TVEL ir Detalizēta analīze

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Rakstā ir runāts par to, kas ir TVEL, kam tas vajadzīgs, kur to izmanto, kā tas tiek izveidots un vai ir reaktori, kas neizmanto TVEL.

Atomiskais laikmets

Iespējams, jaunākā enerģētikas nozare ir kodolenerģija. Tikai 19. gadsimta beigās zinātnieki varēja daļēji saprast, kas ir radioaktivitāte, radioaktīvā sabrukšana un kādām vielām ir šīs īpašības. Un šīs zināšanas maksāja daudzas dzīvības, jo radiācijas kaitīgā ietekme uz dzīviem organismiem ilgu laiku palika nezināma.

Daudz vēlāk radioaktīvie materiāli tika izmantoti gan civilajā dzīvē, gan armijā. Šobrīd visās attīstītajās valstīs ir savi kodolieroči un atomelektrostacijas, kas ļauj iegūt daudz enerģijas neatkarīgi no fosilā kurināmā vai dabas resursiem, piemēram, ūdens (runa ir par hidroelektrostacijām).

TVEL ir…

Bet, lai uzbūvētu kodolreaktoru elektroenerģijas ražošanai vai citiem mērķiem, vispirms ir jāsagatavo atbilstošs kurināmais, jo dabiskajam urānam, lai arī ir radioaktivitāte, bet ar tā enerģiju nepietiek. Tāpēc lielākajā daļā reaktoru veidu tiek izmantota degviela, kuras pamatā ir bagātināts urāns, un tas tiek izmantotssavukārt tiek ielādēta īpašās ierīcēs, ko sauc par TVEL. TVEL ir īpaša ierīce, kas ir daļa no kodolreaktora un satur kodoldegvielu. Mēs sīkāk analizēsim to dizainu un degvielas veidu.

Dizains

Atkarībā no reaktora veida daži degvielas elementu parametri var atšķirties, taču to vispārējā konstrukcija un ierīces princips ir vienāds. Vienkārši sakot, TVEL ir doba caurule, kas izgatavota no cirkonija sakausējuma ar dažiem citiem metāliem un kurā ir ievietotas urāna dioksīda degvielas granulas.

Degviela

Urāns ir visvairāk "ceļojošais" radioaktīvais materiāls, uz tā bāzes tiek ražoti daudzi citi izotopi, kurus izmanto gan rūpniecībā, gan ieročos. Tās ieguve daudz neatšķiras no ogļu ieguves, un savā dabiskajā, dabiskajā stāvoklī tā ir absolūti droša cilvēkiem. Tātad stāsti par urāna raktuvēm, kur tiek sūtīti uz mūžu notiesātie, ir tikai mīts. Cilvēks labprātāk mirst no saules gaismas trūkuma un smaga darba raktuvēs, nevis no staru slimības.

Urāna raktuves ir ļoti vienkāršas – sprādzieni salauž iezi, pēc kā tas tiek nogādāts virspusē, kur tiek šķirots un tālāk apstrādāts. Urāna bagātināšanas procesu var veikt dažādos veidos, bet Krievijā to veic, izmantojot gāzes centrifūgas. Pirmkārt, urāns tiek pārvērsts gāzveida stāvoklī, pēc tam gāze tiek atdalīta centrifūgās centrbēdzes spēka iedarbībā untiek atdalīti vēlamie izotopi. Pēc tam tos pārvērš urāna dioksīdā, presē tabletēs un ievieto degvielas stienī. Šis ir visizplatītākais veids, kā ražot degvielu kurināmā elementiem.

Pieteikums

Degvielas stieņu skaits reaktorā ir atkarīgs no tā izmēra, veida un jaudas. Pēc izgatavošanas tos iekrauj reaktorā, kur sākas kodolsabrukšanas reakcija, kā rezultātā notiek spēcīga liela siltuma daudzuma izdalīšanās, kas kalpo kā enerģijas avots. Tāpat reaktora jaudu var kontrolēt ar degvielas elementu skaitu darba zonā. Ik pa laikam, kad tās tiek lietotas, tās tiek aizstātas ar jaunām, ar “svaigām” urāna dioksīda tabletēm. Tātad tagad mēs zinām, ko nozīmē TVEL, kā tie tiek izgatavoti un kāpēc tie vispār ir vajadzīgi. Tomēr ne visiem kodolreaktoriem šādi elementi ir nepieciešami, un tie ir RTG.

RTG

Radioizotopu termoelektriskais ģenerators ir ierīce, kas principā ir līdzīga kodolreaktoriem, taču to process balstās nevis uz atomu sabrukšanas ķēdes reakciju, bet gan uz siltumu. Vienkārši sakot, šī ir liela iekārta, kas ar radioaktīvo materiālu saražo daudz siltuma, kas, savukārt, tiek tieši pārvērsts elektroenerģijā. Atšķirībā no kodolreaktoriem, RTG nav kustīgu daļu, tie ir uzticamāki, kompaktāki un izturīgāki. Bet tajā pašā laikā tiem ir daudz zemāka efektivitāte.

Tās tika izmantotas galvenokārt tajos apstākļos, kad nav iespējams iegūt enerģiju citos veidos vai šīs metodes ir ļoti sarežģītas. PSRS gados RTG tika piegādāti pētniecībai unTālo Ziemeļu meteoroloģiskās stacijas, piekrastes bākas, jūras bojas utt.

Šobrīd to kalpošanas laiks ir beidzies, taču daži no tiem joprojām ir saglabājušies sākotnējā bāzē un bieži vien nav pat nekādā veidā aizsargāti. Tā rezultātā notiek negadījumi, piemēram, krāsaino metālu mednieki mēģināja demontēt vairākas šādas iekārtas un saņēma spēcīgu starojumu, un Gruzijā vietējie iedzīvotāji tos izmantoja kā siltuma avotus un arī cieta no staru slimības.

Tātad tagad mēs zinām degvielas elementu konstrukciju un esam demontējuši to definīciju. TVEL ir svarīgas reaktora daļas, bez kurām darbība nav iespējama.