Branduolinis kuras ir jo gamyba

Šioje temoje aptariamas branduolinės energijos gamybos procesas, pradedant urano kasyba ir baigiant branduolinių atliekų tvarkymu. Taip pat aprašoma branduolinio kuro gamyba, įskaitant urano sodrinimą ir kuro elementų surinkimą. Galiausiai, nagrinėjami įvairūs branduolinių atliekų tipai ir jų saugojimo būdai.

Branduolinės atliekos ir jų tvarkymas
Branduolinės atliekos – tai radioaktyvios medžiagos, susidarančios branduolinio kuro ciklo metu. Jos skirstomos į mažai, vidutiniškai ir stipriai užterštas atliekas. Kiekvienai kategorijai taikomi skirtingi tvarkymo ir saugojimo metodai, siekiant apsaugoti žmones ir aplinką nuo žalingo radiacijos poveikio.
Branduolinės atliekos ir jų tvarkymas
Naudojant branduolinį kurą, reaktoriuje susidaro radioaktyvūs skilimo produktai ir dėl neutronų poveikio aktyvuojamos konstrukcinės medžiagos. Panaudotame kure lieka urano, susidaro plutonio izotopai ir kiti radioaktyvūs elementai. Atliekos klasifikuojamos pagal radioaktyvumo lygį: mažai, vidutiniškai ir stipriai užterštos. Tvarkymo būdai priklauso nuo lygio: nuo saugojimo paviršinėse saugyklose ar negiliuose kapinynuose iki ilgalaikio stipriai užterštų atliekų (ypač panaudoto kuro) laikymo vandens baseinuose aušinimui, perdirbimo arba galutinio laidojimo specialiose talpyklose giliuose geologiniuose kapinynuose.
Branduolinės energijos gamybos ciklas
Branduolinės energijos gamyba apima kelis etapus. Pradedama nuo urano rūdos kasybos. Rūda perdirbama ir sodrinama, didinant skylausjo \(^{235}U\) izotopo koncentraciją. Iš sodrinto urano gaminamos kuro tabletės, talpinamos į kuro strypus, o šie jungiami į kuro kasetes. Reaktoriuje vyksta kontroliuojama branduolių dalijimosi grandininė reakcija, kurios metu išsiskiria šiluma. Ši šiluma naudojama vandeniui šildyti ir garams gaminti, kurie suka turbiną, sujungtą su elektros generatoriumi. Ciklo pabaigoje susidaro panaudotas branduolinis kuras ir kitos radioaktyviosios atliekos, kurias būtina saugiai tvarkyti.
Branduolinio kuro ciklas
Branduolinės energijos gamyba prasideda urano rūdos kasyba ir baigiasi radioaktyviųjų atliekų tvarkymu. Šis ciklas apima urano sodrinimą, branduolinio kuro gamybą, energijos gamybą branduoliniame reaktoriuje ir panaudoto kuro bei kitų radioaktyviųjų atliekų saugojimą.
Branduolinio kuro gamyba
Branduolinio kuro gamyba – tai procesas, kurio metu iš natūraliai randamo urano, per kelis etapus, pagaminamas kuras, tinkamas naudoti branduoliniuose reaktoriuose. Šis procesas apima urano rūdos kasimą, cheminį apdorojimą, izotopų atskyrimą (sodrinimą) ir galiausiai kuro tablečių bei kasečių gamybą.
Branduolinio kuro gamybos procesas
Branduolinis kuras gaminamas iš urano rūdos. Natūralus uranas sudarytas iš dviejų pagrindinių izotopų: \(^{238}U\) (apie 99,3%) ir \(^{235}U\) (apie 0,7%). Energijos gamybai reaktoriuose dažniausiai naudojamas \(^{235}U\), todėl jo koncentracija kure didinama sodrinimo proceso metu. Iškasta urano rūda perdirbama: ji smulkinama, chemiškai apdorojama iki urano oksido koncentrato, paverčiama į dujinį urano heksafluoridą (\(UF_6\)) sodrinimui. Po sodrinimo \(UF_6\) konvertuojamas į urano dioksido (\(UO_2\)) miltelius, iš kurių presuojamos kuro tabletės. Tabletės hermetiškai uždaromos cirkonio lydinio vamzdeliuose (kuro strypuose), o šie jungiami į kuro kasetes, naudojamas reaktoriuose.
Branduolinių atliekų tvarkymas
Naudojant branduolinį kurą, susidaro radioaktyviosios atliekos. Jas sudaro tiek branduolių dalijimosi produktai, tiek reaktoriaus konstrukcinės medžiagos, kurios tapo radioaktyvios dėl neutronų poveikio (aktyvacijos). Panaudotame kure taip pat susikaupia plutonio izotopų. Atliekos klasifikuojamos pagal radioaktyvumo lygį: mažai, vidutiniškai ir stipriai radioaktyvios. Kiekvienai klasei taikomi specifiniai tvarkymo metodai. Mažai radioaktyvios atliekos dažniausiai kondicionuojamos (pvz., presuojamos, cementuojamos) ir saugomos paviršinėse saugyklose. Stipriai radioaktyvios atliekos, ypač panaudotas kuras, iš pradžių laikomos specialiose aušinimo baseinuose. Vėliau jos gali būti perdirbamos arba paruošiamos galutiniam saugojimui – įstiklinamos ir talpinamos į specialius konteinerius, kurie dedami į gilias geologines saugyklas ilgalaikei izoliacijai.
Energijos gamyba branduoliniame reaktoriuje
Branduoliniame reaktoriuje vyksta kontroliuojama branduolių dalijimosi grandininė reakcija. Naudojant branduolinį kurą, kurio pagrindas yra praturtintas \(^{235}U\), šios reakcijos metu išsiskiria didelis kiekis šilumos energijos. Ši šiluma panaudojama vandeniui paversti aukšto slėgio garu. Garas suka turbiną, kuri sujungta su elektros generatoriumi, gaminančiu elektros energiją. Visas procesas griežtai kontroliuojamas.
Urano sodrinimas ir branduolinio kuro gamyba
Gamtiniame urane vyrauja \(^{238}U\) izotopas (~99,3 %), o branduolių dalijimuisi tinkamo \(^{235}U\) yra tik ~0,7 %. Daugumai reaktorių reikia didesnės \(^{235}U\) koncentracijos, todėl uranas sodrinamas. Iš pradžių rūda perdirbama į urano oksidą, tada paverčiama dujiniu urano heksafluoridu (\(UF_6\)). Naudojant izotopų atskyrimo metodus (pvz., centrifugavimą), \(^{235}U\) koncentracija padidinama. Sodrintas \(UF_6\) konvertuojamas į urano dioksido (\(UO_2\)) miltelius. Iš jų presuojamos kuro tabletės, kurios dedamos į cirkonio lydinio vamzdelius (kuro strypus). Kuro strypai jungiami į kuro kasetes.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com