TVEL คือ บทวิเคราะห์โดยละเอียด

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

บทความพูดถึงสิ่งที่ TVEL คืออะไร จำเป็นสำหรับอะไร ใช้ที่ไหน สร้างขึ้นอย่างไร และมีเครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่ใช้ TVEL หรือไม่

ยุคปรมาณู

สาขาพลังงานที่อายุน้อยที่สุดน่าจะเป็นนิวเคลียร์ เฉพาะช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เท่านั้น นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจได้เพียงบางส่วนว่ากัมมันตภาพรังสี การสลายกัมมันตภาพรังสีคืออะไร และสารใดมีคุณสมบัติเหล่านี้ และความรู้นี้คร่าชีวิตผู้คนมากมาย เนื่องจากผลกระทบที่เป็นอันตรายของรังสีต่อสิ่งมีชีวิตยังไม่ทราบเป็นเวลานาน

ต่อมามีการใช้วัสดุกัมมันตภาพรังสีทั้งในชีวิตพลเรือนและในกองทัพ ในปัจจุบัน ประเทศที่พัฒนาแล้วทั้งหมดมีอาวุธนิวเคลียร์และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของตัวเอง ซึ่งช่วยให้คุณได้รับพลังงานจำนวนมากโดยไม่คำนึงถึงเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือทรัพยากรธรรมชาติ เช่น น้ำ (เรากำลังพูดถึงโรงไฟฟ้าพลังน้ำ)

ทีวีคือ…

แต่ในการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สำหรับการผลิตไฟฟ้าหรือเพื่อวัตถุประสงค์อื่น ก่อนอื่นคุณต้องสร้างเชื้อเพลิงที่เหมาะสมก่อน เพราะยูเรเนียมธรรมชาติถึงแม้ว่าจะมีกัมมันตภาพรังสี แต่พลังงานไม่เพียงพอ ดังนั้น เครื่องปฏิกรณ์ส่วนใหญ่จึงใช้เชื้อเพลิงจากยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ และในในทางกลับกัน ถูกโหลดลงในอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า TVEL TVEL เป็นอุปกรณ์พิเศษที่เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และมีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เราจะวิเคราะห์การออกแบบและประเภทของเชื้อเพลิงโดยละเอียดยิ่งขึ้น

ออกแบบ

ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องปฏิกรณ์ พารามิเตอร์บางอย่างขององค์ประกอบเชื้อเพลิงอาจแตกต่างกันไป แต่การออกแบบทั่วไปและหลักการของอุปกรณ์จะเหมือนกัน พูดง่ายๆ ก็คือ TVEL คือท่อกลวงที่ทำจากโลหะผสมของเซอร์โคเนียมกับโลหะอื่นๆ ซึ่งติดตั้งเชื้อเพลิงยูเรเนียมไดออกไซด์เป็นเม็ด

น้ำมัน

ยูเรเนียมเป็นวัสดุกัมมันตภาพรังสีที่ "เดินทาง" ได้มากที่สุด โดยพื้นฐานแล้ว ไอโซโทปอื่นๆ ก็ถูกผลิตขึ้น ใช้ทั้งในอุตสาหกรรมและในอาวุธ การสกัดไม่แตกต่างจากการสกัดถ่านหินมากนัก และในสภาพที่เป็นธรรมชาติและเป็นธรรมชาติ จึงปลอดภัยสำหรับผู้คนอย่างแน่นอน ดังนั้นเรื่องราวเกี่ยวกับเหมืองยูเรเนียมที่ส่งตัวนักโทษประหารชีวิตไป จึงเป็นเพียงแค่ตำนานเท่านั้น บุคคลยอมตายจากการขาดแสงแดดและการทำงานหนักในเหมืองมากกว่าการเจ็บป่วยจากรังสี

เหมืองยูเรเนียมนั้นง่ายมาก - การระเบิดทำให้หินแตก หลังจากนั้นจึงถูกส่งไปยังพื้นผิว ซึ่งจะถูกจัดเรียงและแปรรูปต่อไป กระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมสามารถทำได้หลายวิธี แต่ในรัสเซียทำได้โดยใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงแก๊ส ประการแรก ยูเรเนียมจะถูกแปลงเป็นสถานะก๊าซ หลังจากนั้นก๊าซจะถูกแยกออกเป็นเครื่องหมุนเหวี่ยงภายใต้การกระทำของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและไอโซโทปที่ต้องการจะถูกแยกออก หลังจากนั้น พวกมันจะถูกแปลงเป็นยูเรเนียมไดออกไซด์ อัดเป็นเม็ดและบรรจุลงในแท่งเชื้อเพลิง นี่เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตเชื้อเพลิงสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง

แอปพลิเคชัน

จำนวนแท่งเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ขึ้นอยู่กับขนาด ชนิด และกำลังของมัน หลังจากการผลิต พวกมันจะถูกบรรจุลงในเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งปฏิกิริยาการสลายตัวของนิวเคลียร์เริ่มต้นขึ้น อันเป็นผลมาจากการที่ความร้อนจำนวนมากออกมาซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน นอกจากนี้ พลังงานของเครื่องปฏิกรณ์สามารถควบคุมได้ด้วยจำนวนขององค์ประกอบเชื้อเพลิงในพื้นที่ทำงาน เมื่อใช้แล้วจะถูกแทนที่ด้วยเม็ดใหม่ด้วยเม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์ "สด" ตอนนี้เรารู้แล้วว่า TVEL หมายถึงอะไร มีการผลิตอย่างไร และเหตุใดจึงมีความจำเป็น อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ต้องการองค์ประกอบดังกล่าว และสิ่งเหล่านี้คือ RTG

RTG

เครื่องกำเนิดความร้อนด้วยความร้อนจากไอโซโทปรังสีเป็นอุปกรณ์ที่มีหลักการคล้ายกับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แต่กระบวนการของพวกมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาลูกโซ่ของการสลายตัวของอะตอม แต่ใช้ความร้อน พูดง่ายๆ ก็คือ นี่คือการติดตั้งขนาดใหญ่ที่สร้างความร้อนได้มากด้วยวัสดุกัมมันตภาพรังสี ซึ่งในทางกลับกัน จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าโดยตรง RTG ต่างจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ตรงที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ แต่มีความน่าเชื่อถือ กะทัดรัด และทนทานมากกว่า แต่ในขณะเดียวกันก็มีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่ามาก

ส่วนใหญ่ใช้ในสภาวะที่ไม่สามารถรับพลังงานด้วยวิธีอื่นได้ หรือวิธีการเหล่านี้ยากมาก ในปีของสหภาพโซเวียต RTG ถูกจัดหาให้กับการวิจัยและสถานีอุตุนิยมวิทยาของ Far North, ประภาคารชายฝั่ง, ทุ่นทะเล, ฯลฯ

ขณะนี้อายุการใช้งานหมดลงแล้ว แต่บางรุ่นยังคงอยู่ที่ฐานเดิมและมักจะไม่ได้รับการปกป้องแต่อย่างใด เป็นผลให้เกิดอุบัติเหตุขึ้น ตัวอย่างเช่น นักล่าโลหะที่ไม่ใช่เหล็กพยายามรื้อการติดตั้งดังกล่าวหลายแห่งและได้รับรังสีที่รุนแรง และในจอร์เจีย ชาวบ้านในท้องถิ่นใช้สิ่งเหล่านี้เป็นแหล่งความร้อนและยังได้รับความเจ็บป่วยจากรังสี

ตอนนี้เรารู้การออกแบบองค์ประกอบเชื้อเพลิงและรื้อคำจำกัดความขององค์ประกอบแล้ว TVEL เป็นส่วนสำคัญของเครื่องปฏิกรณ์ โดยที่ไม่มีการดำเนินการใดเป็นไปไม่ได้