Түлшний өнгөлгөөний материал. Түлшний саваа - физик нэвтэрхий толь Реакторын үйл ажиллагааны эхлэл

Саяхан би блог дээрээ дэлхийн хамгийн үнэтэй металл болох Калифорниа-252-ыг хэрхэн, хаана үйлдвэрлэдэг талаар хэлсэн. Гэхдээ энэхүү хэт үнэтэй бодисыг үйлдвэрлэх нь Димитровград дахь Атомын реакторын шинжлэх ухааны хүрээлэнгийн (NIIAR) цорын ганц үйл ажиллагаа биш юм. 70-аад оноос хойш судалгааны төвд Түлшний технологийн тэнхим ажиллаж байгаа бөгөөд тэд ураны мөхлөгт исэл үйлдвэрлэх, аль хэдийн цацрагаар цацагдсан цөмийн түлшийг (зэвсгийн чанартай плутонийг оролцуулан) боловсруулах байгаль орчинд ээлтэй аргуудыг боловсруулж байна.

Нэмж дурдахад түлшний угсралт (FA) -ийг тэнд үйлдвэрлэдэг - хяналттай цөмийн урвалаар дамжуулан реакторт дулааны энерги үүсгэх зориулалттай төхөөрөмжүүд. Үндсэндээ эдгээр нь реакторын батерей юм. Би энэ нийтлэлд тэдгээрийг хэрхэн, юугаар хийсэн талаар ярихыг хүсч байна. Бид өндөр түвшний цацраг бүхий "халуун" камерын дотор талыг судалж, цөмийн түлшний ураны исэл ямар харагддагийг харж, ер бусын цонхонд давхар бүрхүүлтэй цонх хэр үнэтэй болохыг олж мэдэх болно.

Би цөмийн реакторын бүтэц, үйл ажиллагааны зарчмын талаар дэлгэрэнгүй ярихгүй, харин ойлгоход хялбар болгохын тулд хүйтэн ус урсаж, халуун ус урсдаг, цахилгаан ороомогоор халаадаг ахуйн ус халаагчийг төсөөлөөд үз дээ ( TEN). Цөмийн реакторт цахилгаан спираль байдаггүй, гэхдээ шахмал ураны ислийн шахмал агуулсан түлшний элементүүд (түлшний элементүүд) - олон нимгэн металл хоолойноос бүрдсэн урт зургаан өнцөгт түлшний хэсгүүд байдаг.

(фото эх сурвалж - sdelanounas.ru)

Ураны цөмийн байнгын задралын улмаас их хэмжээний дулаан ялгардаг бөгөөд энэ нь ус эсвэл бусад хөргөлтийн бодисыг өндөр температурт халаадаг. Дараа нь схемийн дагуу:

(эх сурвалж - lab-37.com)

Ихэвчлэн түлшний угсралт нь 2.5-3.5 м урттай зургаан өнцөгт түлшний элементүүдийн багц бөгөөд энэ нь ойролцоогоор реакторын цөмийн өндөртэй тохирч байна. FA нь зэвэрдэггүй ган эсвэл цирконы хайлшаар хийгдсэн (нейтрон шингээлтийг багасгах). Реактор дахь цөмийн түлшний бүртгэл, хөдөлгөөнийг хялбарчлахын тулд түлшний элементүүдийг (нимгэн хоолой) түлшний угсралтад угсардаг. Нэг түлшний угсралт нь ихэвчлэн 18-350 түлшний элемент агуулдаг. Реакторын цөм нь ихэвчлэн 200-1600 түлшний угсралт (реакторын төрлөөс хамаарч) агуулдаг.

Шатахууны угсралтууд босоо байрлалд байрладаг реакторын (бойлер) таг нь иймэрхүү харагдаж байна. Нэг квадрат - нэг угсралт. Нэг угсралт - ойролцоогоор 36 хоолой (доорх зурган дээр үзүүлсэн RBMK реакторын хувьд; бусад реакторын хувьд илүү олон хоолой байдаг, гэхдээ цөөхөн угсралт).

(зургийн эх сурвалж - visualrian.ru)

Түлшний угсралтыг бүрдүүлдэг түлшний саваа хоолойг дараах байдлаар байрлуулна.

RBMK реакторын түлшний элементийн бүтэц: 1 - залгуур; 2 - ураны давхар ислийн шахмал; 3 - цирконы бүрхүүл; 4 - хавар; 5 - бут; 6 - зөвлөмж.

Түлшний элементүүд (хоолой) ба түлшний угсралтын бие:

Мөн ураны ислийн шидэт шахмалууд цөмийн урвалын үед бусад элементүүдэд задрахгүй бол бүх зүйл сайхан болно. Энэ тохиолдолд реакторын урвал суларч, гинжин урвал аяндаа зогсдог. Цөм дэх ураныг (түлшний элементүүд) сольсны дараа л үргэлжлүүлж болно. Хоолойд хуримтлагдсан бүх зүйлийг реактороос буулгаж, булах ёстой. Эсвэл дахин ашиглахын тулд дахин боловсруулах нь илүү сонирхол татахуйц, учир нь цөмийн салбарт хүн бүр хог хаягдалгүй үйлдвэрлэл, нөхөн сэргээлтийг эрмэлздэг.
радио радио. Чаддаг юм бол цөмийн хаягдлыг хадгалахад яагаад мөнгө зарцуулдаг юм бэ, харин ч эсрэгээр нь тэднийг ийм мөнгөтэй болгох вэ?

RIAR-ын энэ хэлтэст тэд ашигласан цөмийн түлшийг нөхөн сэргээх, цацраг идэвхт ялгадсыг ашигтай элементүүд болон хэзээ ч хаана ч хэрэггүй зүйл болгон ялгах технологи дээр ажиллаж байна.

Энэ зорилгоор химийн аргаар ялгах аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Хамгийн энгийн сонголт бол уусмалыг дахин боловсруулах боловч энэ арга нь шингэн цацраг идэвхт хаягдлыг хамгийн их хэмжээгээр гаргадаг тул энэ технологи цөмийн эриний эхэн үед л алдартай байсан. Одоогоор RIAR нь "хуурай" гэж нэрлэгддэг аргыг сайжруулж байгаа бөгөөд энэ нь хатуу хог хаягдлыг хамаагүй бага гаргаж, устгахад илүү хялбар бөгөөд шилэн масс болгон хувиргадаг.

Ашигласан цөмийн түлшийг дахин боловсруулах орчин үеийн бүх технологийн схемүүд нь ураны хольцоос плутонийг задралын бүтээгдэхүүнтэй нь багасгаж дахин гаргаж авахаас бүрддэг Purex процесс (Англи хэлнээс Pu U Recovery Extraction) хэмээх олборлох процесст суурилдаг. Дахин боловсруулах явцад тусгаарлагдсан плутонийг ураны исэлтэй холилдон түлш болгон ашиглаж болно. Энэ түлшийг MOX (Mixed-Oxide түлш, MOX) гэж нэрлэдэг. Үүнийг мөн RIAR, Түлшний технологийн тэнхимээс авдаг. Энэ бол ирээдүйтэй түлш юм.

Бүх судалгаа, үйлдвэрлэлийн процессыг операторууд алсаас, хаалттай камер, хамгаалалтын хайрцагт гүйцэтгэдэг.

Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна:

Ийм цахилгаан механик манипуляторын тусламжтайгаар операторууд "халуун" камерт тусгай төхөөрөмжийг хянадаг. Операторыг өндөр цацраг идэвхт бодисоос зөвхөн 10 см зузаантай 9-10 тусдаа ялтсаас бүрдэх метрийн зузаантай хар тугалганы шилээр хамгаална.

Зөвхөн нэг шилний үнэ нь Ульяновск хотын орон сууцны үнэтэй дүйцэхүйц бөгөөд бүхэл бүтэн танхим бараг 100 сая рубльтэй тэнцэнэ. Цацрагийн нөлөөн дор шил нь аажмаар ил тод байдлаа алдаж, солих шаардлагатай болдог. Та зурган дээрх манипуляторын "гарыг" харж байна уу?

Манипуляторыг хэрхэн чадварлаг удирдаж сурахын тулд танд олон жилийн сургалт, туршлага хэрэгтэй. Гэхдээ тэдний тусламжтайгаар заримдаа камер доторх жижиг самарыг задлах, чангалах зэрэг үйлдлүүдийг хийх шаардлагатай байдаг.

"Халуун" үүрний танхимын ширээн дээр шилэн капсул дахь цөмийн түлшний дээжийг харж болно. Лабораторийн олон зочид энэ чемодан руу байнга хажуу тийш хардаг бөгөөд ойртохоос айдаг. Гэхдээ энэ бол маш бодитой ч гэсэн зүгээр л дамми юм. Ураны давхар исэл яг ийм харагддаг бөгөөд үүнээс түлшний саваа хийх шидэт түлшний үрэл - гялалзсан хар нунтаг хийдэг.

Ураны давхар исэл нь фазын шилжилтгүй бөгөөд өндөр температурт ураны металлтай тохиолддог эдгээр хүсээгүй физик процессуудад бага өртөмтгий байдаг. Ураны давхар исэл нь циркони, ниобий, зэвэрдэггүй ган болон түлшний угсралт, түлшний саваа хоолой хийдэг бусад материалуудтай харьцдаггүй. Эдгээр шинж чанарууд нь үүнийг цөмийн реакторуудад ашиглах, өндөр температур, улмаар реакторын өндөр үр ашгийг олж авах боломжийг олгодог.

Манипуляторын хяналтын самбар нь арай өөр өөрчлөлт юм. Энэ камерт шил байхгүй тул дотор нь суурилуулсан камер ашиглан тандалт хийдэг.

Энэ юу вэ?! Халуун камерт байгаа хүн үү?! Гэхдээ...

Гайгүй, "цэвэр" камер байна. Засвар хийх явцад түүний доторх цацрагийн түвшин зөвшөөрөгдөх хэмжээнээс хэтрэхгүй тул та тусгай радио хамгаалах хэрэгсэлгүйгээр ч ажиллах боломжтой. Энэ танхимд түлшний угсралтын эцсийн угсралтыг аль хэдийн ураны үрлээр цэнэглэгдсэн түлшний саваагаар хийдэг бололтой.

Нээлттэй цөмийн түлштэй ойрхон байгаа нь тийм ч таатай биш байгаа тул лабораторийн цацрагийн түвшин байгалийн хэмжээнээс хэтрэхгүй байна. Энэ бүхэн нь цацрагийн аюулгүй байдлын хатуу арга барилаар бий болдог. Хүмүүс эрүүл мэндэд нь хор хөнөөлгүй олон арван жилийн турш оператороор ажиллаж байна.

Хэдийгээр өнөөдөр цөмийн эрчим хүч бүрэн аюулгүй биш ч дэлхий даяар хаагдсанаас илүү олон реактор, цахилгаан станц баригдаж байна. Тиймээс Америкийн Нэгдсэн Улсад ажиллаж байгаа реакторуудын тоо дөнгөж зуу давсан бол Францад (дэлхий дээрх энх тайвны атомуудын тоогоор хоёрдугаарт ордог) 60 орчим байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус улсад үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний 80 орчим хувийг хангадаг.

Цөмийн реакторын түлш нь түлшний саваа юм. Энэ нь хяналттай гинжин урвал шууд явагддаг элемент юм. Цөмийн уурын зуухны “түлээ” хэрхэн ажилладаг, хэрхэн бүтдэг, цахилгаан станцын голд байгаа түлш нь юу болдог вэ?

Цөмийн гинжин урвал гэж юу вэ

Атомын цөм нь протон ба нейтроноос бүрддэг нь мэдэгдэж байна. Жишээлбэл, ураны атомын цөмд 92 протон, 143 буюу 146 нейтрон байдаг. Ураны цөм дэх эерэг цэнэгтэй протонуудын хоорондох түлхэх хүч нь ердөө л асар том бөгөөд нэг (!) атомд 100 кгф орчим байдаг. Гэсэн хэдий ч цөмийн дотоод хүч нь цөмийг салгахад саад болдог. Чөлөөт нейтрон ураны цөмд хүрэхэд (зөвхөн төвийг сахисан бөөмс нь цөмд ойртож чаддаг) сүүлийнх нь хэлбэрээ алдаж, хоёр хагас болон хоёр буюу гурван чөлөөт нейтрон болон тархдаг.

Эдгээр маш чөлөөт нейтронууд нь бусад атомуудын цөм рүү дайрдаг. Иймээс мөргөлдөөний тоо экспоненциалаар нэмэгдэж, секундын дотор цацраг идэвхт металлын бүх масс задарч байна. Энэхүү задрал нь бүх чиглэлд гэрлийн хурдтай хэсгүүдийн тархалт дагалддаг бөгөөд тэдгээрийн хүрээлэн буй орчны молекулуудтай мөргөлдөх нь хэдэн сая градус хүртэл халах шалтгаан болдог. Энэ бол энгийн цөмийн дэлбэрэлтийн зураг юм. ТВЭЛ энэ үзэгдлийг тайван замаар чиглүүлж байна. Энэ нь яаж болдог вэ?

Хяналттай цөмийн урвал

Цөмийн урвал нь өөрөө тогтвортой байж, гинжин урвал болохын тулд хангалттай хэмжээний цацраг идэвхт түлш шаардлагатай ("эгзэгтэй масс" гэж нэрлэдэг). Цөмийн зэвсгийн хувьд энэ асуудлыг энгийн байдлаар шийддэг: энгийн TNT-ийн дэлбэрэлтийг ашиглан тус бүр нь эгзэгтэй хэмжээнээс бага жинтэй зэвсгийн зэрэглэлийн хоёр ембүү металлыг (уран 235, плутони 239 гэх мэт) нэг бүхэлд нь нэгтгэдэг.

Энэ арга нь атомыг энхийн зорилгоор ашиглахад тохиромжгүй. Зураг дээр энгийн цөмийн реакторын бүтцийг бүдүүвчээр харуулав. Түлшний элемент бүр (түлшний элемент - ураны түлш) жингийн хувьд чухал хэмжээнээс бага боловч нийт жин нь энэ тэмдэгээс давсан байна. Шатахууны саваа бие биентэйгээ ойрхон байрладаг тул чөлөөт нейтроныг "солилцдог". Энэхүү харилцан нейтроны бөмбөгдөлтийн ачаар реакторт цөмийн гинжин урвал явагддаг. Графит саваа нь цөмийн процессын нэг төрлийн "тоормос" үүрэг гүйцэтгэдэг. Графит нь сайн нейтрон шингээгч бөгөөд энэ материалын савааг түлшний саваа хооронд байрлуулахад урвалыг бууруулдаг. Энэ нь чөлөөт нейтроны солилцоог бүрэн зогсооно.

Тиймээс урвал нь байнгын автомат хяналтанд байдаг. Энэ ялзрал нь хөргөлтийн орчинд ураны цөмийн хэсгүүдийн хөдөлгөөн дагалдаж, шаардлагатай температур хүртэл халаадаг.

Цахилгаан эрчим хүчийг хэрхэн үйлдвэрлэдэг вэ?

Атомын цахилгаан станцын цаашдын загвар нь хий, мазут, нүүрсээр ажилладаг ердийн дулааны станцаас тийм ч их ялгаатай биш юм. Үүний ялгаа нь дулааны цахилгаан станцад чулуужсан нүүрсустөрөгчийг шатаах замаар дулааныг олж авдаг бол атомын цахилгаан станцад хөргөлтийн бодисыг цөмийн реакторын түлшний саваагаар халаадаг.

500-800 ° C-ийн температурт хүргэсэн хөргөлтийн бодис (энэ нь хэт халсан ус, хайлсан давс, тэр ч байтугай шингэн металл байж болно) усыг тусгай дулаан солилцуурт халааж, хуурай уур болгон хувиргадаг. Уур нь генератортой ижил босоо тэнхлэгт суурилуулсан турбиныг эргүүлж, цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.

Тэд юу вэ?

Анхны цөмийн реакторууд нь нэгэн төрлийн төхөөрөмж байв. Эдгээр нь цөмийн түлш (ихэвчлэн шингэн, бага ихэвчлэн хий) агуулсан бойлерууд байв. Энэ нь ураны давсны хайлмал эсвэл сул баяжуулсан уран, заримдаа ураны тоосны суспенз гэх мэт. Чөлөөт нейтроныг сайн удаашруулдаг материалаар хийсэн хавтан эсвэл саваа хэлбэрээр зохицуулагчийг цөмд оруулах замаар үйл явцыг зохицуулдаг байв. Нүүрсний зуухны сараалжтай адил голд шууд байрладаг дулаан солилцуураар дамжуулан дулааныг ус руу шилжүүлэв.

Бидний зурсан зурагт гетероген цөмийн реактор харагдаж байгаа бөгөөд одоо дэлхийн үнэмлэхүй олонхи нь байдаг. Ийм "цөмийн уурын зуух" -ыг засвар үйлчилгээ хийх, түлшээ солих, засварлахад хялбар, хуучин нэгэн төрлийнхээс илүү аюулгүй, найдвартай байдаг.

Ураны түлшний саваа ашиглахын бас нэг давуу тал бол ураны цөмд нейтрон цацраг идэвхт бодисын нөлөөгөөр тэдгээрт плутони 239 гэх мэт элемент үүсэх бөгөөд дараа нь жижиг оврын цөмийн реакторын түлш, түүнчлэн зэвсэг болгон ашигладаг. металл.

Атомын цахилгаан станцын түлшийг хаанаас авдаг вэ?

Ураныг дэлхийн олон оронд ил уурхай (карьер) буюу уурхайн аргаар олборлодог. Эхний үед хүдэр нь уран өөрөө ч агуулаагүй, харин түүний исэл. Металлыг исэлээс салгах нь химийн хувиргалтын нарийн төвөгтэй хэлхээ юм. Дэлхийн улс орон бүр цөмийн түлш үйлдвэрлэх аж ахуйн нэгжтэй болж чадахгүй.

Цаашдын ажил бол олборлосон уранаа баяжуулах. Уран 235-ийн 1% -иас бага нь байгалийн материалд агуулагддаг, үлдсэн хэсэг нь изотоп 238. Энэ хоёр элементийг салгах нь маш хэцүү байдаг. Уран баяжуулах центрифуг нь маш нарийн төвөгтэй төхөөрөмж юм.

Уран өндөр баяжихын тулд (235 изотопын агууламж 20% хүртэл нэмэгдсэн) хий болж хувирсны дараа мянга хүртэлх боловсруулалтын үе шат дамждаг.

TVEL хэрхэн ажилладаг вэ?

Баяжуулсан уран нь инженерүүдийн гарт ордог ч үүнийг цөмийн түлшинд ашигладаг хэвээр байна. Энэ түлшний үйлдвэрлэл нь нунтаг металлургитай төстэй юм. Нунтаг металлыг (эсвэл түүний химийн нэгдлүүдийг) нэг см диаметртэй жижиг шахмал хэлбэрээр шахдаг.

Ураны металлаар хийсэн бүтээгдэхүүн нь реакторын доторх тамын нөхцөлийг тэсвэрлэхэд илүү тохиромжтой боловч цэвэр элементийг үйлдвэрлэхэд маш үнэтэй байдаг. Ураны давхар исэл нь хамаагүй хямд боловч асар их даралт, халуунд бутрахгүйн тулд 1000 ° C-аас дээш температурт асар их даралтын дор жигнэх шаардлагатай болдог.

TVEL гэдэг нь ган эсвэл төмрийн молибдений хайлшаар хийсэн хоолойд байрлуулсан 2-4 метрийн урттай ийм угаагчийн багц юм. Түлшний саваа нь өөрөө хэдэн арван, бүр хэдэн зуугаар багцлагдсан байдаг. Энэ багцыг түлшний угсралт (FA) гэж нэрлэдэг.

FA-г цөмийн реакторын зүрхэнд шууд суулгадаг. Нэг реакторт тэдний тоо хэдэн зуун хүрч болно. Уран задрахын хэрээр түлшний саваа дулаан үйлдвэрлэх чадвараа алдаж, дараа нь солигддог. Харин нэг кг техникийн уран нь 235 изотопын 4%-ийн агууламжтай болтлоо баяжуулсан нь цөмийн реакторт байх хугацаандаа 300 стандартын хоёр зуун литрийн баррель халаалтын тосыг шатаах замаар олж авахтай ижил хэмжээний энерги гаргаж чаддаг.

Тун удалгүй би блог дээрээ дэлхийн хамгийн үнэтэй металл болох Калифорниа-252-ыг хэрхэн, хаана үйлдвэрлэдэг талаар аль хэдийн ярьсан. Гэхдээ энэхүү хэт үнэтэй бодисыг үйлдвэрлэх нь Димитровград дахь Атомын реакторын шинжлэх ухааны хүрээлэнгийн (NIIAR) цорын ганц үйл ажиллагаа биш юм. 70-аад оноос хойш судалгааны төвд Түлшний технологийн тэнхим ажиллаж байгаа бөгөөд тэд ураны мөхлөгт исэл үйлдвэрлэх, аль хэдийн цацрагаар цацагдсан цөмийн түлшийг (зэвсгийн чанартай плутонийг оролцуулан) боловсруулах байгаль орчинд ээлтэй аргуудыг боловсруулж байна.

(фото эх сурвалж - sdelanounas.ru)

(эх сурвалж - lab-37.com)

Шатахууны угсралтууд босоо байрлалд байрладаг реакторын (бойлер) таг нь иймэрхүү харагдаж байна. Нэг квадрат - нэг угсралт. Нэг угсралт нь ойролцоогоор 36 хоолой (доорх зурган дээр үзүүлсэн RBMK реакторын хувьд; бусад реакторуудын хувьд илүү олон хоолой байдаг, гэхдээ цөөхөн угсралт).

(зургийн эх сурвалж - visualrian.ru)

Түлшний угсралтыг бүрдүүлдэг түлшний саваа хоолойг дараах байдлаар байрлуулна.

RBMK реакторын түлшний элементийн загвар: 1 - залгуур; 2 - ураны давхар ислийн шахмал; 3 - цирконы бүрхүүл; 4 - хавар; 5 - бут; 6 - зөвлөмж.

Түлшний элементүүд (хоолой) ба түлшний угсралтын бие:

Энэ зорилгоор химийн аргаар ялгах аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Хамгийн энгийн сонголт бол уусмалыг дахин боловсруулах боловч энэ арга нь хамгийн их шингэн цацраг идэвхт хог хаягдлыг гаргадаг тул энэ технологи цөмийн эриний эхэн үед л алдартай байсан. Одоогоор RIAR нь "хуурай" гэж нэрлэгддэг аргыг сайжруулж байгаа бөгөөд энэ нь хатуу хог хаягдлыг хамаагүй бага гаргаж, устгахад илүү хялбар бөгөөд шилэн масс болгон хувиргадаг.

Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна:

Энэ юу вэ?! Халуун камерт байгаа хүн үү?! Гэхдээ…

Уг нийтлэлд түлшний саваа гэж юу вэ, тэдгээр нь юунд хэрэгтэй, хаана ашигладаг, хэрхэн бүтээгддэг, түлшний саваа ашигладаггүй реакторууд байдаг эсэх талаар өгүүлдэг.

Атомын эрин үе

Магадгүй эрчим хүчний хамгийн залуу салбар бол цөмийн салбар юм. Зөвхөн 19-р зууны төгсгөлд эрдэмтэд цацраг идэвхит гэж юу болох, ямар бодисууд эдгээр шинж чанартай болохыг хэсэгчлэн ойлгож чадсан. Цацрагийн амьд организмд үзүүлэх хор хөнөөл нь удаан хугацааны туршид тодорхойгүй байсаар ирсэн тул энэхүү мэдлэг нь олон хүний амь насыг хохироосон юм.

Хожим нь цацраг идэвхт бодисууд иргэний болон цэргийн амьдралд хэрэглэгдэх болсон. Одоогийн байдлаар бүх хөгжингүй орнууд өөрийн гэсэн цөмийн зэвсэг, атомын цахилгаан станцтай байгаа нь чулуужсан түлш, ус зэрэг байгалийн нөөцөөс үл хамааран их хэмжээний эрчим хүч авах боломжтой (бид усан цахилгаан станцын тухай ярьж байна).

TVEL бол...

Гэхдээ цахилгаан болон бусад зориулалтаар барихын тулд эхлээд тохирох түлш хийх хэрэгтэй, учир нь байгалийн уран нь цацраг идэвхт бодис агуулдаг ч эрчим хүч нь хангалтгүй байдаг. Тиймээс ихэнх төрлийн реакторуудад түлш хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь эргээд түлшний саваа гэж нэрлэгддэг тусгай төхөөрөмжид ачаалагддаг. Түлшний элемент нь цөмийн реакторын нэг хэсэг бөгөөд тэдгээрийн дизайн, түлшний төрлийг агуулсан тусгай төхөөрөмж бөгөөд бид үүнийг илүү нарийвчлан шинжлэх болно.

Дизайн

Реакторын төрлөөс хамааран түлшний элементүүдийн зарим параметрүүд өөр өөр байж болох ч тэдгээрийн ерөнхий загвар, дизайны зарчим ижил байна. Энгийнээр хэлбэл, түлшний саваа нь ураны давхар ислийн түлшний үрэл суурилуулсан бусад металлаар хийсэн хөндий хоолой юм.

Шатахуун

Уран бол хамгийн өргөн хэрэглэгддэг цацраг идэвхт материал бөгөөд үүнээс бусад олон изотопуудыг үйлдвэрлэж, зэвсэглэлд ашигладаг. Олборлолт нь нүүрс олборлохоос нэг их ялгаатай биш, байгалийн жамаараа хүмүүст туйлын аюулгүй. Тиймээс хоригдлууд хаана цөллөгддөг тухай үлгэр домог төдий зүйл биш юм. Хүн цацрагийн өвчнөөс илүү нарны гэрэл дутмаг, уурхайд шаргуу хөдөлмөрлөж үхэх магадлал өндөр байдаг.

Ураныг маш энгийнээр олборлодог - чулуулаг нь дэлбэрэлтээр задарч, дараа нь газрын гадаргад хүргэж, ялгаж, цаашдын боловсруулалт хийдэг. Уран баяжуулах процессыг янз бүрийн аргаар хийж болох боловч Орост үүнийг хийн центрифуг ашиглан хийдэг. Нэгдүгээрт, ураныг хийн төлөвт хувиргасны дараа төвөөс зугтах хүчний нөлөөн дор центрифугуудад хий ялгаж, шаардлагатай изотопуудыг ялгаж авдаг. Үүний дараа тэдгээрийг ураны давхар исэл болгон хувиргаж, шахмал хэлбэрээр шахаж, түлшний саваа руу ачдаг. Энэ нь түлшний элементүүдэд түлш үйлдвэрлэх хамгийн түгээмэл арга юм.

Өргөдөл

Реактор дахь түлшний савааны тоо нь түүний хэмжээ, төрөл, хүчнээс хамаарна. Үйлдвэрлэсний дараа тэдгээрийг реакторт ачиж, цөмийн задралын урвал явагдаж, үүний үр дүнд асар их хэмжээний дулаан ялгардаг бөгөөд энэ нь эрчим хүчний эх үүсвэр болдог. Мөн реакторын хүчийг ажлын талбайн түлшний элементүүдийн тоогоор удирдаж болно. Ашиглалтын явцад тэдгээрийг үе үе ураны давхар ислийн "шинэхэн" шахмалаар сольж өгдөг. Тиймээс одоо бид түлшний саваа гэж юу гэсэн үг, хэрхэн хийгдсэн, юунд хэрэгтэйг мэддэг болсон. Гэсэн хэдий ч бүх цөмийн реакторууд ийм элементүүдийг шаарддаггүй бөгөөд эдгээр нь RTG юм.

RTG

Радиоизотоп гэдэг нь зарчмын хувьд цөмийн реактортой төстэй төхөөрөмж боловч тэдгээрийн үйл явц нь атомын задралын гинжин урвал дээр биш, харин дулааны урвал дээр суурилдаг. Энгийнээр хэлбэл, цацраг идэвхт бодисоор их хэмжээний дулаан ялгаруулж, улмаар шууд цахилгаан болж хувирдаг томоохон байгууламж юм. Цөмийн реакторуудаас ялгаатай нь RTG нь хөдлөх хэсэггүй бөгөөд илүү найдвартай, авсаархан, бат бөх байдаг. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн тэдний үр ашиг хамаагүй бага байдаг.

Тэдгээрийг ихэвчлэн өөр аргаар эрчим хүч авах боломжгүй нөхцөлд ашигладаг байсан, эсвэл эдгээр аргууд нь маш хэцүү байдаг. ЗХУ-ын жилүүдэд RTG-ийг Алс Хойд дахь судалгаа, цаг уурын станцууд, эрэг орчмын гэрэлт цамхаг, далайн хөвүүр зэрэгт нийлүүлдэг байв.

Одоогоор тэдний ашиглалтын хугацаа дууссан боловч зарим нь анхны байрлалдаа хэвээр байгаа бөгөөд ихэнхдээ ямар ч байдлаар хамгаалалтгүй байдаг. Үүний үр дүнд осол аваар гарч, жишээлбэл, өнгөт металлын анчид эдгээр хэд хэдэн байгууламжийг задлах гэж оролдсон бөгөөд хүчтэй цацраг туяа авсан бөгөөд Жоржиа мужид нутгийн иргэд тэдгээрийг дулааны эх үүсвэр болгон ашиглаж, мөн цацрагийн өвчнөөр өвчилсөн.

Тиймээс одоо бид түлшний элементүүдийн бүтцийг мэдэж, тэдгээрийн тодорхойлолтод дүн шинжилгээ хийсэн. Түлшний саваа нь реакторын чухал хэсэг бөгөөд үүнгүйгээр ажиллах боломжгүй юм.