Combustibil nuclear

Această intrare sau secțiune privind combustibilii și chimia nucleară nu menționează sursele necesare sau insuficiente . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

În ingineria nucleară , termenul de combustibil nuclear indică materialul fisibil care este plasat în miezul unui reactor nuclear . ^[1] De fapt , vorbind de „combustibil“ în acest context , este incorectă , deoarece nu există nici o „ ardere “ (care este un produs chimic de oxidare proces ) ci transformări de tip sau mai degrabă nucleare reacții nucleare . Cu alte cuvinte, atomii nu sunt recombinați (transformare sau reacție chimică ), ci doar rupți și / sau transformați sau transmutați . În mod obișnuit, combustibilii nucleari sunt materiale radioactive, care au deja o natură liberă.

Diferitele etape implicate în combustibilul nuclear, de la extracția și fabricarea acestuia până la eliminarea sau reprocesarea combustibilului uzat, alcătuiesc ciclul combustibilului nuclear .

Utilizare

În timpul funcționării reactorului, atomii „combustibilului” sunt împărțiți progresiv prin procesul lanțului de fisiune nucleară : materialul este transformat treptat în alte elemente și / sau izotopi, eliberând astfel energie termică , care este „îndepărtată” de reactor și utilizat de un motor termic adecvat pentru a acționa mecanic o turbină adecvată cuplată la un alternator și, astfel, pentru a produce electricitate (vezi centrala nucleară ).

Elementul unui reactor: structura tijei de combustibil este văzută în detaliu.

De obicei, masa combustibilului nuclear prezent în reactor atinge așa-numita masă critică, adică cantitatea necesară pentru a declanșa o reacție în lanț care se autosusține într-un mod stabil.

„Combustibilul” nuclear este de obicei aranjat în tije în interiorul reactorului. Acest lucru este atât pentru a le facilita transportul, pentru a putea alterna combustibilul cu tije de moderare și control, cât și pentru a facilita extracția lor la sfârșitul ciclului.

Cei mai des utilizați „combustibili” sunt amestecurile care conțin un conținut ridicat de izotopi fisili. De obicei, se utilizează amestecuri cu un conținut ridicat de uraniu 235 sau de unii izotopi de plutoniu . În funcție de tipul de reactor, combustibilul poate fi direct elementul fissil sau mai degrabă un oxid al acestuia , poate fi sub formă de placă metalică sau sub formă de sfere - numite granule - alternând cu alte substanțe care îndeplinesc funcția de moderator.

Materialul fisionabil trebuie plasat cu un aranjament geometric care să maximizeze eficiența efectului lanțului, ținând cont de necesitatea de a lăsa suficient spațiu pentru a introduce moderatorul. În timpul fazei de proiectare a unui reactor nuclear, trebuie lăsat spațiu pentru tije de control și dispozitive de diagnosticare. Din punct de vedere pur teoretic, forma ideală ar fi cea sferică . Cu toate acestea, motive practice și constructive sugerează soluții de alt tip: de obicei se folosește o formă cilindrică, obținută prin combinarea unui număr mare de bare.

Epuizare

Același subiect în detaliu: deșeuri radioactive .

Reactor nuclear în funcțiune.

Spre deosebire de ceea ce se întâmplă pentru un combustibil tradițional (cum ar fi cărbunele , petrolul , metanul sau lemnul ), consumul de combustibil într-un reactor nuclear este foarte lent și, odată încărcat, durează, în general, în funcție de tipul de reactor și de utilizarea acestuia, de câțiva ani. Pe de altă parte, operațiunile de completare sunt considerabil mai complexe.

Spre deosebire de ceea ce se întâmplă cu alte tipuri de combustibili, produsul de reacție (așa-numitele zgură ) nu sunt dispersate, ci rămân în principal în interiorul barelor în sine sau al elementelor imediat adiacente.

De-a lungul timpului, barele devin din ce în ce mai sărace în material fissil, până când ajung la un punct în care nu mai este eficient să le utilizați și trebuie înlocuite. În funcție de geometria reactorului, se poate întâmpla ca o parte a combustibilului să se epuizeze mai repede decât alte părți: de obicei, partea centrală se epuizează mai repede decât cea externă. Configurarea barei este utilă în acest caz, deoarece permite înlocuirea doar a celor mai epuizate piese.

Tijele uzate, precum și materialul din imediata apropiere, au devenit extrem de radioactive datorită prezenței produselor de fisiune generate de reacții, precum și a altor materiale care pot fi activate în timpul procesului de captare a neutronilor sau ca urmare a altor procese similare. Eliminarea tijelor uzate este, prin urmare, cea mai complexă parte a demontării deșeurilor reactorului.

Notă

Elemente conexe

• Atom
• Ciclul combustibilului nuclear
• Energie nucleară
• Hexafluorură de uraniu
• Fisiune nucleara
• Fuziune nucleară
• Deseuri radioactive
• Reprocesare avansată a combustibilului nuclear uzat
• Grup de organisme europene de reglementare în domeniul securității nucleare

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe combustibil nuclear

linkuri externe

• ( EN ) Combustibil nuclear , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

„Butoi pentru transport”: container de înaltă tehnologie adecvat pentru transportul combustibililor uzati

Portalul chimiei	Portalul Energiei Nucleare
Portalul de fizică	Portal de inginerie