Odamlar atom elektr stantsiyalari haqida o'ylashganda, ularning birinchi fikrlari ko'pincha to'xtatuvchi idishlar, reaktor bosimli idishlar va bug 'generatorlari kabi ulkan inshootlarga aylanadi. Biroq, chinakam muhim komponentlar aslida reaktor yadrosi ichida joylashgan oddiy "kichik novdalar" dir.
Ushbu elementlar yadroviy yoqilg'i tayoqlari sifatida tanilgan. Har bir tayoqning uzunligi atigi 3-4 metrni tashkil qiladi,-taxminan inson barmog'ining qalinligi. Shunga qaramay, bu ko'zga ko'rinmas tayoqlardan bittasi o'rtacha uy xo'jaligini o'nlab yillar davomida quvvatlantirish uchun etarli energiya ishlab chiqaradi.
Rossiyaning Rostov atom elektr stansiyasi ilg‘or yoqilg‘i yig‘malarini sinovdan o‘tkazishni boshladi
Yadro yoqilg'isidan to'g'ridan-to'g'ri erdan foydalanish mumkin emas
Ko‘pchilik yadro yoqilg‘isi xuddi ko‘mirga o‘xshaydi,-u yerdan qazib olinadi va darhol yondiriladi. Bu mutlaqo shunday emas.
Tabiiy uran rudasi asosan ikkita izotopdan iborat: Uran-238 va Uran-235. Yadro parchalanishiga qodir bo'lgan izotop Uran-235; ammo tabiiy uranning 1% dan kamrog'ini tashkil qiladi. Qolgan qismi butunlay Uran-238 dan iborat bo'lib, uni to'g'ridan-to'g'ri yoqilg'i sifatida ishlatish mumkin emas.
Bu kungaboqar urug'ini iste'mol qilishni xohlashga o'xshaydi: sizda butun bir qop urug' bo'lishi mumkin, ammo ulardan faqat bir nechtasi qutulish mumkin bo'lgan yadrolarni o'z ichiga oladi, qolganlari esa shunchaki qobiqdir.
Binobarin, uran rudasi kondan qazib olinsa, u bir qator murakkab jarayonlardan o'tishi kerak: maydalash, maydalash, yuvish, qazib olish, cho'ktirish, boyitish va boshqalar-bularning hech biri oddiy ish emas. Boyitish bosqichi, xususan, uran-235 ni uran-238-dan fizik jihatdan deyarli bir xil bo'lgan ikkita moddadan ajratish uchun yuqori tezlikda ishlaydigan sentrifugalardan foydalanishni talab qiladi. Bu butun dunyo bo'ylab bir nechta davlatlar to'liq o'zlashtirgan murakkab texnologiya.
Xitoyning uran sanoati asosiy tashabbuslarning kuchli boshlanishiga erishdi
Bosimli suv reaktorlari uchun yoqilg'i "energiya qalamlari" ga o'xshaydi
Hozirgi vaqtda butun dunyo bo'ylab atom elektr stantsiyalarining aksariyati bosimli suv reaktorlaridan (PWR) foydalanadi. Ushbu reaktorlarda ishlatiladigan asosiy yadro yoqilg'isi uran dioksididir.
Uran dioksidi keramik materialdir. U diametri taxminan bir santimetr va balandligi bir santimetrdan sal oshiqroq bo'lgan-har biri taxminan dorivor tabletka o'lchamidagi mayda silindrsimon granulalarga bosiladi. Ushbu kichik tsilindrlar yadro yoqilg'isi "pelletlari" sifatida tanilgan.
Uran dioksidini tayyorlash usuli va jarayoni
Keyin bu granulalar ingichka, cho'zilgan metall naychaga o'rnatiladi. Bu kolba oddiy metalldan emas, balki sirkonyum qotishmasidan qilingan. Zirkonyum qotishmasi ayniqsa ajoyib xususiyatga ega: u juda oz neytronlarni o'zlashtiradi. Neytronlar naycha materialidan minimal yutilish bilan o'tishi juda muhim, shuning uchun ular uran{5}}235 atomiga urilib, yadro bo'linish reaktsiyasini davom ettiradi. Agar uning oʻrniga neytronni yutish qobiliyati kuchli boʻlgan boshqa material- ishlatilsa, reaktor ishlamay qolar edi.
Ushbu tsirkonyum qotishma naychalarining devorlari oddiy bank kartasidan-bir necha millimetr qalinligida yupqaroqdir. Shunga qaramay, ular reaktor ichidagi ekstremal sharoitlarga bardosh berishi kerak: 300 darajadan oshiq harorat, 100 atmosferadan oshiq bosim va neytronlarning tinimsiz, uzoq muddatli bombardimon-. Ishlab chiqarish jarayoni shunday favqulodda aniqlikni talab qiladiki, Xitoyda uni amalga oshirishga qodir korxonalar sonini bir tomondan sanash mumkin.
Bitta yonilg'i tayoqchasi bir-birining ustiga qo'yilgan yuzlab yoqilg'i granulalaridan iborat.
Yuklash jarayoni shakarlangan mevalarni shishga o'ralganga o'xshaydi.
Birinchidan, uran dioksidi granulalari zirkonyum qotishma naychalariga birma-bir kiritiladi; bitta kolba taxminan 300 pelletni sig'dira oladi. Palaflarni bir-biri bilan bevosita aloqada joylashtirish mumkin emas; ular orasida kichik bo'shliq qoldirilishi kerak, chunki yadro reaktsiyasi paytida granulalar kengayadi. Keyin trubaning uchlari payvandlash orqali so'nggi tiqinlar bilan germetik tarzda yopiladi va ichki qismi geliy gazi bilan to'ldiriladi. Geliy ajoyib issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lib, granulalar tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikni quvurning ichki qismidan tashqi muhitga o'tkazishni osonlashtiradi.
Shu tarzda, bitta yonilg'i tayog'i tugallanadi.
Biroq, yadro reaktoriga bir yoki ikkita yonilg'i tayoqchasi kerak emas-bir yoki ikki yuzta. Misol tariqasida, mahalliy million{2}}kVt- toifadagi bosimli suv reaktorini (PWR) oladigan bo'lsak, reaktor yadrosida 40 000 dan 50 000 gacha yonilg'i tayoqchasi bo'lishi kerak.
40 000 dan 50 000 ta rodni alohida-alohida kiritish logistik jihatdan mumkin emas; bunday usul juda ko'p vaqt talab qiladi-va strukturani to'g'ri o'rnatishga to'sqinlik qiladi. Binobarin, muhandislik amaliyotida bu novdalar "yoqilg'i agregatlari" ga yig'iladi.
Yoqilg'i yig'indisi odatda quyidagi shaklda bo'ladi: 200 dan ortiq yonilg'i tayoqchalari bir-biriga bog'langan,-yuqori va pastki so'nggi plitalar hamda ajratuvchi panjaralar-toza, to'g'ri chiziqli to'plam hosil qiladi. Spacer panjaralari ayniqsa muhim komponentlardir; ular sovutish suvining to'siqsiz oqimini ta'minlash uchun novdalar orasidagi daqiqali bo'shliqlarni saqlab, 200 dan ortiq novdalarni o'zlarining aniq, belgilangan joylariga mahkam o'rnatadilar.
Bitta reaktor yadrosi odatda 150 dan ortiq bunday yoqilg'i agregatlarini o'z ichiga oladi.
Yoqilg'i yig'malarida fretting aşınmasını tadqiq qilish va simulyatsiya tahlili
Aerokosmik standartlarga muvofiq ishlab chiqarish aniqligi
Ko'pchilik yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish oddiy ishlov berish va yig'ishdan boshqa narsani o'z ichiga olmaydi, deb taxmin qiladi; haqiqatda esa, aniqlik talablari hayratlanarli darajada yuqori.
Masalan, ajratuvchi to'rlarni ko'rib chiqing: ular minglab buloqlar va o'simtalardan iborat bo'lib, ularning har birining o'lchov bardoshliligi inson sochining qalinligida boshqarilishi kerak. Agar u biroz o'chirilgan bo'lsa, yonilg'i tayoqlaridagi qo'llab-quvvatlash kuchlari notekis bo'lar edi; uzoq muddatli operatsiya davomida bu deformatsiya va tebranishlarga olib kelishi mumkin edi.
Keyin yonilg'i pelletlarining zichligini nazorat qilish masalasi bor. Uran dioksidi granulalari etarlicha zichlikka- bosilishi kerak, lekin *juda* zich emas. Agar zichlik juda past bo'lsa, yadro reaktsiyasining samaradorligi pasayadi; agar u juda baland bo'lsa, nurlanish ostida kengayish uchun joy etarli emas, bu esa qoplamaning yorilishiga olib kelishi mumkin. Ushbu "to'g'ri" assortiment juda tor bo'lib, barqaror ishlab chiqarishni ta'minlash uchun juda etuk ishlab chiqarish jarayonlarini talab qiladi.
**Mamlakatimizdagi bosimli suv reaktori yoqilg'i yig'malari uchun eng yirik ishlab chiqarish liniyasi: davr ishtiyoqi oqadigan joyda**
Ilg'or ishlab chiqarish nuqtai nazaridan, yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish, mohiyatan, bir nechta fanlarning yuqori-integratsiyasidir. Chang metallurgiyasi, nozik ishlov berish, ixtisoslashtirilgan payvandlash,-buzuvchisiz sinovlar-har bir alohida bosqich texnologik mukammallikning cho‘qqisini ifodalaydi.
**Sarflangan yoqilg'i qayerga ketadi?**
Yadro yoqilg'isi odatda reaktorda uchdan besh tsiklgacha qoladi, har bir tsikl taxminan o'n sakkiz oy davom etadi. Bu davrda uran{2}}235 asta-sekin iste'mol qilinadi, bir vaqtning o'zida yangi nuklidlar, masalan, Plutoniy-239 hosil bo'ladi. Energiya potentsiali katta darajada tugagandan so'ng, bu yoqilg'i "sarflangan yoqilg'i" deb ataladigan narsaga aylanadi.
Ishlatilgan yoqilg'i isrof emas. Unda hali ham yonmagan uran-235 hamda yangi hosil bo'lgan Plutoniy-239 mavjud bo'lib, ularning har ikkisi ham qimmatli yadro resurslari hisoblanadi. Xalqaro miqyosda ba'zi davlatlar ushbu materiallarni qayta tiklash va qayta ishlatish uchun qayta ishlash bilan shug'ullanadi. Mamlakatimizda “yopiq sikl” usuli ham qo‘llanilmoqda: yangi yoqilg‘i komplektlarini ishlab chiqarish uchun ishlatilgan yoqilg‘idan foydali komponentlarni ajratib olish.
**O'zimizda ishlab chiqarilgan iste'mol qilingan yoqilg'ini tashish bochkalari xorijiy monopoliyadan chiqishga mo'ljallangan: prototip qabul sinovlaridan o'tgan va ommaviy ishlab chiqarishga tayyor**
**O'ylab ko'rishga arziydigan savol**
Buni yozar ekanman, xayolimga bir fikr keladi: yangi yadro yoqilg'isiga global talab har yili o'n minglab tonnani tashkil qiladi; hali,{0}}yuqori aniqlikdagi tsirkoniy qotishma quvurlari va yuqori-samarador oraliq panjaralar- kabi asosiy komponentlar haqida gap ketganda, ularni ishlab chiqarish imkoniyati faqat bir nechta davlatlarda mavjud.
So'nggi bir necha yil ichida bizning ichki imkoniyatlarimiz tez sur'atlar bilan rivojlandi; Biz butunlay importga qaram bo'lishdan ushbu komponentlarning aksariyat qismini o'zimiz ishlab chiqarishga o'tdik. Shunga qaramay, tsirkoniy qotishmalarining muayyan navlari uchun-shuningdek, ayrim turdagi tekshiruv uskunalari-biz haligacha ularni chet eldan sotib olishga muhtojmiz.
Men har doim yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish sohasida muvaffaqiyatning yakuniy hal qiluvchi omili asosiy sanoat tarmoqlarida mamlakatning asosiy poydevori ekanligiga ishonganman. Yuqori chang metallurgiya texnikasisiz yoqilg'i granulalarining sifatini oshirish mumkin emas; yuqori-aniqlikdagi ishlov berish imkoniyatlarisiz joylashishni aniqlash tarmoqlari talab qilinadigan standartlarga javob bera olmaydi; va qat'iy sifat menejmenti tizimisiz komponentlarni hatto yadroviy reaktorga o'rnatish uchun tozalash ham mumkin emas.
Oxir oqibat, ilg'or ishlab chiqarishning asosiy raqobatbardoshligi faqat ma'lum bir komponentni ishlab chiqarish qobiliyatida emas, balki butun sanoat zanjirini to'liq integratsiyalash va uning barqaror, ishonchli ishlashini ta'minlash qobiliyatidadir.
