TVEL is Gedetailleerde analyse

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Het artikel gaat over wat een TVEL is, waar het voor nodig is, waar het wordt gebruikt, hoe het wordt gemaakt en of er reactoren zijn die geen TVEL gebruiken.

Atoomtijdperk

Waarschijnlijk is de jongste tak van energie nucleair. Pas aan het einde van de 19e eeuw konden wetenschappers gedeeltelijk begrijpen wat radioactiviteit, radioactief verval is en welke stoffen deze eigenschappen hebben. En deze kennis kostte vele levens, aangezien het schadelijke effect van straling op levende organismen lange tijd onbekend bleef.

Veel later werden radioactieve materialen zowel in het burgerleven als in het leger gebruikt. Op dit moment hebben alle ontwikkelde landen hun eigen kernwapens en kerncentrales, waarmee je veel energie kunt krijgen, ongeacht fossiele brandstoffen of natuurlijke hulpbronnen zoals water (we hebben het over waterkrachtcentrales).

TVEL is…

Maar om een kernreactor te bouwen voor de productie van elektriciteit of andere doeleinden, moet je eerst de juiste brandstof maken, want natuurlijk uranium heeft weliswaar radioactiviteit, maar zijn energie is niet genoeg. Daarom gebruiken de meeste typen reactoren brandstof op basis van verrijkt uranium, enop zijn beurt wordt geladen in speciale apparaten genaamd TVEL. TVEL is een speciaal apparaat dat deel uitmaakt van een kernreactor en splijtstof bevat. We zullen hun ontwerp en type brandstof in meer detail analyseren.

Ontwerp

Afhankelijk van het type reactor kunnen sommige parameters van splijtstofelementen variëren, maar hun algemene ontwerp en apparaatprincipe zijn hetzelfde. Simpel gezegd, een TVEL is een holle buis gemaakt van een legering van zirkonium met enkele andere metalen, waarin pellets van uraniumdioxidebrandstof zijn geïnstalleerd.

Brandstof

Uranium is het meest "reizende" radioactieve materiaal; op basis daarvan worden vele andere isotopen geproduceerd, die zowel in de industrie als in wapens worden gebruikt. De winning ervan verschilt niet veel van de winning van steenkool, en in zijn natuurlijke, natuurlijke staat is het absoluut veilig voor mensen. Dus de verhalen over uraniummijnen, waar levenslange gevangenisstraffen heen worden gestuurd, zijn niets meer dan een mythe. Een persoon sterft liever aan gebrek aan zonlicht en hard werken in de mijn dan aan stralingsziekte.

Mijn uranium is heel eenvoudig - explosies breken het gesteente, waarna het naar de oppervlakte wordt gebracht, waar het wordt gesorteerd en verder verwerkt. Het proces van uraniumverrijking kan op verschillende manieren worden uitgevoerd, maar in Rusland gebeurt dit met behulp van gascentrifuges. Eerst wordt uranium omgezet in een gasvormige toestand, waarna het gas onder invloed van middelpuntvliedende kracht in centrifuges wordt gescheiden ende gewenste isotopen worden gescheiden. Daarna worden ze omgezet in uraniumdioxide, tot tabletten geperst en in een brandstofstaaf geladen. Dit is de meest gebruikelijke manier om brandstof voor brandstofcellen te produceren.

Toepassing

Het aantal splijtstofstaven in een reactor hangt af van de grootte, het type en het vermogen. Na productie worden ze in een reactor geladen, waar de nucleaire vervalreactie begint, waardoor een krachtige afgifte van een enorme hoeveelheid warmte optreedt, die als energiebron dient. Ook kan het reactorvermogen worden geregeld door het aantal splijtstofelementen in het werkgebied. Van tijd tot tijd, terwijl ze worden gebruikt, worden ze vervangen door nieuwe, met "verse" uraniumdioxidetabletten. Dus nu weten we wat TVEL betekent, hoe ze worden gemaakt en waarom ze überhaupt nodig zijn. Niet alle kernreactoren hebben dergelijke elementen echter nodig, en dit zijn RTG's.

RTG

Een radio-isotoop thermo-elektrische generator is een apparaat dat in principe vergelijkbaar is met kernreactoren, maar hun proces is niet gebaseerd op een kettingreactie van atomair verval, maar op warmte. Simpel gezegd, dit is een grote installatie die veel warmte produceert met radioactief materiaal, dat op zijn beurt direct wordt omgezet in elektriciteit. In tegenstelling tot kernreactoren hebben RTG's geen bewegende delen, ze zijn betrouwbaarder, compacter en duurzamer. Maar tegelijkertijd hebben ze een veel lagere efficiëntie.

Ze werden voornamelijk gebruikt in die omstandigheden waar het onmogelijk is om op andere manieren energie te verkrijgen, of deze methoden zijn erg moeilijk. In de jaren van de USSR werden RTG's geleverd voor onderzoek enmeteorologische stations van het Verre Noorden, kustvuurtorens, zeeboeien, enz.

Momenteel is hun levensduur verstreken, maar sommige blijven nog steeds op hun oorspronkelijke basis en zijn vaak zelfs op geen enkele manier beschermd. Als gevolg hiervan gebeuren er ongelukken, bijvoorbeeld, non-ferrometaaljagers probeerden verschillende van dergelijke installaties te ontmantelen en kregen sterke straling, en in Georgië gebruikten lokale bewoners ze als warmtebronnen en leden ze ook aan stralingsziekte.

Dus nu kennen we het ontwerp van splijtstofelementen en hebben we hun definitie ontmanteld. TVEL zijn belangrijke onderdelen van de reactor, zonder welke werking onmogelijk is.