Ядерное топливоИсточником энергии в ядерном реакторе служит цепная реакция деления тяжелых ядер под действием нейтронов. В каждом акте деления поглощается один нейтрон, а образуются, как правило, два осколка и в среднем от двух до трех нейтронов. Полное энерговыделение на один акт равно примерно 200 МэВ, из них около 5 МэВ приходится на вторичные нейтроны. Такое энерговыделение определяет огромную теплотворную способность ядерного топлива (в миллионы раз превышающую теплотворную способность химического топлива), а вторичные нейтроны поддерживают цепную реакцию. Способностью делиться и участвовать в цепной реакции деления обладают 233U, 235U, 239Pu, 241Pu и некоторые другие нуклиды трансурановых элементов. Как отмечено выше, только 235U встречается в природе, причем его содержание в природном уране невелико — всего 0,7%. Остальные 99,3% приходятся на изотоп 23SU. Во взаимодействии нейтронов с ядрами 238U реакция захвата нейтрона без деления превалирует над реакцией деления, поэтому в природном уране изотоп 23SU является в основном поглотителем нейтронов и препятствует протеканию цепной реакции деления на ядрах 235U. Для ее осуществления необходимо либо обогатить природный уран, более, чем на порядок увеличив содержание 235U, либо обеспечить в зоне реакции процесс замедления нейтронов до тепловых скоростей, при которых сечение деления 235U возрастает почти в 1000 раз по сравиению с сечением деления быстрыми нейтронами. Ядерная энергетика была и остается популярной, как алмазное бурение.Первый способ применяется для осуществления цепной реакции деления в реакторе на быстрых нейтронах, второй — в реакторе на тепловых нейтронах, в активной зоне которого помещается тот или иной замедлитель нейтронов. Топливом или топливной загрузкой такого реактора служит природный уран, но чаще всего уран, обогащенный до 1,8—4,4%. Важной характеристикой реактора и соответствующего топливного цикла служит удельная потребность в топливе, как правило, на единицу производимой энергии 1 ГВт (эл.) • год. Исходным топливом для ядерного реактора служит природный уран (о возможных других видах топлива будет сказано ниже). Однако прежде чем использовать природный уран в реакторе, его подвергают переработке, соответствующей типу реактора. В большинстве случаев уран обогащают изотопом 235U на заводе по разделению изотопов, а затем переводят в соответствующую физико-химическую форму на заводе по изготовлению топлива (для наиболее распространенных реакторов на тепловых нейтронах уран превращают в порошок 1Ю2 и затем спекают его в топливные таблетки). |
||
