TVEL تحليل مفصل

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يتحدث المقال عن ماهية TVEL ، وما هو مطلوب ، ومكان استخدامه ، وكيف يتم إنشاؤه وما إذا كانت هناك مفاعلات لا تستخدم TVEL.

العمر الذري

ربما يكون أصغر فرع للطاقة هو الطاقة النووية. فقط في نهاية القرن التاسع عشر ، كان العلماء قادرين على فهم جزئي لنوع النشاط الإشعاعي ، والانحلال الإشعاعي ، وما هي المواد التي لها هذه الخصائص. وهذه المعرفة كلفت العديد من الأرواح ، لأن التأثير الضار للإشعاع على الكائنات الحية ظل مجهولاً لفترة طويلة.

في وقت لاحق ، تم استخدام المواد المشعة في كل من الحياة المدنية والجيش. في الوقت الحالي ، تمتلك جميع الدول المتقدمة أسلحتها النووية ومحطاتها للطاقة النووية ، والتي تتيح لك الحصول على الكثير من الطاقة بغض النظر عن الوقود الأحفوري أو الموارد الطبيعية مثل المياه (نحن نتحدث عن محطات الطاقة الكهرومائية).

TVEL هو…

لكن من اجل بناء مفاعل نووي لانتاج الكهرباء او لاغراض اخرى تحتاج اولا الى صنع الوقود المناسب لان اليورانيوم الطبيعي بالرغم من نشاطه الاشعاعي الا ان طاقته غير كافية. لذلك ، فإن معظم أنواع المفاعلات تستخدم وقودًا يعتمد على اليورانيوم المخصب ، وهو فيبدوره ، يتم تحميله في أجهزة خاصة تسمى TVEL. TVEL هو جهاز خاص هو جزء من مفاعل نووي ويحتوي على وقود نووي. سنقوم بتحليل تصميمها ونوع الوقود بمزيد من التفصيل.

تصميم

اعتمادًا على نوع المفاعل ، قد تختلف بعض معلمات عناصر الوقود ، لكن تصميمها العام ومبدأ الجهاز متماثلان. ببساطة ، TVEL عبارة عن أنبوب مجوف مصنوع من سبيكة من الزركونيوم مع بعض المعادن الأخرى ، حيث يتم تركيب كريات من وقود ثاني أكسيد اليورانيوم.

وقود

اليورانيوم هو أكثر المواد المشعة "متنقلة" ؛ على أساسه ، يتم إنتاج العديد من النظائر الأخرى ، وتستخدم في كل من الصناعة والأسلحة. لا يختلف استخراجه كثيرًا عن استخراج الفحم ، وفي حالته الطبيعية والطبيعية ، فهو آمن تمامًا للناس. لذا فإن القصص حول مناجم اليورانيوم ، حيث يتم إرسال السجناء المحكوم عليهم بالسجن المؤبد ، ليست أكثر من مجرد أسطورة. يفضل الإنسان أن يموت من قلة ضوء الشمس والعمل الجاد في المنجم على أن يموت من مرض الإشعاع.

منجم اليورانيوم بسيط للغاية - الانفجارات تكسر الصخور ، وبعد ذلك يتم تسليمها إلى السطح ، حيث يتم فرزها ومعالجتها بشكل أكبر. يمكن إجراء عملية تخصيب اليورانيوم بطرق مختلفة ، ولكن في روسيا يتم ذلك باستخدام أجهزة الطرد المركزي الغازية. أولاً ، يتم تحويل اليورانيوم إلى حالة غازية ، وبعد ذلك يتم فصل الغاز في أجهزة الطرد المركزي تحت تأثير قوة الطرد المركزي ويتم فصل النظائر المرغوبة. بعد ذلك ، يتم تحويلها إلى ثاني أكسيد اليورانيوم ، وضغطها في أقراص وتحميلها في قضيب وقود. هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج وقود لخلايا الوقود.

التطبيق

يعتمد عدد قضبان الوقود في المفاعل على حجمه ونوعه وقوته. بعد التصنيع ، يتم تحميلها في مفاعل ، حيث يبدأ تفاعل الاضمحلال النووي ، ونتيجة لذلك يحدث إطلاق قوي لكمية هائلة من الحرارة ، والتي تعمل كمصدر للطاقة. أيضًا ، يمكن التحكم في طاقة المفاعل من خلال عدد عناصر الوقود في منطقة العمل. من وقت لآخر ، أثناء استخدامها ، يتم استبدالها بأخرى جديدة ، بأقراص ثاني أكسيد اليورانيوم "الطازجة". الآن نحن نعرف ما تعنيه TVEL وكيف يتم تصنيعها ولماذا هناك حاجة إليها على الإطلاق. ومع ذلك ، لا تحتاج جميع المفاعلات النووية إلى مثل هذه العناصر ، وهذه هي وحدات RTG.

RTG

المولد الكهروحراري للنظائر المشعة هو جهاز مشابه من حيث المبدأ للمفاعلات النووية ، لكن عمليتها لا تعتمد على تفاعل متسلسل من التحلل الذري ، ولكن على الحرارة. ببساطة ، هذا تركيب كبير ينتج الكثير من الحرارة بمواد مشعة ، والتي بدورها تتحول مباشرة إلى كهرباء. على عكس المفاعلات النووية ، لا تحتوي مولدات RTG على أجزاء متحركة ، فهي أكثر موثوقية ومضغوطة ومتانة. لكن في نفس الوقت لديهم كفاءة أقل بكثير.

تم استخدامها بشكل أساسي في تلك الظروف التي يستحيل فيها الحصول على الطاقة بطرق أخرى ، أو كانت هذه الطرق صعبة للغاية. في سنوات الاتحاد السوفياتي ، تم توفير RTGs للبحث ومحطات الأرصاد الجوية في أقصى الشمال ، والمنارات الساحلية ، والعوامات البحرية ، إلخ.

في الوقت الحالي ، انتهت مدة خدمتهم ، لكن بعضها لا يزال في قواعده الأصلية وغالبًا ما يكون غير محمي بأي شكل من الأشكال. نتيجة لذلك ، تقع حوادث ، على سبيل المثال ، حاول صيادو المعادن غير الحديدية تفكيك العديد من هذه المنشآت وتلقوا إشعاعات قوية ، وفي جورجيا ، استخدمها السكان المحليون كمصادر للحرارة وعانوا أيضًا من مرض الإشعاع.

الآن نحن نعرف تصميم عناصر الوقود وتفكيكها تعريفها. TVEL هي أجزاء مهمة من المفاعل ، بدونها يستحيل التشغيل.