Де береться паливо для атомних електростанцій
Уран добувають у багатьох країнах світу відкритим (кар’єрним) або шахтним способом. Спочатку в руді міститься навіть не сам уран, а його оксид. Виділення металу з оксиду – складна ланцюг хімічних перетворень. Далеко не кожна країна світу може дозволити собі придбати підприємствами з виробництва ядерного палива.
Подальше завдання − збагачення видобутого урану. Менше 1 % урану 235 міститься в природному матеріалі, решта – 238 ізотоп. Розділити ці два елементи надзвичайно важко. Центрифуги зі збагачення урану – це складні пристрої.
Щоб уран став високозбагаченим (вміст ізотопу 235 підвищилася до 20 %) йому належить, перетворившись на газ, пройти до тисячі ступенів переробки.
Як влаштований ТВЕЛ
В руки інженерів потрапляє інженерів збагачений уран, але це поки ще на ядерне паливо. Виробництво цього палива схоже порошкової металургії. Порошкоподібний метал (або його хімічних сполук) пресується в невеликі таблетки діаметром близько сантиметра.
Вироби з металевого урану краще пристосовані витримувати пекельні умови всередині реактора, але чистий елемент дуже дорогий у виробництві. Набагато дешевше діоксид урану, але щоб він не розсипався від величезних тиску і спека доводиться запікати під величезним тиском при температурі більш 1000 °C.
ТВЕЛ – це набір таких шайб довжиною близько 2-4 метрів, поміщений в трубку зі сталі, сплавів заліза з молібденом. Самі Твели набираються в пучок з декількох десятків або навіть сотень. Такий набір називають тепловиділяючої складанням (ТВЗ).
ТВЗ встановлюються безпосередньо в серці атомного реактора. В одному реакторі їх кількість може сягати кількох сотень. По мірі розпаду урану Твели втрачають свою здатність проводити тепло, тоді їх замінюють. Але один кілограм технічного урану, збагаченого до вмісту ізотопу 235 4%, за своє життя в атомному реакторі встигає зробити стільки ж енергії, скільки вийшло б при спалюванні 300 стандартних двухсотлитровых бочок топкового мазуту.
