Ядерное топливо это сырье, используемое для осуществления управляемой цепной ядерной реакции деления в ядерном реакторе. Оно отличается энергоемкостью, что приводит к повышенным мерам безопасности при работе с ним и ограничивает сферу его применения. К примеру, прототип ядерного автомобиля Форд Нуклеон во многом по причине безопасности так и не был построен.
Что такое ядерное топливо?
Ядерное топливо обычно подразделяют на два основных типа – природное урановое и вторичное, которое нельзя встретить в природе. Вторичное ядерное топливо получают из природного уранового. Надо помнить, что радиация окружает человека везде — в самолете, в спа салоне в центре Санкт-Петербурга или даже в деревянном доме обычной деревни, например, Рязанской области. Однако, она настолько мала, что не может нанести какой-бы то ни было вред жизни человека. Потому можно спокойно летать на самолетах любой авиакомпании (поверьте пилоты самолетов и стюардессы летают гораздо больше вас), наслаждаться процедурами в спа-салоне spalotus.me в Санкт-Петербурге и ездить в деревню к бабушке в Рязанскую область.
Применяемое в ядерных реакторах топливо обычно представляет собой, так называемые, таблетки в несколько сантиметров. Эти таблетки помещают в тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), а те в свою очередь объединяют в тепловыделяющие сборки (ТВС).
Широкое распространение в качестве ядерного топлива получили тугоплавкие соединения урана – оксиды, карбиды и интерметаллические соединения, а также соединения плутония – диоксиды, карбиды и сплавы с металлами.
Тепловыделяющие сборки (ТВС) на атомных электростанциях загружаются в реактор либо во время его работы (к примеру, РБМК), либо во время ремонтных кампаний (PWR, ВВЭР). В последнем случае, обычно заменяют треть топлива, при этом меняя его расстановку в активной зоне реактора.
Выгруженное из реактора отработавшее ядерное топливо помещают в бассейн выдержки, расположенный рядом с реактором. Выгруженные отработанные ТВЭЛы весьма радиоактивны, потому в бассейнах выдержки они проводят три-четыре года под защищающим слоем. После этого ТВЭЛы с отработавшим ядерным топливом отправляют в места захоронения или переработки.
Какие виды ядерного топлива используются в наши дни?
Урановое ядерное топливо
Урановое ядерное топливо получают переработкой урановых руд. В силу отсутствия богатых урановых руд (в текущий момент богатые ураном руды найдены только в Канаде и Австралии) в настоящее время получил широкое распространение метод подземного выщелачивания руды. Под землю закачивают серную кислоту, а полученный раствор серной кислоты с ураном поднимают с помощью насосов обратно.
Ториевое ядерное топливо
Ториевое ядерное топливо на текущий момент не используется по нескольким причинам. Во-первых, нынешних запасов урана вполне достаточно для текущего состояния развития атомной энергетики мира. Во-вторых, создание ториевых ТВЭЛов имеет определенные трудности и риски, а их переработка в дальнейшем сложнее и дороже урановых ТВЭЛов. Тем не менее, бедная на урановые месторождения Индия в своей атомной энергетике пробует сделать упор именно на ториевое ядерное топливо. Его же пытались применить в малогабаритных реакторах, например, при разработке автомобиля на тории.
Плутониевое ядерное топливо
Плутониевое ядерное топливо также как и ториевое на текущий момент не применяется. Тем не менее, на атомных электростанциях используют, так называемое MOX-топливо. Хотя в тех же реакторах ВВЭР его применение приводит к уменьшению периода разгона реактора, на что не рассчитаны штатные системы управления.