Tехнические основы использования ядерной энергии

Топливный цикл. Топливный цикл - комплекс операций на предпри-ятиях ядерной энергетики, таких как добыча и переработка руды, обогащение урана изотопом U-235, приготовление ядерного топлива, фабрикация топлив-ных элементов и сборок, переработка выгоревшего топлива, захоронение радиоактивных отходов.

Топливо. Топливом ядерных реакторов является либо естественный уран, в котором концентрация урана-235 составляет 0,7 % либо "обогащен-ный" уран, т.е. уран, в котором концентрация изотопов урана-235 достигает 2,3,4 или более процентов. Обогащение урана изотопом U-235 до высоких концентраций осуществляется на специальных заводах за счет использования различия масс изотопов урана в процессах газовой диффузии или при центрофугировании. Типичное топливо реакторов имеет форму окиси урана UO₂, в виде таблеток спеченной окиси урана диаметром 9-10 мм, заключен-ных в цилиндрическую защитную оболочку из циркониевого сплава.

Теплоносители реакторов. Теплоноситель служит для отвода тепла из активной зоны реактора. Большое распространение в энергетических реакто-рах получила вода, которая за счет большой теплоемкости не требует боль-ших расходов, но требует повышенного давления. Вода в активной зоне реактора нагревается и, циркулируя по контуру под действием насосов, отдает тепло в парогенераторах воде второго контура, пар которой направля-ется в турбины и где его тепловой потенциал используется для совершения работы вращения электрогенератора. В кипящих водоводяных или графи-товых реакторах пар генерируется непосредственно в активной зоне и после сепарации, отделения капель влаги, направляется в турбины, где срабатыва-ется его потенциал. В реакторах на быстрых нейтронах используется в качестве теплоносителя жидкий натрий, циркулирующий по контуру под давлением 5-8 атм.

Замедлители реакторов. В энергетических реакторах замедлителями служат простая или тяжелая вода D₂O или графит. В реакциях для космичес-ких исследований замедлителем служит окись бериллия.