çelikten veya zirkonyum alaşımından yapılmıştır (nötron emilimini azaltmak için). Yakıt elemanları (ince tüpler), reaktördeki nükleer yakıtın hesaplanmasını ve hareketini basitleştirmek için yakıt düzeneklerine monte edilir. Bir yakıt tertibatı genellikle 18-350 yakıt elemanı içerir. 200-1600 yakıt grubu genellikle reaktör çekirdeğine yerleştirilir (reaktör tipine bağlı olarak).

Yakıt tertibatlarının dikey konumda olduğu reaktörün (kazan) kapağı böyle görünür. Bir kare - bir montaj. Bir düzenek - yaklaşık 36 tüp (aşağıdaki fotoğrafta gösterilen RBMK reaktörü için, diğer reaktörlerde daha fazla tüp var, ancak daha az düzenek var).

(fotoğraf kaynağı - visualrian.ru)

Ve yakıt gruplarını oluşturan yakıt borusu şu şekilde düzenlenir:

RBMK reaktörünün yakıt elemanının cihazı: 1 - fiş; 2 - uranyum dioksit tabletleri; 3 - zirkonyum kabuk; 4 - yay; 5 - manşon; 6 - ipucu.

Yakıt çubukları (tüpler) ve yakıt tertibatı muhafazası:

Ve uranyum oksitin sihirli tabletleri nükleer reaksiyon sürecinde diğer elementlere ayrışmazsa her şey yoluna girecek. Bu olduğunda, reaktörün reaktivitesi zayıflar ve zincirleme reaksiyon kendi kendine durur. Sadece çekirdekteki (yakıt çubukları) uranyum değiştirildikten sonra yeniden başlatılabilir. Tüplerde biriken her şey reaktörden boşaltılmalı ve gömülmelidir. Veya için geri dönüşüm yeniden kullanmak Bu daha çekici, çünkü nükleer endüstride herkes atıksız üretim ve rejenerasyon için çabalıyor.
Telsiz. Nükleer atıkların depolanması için neden para harcayasınız, eğer onları yapabilirseniz, tam tersine bu parayı kazanabilirsiniz?

RIAR'ın bu bölümünde, kullanılmış nükleer yakıtın yenilenmesi, radyoaktif gübrenin yararlı elementlere ve başka hiçbir yerde asla yararlı olmayacak bir şeye ayrılması için teknolojilerle uğraşıyorlar.

Bunun için en sık kimyasal ayırma yöntemleri kullanılır. En basit seçenek çözeltilerde işlemedir, ancak bu yöntem en büyük miktarda sıvı radyoaktif atık üretir, bu nedenle bu teknoloji yalnızca nükleer çağın başlangıcında popülerdi. Şu anda, RIAR, çok daha az katı atık elde edilen, atılması çok daha kolay olan ve camsı bir kütleye dönüştüren "kuru" yöntemleri geliştiriyor.

Kullanılmış nükleer yakıtın işlenmesi için tüm modern teknolojik planların kalbinde, plütonyumun fisyon ürünleriyle bir uranyum karışımından indirgeyici olarak çıkarılmasından oluşan Purex süreci (İngilizce'den. Pu U Geri Kazanım Ekstraksiyonu) adı verilen ekstraksiyon süreçleri vardır. . Yeniden işleme sırasında ayrılan plütonyum, uranyum oksit ile karıştırılmış bir yakıt olarak kullanılabilir. Bu yakıta MOX (Karışık Oksit yakıt, MOX) adı verilir. Ayrıca Yakıt Teknolojileri Departmanında RIAR'da da elde edilmektedir. Bu umut verici bir yakıt.

Tüm araştırmalar ve üretim süreci operatörler tarafından uzaktan, kapalı odalarda ve koruyucu kutularda gerçekleştirilir.

Şuna benziyor:

Bu tür elektromekanik manipülatörlerin yardımıyla, operatörler "sıcak" hücrelerdeki özel ekipmanı kontrol eder. Operatörü yüksek radyoaktiviteden ayıran tek şey, 10 cm kalınlığında 9-10 ayrı plakadan oluşan metre kalınlığında kurşun camdır.

Sadece bir camın maliyeti Ulyanovsk'taki bir dairenin maliyetiyle karşılaştırılabilir ve tüm kameranın yaklaşık 100 milyon ruble olduğu tahmin ediliyor. Radyasyonun etkisi altında camlar yavaş yavaş şeffaflığını kaybeder ve değiştirilmeleri gerekir. Fotoğraftaki manipülatörün "elini" görebiliyor musunuz?

Manipülatörün ustaca nasıl kontrol edileceğini öğrenmek için yıllarca eğitim ve deneyim gerekir. Ancak onların yardımıyla, bazen hazne içindeki küçük somunları sökme ve sıkma kategorisinden işlemler yapmak gerekir.

Masada, "sıcak" hücrelerin salonunda, cam kapsüllerde nükleer yakıt örneklerini görebilirsiniz. Birçok laboratuvar misafiri bu bavula sürekli yan bakar ve yaklaşmaktan korkar. Ancak bu çok gerçekçi olmasına rağmen sadece bir kukla. Sihirli yakıt peletlerinin yapıldığı uranyum dioksit böyle görünüyor - parlak siyah bir toz.

Uranyum dioksitin faz geçişleri yoktur, yüksek çekirdek sıcaklıklarında metalik uranyum ile meydana gelen istenmeyen fiziksel işlemlere karşı daha az hassastır. Uranyum dioksit, zirkonyum, niyobyum, paslanmaz çelik ve yakıt tertibatlarının ve yakıt çubuğu borularının yapıldığı diğer malzemelerle etkileşime girmez. Bu özellikler, yüksek sıcaklıklar ve dolayısıyla yüksek reaktör verimliliği elde ederek nükleer reaktörlerde kullanılmasını mümkün kılar.

Manipülatör kontrol paneli biraz farklı bir modifikasyondur. Bu hücrede gözlük yoktur, bu nedenle içine yerleştirilmiş kameralar yardımıyla gözlem yapılır.

Bu ne?! "Sıcak" hücredeki adam mı? Ancak...

Sorun değil, "temiz" bir kamera. Sırasında Bakım içindeki radyasyon seviyesi izin verilen değerleri aşmaz, bu nedenle onsuz bile çalışabilirsiniz. özel araçlar radyo koruması Görünüşe göre, bu haznede, yakıt tertibatlarının son montajı, zaten uranyum peletleri ile doldurulmuş yakıt elemanlarından gerçekleştirilir.

Açık nükleer yakıtlı bu kadar rahat olmayan bir mahallede, laboratuvardaki radyasyon seviyesi doğal değerleri aşamaz. Bütün bunlar, sıkı radyasyon güvenliği teknikleri ile elde edilir. İnsanlar onlarca yıldır sağlığa zarar vermeden operatör olarak çalışıyorlar.

Buluş alanla ilgilidir atomik Enerji ve güç reaktörlerinin yakıt elemanlarının imalatı için kullanılabilir. Mevcut buluşun teknik amacı, plütonyum veya alaşımlar veya dioksitler halindeki yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyumu, tükenmiş veya doğal uranyum veya toryum ile seyreltmeden, gerekli yükü sağlarken kullanılabileceği bir yakıt elemanı tasarımı oluşturmaktır. bölünebilir ve verimli nüklidler, acil durumlar da dahil olmak üzere kaynağı artırmak ve operasyonun güvenilirliğini artırmak. Bir yakıt elemanında, kütle fraksiyonu %200'den %100'e kadar olan bölünebilir nüklidlere sahip çekirdeğin bir kısmı, yakıt elemanı kaplaması ile aynı veya farklı yapısal malzemeden yapılmış, çeşitli geometrik şekillerde bir veya daha fazla sızdırmaz ampul içine alınır. Ampuller, nükleer yakıtın şişmesini telafi etmek ve gaz halindeki fisyon parçalarını toplamak için serbest bir hacme sahiptir. Yakıt çekirdeğinin geri kalanı, kütle fraksiyonu %0.715'ten bölünebilir nüklidlere ve %0.01'den %100'e kadar verimli nüklidlere sahip nükleer yakıt içerir. 5 z.p.f-ly, 4 hasta.

Buluş nükleer mühendislik ile ilgilidir ve termik nötron güç reaktörleri için plütonyumdan veya yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyumdan nükleer yakıt içeren yakıt elemanlarının (yakıt çubukları) imalatında kullanılabilir. Dünya nükleer enerji endüstrisinde termal ve hızlı reaktörler çalışır, ancak tüm nükleer santrallerin elektriğinin %85'i, çoğu konteyner tipi yakıt çubukları kullanan hafif su termal nötron reaktörlerinde üretilir. Bu tür yakıt elemanları, içine tabletler veya vibro-sıkıştırılmış uranyum dioksit granülleri veya bir uranyum ve plütonyum dioksit karışımı şeklinde bir çekirdek yerleştirilmiş, uç kapakları olan 7 - 15 mm çapında silindirik bir metal kabuktur; kural olarak, bölünebilir nüklidler uranyum-235, plütonyum-239 ve plütonyum-241'in kütle oranı, nükleer yakıttaki toplam uranyum ve plütonyum içeriğinin %6'sından azdır. Yakıt elemanları, nükleer yakıttaki hacimsel değişiklikleri telafi etmek ve gaz halindeki fisyon parçalarını toplamak için serbest bir hacme sahiptir. Yakıt çubuğu çekirdeklerinin sıcaklık seviyesini azaltmak için bazen tabletlerde delikler açılır, serbest hacimler helyum veya sodyum, sodyum-potasyum alaşımı, kurşun-bizmut alaşımı vb. gibi düşük erime noktalı malzemelerle doldurulur /1/. Konteyner tipi yakıt çubuklarına ek olarak, nükleer güç reaktörlerinde ve daha da büyük ölçüde, araştırma reaktörleri , dispersiyon tipi yakıt elemanları kullanılır, bunun özelliği, çekirdeklerinin, atıl bir matris içinde düzgün bir şekilde dağılmış nükleer yakıt parçacıklarından oluşmasıdır. Yakıt çubuğu çekirdeğinin böyle bir yapısı, nükleer yakıt parçacıklarındaki ve bunlara bitişik matrisin ince katmanlarındaki fisyon parçalarını lokalize eder, bu nedenle, gazlı fisyon parçalarını toplamak için yakıt çubuklarında serbest hacim yoktur /2/. Konteyner tipi yakıt çubuklarının üretimi kolaydır ve yeni nükleer yakıtın yüksek dönüşüm faktöründe (0,5'e kadar) 2, 3 ve daha az sıklıkla 4 yıllık bir kampanya sırasında sabit reaktör güç seviyelerinde güvenilir bir şekilde çalıştırılır. Bu tür yakıt elemanlarının enerji üretimi, nükleer yakıttaki birikmiş fisyon parçalarından hacimsel değişiklikler, nükleer yakıtın sıcaktan (2000 o C'ye kadar) soğuk bir bölgeye (yaklaşık 300 o C) kütle transferi, agresif gazın aşındırıcı etkisi ile sınırlıdır. kaplama üzerindeki fisyon parçaları ve reaktör gücünün manevrası - sıcaklık seviyelerindeki fark ve malzemelerin termal genleşme katsayıları ile ilişkili kabuk ve çekirdekteki termomekanik stresler ile. Ayrıca yakıt çubuğu göbeğinin yüksek sıcaklık seviyesi, içinde biriken termal enerji ve acil durumlarda artık ısı salınımı kaplama boyunca yanmaya neden olabilir. Yakıt çubuğunun basıncının düşmesinin nedeni, kazara, yakıt çubuğu kaynağının tükenmesi veya acil bir durum ne olursa olsun, nükleer yakıttan salınan fisyon parçaları soğutucuya girerken, radyoaktivitesi izin verilen maksimum değerleri aşabilir. Nükleer yakıt ve kaplama arasında güvenilir termal temas sağlayan matrisin iyi termal iletkenliğine sahip dispersiyon yakıt elemanları için, yakıt çekirdeğinin sıcaklık seviyesi, örneğin, bir alüminyum alaşım matrisi ile çekirdekteki sıcaklık düşüşü önemli ölçüde azalır. VVER-1000 reaktörünün yakıt elemanı, yaklaşık bir buçuk büyüklük derecesinde azaltılabilir (1500 o C'den 100 o C'ye). Bu, yakıt çubuklarını manevra modlarında başarılı bir şekilde çalıştırmayı, acil durumlarda daha az güvenli hale getirmeyi ve yakıt çubuğunun basınçsız hale gelmesi durumunda, yalnızca nükleer yakıtla temas edeceği için soğutma sıvısı kirlenme derecesini azaltmayı mümkün kılar. kusurun yeri. Ek olarak, düşük sıcaklıklarda, nükleer yakıt, biriken fisyon parçalarından kaynaklanan hacimsel değişikliklere daha az maruz kalır ve örneğin uranyum silisit, molibden ile bir uranyum alaşımı vb. gibi diğer nükleer yakıt türlerinin kullanılması mümkün hale gelir. Bir nükleer yakıtın dağıtıcı yakıt çubuğunun çekirdeğindeki konsantrasyon, bölünebilir nüklidin kütle fraksiyonunda bir artış gerektirir, bu da buna bağlı olarak yeni nükleer yakıtın dönüşüm faktörünü azaltır. Dağıtıcı yakıt elemanlarının güç çıkışı, yakıt elemanının çapında izin verilen artış veya kaplama malzemesinin izin verilen deformasyonu ile sınırlıdır. Dünya nükleer enerji endüstrisinin konteyner tipi yakıt elemanları ve dioksit yakıtlı hafif su reaktörlerine yönelmesinin bir sonucu olarak, kütle numaraları 238, 239, 240, 241 ve poliizotopik bir bileşime sahip birkaç yüz ton plütonyum birikmiştir. 242. Plütonyum depolama sorunu ve daha fazla kullanımı ortaya çıkmıştır. Nükleer yakıt olarak plütonyumun en etkili kullanımı hızlı nötron reaktörlerindedir, ancak dünyadaki sayıları sınırlıdır ve yeni reaktörler inşa etme programı birkaç on yıl ertelenmiştir. Poliizotopik plütonyum kullanma sorununa, silahsızlanma sonucunda salınan uranyum ve plütonyumun hızlı bir şekilde yok edilmesi sorunu eklendi. Termal reaktörlerde plütonyum kullanmak için en yaygın çözüm, onu tükenmiş veya doğal uranyum ile seyreltmektir, çünkü termal reaktörler için plütonyumun kütle oranı yaklaşık %5 olmalıdır. Bu tür yakıtlara uranyum-plütonyum veya karışık yakıt denir. Termal nötron reaktörlerinde yalnızca plütonyumun tek izotoplarının bölünebildiğine dikkat edilmelidir. Poliizotopik plütonyumdaki konsantrasyonu ağırlıkça %14'e ulaşan plütonyum-241 izotopunun yarılanma ömrü yaklaşık 14 yıldır, sert gama radyasyonu ile amerikyum 241'i oluşturur, bu da uzun süreli depolanması sırasında poliizotopik plütonyum ile çalışmayı zorlaştırır. Ek olarak, güç dereceli plütonyum kayıpları vardır (10 yılda yaklaşık %9). Poliizotopik plütonyumdan farklı olarak, silah sınıfı plütonyum esas olarak 239 izotopunu içerir ve monoizotopik olarak kabul edilebilir. Karışık dioksit nükleer yakıt üretimindeki ana zorluk, peletlerin preslendiği homojen bir plütonyum ve uranyum dioksit karışımının oluşturulmasıdır. Ya doğrudan vibro-sıkıştırılmış çekirdekli yakıt elemanlarının üretimi için ya da bunlardan pelet üretimi için karışık mikroküresel dioksit yakıt kullanma olasılığı ve uygunluğu da değerlendirilmektedir. Tozlara göre mikro küre kullanmanın avantajı, teknolojik sürecin tüm aşamalarında kullanım için daha uygun bir biçim ve önemli ölçüde daha az toz oluşumudur, bu da daha fazlasını sağlar. güvenli iş operatörler. Yaklaşık %5 plütonyum dioksit içeren tozlardan pelet üretme teknolojisi, yakıt çubuklarını karışık dioksit yakıtından pelet veya mikro kürelerle donatma ve yakıt çubuğu tasarımları uranyum yakıtı için kullanılanlara benzer. Bununla birlikte, özellikle poliizotopik plütonyum kullanıldığında, karışık dioksit nükleer yakıtlı yakıt elemanlarının üretimi için üretimin organizasyonunda temel bir fark vardır. Normal bir radyasyon ortamı oluşturmak için endüstriyel tesisler tüm ekipman güvenli bir şekilde kapatılmış bölmelere yerleştirilmelidir ve tüm teknolojik süreç kontrol işlemleri de dahil olmak üzere mümkün olduğunca otomatik olmalıdır. Bütün bunlar, yakıt elemanlarının üretim maliyetinde bir artışa yol açar. Yakıt elemanının iddia edilen tasarımına en yakın, konteyner tipi yakıt elemanının tasarımıdır. Yakıt elemanı silindirik bir kabuk ve zirkonyum bazlı bir alaşımdan yapılmış uç kapaklardan oluşur, bunun içine sinterlenmiş uranyum dioksit peletleri veya ağırlıkça yaklaşık %5 oranında bölünebilir izotop içeriğine sahip karışık yakıt şeklinde bir çekirdek yerleştirilir. ve gaz halindeki fisyon parçalarının şişmesini ve toplanmasını telafi etmek için serbest hacim. Nükleer yakıttan kabuğa ısı transferini iyileştirmek için, dahili serbest hacim helyum /1, s. 45/ ile doldurulur. Karışık yakıtlı böyle bir yakıt elemanının dezavantajı, bir yakıt elemanının üretim maliyetindeki uranyum yakıtlı bir yakıt elemanına kıyasla 4-5 kat artıştır, bu da dioksit karışımının homojenliğini ve pres peletlerini sağlamakla ilişkilidir. radyasyon güvenliği ve sanitasyon kurallarının gerekliliklerini yerine getirirken. Ayrıca %5 plütonyum dioksitli bir karışım hazırlamak için 20 kat daha fazla plütonyum içeren malzemenin işlenmesi gerektiği de belirtilmelidir. Mevcut buluşun ana teknik amacı, nükleer yakıt olarak %100'e kadar bölünebilir nüklidlerin kütle fraksiyonuna sahip poli - veya monoizotopik plütonyum veya uranyumun kullanılabileceği termal nötron güç reaktörleri için bir yakıt elemanı tasarımının yaratılmasıdır. Çekirdeği homojen bir uranyum ve plütonyum dioksit karışımından oluşan konteyner tipi bir yakıt elemanının iyi bilinen tasarımından farklı olarak, set teknik probleminin çözümü, yakıt elemanı çekirdeğinin bir kısmının bir kütle ile sonuçlandırılmasıyla elde edilir. Yakıt çubuğu kaplaması ile aynı veya farklı yapısal malzemeden yapılmış, çeşitli geometrik şekillerde bir veya daha fazla kapalı ampulde %20 ila %100 bölünebilir nüklid oranı. Ampuller, ampul çekirdeğinin nükleer yakıtının şişmesini telafi etmek ve gaz halindeki fisyon parçalarını toplamak için serbest bir hacme sahiptir. Yakıt çekirdeğinin geri kalanı, kütle fraksiyonu %0.715'e kadar bölünebilir nüklidlere ve %0.01 ila %100 arasında verimli nüklidlere sahip nükleer yakıt içerir. Yakıt çubuğu göbeğinin ampullerinden ve nükleer yakıttan ısının uzaklaştırılmasını sağlamak için, yakıt çubuğu kaplaması içindeki ampullerin ve nükleer yakıtın oluşturduğu boşluklar kontak malzemesi ile doldurulur. Talep edilen buluşla elde edilen teknik sonuç, işlenmiş plütonyum içeren malzemelerin karmaşıklığını ve hacmini azaltmaya ek olarak, içinde fisyon parçalarının %70'inden fazlasının yoğunlaştığı yakıt çubuğu çekirdeğine ampullerin sokulması ve bir yakıt çubuğu çekirdeğinin sıcaklık seviyesini düşüren, güvenilir çalışmayı sağlayan temas malzemesi, reaktörün manevra kabiliyetine sahip çalışma modlarında yakıt çubuğu, yakıt çubuğunun basıncının düşmesi durumunda ana radyoaktivite kaynağı için ek iki koruma aşaması oluşturur, bu da acil durumlarda yakıt çubuğunu daha az tehlikeli hale getirir. Yakıt elemanının önerilen tasarımı, verimli nüklidlere sahip yakıt elemanı çekirdeği kısmındaki hacimsel değişikliklerin oranı ve büyüklüğü, eski tasarımın yakıt elemanı çekirdeğine kıyasla önemli ölçüde azalacağından, enerji üretimini arttırmayı mümkün kılar. karışık yakıt, fisyon parçalarının ana kısmının biriktiği ampullerin çekirdeklerindeki hacimsel değişiklikler ampullerde telafi edildiğinden, ayrıca yakıt çubuğu çekirdeği önemli ölçüde daha düşük bir çalışma sıcaklığına sahiptir. Önerilen teknik çözüm, ampullerin tasarımlarını ve malzemelerini, ampul çekirdeklerinin ve yakıt çubuklarının nükleer yakıtının malzemelerini ve biçimini, bölünebilir ve çoğalan nüklidlerin sayısının oranını, aynı veya farklı kullanımını mümkün kılmaktadır. ampullerin ve yakıt çubuklarının çekirdeklerindeki temas malzemeleri, gerekirse ampullerin ve yakıt çubuklarının çekirdeklerinde ve yanıcı emicilerin ampullerinin yapısal malzemelerinde, ampullerde alıcılar kullanılarak kullanım. Ampullerin yakıt çekirdeklerinde, plütonyum dioksitin keyfi (tane) veya tekrarlayan (granüller) şeklindeki partiküller veya plütonyum-galyum alaşımlarından tel, şeritler veya granüller şeklinde nükleer yakıtın kullanılması en uygunudur. monoizotopik plütonyum kullanarak ve yakıt çubuğu çekirdeğinde - kimyasal bileşikler veya uranyum veya toryum alaşımları, örneğin, dioksitler, silisitler, nitritler,% 9 molibden içeren bir uranyum alaşımı, vb. nükleerin geometrik şekli ve boyutları ampullerin çekirdeklerindeki yakıt ve yakıt çubuğunun çekirdeği aynı olabilir, örneğin irmik-taneler, granül-granüller veya farklı, örneğin irmik-granüller, granül-bloklar vb. Yapısal olarak, ampuller toplar, diskler, halkalar, çokyüzlü veya şekilli plakalar şeklinde, düz, uzunlamasına eksen etrafında bükülmüş veya yuvarlak, oval, üçgen, kare olan çeşitli bant veya çubuk spiralleri şeklinde sarılabilir, dikdörtgen, çokyüzlü, üç veya çok loblu veya yakıt göbeğinde kendinden boşluklu nervürler dahil olmak üzere diğer enine kesitler. Ampullerin yakıt göbeğinin uzunluğu, yakıt çubuğu göbeğinin uzunluğunun bir katına karşılık gelebilir veya bunun bir katı olabilir. Ampullerin telafi edici hacmi, tamamen yakıt elemanının çekirdeğine yerleştirilebilir veya ampulün aynı veya değiştirilmiş geometrisi ile kısmen bunun dışına taşınabilir. Ek olarak, kompanzasyon hacmine bir alıcı yerleştirilebilir. Yakıt çubuğu çekirdeğinin uzunluğu boyunca bölünebilir izotopların eşit olmayan yüklenmesi gerekiyorsa, çekirdek uzunluğunun katları olan bir çekirdek uzunluğuna sahip ampullere nükleer yakıt yüklenerek, ampullerin sayısı ve aralığı ile sağlanabilir. yakıt çubuğu göbeği ve değişken bir enine kesit, yakıt çubuğu göbeğinin uzunluğuna karşılık gelen ampul göbeği uzunluğuna sahip bir spirali bükme veya sarma adımı. Yakıt elemanının çekirdeğindeki ve ampullerin çekirdeğindeki temas malzemeleri olarak, yakıt elemanının çalışma koşulları altında katı halde bulunan malzemeler, örneğin magnezyum, alüminyum alaşımları vb. veya sıvı halde ( bizmut, sodyum vb. ile kurşun alaşımı kullanılabilir ve herhangi bir durum (sıvı-sıvı, katı-sıvı, katı-katı, sıvı-katı) ve kimyasal bileşim kombinasyonunda kullanılabilir. Yakıt çubuğunun ve ampulün kabuğunun malzemesi aynı olabilir, örneğin zirkonyum alaşımı E-110 - zirkonyum alaşımı E-110, paslanmaz çelik EI-847 - paslanmaz çelik EI-847 veya farklı, örneğin zirkonyum alaşım E-110 - paslanmaz çelik EI-847 , zirkonyum alaşımı E-110 - zirkonyum alaşımı E-125, paslanmaz çelik EI-844BU-ID paslanmaz çelik EI-852 ve diğerleri Yakıttan nükleer yakıt parçacıkları ile yanabilir bir emicinin parçacıkları çubuklar ve ampuller ve/veya ampullerin yapısal malzemesine kimyasal bileşim ve/veya emici izotopun konsantrasyonları aynı veya farklıdır. Örneğin, bir yakıt çubuğunun çekirdeğinde nükleer yakıt parçacıklarının bileşiminde gadolinyum oksit, ampul çekirdeğinde - nükleer yakıt parçacıklarıyla karıştırılmış parçacıklar biçiminde gadolinyum oksit, ampul malzemesinde - bir zirkonyum alaşımında bor bulunur . Önerilen teknik çözümün bilinenlerle karşılaştırmalı analizi, önerilen teknik çözümün buluş gerekliliklerine uygunluğunu belirlemenizi sağlar. Buluş çizimlerle gösterilmiştir. Şekil 1, yakıt çubuğunun çalışma koşulları altında katı halde olan yakıt çubuğu göbeği içindeki temas malzemesi olan yakıt çubuğu göbeğinin uzunluğuna karşılık gelen bir uzunluğa sahip çekirdeklere sahip üç silindirik ampule sahip bir yakıt çubuğunu göstermektedir. İncirde. Şekil 2, yakıt çubuğu göbeğinin uzunluğunun katları olan bir uzunluğa sahip çekirdeklere sahip silindirik ampullere sahip bir yakıt çubuğunu ve çalışma koşulları altında sıvı halde olan ampul ve yakıt çubuğu göbeğinin kontak malzemelerini göstermektedir. Şekil 3, yakıt çubuğunun yakıt göbeğinin dışına yerleştirilmiş bir gaz kolektörü ile, yakıt çubuğu göbeğinin uzunluğuna tekabül eden bir çekirdek uzunluğuna sahip bir bükülü bant biçiminde bir ampule sahip bir yakıt çubuğunu göstermektedir. İncirde. Şekil 4, yakıt elemanı göbeğinin uzunluğuna tekabül eden bir göbek uzunluğuna sahip, silindirik bir spiral şeklinde bükülmüş, profil bant şeklinde bir ampule sahip bir yakıt elemanını, yakıt elemanı göbeğinin dışına yerleştirilmiş bir gaz kollektörünü göstermektedir. Yakıt çubuğunun tasarımı (bakınız şekil 1), içinde bir çekirdek (3) bulunan ve aşağıdakileri içeren nükleer yakıt peletlerinin vibro-sıkıştırılmış karışımından oluşan, uçlarında tapalarla (2) kapatılmış bir kabuk (1)'dir. yakıt çubuğunun çalışma koşullarında katı halde bulunan bir temas malzemesinin (6) bulunduğu boşluklarda verimli nüklidler (4) ve yanabilir pelet emici (5). Yakıt çubuğunun çekirdeğinde 120 o boyunca üç silindirik ampul (7) bulunur. Ampuller ve kabuk arasında, ampullerin çapının en az 0,1'i kadar bir boşluk vardır ve granüllerin minimum çapı, boşluğun en az 1,2 katıdır. Ampul, uçlarında tapalarla (9) kapatılmış, içinde bölünebilir nüklidler (11) içeren nükleer yakıtın gözenekli granüllerinin vibro-sıkıştırılmış bir karışımından oluşan bir çekirdek (10) bulunan silindirik ince duvarlı bir tüptür (8). ) ve bir alıcı (12). En büyük boy ampulün iç çapının 0,3'ünden fazla olmayan granüller. Ampuldeki (13) telafi hacmi, taneler arası ve taneler arası gözenekliliktir. Yakıt çubuğu göbeğinin ve ampullerin başlangıcını hizalamak için, alt tapa, kalınlığı ampulün sonundan ampul göbeğinin başlangıcına kadar olan mesafeye eşit olan, ampul yuvalarına sahip bir rondelaya (14) sahiptir. Yakıt çubuğu göbeği tabakasının üzerinde, yüksekliği, yakıt çubuğu göbeğinin üzerindeki ampulün çıkıntılı kısmından daha büyük olan, atıl malzemeden yapılmış bir tıkaç (15) vardır. Yakıt elemanının kabuğunun ve tapalarının malzemesi, örneğin E-110 gibi bir zirkonyum alaşımıdır ve ampul ve tapaların malzemesi paslanmaz çelik, örneğin çelik EI-844BU-ID'dir. Tüketilmiş veya doğal uranyum veya molibden, zirkonyum, nitrojen, silikon, alüminyum vb. ile toryum alaşımları ve bileşikleri, yakıt çubuğundaki gerekli bölünebilir ve verimli nüklit oranına bağlı olarak yakıt çubuğu çekirdeğinin nükleer yakıtı olarak kullanılabilir, ve nükleer yakıt olarak ampullerin çekirdeği plütonyum dioksit veya yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyumdur. Yanabilir emici olarak gadolinyum oksit, bor karbür, gadolinyum titanat vb kullanılabilir.Yakıt çubuğu çekirdek temas malzemesi olarak magnezyum veya alüminyum alaşımları kullanılabilir. Bir alıcı malzeme olarak, zirkonyum, alüminyum, nikel ile baryum içeren bileşikler. Bir mantar malzemesi olarak - sinterlenmiş alüminyum oksit parçacıkları (öğütme tanesi). Yakıt çubuğunun tasarımı (bkz. şekil 2), verimli nüklidler (4) içeren nükleer yakıttan oluşan ve içinde bir çekirdek (3) bulunan, uçlarında tapalarla (2) kapatılmış bir kabuk (1)'dir. Silindirin genel hatları boyunca 60 o boyunca altı yivli silindirik bloklar ve bloklar ile yakıt elemanının kabuğu arasındaki boşluklara yerleştirilmiş ve sıvı halde yakıt elemanının çalışma koşullarında olan kontak malzemesi (6) . Temas malzemesinin seviyesi, son bloğun seviyesinden 3-5 mm daha yüksektir. Blokların oluklarında silindirik ampuller (7) bulunmaktadır. Ampul, uçlarında tapalarla (9) kapatılmış silindirik ince duvarlı bir tüptür (8), içinde bir çekirdek (10), bölünebilir nüklidler (11) içeren, granüller şeklinde nükleer yakıttan oluşur. 0,3'ten fazla olmayan bir çap veya ampulün iç çapının 0,7'sinden daha fazla olmayan bir çapa sahip bir tel ve yakıt elemanının çalışma koşulları altında sıvı halde olan kontak malzemesi (16). Kontak malzemesinin seviyesi, ampulün nükleer yakıt seviyesinden 2 - 3 mm daha yüksektir. Ampuldeki (13) kompanzasyon hacmi, kontak malzemesi seviyesinin üzerinde bulunan serbest hacimdir. Yakıt çubuğu göbeğinin başlangıcını ve ampulleri hizalamak için, yakıt çubuğunun alt tapasında, kalınlığı uçtan itibaren olan mesafeye eşit olan blokların profilini tekrarlayan bir rondela (14) vardır. ampul çekirdeğinin başlangıcına kadar ampul. Yakıt çubuğunun uzunluğu boyunca ampuller, ilk hariç, her bloğun oluklarında, ampullerin göbekleri ve kompanzasyon hacimleri 60 o sonra değişecek şekilde yerleştirilmiştir. Bu, ampullerin uzunluğunun çift sayıda bloğun yüksekliğine eşit olması (Şekil 1'de iki bloğa eşittir), yakıt çubuğu çekirdek bloklarının uzunluğunun uzunluğuna eşit olması gerçeğiyle elde edilir. ampul çekirdeği ve üç oluktaki ilk blokta, ampul uzunluğunun yarısına eşit uzunluğa sahip ampul simülatörleri (17) vardır. Ampulleri ve blokları kendi aralarında ve kabuk arasında uzaklaştırmak için, ampullerin dış yüzeyinde, uçları ampul çapının en az 0,1'i kadar bir çapa sahip bir spirale (18) sarılmış bir tel vardır, bunların uçları kaynaklanmıştır. ampullerin uçları. Yakıt çubuğu göbeğindeki hacimsel değişiklikleri telafi etmek ve içinde açığa çıkan gaz halindeki fisyon parçalarını toplamak için kontak malzemesi seviyesinin üzerinde serbest bir hacim vardır (19). Yakıt çubuğu ve ampullerin kabuk ve tapalarının malzemeleri, Şekil 1'de gösterilen yakıt çubuğu ile aynı olabilir. Yakıt çubuğu çekirdeğinin nükleer yakıt malzemesi, tükenmiş veya doğal uranyum veya toryumun molibden, zirkonyum, silikon, alüminyum vb. ile alaşımları ve bileşikleri olabilir ve ampul çekirdeğinin nükleer yakıt malzemesi, plütonyum ile galyum alaşımı olabilir. veya yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum ile molibden alaşımı. Yakıt çubuğu çekirdeğinin temas malzemesi bir kurşun-bizmut alaşımı olabilir ve ampul çekirdeğinin temas malzemesi ayrıca bir kurşun-bizmut alaşımı veya sodyum olabilir. Yakıt çubuğunun tasarımı (bkz. şekil 3), içinde bir çekirdek (3) bulunan ve titreşimle sıkıştırılmış nükleer yakıt peletleri karışımından (4. ) verimli nüklidler ve çalışma koşullarında katı halde olan bir temas malzemesinin (6) bulunduğu boşluklarda yanabilen bir soğurucu (5) içeren. Yakıt çubuğu göbeğinin merkezinde bir ampul (7) bulunur. Ampul, alt uçtan bir tapa (9) ile kapatılmış ve içinde verimli nüklidler içeren nükleer yakıtın vibro-sıkıştırılmış granüllerinden oluşan bir çekirdeğin (10) bulunduğu uzunlamasına eksen etrafında bükülmüş içi boş bir banttır (8) ( 11) maksimum granül çapı 0 3 çekirdek kalınlığından fazla olmayan ve ampulün üst kısmına, yakıt çubuğu çekirdeğinin dışına bir alıcı (12) yerleştirilir. Yakıt elemanının ve ampulün çekirdeklerinin başlangıcını hizalamak için, ampul için bir yuvaya sahip, kalınlığı ampulün ucundan ampulün başlangıcına kadar olan mesafeye eşit olan bir rondela (14) vardır. çekirdek. Yakıt çubuğu göbeği tabakasının üzerinde, yüksekliği yakıt çubuğu göbeğinden gaz toplayıcıya (20) olan mesafeye eşit olan, inert malzemeden yapılmış bir tapa (15) vardır. Ampulün (13) kompanzasyon hacmi, taneler arası gözeneklilik ve gaz toplayıcıdır (20). Ampulün yakıt göbeği, gaz geçirgen bir tampon (21) ile gaz toplayıcıdan ayrılır. Bu yakıt çubuğu tasarımının tüm malzemeleri, Şekil 2'de gösterilen yakıt çubuğu tasarımına benzer. 1. Bununla birlikte, bu yakıt elemanı için ampul kabuğu malzemesi olarak alüminyum alaşımları da kullanılabilir. Yakıt çubuğunun tasarımı (bkz. şekil 4), verimli nüklidlere sahip nükleer yakıt içeren vibro-sıkıştırılmış granüllerden oluşan, içinde bir çekirdek (3) bulunan, uçlarında tapalarla (2) kapatılmış bir kabuk (1)'dir. ) ve çalışma koşullarında katı halde olan bir temas malzemesinin (6) bulunduğu boşluklarda yanabilen bir emici (5). Yakıt çubuğu göbeğine bir ampul (7) yerleştirilmiştir. Ampul, dış yüzeyinde bir nervür oluşturan, ampulün silindirik kısmı ile kılıfı arasında en az 0.15 mm ve minimum çapı olan bir boşluk sağlayan silindirik bir spiral şeklinde sarılmış bir profil banttır. yakıt çekirdeği granülleri boşluktan 1,2 kat daha büyüktür. Alt kısımda ampul bir tapa (9) ile kapatılmıştır. Ampulün içinde, bölünebilir nüklidler (11) içeren nükleer yakıttan oluşan, yakıt çubuğu göbeğinin uzunluğuna tekabül eden bir uzunluğa sahip bir çekirdek (10) bulunmaktadır. Yakıt elemanının ve ampulün çekirdeklerinin başlangıcını hizalamak için, ampul için bir yuvaya sahip, kalınlığı ampulün ucundan ampulün başlangıcına kadar olan mesafeye eşit olan bir rondela (14) vardır. çekirdek. Yakıt çubuğu göbeği tabakasının üzerinde, yüksekliği yakıt çubuğu göbeğinden gaz toplayıcıya (20) olan mesafeye eşit olan, inert malzemeden yapılmış bir tapa (15) vardır. Ampulün (13) kompanzasyon hacmi, taneler arası gözeneklilik ve gaz toplayıcıdır (20). Ampulün yakıt göbeği, gaz geçirgen bir tampon (21) ile gaz toplayıcıdan ayrılır. Yakıt elemanının tüm malzemeleri, Şekil 2'de gösterilen yakıt elemanınınkilere benzer. 1, yakıt elemanının bu tasarımında, ampul kabuğu malzemesinin alüminyum alaşımları olabileceğini dikkate alarak. Şekilde gösterilen yakıt çubuğunun imalatı. 1, laboratuvar koşullarında test edilmiştir. 9.15 x 7.72 mm çapında ve 950 mm uzunluğundaki kabuk (1) ve tapalar E-110 zirkonyum alaşımından yapılmıştır. Ampuller (7), 1.5 x 1.26 mm çapında kapiler tüplerden (8) yapılmıştır. Ampuller ve fişleri için malzeme olarak EI-844BU-ID çeliği kullanılmıştır. Ampuller, ağırlıkça %98 uranyum dioksit granüllerinin vibro-sıkıştırılmış bir karışımının bir çekirdeğini (10) içermiştir. ve ağırlıkça %2 zirkonyum içeren bir baryum alaşımı. Uranyum dioksit granülleri, %12-15'lik bir iç gözenekliliğe sahipti. Granül karışımının fraksiyonel bileşimi -0.4+0.08 mm idi. Kompanzasyon hacmi (13) olan toplam tane içi ve taneler arası gözeneklilik, hesaplamaya göre - %50 - 55. Ampul çekirdeğinin uzunluğu 900-5 mm idi. Ampullerin (10) ve yakıt çubuğunun (3) çekirdeklerini hizalamak için, zirkonyum alaşımı E-110'dan yapılmış 4 mm kalınlığında bir rondela (14) takıldı. Yakıt çubuğu göbeğinin (3) malzemesi olarak ağırlıkça %95 olan uranyum dioksit granüllerinin (4) vibro-sıkıştırılmış karışımı kullanılmıştır. ve gadolinyum oksit (5) ağırlıkça %5. fraksiyonel bileşim -0.5 + 0.315 mm, bir temas malzemesi (7) ile emprenye edilmiş - ağırlıkça %12 alüminyum alaşımı. silikon. Yakıt çubuğu göbeğinin uzunluğu 900-5 mm idi ve granüllerle dolum hacmi %60-65 idi. Yakıt çubuğu çekirdeği tabakasının üzerinde, ayrıca bir temas malzemesi ile emprenye edilmiş, 0,5-0,6 mm'lik bir fraksiyonel bileşime sahip, yuvarlak şekilli (öğütme tanesi) sinterlenmiş alüminyum oksit parçacıklarından bir tıkaç (15) oluşturulmuştur. Yakıt çubuğu çekirdeğindeki ampuller, ampuller ile kaplama arasında 0,2 mm boşluk kalacak şekilde 120 o aralıklarla yerleştirildi. Ampullerin üretimi aşağıdaki sırayla gerçekleştirildi. Borunun boyutuna göre kesilmesi, ampulün bir ucunun sızdırmaz hale getirilmesi, titreştirilmesi, ampulün helyum ile doldurulması ve ampulün ikinci ucunun sızdırmaz hale getirilmesi, ampulün sızdırmazlığının ve ampulün uzunluğu boyunca nükleer yakıtın düzgün dağılımının kontrol edilmesi. Yakıt çubuklarının imalatı aşağıdakileri içeriyordu: teknolojik işlemler. Borunun boyutuna göre kesilmesi ve bir ucunun sızdırmaz hale getirilmesi, rondela ve ampullerin takılması, yakıt çubuğunun titreştirilmesi, tapanın doldurulması ve yakıt çubuğu göbeği ile tapanın erimiş alüminyum alaşımı ile emprenye edilmesi, yakıt çubuğunun ikinci ucunun sızdırmaz hale getirilmesi, yakıt çubuğunun basınçlandırılması. helyum ve sızdırmazlığı kontrol etme, nükleer yakıtın yakıt çubuğundaki dağılımını izleme, emprenye kalitesi temas malzemesi ve görünüm. Yakıt çubuklarının üretim laboratuvarı örneklerinin sonuçları, nükleer yakıtın ampullerde eşit olmayan dağılımının% 7'yi ve bir yakıt çubuğunda -% 10'u geçmediğini gösterdi. Yakıt çubuğu çekirdeklerinin emprenye kalitesi tatmin edicidir ve görünüm yakıt çubukları kontrol örneklerine karşılık gelir. Yakıt çubuğu tasarımlarının diğer çeşitlerini üretme teknolojisi, yukarıda verilenlere benzer, sadece şerit yakıt çubuklu versiyonlarda, tüp profilleme de gerçekleştirilir ve doldurulmuş ampullere gerekli şekil verilir. Böylece, önerilen tasarımın yakıt elemanlarını yaratmanın gerçek olasılığı gösterilmektedir ve seçilen nükleer yakıt, yapısal, temas ve diğer malzemeler ve ampul tasarımlarının bir kombinasyonu, kaynakta bir artış ve yakıtın güvenilirliğinde bir artış sağlar. reaktörün belirli çalışma koşulları altında manevra modlarındaki elemanlar. Talep edilen buluşa göre bir yakıt elemanını uygularken, granüllerin, yapısal, nükleer, yanabilir malzemelerin ve alıcıların diğer şekilleri, boyutları ve geometrileri ve bunların yakıt göbeğine yerleştirilmesi bu örneklerde dikkate alınmadan kullanılabilir. Talep edilen buluşa göre yakıt çubuklarının güç reaktörlerinde kullanımı, karışık yakıt kullanan yakıt çubuklarından daha ekonomiktir ve ekoloji, sanitasyon ve radyasyon güvenliği gerekliliklerini büyük ölçüde karşılar. Kullanılan bilgi kaynakları 1. "Güç reaktörlerinin yakıt elemanlarının geliştirilmesi, üretimi ve işletilmesi", kitap 1. Moskova, Energoatomizdat, 1995 (Prototip sayfa 45). 2. A. G. Samoilov, A. I. Kashtanov, V. S. Volkov. "Nükleer reaktörlerin dispersiyon yakıt elemanları", cilt 1. Moskova, Energoizdat, 1982

TVEL

("yakıt elemanı" ndan) - ana unsur nükleer reaktör, bulunduğu, nükleer yakıt ve ısı tarafından üretilir nükleer fisyon. Naib. yakıt çubukları, reaktör çekirdeğinin tüm yüksekliğine uzanan ince (birkaç mm çapında) çubuklar biçiminde yaygındır. Aktif bölge, düzenli bir ızgara oluşturan aynı tipte binlerce yakıt çubuğu içerir. Aralarında, enerjiyi ortadan kaldıran bir soğutucu (sıvı veya gaz) pompalanır. Yakıt çubukları, bazen Pu ilavesiyle, metalik U (kararlılığı artırmak için alaşımlı) veya seramik formunda U oksitleri kullanır. Ayrıca sözde kullanılır. yakıt tanelerinin yüksek termal iletkenliğe ve radyasyon direncine sahip bölünemez bir malzeme matrisine dahil edildiği dağıtıcı yakıt (bkz. Malzemelerin radyasyon direnci). Mühürlü olan yakıtı soğutucu ile temastan korur ve TVEL'e gerekli mekanik özellikleri verir. . Kabuk malzemesi (zirkonyum, paslanmaz çelik vb.) sözde düşük nötron yakalama özelliğine sahiptir. reaktör spektrumu, çalışma sıcaklığı aralığında yakıt ve soğutma sıvısı ile iyi bir uyumluluğa sahiptir, mekanik olarak çok az değişiklik gösterir. nötrondaki özellikler. Tüm yakıt çubuğu malzemelerine, öncelikle nötronları güçlü bir şekilde emen safsızlıkların olmaması gibi yüksek saflık gereksinimleri uygulanır.

TVEL parametreleri enerji. reaktörler: çalışma üst sıcaklığı (kabuk sıcaklığı) su soğutmalı reaktörler için 300 °C, sıvı Na reaktörleri için yakl. 600-700 °С; Lafta. çubuk uzunluğunun 1 cm'si başına 500-600 W'a kadar doğrusal ısı stresi; yakıt yanması (çalışma süresinin sonunda yanan yakıt atomlarının oranı) termik reaktörlerde %3-5, hızlı reaktörlerde %7-10 (%1 yanma, 104 MW günlük termik enerji üretimine karşılık gelir) 1 ton yakıt).

TVEL hızlı reaktör: 1 - çekirdek bölüm (nükleer yakıt); 2, 3 - bitiş ekranları (tükenmişuranyum); 4 - gaz toplayıcı; 5 - kabuk (paslanmazçelik).

Şek. şematik olarak gösterilmiştir. hızlı reaktör yakıt elemanının kesiti (bkz. damızlık reaktör). Nükleer yakıt içeren aktif kısma ek olarak, çekirdekten çıkan nötronların atılması için tükenmiş uranyumdan yapılmış uç kalkanlara ve ayrıca iç azaltmak için yakıtlarından kaçan parça gazları toplamak için bir boşluğa sahiptir. derin tükenmişlikte basınç.

Nominal yanmaya ve kampanyanın sonuna (çalışma süresi) ulaştıktan sonra, yakıt çubukları reaktörden boşaltılır ve değiştirilir. Kampanyanın süresi, reaktörün tam olarak çalışma süresi ile hesaplanır ve aylar veya yıllardır. Kampanyadaki artış ve dolayısıyla yanma, yakıtın yanması ve nötron emici parçaların birikmesi nedeniyle bir fisyon zincir reaksiyonunu sürdürme yeteneğindeki bozulma ve sürelerin etkisi altında yakıt elemanının tahrip olma tehlikesi ile sınırlıdır. . reaktörde yoğun ışınlama ve yüksek sıcaklık. TVEL arızasının yüzde yüz (veya binde biri) oranında izin verilir.

Aydınlatılmış.: Olan D., teorik temel nükleer reaktörlerin yakıt elemanları, M., 1982. OD Kazachkovsky,

Fiziksel ansiklopedi. 5 ciltte. - M.: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1988 .

Diğer sözlüklerde "TVEL" in ne olduğunu görün:

Bkz. Yakıt öğesi. * * * TVEL TVEL, bkz. Yakıt elemanı (bkz. ISI ELEMANI) … ansiklopedik sözlük

Yakıt çubuğu: Yakıt elemanı, nükleer reaktörlerde bulunan bir yakıt cihazıdır. TVEL, bir Rus nükleer yakıt üreticisi derneğidir ... Wikipedia

yakıt elemanı İçine yakıt yüklenen heterojen bir reaktörün aktif bölgesinin ana yapısal elemanı. Yakıt elemanlarında, ağır çekirdek U 235, Pu 239 veya U 233'ün fisyonlanması, ... ... nükleer güç terimleri

Yakıt öğesini görün... Büyük Ansiklopedik Sözlük

Krom'da nükleer yakıt var, nükleer yakıt ve ısı tarafından üretilir nükleer fisyon. Naib. yakıt çubukları, reaktör çekirdeğinin tüm yüksekliğine uzanan ince (birkaç mm çapında) çubuklar biçiminde yaygındır. Aktif bölge, düzenli bir ızgara oluşturan aynı tipte binlerce yakıt çubuğu içerir. Aralarında, enerjiyi ortadan kaldıran bir soğutucu (sıvı veya gaz) pompalanır. Yakıt çubukları, bazen Pu ilavesiyle, metalik U (kararlılığı artırmak için alaşımlı) veya seramik formunda U oksitleri kullanır. Ayrıca sözde kullanılır. yakıt tanelerinin yüksek termal iletkenliğe ve radyasyon direncine sahip bölünemez bir malzeme matrisine dahil edildiği dağıtıcı yakıt (bkz. Malzemelerin radyasyon direnci). Hermetik kabuk, yakıtı soğutucu ile temastan korur ve TVEL'e gerekli mekanik özellikleri verir. kuvvet. Kabuk malzemesi (zirkonyum alaşımları, paslanmaz çelik vb.), sözde düşük nötron yakalama kesitine sahiptir. reaktör spektrumu, çalışma sıcaklığı aralığında yakıt ve soğutma sıvısı ile iyi bir uyumluluğa sahiptir, mekanik olarak çok az değişiklik gösterir. nötron alanındaki özellikler. Tüm yakıt çubuğu malzemelerine, öncelikle nötronları güçlü bir şekilde emen safsızlıkların olmaması gibi yüksek saflık gereksinimleri uygulanır.

TVEL parametreleri enerji. reaktörler: çalışma üst sıcaklığı (kabuk sıcaklığı) su soğutmalı reaktörler için 300 °C, sıvı Na reaktörleri için yakl. 600-700 °С; Lafta. çubuk uzunluğunun 1 cm'si başına 500-600 W'a kadar doğrusal ısı stresi; yakıt yanması (çalışma süresinin sonunda yanan yakıt atomlarının oranı) termik reaktörlerde %3-5, hızlı reaktörlerde %7-10 (%1 yanma, 104 MW günlük termik enerji üretimine karşılık gelir) 1 ton yakıt).

TVEL hızlı reaktör: 1 - çekirdek bölüm (nükleer yakıt); 2, 3 - bitiş ekranları (tükenmişuranyum); 4 - gaz toplayıcı; 5 - kabuk (paslanmazçelik kesme).

Şek. şematik olarak gösterilmiştir. hızlı reaktör yakıt elemanının kesiti (bkz. Damızlık Reaktörü) Nükleer yakıt içeren aktif kısma ek olarak, çekirdekten çıkan nötronların atılması için tükenmiş uranyum uç ekranlarının yanı sıra iç azaltmak için yakıtlarından kaçan parça gazları toplamak için bir boşluğa sahiptir. derin tükenmişlikte basınç.

Nominal yanmaya ve kampanyanın sonuna (çalışma süresi) ulaştıktan sonra, yakıt çubukları reaktörden boşaltılır ve değiştirilir. Kampanyanın süresi, reaktörün tam güç cinsinden çalışma süresi ile hesaplanır ve aylar veya yıllardır. Kampanyadaki artış ve dolayısıyla yanma, yakıtın yanması ve nötron emici parçaların birikmesi nedeniyle bir fisyon zincir reaksiyonunu sürdürme yeteneğindeki bozulma ve sürelerin etkisi altında yakıt elemanının tahrip olma tehlikesi ile sınırlıdır. . reaktörde yoğun ışınlama ve yüksek sıcaklık. TVEL arızası olasılığının yüzde yüzlerine (veya binde birine) izin verilir.

Dersin amacı: Yakıt elemanları ve yakıt grupları hakkında bilgi

Konuya ilişkin sorular:

VVER için 1 TVEL ve TVS

RBMK için 2 TVEL

Hızlı nötron reaktörü için 3 yakıt grubu, BN600

Yakıt çubukları için 4 Mikroküre

Bir nükleer güç reaktörünün aktif bölgesinin ana bileşeni, yakıt gruplarına (FA) monte edilmiş ve belirli miktarda katı nükleer yakıt içeren yakıt elemanlarıdır. Şimdi, nükleer bileşimlerin iyileştirilmesiyle birlikte, yakıt elemanlarının tasarımı, yakıt peletleri gelişiyor - üretim teknolojileri, sinterleme, kaynak, kimyasal ve mekanik işleme yoluyla. Bütün bunlar nükleer yakıtın operasyonel özelliklerini iyileştirir, güvenilirliğini ve güvenliğini arttırır.

Bir yakıt elemanı, nükleer yakıtın yerleştirildiği bir nükleer reaktörün yapısal bir elemanıdır. Yakıt çubukları bir nükleer reaktörün çekirdeğine kurulur ve termal enerjinin ana kısmının üretilmesini ve soğutucuya aktarılmasını sağlar. Nükleer fisyon sırasında reaktörde salınan tüm enerjinin %90'ından fazlası yakıt elemanlarının içinde salınır ve yakıt elemanının etrafında akan soğutucu tarafından uzaklaştırılır. TVEL'ler çok zor koşullarda çalışır: TVEL'den soğutucuya giden ısı akışı yoğunluğu 1-2 MW/m²'ye ulaşır ve sıcaklık 3200 dereceye kadar dalgalanır. Yakıt çubuklarının ışınlama altındaki davranışını analiz etme açısından en önemli fenomen, yakıt şişmesi ve gaz halindeki fisyon ürünlerinin salınması, iç basınçtaki değişiklikler vb.

Yakıt elemanı genellikle bir yakıt çekirdeğidir.

mühürlü kılıf. Kaplama, fisyon ürünlerinin sızmasını ve yakıtın soğutucu ile etkileşimini önler. Kabuk malzemesi nötronları zayıf bir şekilde emmeli ve kabul edilebilir mekanik, hidrolik ve ısı iletme özelliklerine sahip olmalıdır. Yakıt elemanları, kullanılan yakıtın doğasına, yakıt elemanının şekline, yakıt kaplama kontağının doğasına ve nükleer reaktörün tipine göre sınıflandırılır.

Yakıt elemanının şekli ve geometrik boyutları, üretim teknolojisinin yanı sıra reaktör tipine de bağlıdır. Yakıt çubuğunun en yaygın şekli, metal bir kılıf içine alınmış uzun silindirik bir yakıt çubuğudur. Bazı reaktörler, plakalar (araştırma reaktörleri), bir top (yüksek sıcaklıklı gaz-grafit reaktörleri) veya diğer konfigürasyonlar şeklinde yakıt elemanları kullanır. Yakıt çubuğu kesitlerinin bazı varyantları ve bunların reaktör çekirdeğindeki karşılıklı düzenlemeleri Şekil 2'de gösterilmektedir. Yakıt çubuklarının tertibatlara yerleştirilmesi, ara parçalar yardımıyla gerçekleştirilir. Yakıt tertibatı, nükleer yakıtın yüklenmesini ve boşaltılmasını mümkün kılan, reaktör çekirdeğinin yapısal bir elemanıdır.

Yakıtın ve kaplamanın doğasına göre, içinde yakıt ve metal kaplama bulunan yakıt elemanları, seramik yakıt ve metal kaplamadan oluşan yakıt elemanları ve pirokarbon filmlerle kaplanmış tam seramik yakıt elemanları bulunur. grafit matrisi. Yakıt elemanları sadece yakıtın doğası ile ayırt edilir: metalik yakıtın hafif alaşımlı olduğu metal yakıt elemanları, seyreltici katkı maddeleri içermeyen seramik yakıtlı seramik yakıt elemanları, yakıtın yüksek oranda seyreltilmiş bir alaşım veya tamamen olduğu dispersiyon yakıt elemanları birim hacim başına düşük yakıt içeriğine sahip seramik. Bir TVEL'in şekline göre, katmanlı olanlar ayırt edilir; katı silindirik, tel, çubuk, tablet, tek halkalı ve çok halkalı, boru şeklinde; top; katmanlı; monoblok delikli. "Yakıt kaplama" kontağı uygulama yöntemine göre, aşağıdakiler ayırt edilir: mekanik temaslı yakıt çubukları; metalurjik temaslı TVEL; Ara katmana sahip yakıt çubukları. Isı transfer yüzeyini arttırmak için çeşitli kanatçık türleri kullanılabilir: boyuna; enine; düz nervürlü ve spiral bölmeli uzunlamasına; sarmal; şerit.

Yakıt elemanları genellikle alüminyum, zirkonyum veya paslanmaz çelik borularda sinterlenmiş uranyum oksit peletleridir; zirkonyum, molibden ve zirkonyum veya alüminyum ile kaplanmış alüminyum içeren uranyum alaşımlarının peletleri (alüminyum alaşımı olması durumunda); geçirimsiz grafit ile kaplanmış dağılmış uranyum karbürlü grafit tabletler.

2. Yakıt çubukları bölümünün çeşitleri ve aralıkları.

Basınçlı su reaktörleri için en çok paslanmaz çelik borulardaki uranyum oksit peletleri tercih edilir. Uranyum dioksit su ile reaksiyona girmez, yüksek radyasyon direncine sahiptir ve yüksek bir erime noktası ile karakterize edilir. Grafit yakıt hücreleri, yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı reaktörler için uygundur, ancak ciddi bir dezavantajları vardır - gaz halindeki fisyon ürünleri, difüzyon veya grafitteki kusurlar nedeniyle kaplamalarından geçebilir. Organik soğutucular zirkonyum yakıt çubuklarıyla uyumlu değildir ve bu nedenle alüminyum alaşımlarının kullanılmasını gerektirir. Organik soğutuculara sahip reaktörler için beklentiler, soğutucuya ısı transferini artıran kanatçıkların kullanımı için gerekli (çalışma sıcaklıklarında) ve termal iletkenliğe sahip olacak alüminyum alaşımlarının mı yoksa toz metalurjisi ürünlerinin mi oluşturulacağına bağlıdır. Yakıt ve organik soğutucu arasındaki termal iletim nedeniyle ısı transferi küçük olduğundan, ısı transferini arttırmak için yüzey kaynatma kullanılması tercih edilir. Yüzey kaynamasıyla ilgili yeni problemler ortaya çıkacaktır, ancak organik ısı transfer akışkanlarının kullanımının faydalı olduğu kanıtlanırsa bunlar çözülmelidir.

Tozlara ve granüllere ek olarak, yeni bir mikro küre

granül seramik yakıt (granül çapı - birkaç mikron), bu

sermet bileşimine sahip geniş bir dağılmış yakıt elemanı sınıfının, bir grafit matrisine dayalı yakıt elemanlarının, mikro yakıt elemanlarının üretimi için kullanılır. çeşitli tipler yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı nükleer reaktörlerde kullanılan kaplamalar ve ayrıca vibro-sıkıştırılmış yakıt çubukları. Bu tür yakıt, görünüşe göre bir gaz türbini modüler reaktöründe kullanılacaktır.

Bir termal reaktörde, yakıt çubukları, boş alanı olan bir kafes oluşturur.

geciktirici ile doldurulur.

Yakıtın ve kaplamanın doğasına göre, yakıt ve kaplamanın metalik olduğu yakıt elemanları ayırt edilir; Seramik yakıt ve metal kaplamadan oluşan yakıt çubukları; bir grafit matris içine gömülü pirolitik karbon filmlerle kaplanmış tamamen seramik yakıt çubukları. Sadece yakıtın doğası gereği, metal yakıtın hafif alaşımlı olduğu metal yakıt elemanları ayırt edilir; seyreltici katkı maddeleri içermeyen seramik yakıtlı seramik yakıt elemanları; Yakıtın yüksek oranda seyreltik bir alaşım veya birim hacim başına düşük yakıt içeriğine sahip tamamen seramik olduğu dispersiyon yakıt elemanları. TVEL'lerin şekli: katmanlı; katı silindirik (blok; çubuk; tel, çubuk, tablet; tek halkalı ve çok halkalı; boru şeklinde); top; monoblok; Diğer formların TVEL'i. "Yakıt kaplama" kontağı uygulama yöntemine göre, mekanik temaslı TVEL'ler ayırt edilir; metalurjik temaslı TVEL; Ara katmana sahip yakıt çubukları

Heterojen reaktörlerin yakıt elemanları, nükleer yakıtın ve ortaya çıkan parçaların küçük bir kapalı alanda korunmasını sağlar. Yakıt elementleri genellikle Th, U, Pu, bunların alaşımları veya oksit, karbür, vb. formundaki bölünebilir malzemenin preslenmiş bir karışımı - seramik veya sermetlerdir. bir metal, oksit vb. matrisi ile Matris, özgül ısı yükleri, konsantrasyonlar açısından, bölünebilir izotopların izin verilene kadar gerekli seyreltmesini sağlar. Heterojen nükleer yakıt, dış kısımda alüminyum, zirkonyum veya paslanmaz çelikten yapılmış hermetik bir kılıfla kaplanmıştır. Plakalar, tüpler, silindirler, çubuklar şeklindeki yakıt çubukları setleri genellikle nükleer reaktörlerin çalışma hücrelerine yerleştirilen tertibatlar halinde birleştirilir.

VVER için TVEL ve TVS

VVER tipi bir reaktörde, nükleer yakıt olarak sabit bir modda %2,4 ila %4,4 (kütle) aralığında başlangıçta uranyum-235 zenginleştirme ile sinterlenmiş uranyum dioksit kullanılır. Reaktörün yakıtla toplam yüklemesi 75 tondur.

Altıgen yakıt düzenekleri (FA'ler), bir zirkonyum alaşımı içine yerleştirilmiş topaklar biçiminde bir uranyum dioksit çekirdekli çubuk tipi yakıt elemanları (TVEL'ler) içerir. TVEL'in zirkonyum kabuğunun içinde (iç çap 9,1 mm, duvar kalınlığı 0,65 mm, kabuk malzemesi - alaşım Zr + %1 Nb), uranyum dioksitten 7,53 mm çapında yakıt peletleri vardır. Bir yakıt elemanındaki UO2 yüklemesinin kütlesi 1565'tir. Garanti edilen hizmet ömrü 4 yıldır. VVER-1000 FA, 12,76 mm aralıklı üçgen bir kafes içinde düzenlenmiş bir yakıt çubuğu demetidir (demet bir zirkonyum alaşımlı kasa içine alınmıştır). Yakıt gruplarının bazı özellikleri Tablo 2'de verilmiştir. Buna karşılık, yakıt grupları da 147 mm (VVER-440) ve 241 mm (VVER-1000) aralıklı üçgen bir kafese monte edilir.

Sekme. 2. VVER-1000 yakıt çubuklarının özellikleri

Yakıt tertibatının kontrol çubukları demeti ile yüksekliği 4665 mm'dir. Yakıt düzeneği 317 yakıt çubuğu, kontrol çubukları için 12 kılavuz kanalı, bir enerji salınımı ölçüm sensörü için bir kanal ve içi boş bir merkezi boru içerir. Yakıt grubunun altıgen kafasının merkezinde, içine emici elemanlar için 12 kılavuz kanalın ve enerji salınımı ölçüm sensörü için bir kanalın monte edildiği silindirik bir burç vardır. Kasetteki yakıt kütlesi 455,5 kg'dır. Burç, yakıt düzeneği kafasının altı köşesine, düzeneği reaktöre sıkıştırmaya, termal genleşmeleri ve teknolojik toleransları telafi etmeye yarayan yay pimlerinin yerleştirildiği nervürlerle bağlanır. Kafanın yüzlerinde, soğutma sıvısının FA'den çıkması için pencereler vardır. Dikdörtgen şekle dayalı FA tasarımlarının dünya analoglarından farklı olarak VVER-1000 FA, altıgen bir kesite ve yakıt elemanlarının dağıtım alanına sahiptir. Yakıt elemanlarının böyle bir dağılım şeması, soğutma sıvısı akışının yüksek bir tekdüzeliğini ve daha uygun bir

çekirdekte su-uranyum oranı. Altıgen şekil, üretimde ve nükleer santrallerde nakliye ve teknolojik işlemler sırasında yakıt tertibatlarının güvenliğini garanti eder.

VVER ile nükleer santrallerin devreye alınmasından bu yana, yakıt gruplarının tasarımı önemli değişiklikler geçirdi. Tasarımın ilk aşamasında ve yakıt tertibatlarının çalışması koruyucu bir kılıfla, yani. kaput, daha sonra delikli bir kaput ile tertibatlar ortaya çıktı. Halihazırda, tasarımı ve yapımı devam eden VVER-1000 tipi reaktörlü tüm NGS'lerde üstü açık yakıt grupları tercih edilmektedir. Kabuksuz yakıt grupları, çekirdekteki soğutucunun karışmasını iyileştirir; bitişik arasındaki boşluğu azaltmak

Aynı kap hacmine daha fazla yakıt grubu yerleştirmeyi mümkün kılan ve böylece reaktör gücünü artıran FA; yakıt çubuklarının yoğun bir şekilde paketlenmesinden kaynaklanan düzensiz enerji salınımını azaltmak; yakıt gruplarının hidrolik direncini azaltmak; acil soğutma sisteminden enine su akışı nedeniyle soğutucu sızıntısı ile ilişkili acil durum modlarında soğutmanın güvenilirliğini artırmak; düzeneğin yük taşıyan çerçevesinin mukavemet özelliklerini artırmak ve koruma kontrol sistemi tahriklerinin sayısını azaltmak için yakıt düzeneği başına ayarlanabilir çubuk sayısını artırmak; yakıt tertibatlarında kullanılan pahalı malzeme (zirkonyum) miktarını azaltın.

RBMK için TVEL

Uranyum dioksit 235U, RBMK reaktörlerinde yakıt olarak kullanılır. Reaktörün boyutunu küçültmek için yakıttaki 235U içeriği önce zenginleştirme tesislerinde %2,0 veya %2,4'e yükseltilir. Reaktörün uranyum ile yüklenmesi 200 tondur. Ortalama yakıt tüketimi 22,3 MWt/kg'dır.

TVEL, içinde 15 mm yüksekliğinde uranyum dioksit peletleri bulunan 3,5 m yüksekliğinde ve 0,9 mm et kalınlığında bir zirkonyum tüptür. Her biri 18 yakıt elemanı içeren seri bağlı iki yakıt grubu, uzunluğu 7 m olan bir yakıt kartuşu oluşturur Yakıt kartuşu teknolojik kanala monte edilir. Reaktördeki teknolojik kanalların sayısı -1661. Kanallara alttan su verilir, yakıt elemanlarını yıkayıp ısınır ve bir kısmı buhara dönüşür. Oluşan buhar-su karışımı kanalın üst kısmından boşaltılır.

Reaktör, reaktör üzerinde eşit olarak dağıtılarak kontrol edilir

nötron emici bir element içeren çubuklar - bor. Çubuklar hareket ediyor

tasarımı teknolojik olanlara benzeyen özel kanallarda bireysel servo sürücüler. Çubuklar, 40 - 70°C sıcaklıkta kendi soğutma suyu devresine sahiptir.Çeşitli tasarımlarda çubukların kullanılması, reaktör boyunca enerji salınımını kontrol etmeyi ve gerekirse hızlı bir şekilde kapatmayı mümkün kılar.

Hızlı nötron reaktörü için yakıt tertibatları, BN600

BN-600 - sodyum soğutuculu hızlı nötron reaktörü. Elektriksel

güç 600 MW. Yakıt gruplarından oluşan tasarım çekirdeği

%21 ve %33 oranında 235U ile zenginleştirilmiş, 1980'den 1986'ya kadar çalıştırılmıştır. İçinde elde edilen maksimum yakıt tüketimi, ağır atomların %7'si, yani. Önümüzdeki iki yıl içinde, yakıt elemanları üzerindeki özgül ısı yüklerini azaltmak için üç zenginleştirme seçeneğiyle (235U için %17, %21 ve %26) çekirdeğe geçiş yapıldı. Maksimum yakıt tüketimi %8.3 t.a'ya yükseltildi. Bir sonraki yükseltme 1991-1993 yıllarında gerçekleştirildi. Radyasyona en dayanıklı ve endüstrinin yapısal malzemeleri tarafından iyi yönetilen kullanımına dayanıyordu. Bundan sonra, %10 t.a'lık bir yakıt yanması elde etmek mümkün oldu.

Çekirdek ve üreme alanı, anahtar teslimi 96 mm boyutlarında kaset tipi altıgen yakıt tertibatlarından monte edilir. Yakıt tertibatı, yakıt elemanlarından, bir mahfazadan, yakıt ikmali sırasında yakıt tertibatlarını yakalamak için bir başlıktan ve yakıt tertibatlarının basınç başlığının soketine monte edildiği ve dikey olarak desteklendiği bir şafttan oluşur. Yakıt çubukları, tespit elemanları ile birbirine bağlanır ve yakıt tertibatının tüm parçalarını tek bir bütün halinde bağlayan bir kapakla korunur. Yakıt elemanları, çekirdeğin uzunluğu boyunca zenginleştirilmiş uranyum oksit (veya bir uranyum oksit karışımı) ve plütonyum oksitten yapılmış burçlarla doldurulur ve çekirdeğin üstünde ve altında atık uranyum oksit briketlerinden yapılmış uç ekranlar vardır. Üreme bölgesinin yakıt çubukları da "atık" uranyumdan elde edilen briketlerle doldurulur. Reaktördeki sodyum seviyesinin üzerindeki gaz boşlukları argon ile doldurulur.

TVEL'ler için mikroküreler

Şu anda, mikroküresel granül malzemeler çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Mikroküresel seramik malzemelerin, çeşitli yakıt elemanlarının yakıt bileşeni olarak kullanılması büyük ilgi görmektedir. Son zamanlarda, granüle seramik nükleer yakıt, sermet bileşimine sahip geniş bir dağılmış yakıt elemanı sınıfının, bir grafit matrisine dayalı yakıt elemanlarının, yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı reaktörlerde kullanılan çeşitli kaplama tiplerine sahip mikro yakıt elemanlarının üretimi için kullanılmıştır. yanı sıra vibro-sıkıştırılmış çubuk yakıt elemanları. Granül mikroküresel yakıt kullanmanın başlıca avantajları:

a) aktinitlerden geri dönüştürülmüş yakıtın hazırlanması için otomatik bir uzaktan kumandalı teknolojik süreç oluşturma olasılığı;

b) geleneksel olarak kullanılana kıyasla toz oluşturan işlemler yok

toz teknolojisi;

c) teknolojik sürecin tüm aşamalarında, vibro-sıkıştırma süresini en aza indiren, tozlardan daha uygun bir malzeme biçimi;

d) mikro küreler dikkatli bir şekilde birkaç mikrondan 2…3 mm'ye kadar yapılabilir.

jeli elde etme aşamasında bunları kontrol edin;

e) kusurlu standart altı mikroküresel parçacıklar işlemin başına döndürülebilir;

f) aktinitlerin karışık oksitlerinin mikroküreleri, peletlerin sinterleme sıcaklığından 200°C daha düşük bir sıcaklıkta yüksek yoğunluğa (teorik yoğunluğun %95'inden fazlası) sinterlenebilir;

g) ek teknolojik avantajlar yaratan, yüksek mekanik mukavemete sahip %10 ila %30 gözenekli mikroküreler elde etme ve kontrol etme imkanı.

Birinci teknolojik şemalar toz metalurjisi yöntemlerine dayanmaktadır. Mikroküresel seramik yakıt elde etmek için bu yöntemlerin ayırt edici bir özelliği, başlangıç ​​malzemesi olarak nükleer yakıt tozunun kullanılmasıdır.

bileşimi nihai ürüne karşılık gelir. Son on yılda yoğun

İlk ürünler olarak bölünebilir ve verimli malzemelerin tuzlarının sulu çözeltilerinin kullanıldığı mikroküresel yakıtların üretimi için yöntemler geliştirilmektedir. Mikroküresel seramik yakıt elde etmek için "su" yöntemlerinden biri sol-jel işlemidir.

Sol-jel işlemi, aktinitlerin çeşitli jelleşme varyantlarına sahiptir:

1) Jel ​​çökeltme - işlem, alkali bir ortamda sertleşen bileşenlerin eşit olarak dağıldığı bir çalışma solüsyonunda bir aktinit jel oluşumuna dayanır. Yöntem ayrıca kütle transferi ile karakterize edilir.

2) Dış jelleşme - kütlenin faz sınırı boyunca transferi ile karakterize edilir (küre oluşturan alkali ortam - çökeltici bileşenler içeren amonyak gazı çözeltisi). Doğrudan harici jelasyon ve ters harici jelasyon arasında bir ayrım yapılır.

3) Dahili jelleşme - çalışma solüsyonunun, küre oluşturan bir ortamda yüksek sıcaklıklarda ayrışan jelleştirici katkı maddeleri (amonyak donörleri) içermesi gerçeğine dayanır. Prosesin karakteristik bir özelliği, faz sınırı boyunca kütle transferinin olmamasıdır.

Dış ve iç jelleşme sürecinde, bir dispersiyon ortamı olarak suda çözünmeyen veya az çözünür organik sıvılar kullanılır.

Yakıt çekirdeklerinin üretimi için toz yöntemleri, sol-jel süreci ile birlikte, yüksek sıcaklıklı helyum reaktörleri için yakıt hücreleri teknolojisinde yaygın olarak geliştirilmiştir. Plastikleştirilmiş kütlelerden ürün üretmenin en yaygın yöntemi. Bu yöntemin bir varyasyonu, yakıt mikro küreleri teknolojisini geliştirmenin temeli olarak seçilen, ölçülen yakıt boşluklarının mekanik küreselleştirme yöntemidir. Yöntem, plastikleştirilmiş kütlelerden mükemmel mikro kürelere yakıt boşluklarının yuvarlanmasından oluşur.