ТВЕЛ - це Докладний розбір

У статті розповідається про те, що таке ТВЕЛ, для чого він потрібен, де застосовується, як створюється та є реактори, які не використовують ТВЕЛ.

Атомна епоха

Напевно, найбільш молодою галуззю енергетики є атомна. Лише в кінці XIX століття вчені змогли частково розібратися з тим, що таке радіоактивність, радіоактивний розпад і які речовини володіють цими властивостями. І багатьом ці знання коштували життя, так як згубний вплив радіації на живі організми довгий час залишалося невідомим. Набагато пізніше радіоактивним матеріалами знайшли застосування як в мирному житті, так і військової. В даний час всі розвинені країни мають своїм ядерною зброєю і атомними електростанціями, які дозволяють отримувати велику кількість енергії незалежно від викопного палива або природних ресурсів, таких як вода (мова йде про гідроелектростанціях).

ТВЕЛ – це

Але для того щоб побудувати атомний реактор для виробництва електрики або інших цілей, для початку потрібно зробити відповідне паливо, адже природний уран хоч і володіє радіоактивністю, але її енергії недостатньо. Тому в більшості типів реакторів використовують паливо на основі збагаченого урану, а воно, у свою чергу, завантажується в спеціальні пристрої під назвою ТВЕЛ. ТВЕЛ – це спеціальний пристрій, який є частиною атомного реактора і містить у собі ядерне паливо. Їх конструкцію і тип палива ми і розберемо більш докладно.

Конструкція

В залежності від типу реактора деякі параметри тепловиділяючих елементів можуть різнитися, але загальна їх конструкція і принцип пристрою однакові. Якщо говорити спрощено, то ТВЕЛ – це порожниста трубка зі сплаву цирконію з деякими іншими металами, в яку встановлені таблетки палива з діоксиду урану.

Паливо

Уран є найбільш «ходових» радіоактивним матеріалом, на його основі виробляють безліч інших ізотопів, що застосовуються як у промисловості, так і в зброї. Видобуток його мало чим відрізняється від видобутку кам'яного вугілля, а в природному, природному стані він абсолютно безпечний для людей. Так що розповіді про уранові рудники, куди засилають довічно засуджених ув'язнених, не більш ніж міф. Людина швидше помре від нестачі сонячного світла і важкої роботи в шахті, ніж від променевої хвороби. Добувають уран дуже просто – вибухами розбивають породу, після чого вона доставляється на поверхню, де проходить сортування та подальшу обробку. Процес збагачення урану може проводитися різними способами, але в Росії це робиться з допомогою газових центрифуг. Спочатку уран переводять в газоподібний стан, після чого газ в центрифугах під дією відцентрової сили поділяється і сепаруються потрібні ізотопи. Після цього їх перетворюють в діоксид урану, пресують в таблетки і завантажують у ТВЕЛ. Це найбільш поширений спосіб виробництва палива для тепловиділяючих елементів.

Застосування

Кількість Твелів в реакторі залежить від його розміру, типу і потужності. Після виготовлення їх завантажують в реактор, де і починає протікати реакція ядерного розпаду, у результаті якої відбувається потужне виділення величезної кількості тепла, яке і служить джерелом енергії. Також потужність реактора можна контролювати кількістю тепловиділяючих елементів в робочій зоні. Час від часу по мірі експлуатації їх замінюють на нові, зі «свіжими» таблетками діоксиду урану. Так що тепер ми знаємо, що значить ТВЕЛ, як їх виготовляють і для чого вони взагалі потрібні. Однак не всі атомні реактори потребують таких елементах, і це РИТЭГи.

РІТЕГ

Радіоізотопний термоелектричний генератор - це пристрій, який за своїм принципом схоже з атомними реакторами, але процес їх заснований не на ланцюговій реакції розпаду атомів, а на тепловій. Простіше кажучи, це велика установка, що виробляє багато тепла радіоактивною речовиною, яка, у свою чергу, перетворюється безпосередньо в електроенергію. На відміну від атомних реакторів РИТЭГи не мають рухомих частин, більш надійні, компактні і довговічні. Але при цьому мають набагато меншим ККД. Використовували їх в основному в тих умовах, де неможливо отримати енергію іншими шляхами, або ж ці способи досить утруднені. У роки СРСР РИТЭГами забезпечувалися дослідні та метеорологічні станції Крайньої Півночі, прибережні маяки, морські бакени і т. п. В даний час термін їхньої служби закінчився, але частина з них до цих пір залишається на місцях початкового базування і часто навіть ніяк не охороняється. В результаті цього відбуваються нещасні нагоди, наприклад, кілька таких установок мисливці за кольоровим металом намагалися розібрати і отримали сильне опромінення, а в Грузії місцеві жителі використовували їх як джерела тепла і теж піддалися променевої хвороби. Так що тепер ми знаємо пристрій тепловиділяючих елементів і розібрали їх визначення. ТВЕЛ є важливими деталями реактора, робота без яких неможлива.