Yanacaq çubuqları nədir, onların məqsədi və dizaynı. Nüvə reaktoru üçün yanacaq çubuqları necə hazırlanır
TVEL
("yanacaq elementi" dən) - əsas element nüvə reaktoru, Kromda yerləşir, nüvə yanacağı və sayəsində istilik əmələ gəlir nüvə parçalanması. Naib. Yanacaq çubuqları reaktor nüvəsinin bütün hündürlüyünə uzanan nazik (diametri bir neçə mm) çubuqlar şəklində geniş yayılmışdır. Nüvədə müntəzəm qəfəs təşkil edən eyni tipli minlərlə yanacaq çubuqları var. Onların arasında enerjini çıxaran bir soyuducu (maye və ya qaz) vurulur. Yanacaq çubuqlarında metal U (sabitliyi artırmaq üçün ərintilər) və ya U oksidləri keramika şəklində, bəzən Pu əlavə etməklə istifadə olunur. Sözdə Yanacaq dənələrinin yüksək istilik keçiriciliyi və radiasiya müqaviməti olan parçalanmayan materialın matrisinə daxil edildiyi dispersiv yanacaq (bax. Materialların radiasiyaya davamlılığı). Möhürlənmiş möhür yanacağın soyuducu ilə təmasdan qoruyur və yanacaq elementinə lazımi mexaniki güc verir. . Qabıq materialı (sirkonium, paslanmayan polad və s.) aşağı neytron tutma qabiliyyətinə malikdir. reaktor spektri, işləmə temperaturu diapazonunda yanacaq və soyuducu ilə yaxşı uyğunluğa malikdir, mexaniki olaraq az dəyişir. Neytrondakı xüsusiyyətlər. Bütün yanacaq çubuğu materialları yüksək təmizlik tələblərinə, ilk növbədə neytronları güclü şəkildə udan çirklərin olmamasına tabedir.
Enerji yanacaq çubuğunun parametrləri. reaktorlar: su soyuducusu olan reaktorlar üçün 300 °C, maye Na olan reaktorlar üçün işləyən yuxarı temperatur (qabığın temperaturu). 600-700 °C; qondarma 1 sm çubuq uzunluğu üçün 500-600 Vt-a qədər xətti istilik intensivliyi; yanacağın yanması (işləmə dövrünün sonuna qədər yandırılmış yanacaq atomlarının nisbəti) istilik reaktorlarında 3-5%, sürətli reaktorlarda 7-10% (1% yanma 10 4 MVt istehsala uyğundur. gün istilik enerjisi). 1 ton yanacağa enerji).
Sürətli reaktor yanacaq çubuğu: 1 -
əsas bölmə (nüvə yanacağı); 2, 3 -
son ekranlar (tükəndiuran); 4 -
qaz kollektoru; 5
- qabıq (paslanmayan polad)polad kəsmə).
Şəkildə. sxematik şəkildə göstərilmişdir. sürətli reaktorun yanacaq çubuğunun en kəsiyi (bax. Breeder reaktor). Tərkibində nüvə yanacağı olan aktiv hissəyə əlavə olaraq, nüvəni tərk edən neytronları təkrar emal etmək üçün tükənmiş urandan hazırlanmış son ekranlar, həmçinin daxili yanmanı azaltmaq üçün yanacaqdan çıxan parçalanma qazlarını toplamaq üçün boşluq var. dərin tükənmə zamanı təzyiq.
Nominal yanmağa çatdıqdan və kampaniya başa çatdıqdan sonra (işləmə dövrü) yanacaq çubuqları reaktordan boşaldılır və dəyişdirilir. Kampaniyanın müddəti reaktorun tam işləməsi baxımından iş vaxtı ilə hesablanır və aylar və ya illərdir. Kampaniyanın artması və buna görə də yanma, yanacağın yanması və neytron uducu parçaların yığılması və müddətin təsiri altında yanacaq elementinin məhv olma təhlükəsi səbəbindən parçalanma zəncirvari reaksiya saxlamaq qabiliyyətinin pisləşməsi ilə məhdudlaşır. . reaktorda intensiv şüalanma və yüksək temperatur. Yanacaq çubuğunun nasazlığının yüzdə bir hissəsinə (və ya mində bir hissəsinə) icazə verilir.
Lit.: Olander D., Nüvə reaktorlarının yanacaq elementlərinin nəzəri əsasları, M., 1982. O. D. Kazaçkovski,
Fiziki ensiklopediya. 5 cilddə. - M.: Sovet Ensiklopediyası. Baş redaktor A. M. Proxorov. 1988 .
Sinonimlər:
Digər lüğətlərdə “TVEL”in nə olduğuna baxın:
Yanacaq Elementinə baxın. * * * Yanacaq elementi yanacaq elementi, bax Yanacaq elementi (bax Yanacaq elementi) ... ensiklopedik lüğət
Yanacaq elementi: Nüvə reaktorlarında yanacaq elementi və yanacaq cihazı. TVEL Rusiyanın nüvə yanacağı istehsal edən birliyidir... Vikipediya
Yanacaq elementi yanacaq elementi. Heterojen bir reaktorun nüvəsinin əsas struktur elementi, onun şəklində yanacaq yüklənir. Yanacaq elementlərində ağır nüvələrin U 235, Pu 239 və ya U 233 parçalanması baş verir, bu da... ... buraxılması ilə müşayiət olunur. Nüvə enerjisi terminləri
Yanacaq Elementinə baxın... Böyük ensiklopedik lüğət
Məqalədə yanacaq çubuqlarının nə olduğu, nə üçün lazım olduğu, harada istifadə edildiyi, necə yaradıldığı və yanacaq çubuqlarından istifadə etməyən reaktorların olub-olmamasından bəhs edilir.
Atom dövrü
Yəqin ki, enerjinin ən gənc qolu nüvədir. Yalnız 19-cu əsrin sonlarında alimlər radioaktivliyin nə olduğunu və hansı maddələrin bu xüsusiyyətlərə malik olduğunu qismən başa düşə bildilər. Və bu bilik bir çox insanın həyatı bahasına başa gəldi, çünki radiasiyanın canlı orqanizmlərə dağıdıcı təsiri uzun müddət naməlum olaraq qaldı.
Çox sonra radioaktiv materiallar həm mülki, həm də hərbi həyatda tətbiq tapdı. Hazırda bütün inkişaf etmiş ölkələrin öz nüvə silahları və atom elektrik stansiyaları var ki, bu da qalıq yanacaqlardan və ya su kimi təbii ehtiyatlardan (söhbət su elektrik stansiyalarından gedir) asılı olmayaraq böyük həcmdə enerji əldə etməyə imkan verir.
TVEL...
Ancaq elektrik enerjisi və ya başqa məqsədlər üçün tikinti aparmaq üçün əvvəlcə uyğun yanacaq hazırlamaq lazımdır, çünki təbii uranın radioaktivliyi olsa da, enerjisi kifayət deyil. Buna görə də əksər növ reaktorlarda yanacaq istifadə olunur ki, bu da öz növbəsində yanacaq çubuqları adlanan xüsusi qurğulara yüklənir. Yanacaq elementi nüvə reaktorunun bir hissəsi olan və onların dizaynını və yanacaq növünü ehtiva edən xüsusi bir cihazdır, biz daha ətraflı təhlil edəcəyik.
Dizayn
Reaktorun növündən asılı olaraq, yanacaq elementlərinin bəzi parametrləri dəyişə bilər, lakin onların ümumi dizaynı və dizayn prinsipi eynidir. Sadə dillə desək, yanacaq çubuğu uran dioksid yanacaq qranullarının quraşdırıldığı bəzi digər metallardan hazırlanmış içi boş borudur.
Yanacaq
Uran ən çox istifadə olunan radioaktiv materialdır, ondan həm sənayedə, həm də silahlarda istifadə olunan bir çox digər izotoplar istehsal olunur. Onun çıxarılması kömürün çıxarılmasından çox da fərqlənmir və təbii vəziyyətdə insanlar üçün tamamilə təhlükəsizdir. Deməli, məhbusların hara sürgün edildiyi barədə hekayələr mifdən başqa bir şey deyil. İnsan radiasiya xəstəliyindən daha çox günəş işığından və şaxtada ağır işdən ölür.
Uran çox sadə bir şəkildə hasil edilir - qaya partlayışlarla parçalanır, bundan sonra səthə çatdırılır, burada çeşidlənir və sonrakı emal olunur. Uranın zənginləşdirilməsi prosesi müxtəlif üsullarla həyata keçirilə bilər, lakin Rusiyada bu, qaz sentrifuqalarından istifadə etməklə həyata keçirilir. Əvvəlcə uran qaz halına çevrilir, bundan sonra qaz mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında sentrifuqalarda ayrılır və lazımi izotoplar ayrılır. Bundan sonra onlar uran dioksidinə çevrilir, tabletlərə sıxılır və yanacaq çubuqlarına yüklənir. Bu yanacaq elementləri üçün yanacaq istehsalının ən ümumi üsuludur.
Ərizə
Reaktorda yanacaq çubuqlarının sayı onun ölçüsündən, növündən və gücündən asılıdır. İstehsaldan sonra onlar nüvə parçalanma reaksiyasının baş verdiyi bir reaktora yüklənir, bunun nəticəsində enerji mənbəyi kimi xidmət edən çox miqdarda istiliyin güclü bir şəkildə buraxılması baş verir. Həmçinin, reaktorun gücü iş sahəsindəki yanacaq elementlərinin sayına görə idarə oluna bilər. İstifadə olunduqca vaxtaşırı yeniləri ilə, “təzə” uran dioksid həbləri ilə əvəz olunur. Beləliklə, indi biz yanacaq çubuqlarının nə demək olduğunu, necə hazırlandığını və nə üçün lazım olduğunu bilirik. Lakin bütün nüvə reaktorları belə elementlərə ehtiyac duymur və bunlar RTG-lərdir.
RTG
Radioizotop prinsipcə nüvə reaktorlarına bənzəyən bir cihazdır, lakin onların prosesi atomların parçalanmasının zəncirvari reaksiyasına deyil, termal reaksiyaya əsaslanır. Sadə dillə desək, radioaktiv materialla çoxlu istilik istehsal edən və öz növbəsində birbaşa elektrik enerjisinə çevrilən böyük qurğudur. Nüvə reaktorlarından fərqli olaraq, RTG-lərin hərəkət edən hissələri yoxdur və daha etibarlı, yığcam və davamlıdır. Ancaq eyni zamanda, onların səmərəliliyi daha aşağıdır.
Onlar əsasən başqa yollarla enerji əldə etmək mümkün olmayan və ya bu üsulların çox çətin olduğu şəraitdə istifadə olunurdu. SSRİ illərində RTG-lər Uzaq Şimalın tədqiqat və meteoroloji stansiyalarına, sahil mayaklarına, dəniz şamandıralarına və s.
Hal-hazırda, onların xidmət müddəti başa çatmışdır, lakin onlardan bəziləri hələ də orijinal yerlərdə qalır və çox vaxt heç bir şəkildə qorunmur. Bunun nəticəsində bədbəxt hadisələr baş verir, məsələn, əlvan metallar üçün ovçular bu qurğuların bir neçəsini sökməyə çalışıblar və güclü radiasiya alıblar, Gürcüstanda yerli sakinlər onlardan istilik mənbəyi kimi istifadə edib, həmçinin şüa xəstəliyindən əziyyət çəkirdilər.
Beləliklə, indi biz yanacaq elementlərinin quruluşunu bilirik və onların tərifini təhlil etdik. Yanacaq çubuqları reaktorun vacib hissələridir, onsuz işləmək mümkün deyil.
Bu gün nüvə enerjisi tam təhlükəsiz olmasa da, dünyada bağlanandan daha çox reaktor və elektrik stansiyası tikilir. Beləliklə, Amerika Birləşmiş Ştatlarında işləyən reaktorların sayı sadəcə olaraq yüzü ötdü, Fransada (planetdə ikinci ən çox dinc atomdur) - təxminən 60 və onlar ölkədə istehsal olunan elektrik enerjisinin təxminən 80% -ni təmin edir.
Nüvə reaktoru üçün yanacaq yanacaq çubuqlarıdır. Bu, idarə olunan zəncirvari reaksiyanın birbaşa baş verdiyi bir elementdir. Nüvə qazanının “odunu” necə işləyir, necə hazırlanır və elektrik stansiyasının ürəyindəki yanacaqla nə baş verir?
Nüvə zəncirvari reaksiya nədir
Məlumdur ki, atomların nüvələri proton və neytronlardan ibarətdir. Məsələn, uran atomunun nüvəsi 92 proton və 143 və ya 146 neytrondan ibarətdir. Uran nüvəsindəki müsbət yüklü protonlar arasındakı itələmə qüvvəsi sadəcə olaraq çox böyükdür, bir (!) atomda təxminən 100 kqf. Bununla belə, nüvədaxili qüvvələr nüvənin bir-birindən ayrılmasına mane olur. Sərbəst neytron uran nüvəsinə dəydikdə (yalnız neytral hissəcik nüvəyə yaxınlaşa bilər), sonuncu deformasiyaya uğrayır və iki yarıya üstəgəl iki və ya üç sərbəst neytrona səpilir.
Bu çox sərbəst neytronlar digər atomların nüvələrinə hücum edir və s. Beləliklə, toqquşmaların sayı eksponent olaraq artır və bir neçə saniyə ərzində radioaktiv metalın bütün kütləsi parçalanır. Bu parçalanma parçaların bütün istiqamətlərə yaxın işıq sürətində səpilməsi ilə müşayiət olunur, onların ətraf mühitin molekulları ilə toqquşması bir neçə milyon dərəcəyə qədər istiləşməyə səbəb olur; Bu adi nüvə partlayışının şəklidir. TVEL bu fenomeni dinc istiqamətə yönəldir. Bu necə baş verir?
Nəzarət olunan nüvə reaksiyası
Nüvə reaksiyasının özünü saxlaya bilməsi və zəncirvari reaksiyaya çevrilməsi üçün kifayət qədər miqdarda radioaktiv yanacaq tələb olunur (“kritik kütlə”). Nüvə silahlarında bu məsələ sadəcə olaraq həll olunur: adi TNT-nin partlaması ilə hər birinin kütləsi kritikdən bir qədər az olan silah dərəcəli metalın iki külçəsi (uran 235, plutonium 239 və s.) bir bütövlükdə birləşdirilir.
Bu üsul atomdan dinc istifadə üçün uyğun deyil. Şəkildə sadə nüvə reaktorunun quruluşu sxematik şəkildə göstərilir. Hər bir yanacaq elementi (yanacaq elementi - uran yanacağı) kütlə baxımından kritikdən azdır, lakin onların ümumi çəkisi bu həddən artıqdır. Bir-birinə yaxın olan yanacaq çubuqları sərbəst neytronları “mübadilə edir”. Bu qarşılıqlı neytron bombardmanı sayəsində reaktorda nüvə zəncirvari reaksiya davam etdirilir. Qrafit çubuqlar nüvə prosesinin bir növ “tormozlayıcısı” rolunu oynayır. Qrafit yaxşı neytron uducudur, bu materialın çubuqları yanacaq çubuqları arasında yerləşdirildikdə reaksiya azalır. Bu, sərbəst neytronların mübadiləsini tamamilə dayandırır.
Beləliklə, reaksiya daimi avtomatik nəzarət altındadır. Çürümə soyuducu mühitdə onu lazımi temperatura qədər qızdıran uran nüvələrinin fraqmentlərinin hərəkəti ilə müşayiət olunur.
Elektrik enerjisi necə yaranır?
Atom elektrik stansiyasının gələcək dizaynı qaz, mazut və ya kömürlə işləyən adi termal elektrik stansiyasından çox da fərqlənmir. Fərq ondadır ki, istilik elektrik stansiyasında istilik qalıq karbohidrogenlərin yandırılması ilə əldə edilir, atom elektrik stansiyasında isə soyuducu nüvə reaktorlarının yanacaq çubuqları ilə qızdırılır.
500-800 °C temperatura gətirilən soyuducu (bu, həddindən artıq qızdırılan su, ərimiş duzlar və hətta maye metallar ola bilər) suyu xüsusi istilik dəyişdiricisində qızdıraraq quru buxara çevirir. Buxar generatorla eyni şafta quraşdırılmış turbini fırladıb elektrik cərəyanı yaradır.
Onlar nədirlər?
İlk nüvə reaktorları homojen cihazlar idi. Onlar nüvə yanacağı olan qazanlar idi (adətən maye, daha az qazlı). Bu, uran duzlarının və ya zəif zənginləşdirilmiş uranın əriməsi, bəzən uran tozunun asqısı və s. İstilik kömür sobasındakı barmaqlıqlar kimi birbaşa nüvədə yerləşən istilik dəyişdiriciləri vasitəsilə suya ötürülürdü.
Rəsmimizdə dünyada mütləq əksəriyyətinin mövcud olduğu heterojen nüvə reaktoru göstərilir. Belə "nüvə qazanları" nın saxlanması, içindəki yanacağın dəyişdirilməsi, təmiri daha asandır, köhnə homojen olanlardan daha təhlükəsiz və etibarlıdır.
Uran yanacaq çubuqlarından istifadənin başqa bir üstünlüyü, uran nüvələrinin neytron şüalanması nəticəsində onlarda plutonium 239 kimi elementin əmələ gəlməsidir ki, bu da daha sonra kiçik ölçülü nüvə reaktorları üçün yanacaq kimi istifadə olunur, eləcə də silah kimi istifadə olunur. Metal.
Atom elektrik stansiyaları üçün yanacaq haradan alınır?
Uran dünyanın bir çox ölkələrində açıq (karxana) və ya mədən üsulları ilə hasil edilir. Əvvəlcə filizdə uranın özü yox, oksidi var. Metalın oksiddən ayrılması mürəkkəb kimyəvi çevrilmə zənciridir. Dünyanın heç də hər bir ölkəsi nüvə yanacağı istehsalı üçün müəssisələr əldə edə bilmir.
Növbəti vəzifə mədənləşdirilmiş uranın zənginləşdirilməsidir. Uran 235-in 1%-dən az hissəsi təbii materialda, qalan hissəsi 238 izotopudur. Bu iki elementi ayırmaq olduqca çətindir. Uranın zənginləşdirilməsi üçün sentrifuqalar olduqca mürəkkəb cihazlardır.
Uranın yüksək dərəcədə zənginləşməsi üçün (235 izotopunun tərkibi 20%-ə qədər artıb) qaza çevrildikdən sonra minə qədər emal mərhələsindən keçməli olacaq.
TVEL necə işləyir?
Zənginləşdirilmiş uran mühəndislərin əlinə keçir, lakin bu hələ də nüvə yanacağı üçün istifadə olunur. Bu yanacağın istehsalı toz metallurgiyasına bənzəyir. Toz metal (və ya onun kimyəvi birləşmələri) diametri təxminən bir santimetr olan kiçik tabletlərə sıxılır.
Uran metalından hazırlanan məhsullar reaktorun içərisində cəhənnəm şəraitinə tab gətirmək üçün daha uyğundur, lakin təmiz elementin istehsalı çox bahadır. Uran dioksidi daha ucuzdur, lakin böyük təzyiq və istilik altında parçalanmaması üçün onu 1000 °C-dən çox temperaturda böyük təzyiq altında bişirmək lazımdır.
TVEL, təxminən 2-4 metr uzunluğunda, polad və ya dəmir-molibden ərintilərindən hazırlanmış bir boruya yerləşdirilən belə yuyucuların dəstidir. Yanacaq çubuqlarının özləri bir neçə onlarla və hətta yüzlərlə bir dəstəyə yığılır. Bu dəst yanacaq yığımı (FA) adlanır.
FA-lar birbaşa nüvə reaktorunun ürəyində quraşdırılır. Bir reaktorda onların sayı bir neçə yüzə çata bilər. Uran parçalandıqda, yanacaq çubuqları istilik istehsal etmək qabiliyyətini itirir, sonra dəyişdirilir. Ancaq 235 izotop 4% zənginləşdirilmiş bir kiloqram texniki uran, nüvə reaktorunda ömrü boyu 300 standart iki yüz litrlik barel qızdırıcı yağı yandırmaqla əldə edilən enerji ilə eyni miqdarda enerji istehsal etməyi bacarır.
İxtira atom enerjisi sahəsinə aiddir və güc reaktorları üçün yanacaq çubuqlarının istehsalı üçün istifadə edilə bilər. Bu ixtiranın texniki məqsədi plutoniumun və ya ərintilər və ya dioksidlər şəklində yüksək zənginləşdirilmiş uranın tükənmiş və ya təbii uran və ya torium ilə seyreltilmədən istifadə oluna biləcəyi yanacaq çubuğu dizaynını yaratmaqdır, bu zaman tələb olunan yükü, nisbəti təmin etmək lazımdır. parçalanan və münbit nuklidlər, resursun artırılması və əməliyyatın etibarlılığının artırılması, o cümlədən fövqəladə vəziyyətlərdə. Bir yanacaq elementində parçalanan nuklidlərin kütlə payı 200-dən 100% -ə qədər olan nüvənin bir hissəsi yanacaq elementinin örtüyü ilə eyni və ya fərqli struktur materialdan hazırlanmış müxtəlif həndəsi formalı bir və ya bir neçə möhürlənmiş ampulalara bağlanır. Ampulalar nüvə yanacağının şişməsini kompensasiya etmək və qaz parçalanma parçalarını toplamaq üçün sərbəst həcmə malikdir. Yanacaq çubuğunun nüvəsinin qalan hissəsi parçalanan nuklidlərin kütlə payı 0,715% və münbit nuklidlərin 0,01% -dən 100% -ə qədər olan nüvə yanacağını ehtiva edir. 5 maaş, 4 xəstə.
İxtira nüvə texnologiyasına aiddir və termal neytron enerjili reaktorlar üçün plutoniumdan və ya yüksək zənginləşdirilmiş urandan nüvə yanacağı ilə yanacaq elementlərinin (yanacaq elementləri) istehsalında istifadə edilə bilər. Dünyanın nüvə energetika sənayesi istilik və sürətli neytron reaktorlarından istifadə edir, lakin bütün atom elektrik stansiyalarının elektrik enerjisinin 85%-i yüngül sulu termal neytron reaktorlarında istehsal olunur ki, onların da əksəriyyəti konteyner tipli yanacaq çubuqlarından istifadə edir. Belə yanacaq elementləri diametri 7 - 15 mm olan, uc qapaqları olan silindrik metal qabıqdır, içərisində uran dioksiddən və ya uran və plutonium dioksidlərinin qarışığından hazırlanmış tabletlər və ya vibrasiya ilə sıxılmış qranullar şəklində bir nüvə yerləşdirilir. , bir qayda olaraq, parçalanan nuklidlərin kütlə payı uran-235, plutonium-239 və plutonium-241 nüvə yanacağında uran və plutoniumun ümumi tərkibinin 6%-dən azını təşkil edir. Yanacaq çubuqları nüvə yanacağındakı həcm dəyişikliklərini kompensasiya etmək və qaz parçalanma fraqmentlərini toplamaq üçün sərbəst həcmə malikdir. Yanacaq çubuğunun nüvələrinin temperatur səviyyəsini azaltmaq üçün bəzən qranullarda deşiklər edilir və boş həcmlər helium və ya aşağı əriyən materiallarla doldurulur, məsələn, natrium, natrium-kalium ərintisi, qurğuşun-vismut ərintisi və s. / 1/. Konteyner tipli yanacaq çubuqlarına əlavə olaraq, nüvə enerjisi reaktorlarında və daha da böyük dərəcədə tədqiqat reaktorlarında dispersiya tipli yanacaq çubuqları istifadə olunur ki, onların əsas xüsusiyyəti inert matrisdə bərabər paylanmış nüvə yanacaq hissəciklərindən ibarət olmasıdır. . Yanacaq çubuqunun nüvəsinin bu quruluşu nüvə yanacağının hissəciklərində və onlara bitişik nazik matris təbəqələrində parçalanma fraqmentlərini lokallaşdırır, buna görə də qaz halında parçalanma fraqmentlərini toplamaq üçün yanacaq çubuqlarında sərbəst həcm yoxdur /2/. Konteyner tipli yanacaq çubuqları 2, 3 və daha az tez-tez 4 illik kampaniya zamanı yeni nüvə yanacağının yüksək konversiya dərəcəsi (0,5-ə qədər) ilə stasionar reaktor güc səviyyələrində asanlıqla istehsal olunur və etibarlı şəkildə işləyir. Belə yanacaq çubuqlarının enerji istehsalı nüvə yanacağının yığılmış parçalanma parçalarından həcm dəyişiklikləri, nüvə yanacağının isti (2000 o C-ə qədər) soyuq zonaya (təxminən 300 o C) kütləvi ötürülməsi, korroziya effekti ilə məhdudlaşır. örtükdə aqressiv parçalanma parçaları və onların temperatur səviyyələri və materialların istilik genişlənmə əmsalları ilə əlaqəli qabıqda və nüvədə termomexaniki gərginliklərlə reaktor gücünün manevri. Bundan əlavə, yanacaq çubuğunun nüvəsinin yüksək temperatur səviyyəsi, orada yığılan istilik enerjisi və fövqəladə hallarda qalıq istiliyin buraxılması örtükün yanmasına səbəb ola bilər. Yanacaq elementinin təzyiqsizləşməsinin səbəbindən asılı olmayaraq, istər təsadüfi, istər yanacaq elementinin ömrünün tükənməsi, istərsə də fövqəladə vəziyyət, nüvə yanacağından ayrılan parçalanma parçaları soyuducuya daxil olur və onun radioaktivliyi icazə verilən maksimum dəyərləri keçə bilər. Nüvə yanacağı ilə örtük arasında etibarlı istilik əlaqəsini təmin edən matrisin yaxşı istilik keçiriciliyi olan dispers yanacaq elementləri üçün yanacaq elementi nüvəsinin temperatur səviyyəsi əhəmiyyətli dərəcədə azalır, məsələn, alüminium ərintisi ilə nüvədəki temperatur fərqi VVER-1000 reaktorunun yanacaq elementindəki matris təxminən bir yarım miqyasda azaldıla bilər (1500 o C-dən 100 o C-ə qədər). Bu, yanacaq çubuqlarını manevr edilə bilən rejimlərdə uğurla idarə etməyə, fövqəladə hallarda onları daha az təhlükəsiz etməyə və yanacaq çubuğunun təzyiqsizləşməsi halında soyuducu suyun çirklənmə dərəcəsini azaltmağa imkan verir, çünki o, yalnız nüvə yanacağı ilə təmasda olacaq. qüsurun yeri. Bundan əlavə, aşağı temperaturda nüvə yanacağı yığılmış parçalanma fraqmentlərindən daha az həcmli dəyişikliklərə məruz qalır və digər növ nüvə yanacağını, məsələn, uran silisidi, uran-molibden ərintisi və s. istifadə etmək mümkün olur. nüvə yanacağının dispersiv yanacaq elementinin nüvəsi parçalanan nuklidin kütlə hissəsinin artırılmasını tələb edir ki, bu da müvafiq olaraq yeni nüvə yanacağının çevrilmə sürətini azaldır. Dispersiv yanacaq çubuqlarının enerji istehsalı yanacaq çubuğunun diametrində icazə verilən artım və ya örtük materialının icazə verilən deformasiyası ilə məhdudlaşdırılır. Dünya nüvə enerjisinin konteyner tipli yanacaq çubuqları və dioksid yanacağı olan yüngül su reaktorlarına yönəldilməsi nəticəsində kütləvi sayları 238, 239, 240, 241 və 242 olan poliizotopik tərkibə malik bir neçə yüz ton plutonium yığılmışdır. Plutoniumun saxlanması və ondan sonrakı istifadəsi problemi yaranıb. Plutoniumun nüvə yanacağı kimi ən effektiv istifadəsi sürətli neytron reaktorlarındadır, lakin dünyada onların sayı məhduddur və yeni reaktorların tikintisi proqramı bir neçə onilliklər ərzində təxirə salınıb. Poliizotopik plutoniumdan istifadə probleminə tərksilah nəticəsində sərbəst buraxılan uran və plutoniumun sürətlə məhv edilməsi problemi əlavə olunur. Termal neytron reaktorlarında plutoniumdan istifadə üçün ən ümumi həll onu tükənmiş və ya təbii uranla seyreltməkdir, çünki termal neytron reaktorları üçün plutoniumun kütlə payı təxminən 5% olmalıdır. Bu yanacaq uran-plutonium və ya qarışıq yanacaq adlanır. Qeyd etmək lazımdır ki, termal neytron reaktorlarında plutoniumun yalnız tək nömrəli izotopları parçalanır. Poliizotopik plutoniumda konsentrasiyası 14 ağırlığa çatan plutonium-241 izotopu sərt qamma şüalanması ilə amerisium 241 əmələ gətirərkən, uzun müddət ərzində poliizotopik plutonium ilə işi çətinləşdirən yarımxaricolma dövrü təxminən 14 ildir. saxlama. Bundan əlavə, enerji dərəcəli plutonium itkiləri var (10 il ərzində təxminən 9%). Poliizotopik plutoniumdan fərqli olaraq, silah dərəcəli plutonium əsasən 239 izotopunu ehtiva edir və monoizotop hesab edilə bilər. Qarışıq dioksid nüvə yanacağının istehsalında əsas çətinlik qranulların sıxıldığı plutonium və uran dioksidlərinin homojen bir qarışığının yaradılmasıdır. Mikrosferik dioksid qarışıq yanacağın ya birbaşa vibrasiya ilə sıxılmış özəyi olan yanacaq elementlərinin istehsalı, ya da onlardan qranulların istehsalı üçün istifadənin mümkünlüyü və mümkünlüyü də nəzərdən keçirilir. Mikrosferlərdən istifadənin tozlardan üstünlüyü texnoloji prosesin bütün mərhələlərində işləmək üçün daha əlverişli forma və operatorların daha təhlükəsiz işini təmin edən xeyli az toz əmələ gəlməsidir. Tərkibində təxminən 5% plutonium dioksid olan tozlardan qranulların istehsalı texnologiyası, yanacaq çubuqlarının qranullar və ya qarışıq dioksid yanacağının mikrosferləri ilə təchiz edilməsi və yanacaq çubuqlarının dizaynı uran yanacağı üçün istifadə olunanlara bənzəyir. Bununla belə, qarışıq dioksid nüvə yanacağı ilə yanacaq elementlərinin istehsalı üçün istehsalın özünün təşkilində, xüsusən də poliizotop plutoniumdan istifadə edərkən əsaslı fərq var. İstehsalat binalarında normal radiasiya mühitinin yaradılması üçün bütün avadanlıqlar etibarlı şəkildə möhürlənmiş kameralara yerləşdirilməli, bütün texnoloji proses nəzarət əməliyyatları da daxil olmaqla, maksimum dərəcədə avtomatlaşdırılmalıdır. Bütün bunlar yanacaq çubuqlarının istehsalının maya dəyərinin artmasına səbəb olur. Təklif olunan yanacaq çubuğu dizaynına ən yaxın olan konteyner tipli yanacaq çubuğunun dizaynı belədir. Yanacaq elementi silindrik qabıqdan və sirkonium əsaslı bir ərintidən hazırlanmış son tıxaclardan ibarətdir, onun içərisində uran dioksidin sinterlənmiş qranulları şəklində bir nüvə və ya çəkisi təxminən 5% parçalanan izotopların tərkibinə malik qarışıq yanacaq var. və onun şişməsini və qaz parçalanma fraqmentlərinin yığılmasını kompensasiya etmək üçün sərbəst həcm. Nüvə yanacağından qabığa istilik ötürülməsini yaxşılaşdırmaq üçün daxili sərbəst həcm heliumla doldurulur /1, s. 45/. Qarışıq yanacaq ilə belə bir yanacaq çubuğunun dezavantajı, dioksidlərin qarışığının homojenliyini təmin etmək və uyğunlaşarkən qranulların sıxılması ilə əlaqəli bir yanacaq çubuğunun istehsalının dəyərinin uran yanacağı olan yanacaq çubuğu ilə müqayisədə 4-5 dəfə yüksək olmasıdır. radiasiya təhlükəsizliyi tələbləri və sanitariya qaydaları ilə. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, 5% plutonium dioksid ilə qarışıq hazırlamaq üçün 20 dəfə çox plutonium tərkibli materialları emal etmək lazımdır. Bu ixtiranın əsas texniki məqsədi, nüvə yanacağı kimi 100%-ə qədər parçalanan nuklidlərin kütlə payına malik poli- və ya monoizotopik plutonium və ya uranın istifadə oluna biləcəyi termal neytron güc reaktorları üçün yanacaq çubuğu dizaynını yaratmaqdır. Özü uran və plutonium dioksidlərinin homojen qarışığından ibarət olan konteyner tipli yanacaq elementinin məlum konstruksiyasından fərqli olaraq, texniki problemin həlli yanacaq elementinin nüvəsinin bir hissəsinin kütlə payı ilə əhatə olunması ilə əldə edilir. yanacaq çubuqunun örtüyünün eyni və ya müxtəlif struktur materialından hazırlanmış müxtəlif həndəsi formalı bir və ya bir neçə möhürlənmiş ampulalarda 20-dən 100%-ə qədər parçalanan nuklidlər. Ampulalar, ampul nüvəsinin nüvə yanacağının şişməsini kompensasiya etmək və qazlı parçalanma parçaları toplamaq üçün sərbəst həcmə malikdir. Yanacaq çubuğunun nüvəsinin qalan hissəsi parçalanan nuklidlərin kütlə payı 0,715% və münbit nuklidlərin 0,01-dən 100% -ə qədər olan nüvə yanacağını ehtiva edir. Yanacaq çubuğunun nüvəsinin ampulalarından və nüvə yanacağından istiliyin çıxarılmasını təmin etmək üçün yanacaq çubuğunun örtüyünün içərisində ampulalar və nüvə yanacağı ilə əmələ gələn boşluqlar təmas materialı ilə doldurulur. İddia edilən ixtira ilə əldə edilən texniki nəticə ondan ibarətdir ki, emal edilmiş plutonium tərkibli materialların əmək intensivliyini və həcmini azaltmaqla yanaşı, ampulaların yanacaq çubuq nüvəsinə daxil edilməsi, onun daxilində parçalanma fraqmentlərinin 70%-dən çoxu cəmləşmişdir və yanacaq çubuqunun nüvəsinin temperatur səviyyəsini azaldan, manevr edilə bilən reaktor iş rejimlərində yanacaq çubuğunun etibarlı işləməsini təmin edən kontakt materialı, yanacaq çubuğunun depressurizasiyası halında əsas radioaktivlik mənbəyi üçün əlavə iki mərhələli qorunma yaradır ki, bu da yanacağın yanmasını təmin edir. fövqəladə hallarda çubuq daha az təhlükəlidir. Təklif olunan yanacaq çubuğunun dizaynı onun enerji istehsalını artırmağa imkan verir, çünki yanacaq çubuğunun nüvəsinin münbit nuklidləri olan hissəsində həcm dəyişikliklərinin sürəti və miqyası qarışıqdan hazırlanmış köhnə dizaynın yanacaq çubuğu nüvəsi ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə azalacaqdır. yanacaq, parçalanma hissələrinin əsas hissəsinin toplandığı ampula nüvələrindəki həcm dəyişiklikləri ampulalarda kompensasiya olunduğundan, yanacaq çubuğunun nüvəsi əhəmiyyətli dərəcədə aşağı iş temperaturuna malikdir; Təklif olunan texniki həll ampulaların konstruksiyalarını və materiallarını, ampulaların və yanacaq çubuqlarının nüvə yanacağının materiallarını və formasını, parçalanan və münbit nuklidlərin miqdarının nisbətini, eyni və ya istifadəni dəyişməyə imkan verir. ampulalarda və yanacaq çubuqlarının özlərində müxtəlif kontakt materialları, zərurət yarandıqda ampulalarda və yanacaq çubuqlarının özəklərində və yanan uducuların ampulalarının tikinti materialında istifadəsi, ampulalarda qəbuledicilərin istifadəsi. Ampulaların yanacaq nüvələrində plutonium dioksiddən ixtiyari (qırmızı) və ya təkrarlanan (qranullar) hissəciklər şəklində və ya plutoniumun qallium ilə ərintilərindən məftil, lentlər və ya qranullar şəklində nüvə yanacağını istifadə etmək daha məqsədəuyğundur. monoizotopik plutoniumdan istifadə edərkən və yanacaq çubuğunun nüvəsində - kimyəvi birləşmələr və ya uran və ya torium ərintiləri, məsələn, dioksidlər, silisidlər, nitridlər, 9% molibdenli uran ərintisi və s., nüvənin həndəsi forması və ölçüləri isə ampulaların özlərindəki yanacaq və yanacaq çubuğunun nüvəsi eyni ola bilər, məsələn, qranul-qranullar, qranullar-qranullar və ya müxtəlif, məsələn, qranullar-qranullar, qranullar-bloklar və s. Struktur olaraq, ampulalar toplar, disklər, üzüklər, çoxbucaqlı və ya formalı lövhələr, düz, uzununa oxa nisbətən burulmuş və ya dəyirmi, oval, üçbucaqlı, kvadrat, müxtəlif spiral şəklində sarılmış lentlər və ya çubuqlar şəklində hazırlana bilər. düzbucaqlı, çoxbucaqlı, üç və ya çoxbucaqlı və ya digər en kəsikli, o cümlədən yanacaq çubuqunun özlüyündə öz-özünə boşluqlar yaratmaq üçün qabırğalı. Ampulaların yanacaq nüvəsinin uzunluğu yanacaq çubuğunun nüvəsinin uzunluğuna uyğun ola və ya onun qatına bərabər ola bilər. Ampulaların kompensasiya həcmi tamamilə yanacaq çubuğunun nüvəsində yerləşdirilə və ya eyni və ya dəyişdirilmiş ampula həndəsəsi ilə qismən kənara köçürülə bilər. Bundan əlavə, kompensasiya həcminə alıcı yerləşdirilə bilər. Yanacaq çubuqunun nüvəsinin uzunluğu boyunca parçalanan izotopları qeyri-bərabər yükləmək lazımdırsa, bu, ampulaların sayı və məsafəsi, nüvə yanacağını yanacaq çubuğunun nüvəsinin qatına bərabər olan nüvə yanacağının ampulalara yüklənməsi ilə təmin edilə bilər. uzunluğu və yanacaq çubuğunun nüvəsinin uzunluğuna uyğun gələn ampulaların özəklərinin uzunluğu ilə dəyişən en kəsiyi, burulma və ya dolama meydançası. Yanacaq çubuğunun nüvəsində və ampula nüvələrində təmas materialları kimi yanacaq çubuğunun iş şəraitində bərk vəziyyətdə olan materiallar, məsələn, maqnezium, alüminium ərintiləri və s. və ya maye vəziyyətdə olan (vismut, natrium ilə qurğuşun ərintisi) və s.), istifadə oluna bilər və hər hansı bir vəziyyətdə (maye-maye, bərk-maye, bərk-bərk, maye-bərk) və kimyəvi tərkiblərdə istifadə edilə bilər. Yanacaq elementinin və ampulün örtüyünün materialı eyni ola bilər, məsələn, sirkonium ərintisi E-110 - sirkonium ərintisi E-110, paslanmayan polad EI-847 - paslanmayan polad EI-847 və ya fərqli, məsələn, sirkonium ərintisi E-110 - paslanmayan polad EI-847 , sirkonium ərintisi E-110 - sirkonium ərintisi E-125, paslanmayan polad EI-844BU-ID, paslanmayan polad EI-852 və s. Lazım gələrsə, yandırıla bilən absorberlər nüvəyə daxil edilə bilər. yanacaq çubuqlarının və ampulalarının yanacağı və/və ya yanan uducunun hissəcikləri ilə yanacaq çubuqlarının və ampulaların nüvə yanacağının hissəciklərinin qarışığı şəklində və/və ya kimyəvi cəhətdən eyni və ya fərqli olan ampulaların struktur materialına udma izotopunun tərkibi və/və ya konsentrasiyası. Məsələn, yanacaq çubuğunun nüvəsində nüvə yanacaq hissəciklərinin tərkibində qadolinium oksidi, ampula nüvəsində - nüvə yanacaq hissəcikləri ilə qarışmış hissəciklər şəklində qadolinium oksidi, ampula materialında - sirkonium ərintisində bor var. Təklif olunan texniki həllin məlum olanla müqayisəli təhlili təklif olunan texniki həllin ixtiralara olan tələblərə uyğunluğunu müəyyən etməyə imkan verir. İxtira çertyojlarla təsvir edilmişdir. Şəkil 1-də yanacaq çubuğunun nüvəsinin uzunluğuna uyğun uzunluqda özəkləri olan üç silindrik ampulalı yanacaq çubuğu, yanacaq çubuğunun nüvəsindəki təmas materialı, yanacaq çubuğunun iş şəraitində bərk vəziyyətdə olan yanacaq çubuğu göstərilir. şək. Şəkil 2-də silindrik ampulalı, uzunluğu yanacaq elementinin nüvəsinin uzunluğunun qatına bərabər olan özəkləri olan yanacaq elementi və iş şəraitində maye vəziyyətdə olan ampulaların və yanacaq elementi nüvələrinin təmas materialları göstərilir. Şəkil 3-də yanacaq elementinin nüvəsinin uzunluğuna uyğun olan öz uzunluğu bükülmüş lent şəklində bir ampulə malik yanacaq elementi, qaz kollektoru yanacaq elementinin nüvəsindən kənarda yerləşir. şək. Şəkil 4-də silindrik spiralə bükülmüş profil lenti şəklində bir ampula ilə yanacaq elementi, yanacaq elementi nüvəsinin uzunluğuna uyğun olan nüvə uzunluğu, yanacaq elementinin nüvəsindən kənarda yerləşən qaz kollektoru göstərilir. Yanacaq elementinin konstruksiyası (şək. 1-ə baxın) ucları tıxaclarla (2) möhürlənmiş qabıqdır (1), içərisində nüvə yanacağı qranullarının vibrasiya ilə sıxılmış qarışığından ibarət bir nüvə (3) var. tərkibində münbit nuklidlər (4) və yandırıla bilən qranullar uducusu (5), təmas materialının (6) yerləşdirildiyi boşluqlarda yanacaq elementinin iş şəraitində bərk vəziyyətdədir. Yanacaq çubuğunun nüvəsində üç silindrik ampula (7) 120 o intervalda yerləşir. Ampulalar və qabıq arasında ampulaların diametrindən ən azı 0,1 dəfə, qranulların minimum diametri isə ən azı 1,2 dəfə boşluq var. Ampula silindrik nazik divarlı borudur (8), ucları tıxaclarla (9) möhürlənmişdir, içərisində parçalanan nuklidləri (11) olan məsaməli nüvə yanacağı qranullarının vibrasiya ilə sıxılmış qarışığından ibarət bir nüvə (10) vardır. ), və alıcı (12). Qranulun maksimal ölçüsü ampulanın daxili diametrinin 0,3-dən çox deyil. Ampuladakı kompensasiya həcmi (13) danələrarası və intragranular məsaməlikdir. Yanacaq çubuğunun özəyinin başlanğıcını və ampulaları uyğunlaşdırmaq üçün alt tıxacda ampulalar üçün yuvaları olan yuyucu (14) var, qalınlığı ampulanın ucundan ampula nüvəsinin başlanğıcına qədər olan məsafəyə bərabərdir. Yanacaq çubuqunun özəyinin təbəqəsinin üstündə inert materialdan hazırlanmış tıxac (15) var ki, onun hündürlüyü yanacaq çubuğunun özəyinin üstündəki ampulanın çıxan hissəsindən böyükdür. Qabıq və yanacaq çubuğu tıxaclarının materialı sirkonium ərintisi, məsələn, E-110, ampula və tıxacların materialı isə paslanmayan poladdır, məsələn, EI-844BU-ID poladdır. Yanacaq çubuğundakı parçalanan və münbit nuklidlərin tələb olunan nisbətindən asılı olaraq, yanacaq çubuğunun nüvəsi üçün nüvə yanacağı kimi tükənmiş və ya təbii uranın və ya toriumun molibden, sirkonium, azot, silisium, alüminium və s. ilə ərintiləri və birləşmələri istifadə edilə bilər. Ampulaların nüvəsi plutonium dioksid və ya yüksək zənginləşdirilmiş urandır. Yanacaq çubuq nüvəsinin təmas materialı kimi yanan bir absorber kimi gadolinium oksidi, bor karbid, gadolinium titanat və s. İstifadə olunan alıcı material sirkonium, alüminium və nikel ilə barium tərkibli birləşmələrdir. Mantar materialı sinterlənmiş alüminium oksid hissəcikləridir (üyüdülmüş taxıl). Yanacaq elementinin konstruksiyası (bax. Şəkil 2) ucları tıxaclarla (2) möhürlənmiş qabıqdır (1), içərisində münbit nuklidlərdən (4) və nüvə yanacağından ibarət nüvə (3) var. silindrin generatrisləri boyunca hər 60 o altı yivli silindrik bloklar formasına və bloklar və yanacaq elementinin qabığı arasındakı boşluqlara yerləşdirilən və iş şəraitində maye vəziyyətdə olan əlaqə materialına (6) malik olan. Kontakt materialının səviyyəsi sonuncu blokun səviyyəsindən 3-5 mm yüksəkdir. Silindrik ampulalar (7) blokların yivlərində yerləşir. Ampula silindrik nazik divarlı borudur (8), ucları tıxaclarla (9) möhürlənmişdir, içərisində parçalanan nuklidləri (11) olan qranullar şəklində nüvə yanacağından ibarət nüvə (10) vardır. diametri 0,3-dən çox olmayan və ya diametri ampulanın daxili diametrinin 0,7-dən çox olmayan tel və yanacaq elementinin iş şəraitində maye vəziyyətdə olan kontakt materialı (16). Kontakt materialının səviyyəsi ampuladakı nüvə yanacağının səviyyəsindən 2 - 3 mm yüksəkdir. Ampuladakı kompensasiya həcmi (13) kontakt materialının səviyyəsindən yuxarıda yerləşən sərbəst həcmdir. Yanacaq çubuqunun özəyinin başlanğıcını və ampulaları uyğunlaşdırmaq üçün aşağı yanacaq çubuğunun tıxacında blokların profilini izləyən bir yuyucu (14) var, qalınlığı ampulanın ucundan ampulaya qədər olan məsafəyə bərabərdir. ampula nüvəsinin başlanğıcı. Yanacaq elementinin uzunluğu boyunca ampulalar elə yerləşdirilmişdir ki, birinci blokdan başqa hər blokun yivlərində ampulaların özəkləri və kompensasiya həcmləri hər 60 o-dan bir dəyişir. Bu, ampulaların uzunluğunun bərabər sayda blokun hündürlüyünə bərabər olması ilə əldə edilir (şəkil 1-də iki bloka bərabərdir), yanacaq çubuğunun əsas bloklarının uzunluğunun uzunluğuna bərabərdir. ampulaların özəyi, birinci blokda isə uzunluğunun yarısına bərabər olan ampula simulyatorları (17) üç yivli ampulada quraşdırılır. Ampulləri və blokları öz aralarında və qabıqdan uzaqlaşdırmaq üçün ampulaların xarici səthində diametri ən azı ampula diametrindən 0,1 olan, ucları uclarına qaynaqlanan spiral sarğı məftil (18) var. ampulalardan. Yanacaq çubuqunun nüvəsindəki həcm dəyişikliklərini kompensasiya etmək və orada buraxılan qazlı parçalanma parçalarını toplamaq üçün əlaqə materialının səviyyəsindən yuxarı bir sərbəst həcm (19) var. Yanacaq çubuqlarının və ampulaların qabığının və tıxaclarının materialları Şəkil 1-də göstərilən yanacaq çubuğu ilə eyni ola bilər. Yanacaq çubuğu nüvəsinin nüvə yanacağı materialı ərintilər və tükənmiş və ya təbii uranın və ya toriumun molibden, sirkonium, silisium, alüminium və s. ilə birləşmələri ola bilər və ampula nüvəsinin nüvə yanacağı materialı plutoniumun qallium ilə ərintisi ola bilər. və ya molibdenlə yüksək zənginləşdirilmiş uranın ərintisi. Yanacaq çubuğunun nüvəsinin təmas materialı qurğuşun-vismut ərintisi ola bilər və ampula nüvəsinin təmas materialı da qurğuşun-vismut ərintisi və ya natrium ola bilər. Yanacaq elementinin konstruksiyası (şək. 3-ə baxın) ucları tıxaclarla (2) möhürlənmiş bir qabıqdır (1), içərisində nüvə yanacağı qranullarının vibrasiya ilə sıxılmış qarışığından ibarət bir nüvə (3) var. (4) tərkibində münbit nuklidlər və yandırıla bilən absorber (5), iş şəraitində bərk vəziyyətdə olan təmas materialı (6) olan boşluqlar. Yanacaq çubuğunun nüvəsinin mərkəzində bir ampul (7) var. Ampula içi boş lentdir (8), aşağı ucunda tıxac (9) ilə möhürlənmiş və uzununa oxa nisbətən bükülmüşdür, içərisində münbit nuklidləri olan nüvə yanacağının vibrasiya ilə sıxılmış qranullarından ibarət bir nüvə (10) var. (11) maksimum qranul diametri özəyinin qalınlığı 0,3-dən çox olmayan və ampulanın yuxarı hissəsində yanacaq çubuğunun özəyindən kənarda qəbuledici (12) yerləşir. Yanacaq çubuqunun və ampula özəyinin başlanğıcını düzəltmək üçün ampula üçün yuvası olan yuyucu (14) var, onun qalınlığı ampulanın ucundan ampula nüvəsinin başlanğıcına qədər olan məsafəyə bərabərdir. Yanacaq çubuqunun özəyinin təbəqəsinin üstündə inert materialdan hazırlanmış tıxac (15) var, onun hündürlüyü yanacaq çubuğunun nüvəsindən qaz kollektoruna (20) qədər olan məsafəyə bərabərdir. Ampulanın kompensasiya həcmi (13) dənələrarası məsaməlik və qaz kollektorudur (20). Ampulanın yanacaq özəyi qaz kollektorundan qaz keçirən çubuqla (21) ayrılır. Bu yanacaq çubuğu dizaynının bütün materialları Şəkil 1-də göstərilən yanacaq çubuğu dizaynının materiallarına bənzəyir. 1. Bununla belə, bu yanacaq elementi üçün ampul qabığının materialı kimi alüminium ərintiləri də istifadə edilə bilər. Yanacaq elementinin konstruksiyası (bax. Şəkil 4) ucları tıxaclarla (2) möhürlənmiş bir qabıqdır (1), içərisində münbit nüvə yanacağı olan vibrasiya ilə sıxılmış qranullardan ibarət bir nüvə (3) var. nuklidlər (4) və yandırıla bilən absorber (5), iş şəraitində bərk vəziyyətdə olan təmas materialı (6) olan boşluqlarda. Yanacaq çubuğunun nüvəsində bir ampul (7) yerləşir. Ampula silindrik spiral şəklində sarılmış profil lentidir, onun xarici səthində ampulanın silindrik hissəsi ilə qabığı arasında ən azı 0,15 mm boşluq və minimum diametri olan qabırğa var. yanacaq çubuğunun əsas qranulları boşluqdan 1,2 dəfə böyükdür. Ampula dibindən tıxac (9) ilə bağlanır. Ampulanın içərisində yanacaq çubuğunun nüvəsinin uzunluğuna uyğun uzunluğa malik nüvə (10) var, tərkibində parçalanan nuklidlər (11) olan nüvə yanacağı var. Yanacaq çubuqunun və ampula özəyinin başlanğıcını düzəltmək üçün ampula üçün yuvası olan yuyucu (14) var, onun qalınlığı ampulanın ucundan ampula nüvəsinin başlanğıcına qədər olan məsafəyə bərabərdir. Yanacaq çubuqunun özəyinin təbəqəsinin üstündə inert materialdan hazırlanmış tıxac (15) var, onun hündürlüyü yanacaq çubuğunun nüvəsindən qaz kollektoruna (20) qədər olan məsafəyə bərabərdir. Ampulanın kompensasiya həcmi (13) dənələrarası məsaməlik və qaz kollektorudur (20). Ampulanın yanacaq özəyi qaz kollektorundan qaz keçirən çubuqla (21) ayrılır. Bütün yanacaq çubuğu materialları Şəkildə göstərilən yanacaq çubuğu dizaynının materiallarına bənzəyir. 1, bu yanacaq elementinin dizaynında ampul qabığının materialının alüminium ərintiləri ola biləcəyini nəzərə alaraq. Şəkildə göstərilən yanacaq elementinin istehsalı. 1, laboratoriya şəraitində sınaqdan keçirilmişdir. Diametri 9,15 x 7,72 mm, uzunluğu 950 mm olan qabıq (1) və tıxaclar E-110 sirkonium ərintisindən hazırlanmışdır. Ampulalar (7) diametri 1,5 x 1,26 mm olan kapilyar borulardan (8) hazırlanmışdır. Ampulalar və onların tıxacları üçün material kimi EI-844BU-ID poladdan istifadə edilmişdir. Ampulalarda çəkisi 98% olan uran dioksid qranullarının vibrasiya ilə sıxılmış qarışığından hazırlanmış nüvə (10) var idi. və 2% ağırlıqda sirkonium olan barium ərintisi. Uran dioksid qranullarının daxili məsaməliliyi 12-15% idi. Qranul qarışığının fraksiya tərkibi -0,4+0,08 mm olmuşdur. Kompensasiya həcmi (13) olan ümumi intragranular və intergranular məsaməlik 50 - 55% hesablanır. Ampulanın nüvəsinin uzunluğu 900-5 mm idi. Ampulaların (10) və yanacaq çubuğunun (3) özəyini düzləşdirmək üçün E-110 sirkonium ərintisindən hazırlanmış 4 mm qalınlığında bir yuyucu (14) quraşdırılmışdır. Yanacaq çubuğunun əsas materialı (3) kimi uran dioksid qranullarının vibrasiya ilə sıxılmış qarışığı (4) 95 wt.% istifadə edilmişdir. və qadolinium oksidi (5) 5% wt. fraksiya tərkibi -0,5 + 0,315 mm, əlaqə materialı (7) ilə hopdurulmuş - 12% wt ilə alüminium ərintisi. silikon. Yanacaq çubuğunun nüvəsinin uzunluğu 900 - 5 mm, qranullarla həcmli doldurulma isə 60 - 65% idi. Yanacaq çubuğunun nüvəsinin təbəqəsinin üstündə, 0,5 - 0,6 mm fraksiya tərkibi olan yuvarlaq formalı (üyüdülmüş) sinterlənmiş alüminium oksidin hissəciklərindən bir tıxac (15) yaradılmışdır, bu da kontakt materialı ilə hopdurulmuşdur. Yanacaq çubuğunun nüvəsindəki ampulalar ampulalar və örtük arasında 0,2 mm boşluq olmaqla 120 o intervalda yerləşdirildi. Ampulaların istehsalı aşağıdakı ardıcıllıqla həyata keçirildi. Borunun ölçüyə uyğun kəsilməsi, ampulanın bir ucunun möhürlənməsi, titrəməsi, ampulanın heliumla doldurulması və ampulanın ikinci ucunun möhürlənməsi, ampulanın sıxlığının və nüvə yanacağının ampulun uzunluğu boyunca vahid paylanmasının yoxlanılması. Yanacaq elementlərinin istehsalına aşağıdakı texnoloji əməliyyatlar daxildir. Borunun ölçüyə uyğun kəsilməsi və bir ucunun möhürlənməsi, yuyucunun və ampulaların quraşdırılması, yanacaq çubuğunun vibrasiyası, tıxacın əlavə edilməsi və yanacaq çubuğunun nüvəsinin və tıxacının ərinmiş alüminium ərintisi ilə hopdurulması, yanacaq çubuğunun ikinci ucunun bağlanması, yanacaq çubuğunun sıxılması helium ilə və sıxlığın yoxlanılması, yanacaq çubuğunda nüvə yanacağının paylanmasına, emprenye əlaqə materialının keyfiyyətinə və görünüşünə nəzarət. Yanacaq çubuqlarının laboratoriya nümunələrinin istehsalının nəticələri göstərdi ki, nüvə yanacağının ampulalarda qeyri-bərabər paylanması 7%-dən, yanacaq çubuqlarında isə 10%-dən çox deyil. Yanacaq çubuqlarının özəklərinin hopdurulma keyfiyyəti qənaətbəxşdir və yanacaq çubuqlarının görünüşü nəzarət nümunələrinə uyğundur. Yanacaq elementi konstruksiyalarının digər verilmiş variantları üçün istehsal texnologiyası yuxarıda göstərilənə bənzəyir, yalnız zolaqlı yanacaq elementləri olan variantlarda borular da profillənir və doldurulmuş ampulalara lazımi forma verilir. Beləliklə, təklif olunan dizaynın yanacaq çubuqlarının yaradılmasının real imkanları göstərildi və seçilmiş nüvə yanacağı kompozisiyalarının, struktur, kontakt və digər materialların və ampulaların dizaynlarının birləşməsi resursun artmasına və əməliyyatın etibarlılığının artmasına səbəb olacaqdır. reaktorun xüsusi iş şəraitində manevr edilə bilən rejimlərdə yanacaq çubuqlarının. İddia edilən ixtiraya uyğun olaraq yanacaq çubuğunu həyata keçirərkən yuxarıda göstərilən nümunələrdə nəzərə alınmayan qranulların, struktur, nüvə, yandırıla bilən materialların və alıcıların digər formaları, ölçüləri və həndəsələri və onların yanacaq çubuğunun nüvəsində yerləşdirilməsi istifadə edilə bilər. İddia edilən ixtiraya uyğun yanacaq çubuqlarının güc reaktorlarında istifadəsi qarışıq yanacaqdan istifadə edən yanacaq çubuqları ilə müqayisədə daha qənaətcildir və ekologiya, sanitariya və radiasiya təhlükəsizliyi tələblərinə daha yaxşı cavab verir. İstifadə olunan məlumat mənbələri 1. "Güc reaktorları üçün yanacaq elementlərinin inkişafı, istehsalı və istismarı", kitab 1. Moskva, Energoatomizdat, 1995 (Prototip səh. 45). 2. A. Q. Samoilov, A. İ. Kaştanov, V. S. Volkov. “Nüvə reaktorlarının dispers yanacaq elementləri”, cild 1. Moskva, Energoizdat, 1982.
Mühazirənin məqsədi: Yanacaq buraxan elementlərə və yanacaq birləşmələrinə giriş
Mövzu ilə bağlı suallar:
VVER üçün 1 TVEL və FA
RBMK üçün 2 yanacaq çubuğu
Sürətli neytron reaktoru üçün 3 yanacaq qurğusu, BN600
Yanacaq çubuqları üçün 4 mikrosfer
Nüvə enerjisi reaktorunun nüvəsinin əsas komponenti yanacaq birləşmələrinə (FA) yığılmış və müəyyən miqdarda bərk nüvə yanacağı olan yanacaq çubuqlarıdır. İndi nüvə kompozisiyalarının təkmilləşdirilməsi ilə yanaşı, yanacaq elementlərinin və yanacaq qranullarının konstruksiyası istehsal texnologiyalarının tətbiqi, sinterləmə, qaynaq, kimyəvi və mexaniki emal vasitəsilə təkmilləşdirilir. Bütün bunlar nüvə yanacağının istismar xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırır, onun etibarlılığını və təhlükəsizliyini artırır.
Yanacaq elementi nüvə yanacağının yerləşdiyi nüvə reaktorunun struktur elementidir. Yanacaq çubuqları nüvə reaktorunun nüvəsində quraşdırılır və istilik enerjisinin əsas hissəsinin əmələ gəlməsini və soyuducuya ötürülməsini təmin edir. Nüvə parçalanması zamanı reaktorda ayrılan bütün enerjinin 90% -dən çoxu yanacaq çubuqlarının içərisinə buraxılır və yanacaq çubuqlarının ətrafında axan soyuducu tərəfindən çıxarılır. Yanacaq çubuqları çox çətin şəraitdə işləyir: yanacaq çubuğundan soyuducuya qədər istilik axınının sıxlığı 1-2 MVt/kv.m-ə çatır, temperatur isə 3200 dərəcəyə qədər dəyişir. Şüalanma zamanı yanacaq çubuqlarının davranışını təhlil etmək baxımından ən vacib hadisələr yanacağın şişməsi və qaz parçalanma məhsullarının buraxılması, daxili təzyiqin dəyişməsi və s.
Yanacaq elementi adətən yanacaq nüvəsidir
hermetik qabıq. Qabıq parçalanma məhsullarının sızmasının və yanacağın soyuducu ilə qarşılıqlı təsirinin qarşısını alır. Qabıq materialı neytronları zəif udmalı və məqbul mexaniki, hidravlik və istilik keçiricilik xüsusiyyətlərinə malik olmalıdır. Yanacaq çubuqları istifadə olunan yanacağın təbiətinə, yanacaq çubuğunun formasına, yanacaqla örtülmüş kontaktın xarakterinə və nüvə reaktorunun növünə görə təsnif edilir.
Yanacaq elementinin forması və həndəsi ölçüləri reaktorun növündən, eləcə də istehsal texnologiyasından asılıdır. Yanacaq çubuqunun ən çox yayılmış forması metal qabığa daxil edilmiş uzun silindrik yanacaq çubuğudur. Bəzi reaktorlar yanacaq çubuqlarını lövhələr (tədqiqat reaktorları), toplar (yüksək temperaturlu qaz-qrafit reaktorları) və ya digər konfiqurasiyalar şəklində istifadə edirlər. Yanacaq çubuqlarının kəsiklərinin bəzi variantları və onların reaktor nüvəsindəki nisbi mövqeləri Şəkil 2-də göstərilmişdir. Yanacaq çubuqlarının montajlara yerləşdirilməsi spacer hissələrindən istifadə etməklə həyata keçirilir. Yanacaq qurğusu nüvə yanacağının yüklənməsinə və boşaldılmasına imkan verən reaktor nüvəsinin struktur elementidir.
Yanacağın və örtüyün təbiətinə görə, onlar fərqləndirilir: yanacaq və üzlük metal olan yanacaq çubuqları, keramika yanacağı və metal qabıqdan ibarət yanacaq çubuqları və qrafitə daxil edilmiş pirolitik karbon filmləri ilə örtülmüş tamamilə keramik yanacaq çubuqları. matris. Yalnız yanacağın təbiətinə görə yanacaq çubuqları fərqləndirilir: metal yanacağın yüngül ərintisi olan metal yanacaq çubuqları, seyreltici əlavələr olmadan keramika yanacağı olan keramika yanacaq çubuqları, yanacaq yüksək dərəcədə seyreltilmiş ərinti və ya tamamilə olan dispersiya yanacaq çubuqları vahid həcmdə aşağı yanacaq tərkibi olan keramika. Yanacaq çubuqlarının formasına əsasən, onlar boşqab tipli kimi təsnif edilir; bərk silindrik, məftil, çubuq, tablet, tək halqalı və çox üzüklü, boru şəklində; top; qatlı; monoblok perforasiya. "Yanacaq örtüyü" kontaktının həyata keçirilməsi üsuluna görə fərqləndirirlər: mexaniki təması olan yanacaq çubuqları; Metallurgiya təması olan yanacaq çubuqları; Ara təbəqə ilə yanacaq çubuqları. İstilik ötürmə səthini artırmaq üçün müxtəlif növ qanadlardan istifadə edilə bilər: uzununa; eninə; düz qabırğalar və spiral arakəsmələrlə uzununa; spiral; şevron
Yanacaq elementləri adətən alüminium, sirkonium və ya paslanmayan polad borularda sinterlənmiş uran oksidi qranullarıdır; sirkonium və ya alüminiumla örtülmüş sirkonium, molibden və alüminium ilə uran ərintilərindən tabletlər (alüminium ərintisi olduqda); keçilməz qrafitlə örtülmüş dispers uran karbidli qrafit tabletləri.
Şəkil 2. Yanacaq çubuqlarının en kəsiyi üçün seçimlər və onların məsafələri.
Təzyiqli su reaktorları üçün paslanmayan polad borularda uran oksidi qranullarına ən çox üstünlük verilir. Uran dioksidi su ilə reaksiya vermir, yüksək radiasiya müqavimətinə malikdir və yüksək ərimə nöqtəsi ilə xarakterizə olunur. Qrafit yanacaq hüceyrələri yüksək temperaturlu qazla soyudulan reaktorlar üçün uyğundur, lakin onların ciddi bir çatışmazlığı var - qazlı parçalanma məhsulları diffuziya və ya qrafitdəki qüsurlar səbəbindən örtükləri vasitəsilə nüfuz edə bilər. Üzvi soyuducu maddələr sirkonium yanacaq elementləri ilə uyğun gəlmir və buna görə də alüminium ərintilərinin istifadəsini tələb edir. Üzvi soyudulmuş reaktorlar üçün perspektivlər, soyuducuya istilik ötürülməsini artıran qanadları istifadə etmək üçün lazım olan gücə (işləmə temperaturunda) və istilik keçiriciliyinə malik olan alüminium ərintilərinin və ya toz metallurgiya məhsullarının inkişafından asılıdır. İstilik keçiriciliyinə görə yanacaq və üzvi soyuducu arasında istilik mübadiləsi kiçik olduğundan, istilik köçürməsini artırmaq üçün səth qaynamasından istifadə etmək məsləhətdir. Səthin qaynaması ilə bağlı yeni problemlər olacaq, lakin üzvi mayelərin istifadəsi faydalı olarsa, bunlar həll edilməlidir.
Toz və qranullara əlavə olaraq, bu yaxınlarda yeni bir mikrosferik
dənəvər keramik yanacaq (taxıl diametri bir neçə mikrondur), hansı
metal-keramika tərkibli böyük sinif dispers yanacaq çubuqlarının, qrafit matrisinə əsaslanan yanacaq çubuqlarının, yüksək temperaturlu qazla soyudulan nüvə reaktorlarında istifadə olunan müxtəlif növ örtüklü mikroyanacaq çubuqlarının, habelə vibrasiya ilə sıxılmış çubuq yanacaq çubuqları. Belə yanacaq, yəqin ki, qaz turbinli modul reaktorda istifadə olunacaq.
Termal reaktorda yanacaq çubuqları boş yer olan bir qəfəs təşkil edir
gecikdirici ilə doldurulur.
Yanacağın və örtüyün təbiətinə əsasən, yanacaq və örtüyü metal olan yanacaq elementləri fərqləndirilir; Keramika yanacağı və metal qabıqdan ibarət yanacaq elementləri; qrafit matrisinə daxil edilmiş pirolitik karbon filmləri ilə örtülmüş tam keramika yanacaq çubuqları. Yalnız yanacağın təbiətinə görə metal yanacaq çubuqları fərqlənir, burada metal yanacaq yüngül lehimli olur; seyreltici əlavələr olmadan keramika yanacağı olan keramika yanacaq çubuqları; dispersiyalı yanacaq çubuqları, yanacaq yüksək dərəcədə seyreltilmiş bir ərinti və ya vahid həcmdə aşağı yanacaq tərkibi olan tamamilə keramikadır. Yanacaq çubuqlarının forması: boşqab; bərk silindrik (blok; çubuq; məftil, çubuq, tablet; tək halqalı və çox halqalı; boru şəklində); top; monoblok; digər formalarda TVEL. "Yanacaq örtüyü" kontaktının həyata keçirilməsi üsuluna əsasən, mexaniki təması olan yanacaq çubuqları fərqlənir; Metallurgiya təması olan yanacaq çubuqları; Ara təbəqə ilə yanacaq çubuqları
Heterojen reaktorların yanacaq elementləri kiçik qapalı məkanda nüvə yanacağının və nəticədə fraqmentlərin saxlanmasını təmin edir. Yanacaq çubuqları adətən tökülür Th, U, Pu, onların ərintiləri və ya preslənmiş qarışığı - keramika və ya metal-keramika - oksid, karbid və s. metalların, oksidlərin və s. matrisi ilə. Matris xüsusi istilik yükləri baxımından parçalanan izotopların icazə verilən konsentrasiyalara qədər zəruri seyreltilməsini təmin edir. Heterojen nüvə yanacağı xaricdən alüminium, sirkonium və ya paslanmayan poladdan hazırlanmış möhürlənmiş qabıqla örtülmüşdür. Plitələr, borular, silindrlər, çubuqlar şəklində yanacaq çubuqlarının dəstləri çox vaxt nüvə reaktorlarının işçi hüceyrələrində yerləşdirilən yığıncaqlara birləşdirilir.
VVER üçün TVEL və FA
VVER tipli reaktorda sinterlənmiş uran dioksid nüvə yanacağı kimi uran-235-in ilkin zənginləşdirilməsi ilə 2,4-4,4% (kütləvi) diapazonunda sabit vəziyyət rejimində istifadə olunur. Reaktorun tam yanacaq yükü 75 tondur.
Altıbucaqlı yanacaq birləşmələri (FA) sirkonium ərintisi qabığında yerləşən tabletlər şəklində uran dioksid nüvəsi olan çubuq tipli yanacaq elementlərini (FEL) ehtiva edir. Yanacaq elementinin sirkonium qabığının içərisində (daxili diametri 9,1 mm, divarın qalınlığı 0,65 mm, qabıq materialı – Zr + 1% Nb ərintisi) uran dioksiddən hazırlanmış 7,53 mm diametrli yanacaq qranulları var. Bir yanacaq çubuğuna UO2 yüklənməsinin kütləsi 1565. Zəmanətli xidmət müddəti 4 ildir. VVER-1000 yanacaq qurğusu 12,76 mm-lik addım ilə üçbucaqlı şəbəkədə düzülmüş yanacaq çubuqları dəstəsidir (bağlama sirkonium ərintisindən hazırlanmış qapaqla bağlanmışdır). Yanacaq qurğularının bəzi xüsusiyyətləri Cədvəl 2-də verilmişdir. Öz növbəsində, yanacaq birləşmələri də 147 mm (VVER-440) və 241 mm (VVER-1000) addımlı üçbucaqlı qəfəsə yığılır.
Cədvəl 2. VVER-1000 yanacaq çubuqlarının xarakteristikası
Yanacaq qurğusunun idarəetmə çubuğu ilə birlikdə hündürlüyü 4665 mm-dir. Yanacaq dəstində 317 yanacaq çubuğu, idarəetmə çubuqları üçün 12 bələdçi kanal, enerji buraxılışının ölçülməsi sensoru üçün bir kanal və içi boş mərkəzi boru var. Yanacaq qurğusunun altıbucaqlı başlığının mərkəzində elementləri udmaq üçün 12 bələdçi kanalı və enerji buraxma ölçmə sensoru üçün bir kanal quraşdırılmış silindrik bir kol var. Kassetdəki yanacağın kütləsi 455,5 kq-dır. Kol, yanacaq qurğusunun başlığının altı küncünə, reaktorda montajı sıxmağa xidmət edən, temperaturun genişlənməsini və texnoloji dözümlülüyü kompensasiya edən yaylı sancaqların yerləşdiyi qabırğalarla bağlanır. Başın kənarları boyunca soyuducu mayenin yanacaq qurğusundan çıxması üçün pəncərələr var. Düzbucaqlı formaya əsaslanan yanacaq yığma konstruksiyalarının dünya analoqlarından fərqli olaraq, VVER-1000 yanacaq qurğusu altıbucaqlı en kəsiyi və yanacaq çubuğu paylama sahəsinə malikdir. Bu yanacaq elementinin dispersiya sxemi soyuducu axınının yüksək vahidliyini və daha əlverişli olmasını təmin edir
nüvədə su-uran nisbəti. Altıbucaqlı forma istehsalda və atom elektrik stansiyalarında nəqliyyat və texnoloji əməliyyatlar zamanı yanacaq birləşmələrinin təhlükəsizliyinə zəmanət verir.
VVER ilə nüvə elektrik stansiyalarının istismara verilməsindən bəri yanacaq yığma dizaynları əhəmiyyətli dəyişikliklərə məruz qalmışdır. Dizayn və istismarın ilkin mərhələsində yanacaq qurğuları qoruyucu qabıqla, yəni örtülmüş, sonra perforasiya edilmiş qapaqlı birləşmələr meydana çıxdı. Hazırda VVER-1000 tipli reaktorlarla layihələndirilən və tikilməkdə olan bütün AES-lərdə qapaqsız yanacaq qurğularına üstünlük verilir. Kəfənsiz yanacaq birləşmələri nüvədə soyuducu suyun qarışmasını yaxşılaşdırır; qonşular arasındakı boşluğu azaltmaq
Gəminin eyni həcmində daha çox yanacaq qurğusunu yerləşdirməyə və bununla da reaktorun gücünü artırmağa imkan verən FA; yanacaq çubuqlarının sıx şəkildə qablaşdırılması səbəbindən qeyri-bərabər enerji buraxılmasını azaltmaq; yanacaq birləşmələrinin hidravlik müqavimətini azaltmaq; təcili soyutma sistemindən suyun eninə yayılması səbəbindən soyuducu sızması ilə əlaqəli fövqəladə rejimlərdə soyutmanın etibarlılığını artırmaq; montajın yükdaşıyan çərçivəsinin möhkəmlik xassələrini artırmaq və mühafizə idarəetmə sisteminin ötürücülərinin sayını azaltmaq üçün hər yanacaq qurğusunda tənzimlənən çubuqların sayını artırmaq; yanacaq yığmalarında istifadə olunan bahalı materialın (sirkonium) miqdarını azaltmaq.
RBMK üçün TVEL
Uran dioksidi 235U RBMK reaktorlarında yanacaq kimi istifadə olunur. Reaktorun ölçüsünü azaltmaq üçün zənginləşdirmə zavodlarında yanacağın tərkibindəki 235U miqdarı ilkin olaraq 2,0 və ya 2,4%-ə qədər artırılır. Uranla reaktorun yükü 200 tondur. Orta yanacaq sərfi 22,3 MVt/kq təşkil edir.
TVEL hündürlüyü 3,5 m, divar qalınlığı 0,9 mm olan sirkonium borusudur, içərisində 15 mm hündürlükdə uran dioksid qranulları bağlanmışdır. Hər biri 18 yanacaq çubuqundan ibarət ardıcıl birləşdirilmiş iki yanacaq qurğusu, uzunluğu 7 m olan yanacaq kasetini təşkil edir. Reaktorda texnoloji kanalların sayı 1661-dir. Kanallara su aşağıdan verilir, yanacaq çubuqlarını yuyub qızdırır və bir hissəsi buxara çevrilir. Yaranan buxar-su qarışığı kanalın yuxarı hissəsindən çıxarılır.
Reaktorun idarə edilməsi reaktor boyunca bərabər paylanmış şəkildə həyata keçirilir
tərkibində neytron uducu element - bor olan çubuqlar. Çubuqlar hərəkət edir
dizaynı texnoloji olanlara bənzəyən xüsusi kanallarda fərdi servo sürücülər. Çubuqların temperaturu 40 - 70°C olan öz su soyutma sxemi var. Müxtəlif dizaynlı çubuqların istifadəsi reaktorun bütün həcmi boyunca enerji buraxılışını tənzimləməyə və lazım olduqda onu tez bir zamanda söndürməyə imkan verir.
Sürətli neytron reaktoru üçün FA, BN600
BN-600 - natrium soyuducu ilə sürətli neytron reaktoru. Elektrik
gücü 600 MVt. Yanacaq birləşmələrindən ibarət olan dizayn nüvəsi
235U 21% və 33% zənginləşdirilmiş, 1980-ci ildən 1986-cı ilə qədər istismarda idi. Onda əldə edilən maksimum yanacaq yanması ağır atomların 7% -i idi, yəni. Növbəti iki il ərzində yanacaq çubuqlarında xüsusi istilik yüklərini azaltmaq üçün üç zənginləşdirmə variantı (235U üçün 17%, 21% və 26%) olan nüvəyə keçid edildi. Maksimum yanacağın yanması 8,3%-ə qədər artdı. Növbəti modernləşdirmə 1991-1993-cü illərdə aparılmışdır. Bu, sənaye tərəfindən ən radiasiyaya davamlı və yaxşı işlənmiş struktur materialların istifadəsinə əsaslanırdı. Bundan sonra yanacağın 10% t.a yanmasına nail olmaq mümkün oldu.
Əsas və yetişdirmə zonası açar təslim ölçüləri 96 mm olan altıbucaqlı kaset tipli yanacaq birləşmələrindən yığılmışdır. Yanacaq qurğusu yanacaq çubuqlarından, korpusdan, həddindən artıq yüklənmələr zamanı yanacaq qurğusunu tutmaq üçün başlıqdan və yanacaq qurğusunun təzyiq manifoldunun yuvasına quraşdırıldığı və şaquli şəkildə dəstəklənən çəngəldən ibarətdir. Yanacaq çubuqları bir-birinə bərkidici elementlərlə bağlanır və yanacaq qurğusunun bütün hissələrini vahid bir bütövlükdə birləşdirən örtüklə qorunur. Yanacaq çubuqları nüvənin uzunluğu boyunca zənginləşdirilmiş uran oksidi (və ya uran oksidinin qarışığı) və plutonium oksidindən hazırlanmış kollarla doldurulur və nüvənin üstündə və altında "tullantı" uran oksidi briketlərindən hazırlanmış son ekranlar var. Reproduksiya zonasının yanacaq çubuqları da “tullantı” uranın briketləri ilə doldurulur. Reaktorda natrium səviyyəsindən yuxarı olan qaz boşluqları arqonla doldurulur.
Yanacaq çubuqları üçün mikrosferlər
Hal-hazırda mikrosferik dənəvər materiallar müxtəlif sənaye sahələrində geniş istifadə olunur. Mikrosferik keramika materiallarının müxtəlif növ yanacaq elementlərinin yanacaq komponenti kimi istifadəsi böyük maraq doğurur. Son zamanlarda metal keramika tərkibli dispers yanacaq çubuqlarının, qrafit matrisinə əsaslanan yanacaq çubuqlarının, yüksək temperaturda qazla soyudulmuş müxtəlif növ örtüklərə malik mikro yanacaq çubuqlarının istehsalı üçün dənəvər keramika nüvə yanacağı istifadə edilmişdir. reaktorlar, həmçinin vibrasiya ilə sıxılmış çubuqlu yanacaq çubuqları. Qranul mikrosferik yanacağın istifadəsinin əsas üstünlükləri:
a) aktinidlərdən təkrar yanacaq hazırlamaq üçün avtomatlaşdırılmış uzaqdan idarə olunan texnoloji prosesin yaradılması imkanı;
b) ənənəvi istifadə ilə müqayisədə toz əmələ gətirən əməliyyatların olmaması
toz texnologiyası;
c) vibrasiya ilə sıxılma müddətini minimuma endirən texnoloji prosesin bütün mərhələlərində tozlardan daha əlverişli material forması;
d) mikrokürələr bir neçə mikrondan 2...3 mm-ə qədər ehtiyatla hazırlana bilər
gel əldə etmə mərhələsində onlara nəzarət etmək;
e) qüsurlu keyfiyyətsiz mikrosferik hissəciklər prosesin başlanğıcına qaytarıla bilər;
f) qarışıq aktinid oksidlərinin mikrosferləri tabletlərin sinterləmə temperaturundan 200°C aşağı temperaturda yüksək sıxlığa (nəzəri sıxlığın 95%-dən çoxu) sinterlənə bilər;
g) əlavə texnoloji üstünlüklər yaradan yüksək mexaniki möhkəmliyə malik məsaməliliyi 10%-dən 30%-ə qədər olan mikrosferləri əldə etmək və idarə etmək imkanı.
İlk texnoloji sxemlər toz metallurgiya üsullarına əsaslanırdı. Mikrosferik keramika yanacağının istehsalı üçün bu üsulların fərqli xüsusiyyəti nüvə yanacağı tozunun başlanğıc material kimi istifadəsidir,
tərkibi son məhsula uyğun gələn. Son on ildə intensiv
Başlanğıc məhsul kimi parçalanan və münbit materialların duzlarının sulu məhlullarının istifadə edildiyi mikrosferik yanacağın istehsalı üçün üsullar hazırlanır. Mikrosferik keramika yanacağının alınması üçün "sulu" üsullardan biri sol-gel prosesidir.
Sol-gel prosesində aktinidlərin gelləşməsi üçün bir neçə variant var:
1) Gellərin çökməsi - proses qələvi mühitdə qatılaşan komponentlərin bərabər paylandığı işçi məhlulda aktinid gelinin əmələ gəlməsinə əsaslanır. Metod həm də kütlə ötürülməsi ilə xarakterizə olunur.
2) Xarici gelləşmə - faza sərhədi boyunca kütlənin ötürülməsi ilə xarakterizə olunur (kürə əmələ gətirən qələvi mühit - ammonyak məhlulu, çökmə komponentləri olan qaz). Birbaşa xarici gelləşmə və tərs xarici gelləşmə arasında fərq qoyulur.
3) Daxili gelləşmə - işçi məhlulda yüksək temperaturda kürə əmələ gətirən mühitdə parçalanan jelləşdirici əlavələrin (ammiak donorları) olması faktına əsaslanır. Prosesin xarakterik xüsusiyyəti faza sərhədi boyunca kütlə köçürməsinin olmamasıdır.
Xarici və daxili gelləşmə prosesində dispersiya mühiti kimi suda həll olunmayan və ya az həll olunan üzvi mayelərdən istifadə olunur.
Yanacaq nüvələrinin istehsalı üçün toz üsulları, sol-gel prosesi ilə yanaşı, yüksək temperaturlu helium reaktorları üçün yanacaq hüceyrələrinin texnologiyasında kifayət qədər geniş şəkildə inkişaf etmişdir. Ən çox istifadə edilən üsul plastikləşdirilmiş kütlələrdən məhsulların istehsalıdır. Bu metodun bir variantı, yanacaq mikrosferası texnologiyasının inkişafı üçün əsas kimi seçilən ölçülmüş yanacaq blanklarının mexaniki sferoidləşdirilməsi üsuludur. Metod yanacaq blanklarının plastikləşdirilmiş kütlələrdən mükəmməl mikrokürələrə yuvarlanmasından ibarətdir.
