Atom elektr stantsiyalari uchun yoqilg'i. Ishlatilgan yadro yoqilg'isi nima? Samaradorlik nima

Nima uchun uran?

Insoniyat o'zini qo'l va oyog'ini elektr simlari bilan bog'ladi. Maishiy texnika, sanoat uskunalari, ko'cha yoritgichlari, trolleybuslar, metro, elektr poyezdlari - tsivilizatsiyaning barcha afzalliklari elektr tarmog'idan ishlaydi; ular qandaydir sababga ko'ra oqim yo'qolsa, ma'nosiz "temir bo'laklari" bo'ladi. Biroq, odamlar allaqachon doimiy elektr ta'minotiga o'rganib qolganki, har qanday uzilishlar norozilik va hatto noqulaylik tug'diradi. Va haqiqatan ham, agar odam bir vaqtning o'zida barcha jihozlari, shu jumladan eng sevimlilari - televizor, kompyuter va muzlatgich ham o'chirilgan bo'lsa, nima qilishi kerak? Kechqurun, ishdan yoki o'qishdan keyin siz haqiqatan ham, ular aytganidek, kunduzgi soatni uzaytirishni xohlasangiz, "ajralish" ga chidash juda qiyin. Planshet yoki telefon sizni qutqaradimi, lekin ularning zaryadi abadiy davom etmaydi. O'zingizni "qamoqxona kamerasida" bo'lish bundan ham yomoni, u qorong'ilik irodasiga ko'ra lift vagoniga yoki metro vagoniga aylanishi mumkin.

Nega bu gaplar? Va "elektrlashtirilgan" insoniyat barqaror va kuchli energiya manbalariga - birinchi navbatda elektr energiyasiga muhtoj. Agar uning etishmasligi bo'lsa, tarmoq uzilishlari zerikarli darajada tez-tez bo'lib qoladi va turmush darajasi pasayadi. Ushbu noxush stsenariyning amalga oshishiga yo‘l qo‘ymaslik uchun tobora ko‘proq elektr stansiyalarini qurish zarur: global energiya iste’moli oshib bormoqda, mavjud energiya bloklari esa asta-sekin qarib bormoqda.

Ammo zamonaviy energiya, asosan ko'mir va gazni yoqish muammoni hal qilish uchun nimani taklif qilishi mumkin? Albatta, qimmatbaho kimyoviy xom ashyoni yo'q qiladigan yangi gaz inshootlari yoki osmonni chekadigan ko'mir bloklari. Aytgancha, issiqlik elektr stantsiyalarining chiqindilari hammaga ma'lum ekologik muammo, lekin atrof-muhit ham qazib olinadigan yoqilg'i kompaniyalari tomonidan zarar ko'radi. Ammo uning iste'moli juda katta. Masalan, an'anaviy muzlatgichning yil davomida ishlashini ta'minlash uchun siz taxminan yuz kilogramm ko'mir yoki yuzlab kubometr tabiiy gazni yoqishingiz kerak bo'ladi. Va bu faqat bitta maishiy texnika, ulardan juda ko'p.

Darvoqe, zikr etilgan muzlatgich butun yil davomida ishlashi uchun qancha yadro yoqilg‘isi kerak bo‘ladi? Ishonish qiyin, lekin... bir gramm!

Boyitilgan urandan tayyorlangan yadro yoqilg'isining ulkan energiya sig'imi uni ko'mir va gazga munosib raqobatchi qiladi. Darhaqiqat, atom elektr stansiyasi issiqlik elektr stantsiyasiga qaraganda yuz ming marta kam yoqilg'i sarflaydi. Bu shuni anglatadiki, uran qazib olish uchun qazib olish ancha kichikroq miqyosda, bu uchun muhim muhit. Bundan tashqari - issiqxona va zaharli gazlar emissiyasi yo'q.

Ming megavatt quvvatga ega atom elektr stansiyasining energiya bloki yiliga atigi o‘nlab tonna yadro yoqilg‘isini iste’mol qiladi, xuddi shunday quvvatga ega issiqlik stansiyasi esa qariyb uch million tonna ko‘mir yoki uch milliard kub metr gaz talab qiladi. . Boshqacha qilib aytganda, bir xil miqdordagi elektr energiyasini olish uchun sizga yiliga yadro yoqilg'isi bo'lgan bir nechta poezd yoki kuniga bir nechta ko'mir ... kerak bo'ladi.

Qayta tiklanadigan energiya manbalari haqida nima deyish mumkin? Ular, albatta, yaxshi, lekin baribir yaxshilash kerak. Masalan, stansiya egallagan hududni olaylik. Shamol generatorlari holatida va quyosh panellari bu an'anaviy elektr stansiyalarinikidan ikki baravar yuqori. Misol uchun, agar atom elektr stantsiyasi (AES) bir necha kvadrat kilometr maydonga to'g'ri keladigan bo'lsa, u holda bir xil quvvatdagi shamol fermasi yoki quyosh maydoni bir necha yuz kvadrat kilometrni egallaydi. Oddiy qilib aytganda, hududlar nisbati kichik qishloq va juda katta shaharga o'xshaydi. Cho'lda bu ko'rsatkich muhim bo'lmasligi mumkin, ammo qishloq yoki o'rmon xo'jaligida shunday bo'lishi mumkin.

Shuni ta'kidlash kerakki, yadro yoqilg'isi yilning fasli, kunduzi yoki ob-havoning o'zgarishidan qat'i nazar, har doim ishlashga tayyor, shu bilan birga quyosh asosan tunda porlamaydi, shamol esa xohlagan vaqtda esadi. Bundan tashqari, ba'zi hududlarda quyosh energiyasi oqimining pastligi yoki past o'rtacha shamol tezligi tufayli qayta tiklanadigan energiya umuman foyda keltirmaydi. Atom elektr stantsiyalari uchun bunday muammolar oddiygina mavjud emas.

Atom energetikasining bu afzalliklari uranning yadro yoqilg'isi sifatidagi zamonaviy sivilizatsiya uchun muhim rolini belgilab berdi.

Kim qancha oldi?

Qadimgi sovet multfilmida hayvonlar muhim muammoni hal qilishdi - apelsinni ajratish. Natijada, bo'ridan tashqari hammaga mazali suvli tilim berildi; kulrang po'stlog'idan mamnun bo'lishi kerak edi. Boshqacha aytganda, u qimmatli manba olmadi. Shu nuqtai nazardan qaraganda, uran bilan bog'liq vaziyat qanday ekanligini bilish qiziq: dunyoning barcha mamlakatlarida o'z zaxiralari bormi yoki ulardan mahrum bo'lganlari bormi?

Darhaqiqat, Yerda uran juda ko'p va bu metallni deyarli hamma joyda topish mumkin: sayyoramiz qobig'ida, Jahon okeanida, hatto inson tanasida ham. Muammo uning "tarqalishi", er toshlari bo'ylab "tarqalishi" bilan bog'liq bo'lib, uranning past konsentratsiyasiga olib keladi, bu ko'pincha iqtisodiy foydali sanoat ishlab chiqarishni tashkil etish uchun etarli emas. Biroq, ba'zi joylarda uran ko'p bo'lgan klasterlar - konlar mavjud. Ular notekis taqsimlangan va shunga ko'ra uran zahiralari mamlakatlar bo'ylab farqlanadi. Ushbu elementning ko'p konlari Avstraliya bilan birga "suzib ketdi"; Qolaversa, Qozog‘iston, Rossiya, Kanada va Janubiy Afrika davlatlariga omad kulib boqdi. Biroq, bu rasm muzlatilgan emas, yangi konlarni qidirish va eski konlarning tugashi tufayli vaziyat doimiy ravishda o'zgarib turadi.

Tasdiqlangan uran zahiralarini mamlakatlar bo'yicha taqsimlash (kon qazib olish xarajatlari bo'lgan zaxiralar uchun).< $130/кг)

Uranning katta miqdori Jahon okeani suvlarida erigan: to'rt milliard tonnadan ortiq. Bu ideal "depozit" kabi ko'rinadi - men uni qazib olishni xohlamayman. Olimlar o'tgan asrning saksoninchi yillarida dengiz suvidan uran olish uchun maxsus sorbentlarni ishlab chiqdilar. Nima uchun bu ajoyib usul hamma joyda qo'llanilmaydi? Muammo shundaki, metallning konsentratsiyasi juda past: bir tonna suvdan atigi uch milligramm olish mumkin! Bunday uran juda qimmatga tushishi aniq. Taxminlarga ko'ra, bir kilogramm bir necha ming dollar turadi, bu "er" hamkasbiga qaraganda ancha qimmat. Ammo olimlar xafa emas va tobora ko'proq samarali sorbentlarni ixtiro qilmoqdalar. Shunday qilib, ehtimol, bu kon usuli tez orada raqobatbardosh bo'ladi.

Bugungi kunga kelib, ishlab chiqarish tannarxi 1 kilogrammi 130 dollardan kam bo'lgan tasdiqlangan uran zahiralarining umumiy soni 5,9 million tonnadan oshadi. Bu juda ko'pmi? Bu yetarli: agar atom elektr stantsiyalarining umumiy quvvati hozirgi darajada qolsa, uran yuz yil davom etadi. Taqqoslash uchun, tasdiqlangan neft va gaz zaxiralari atigi o'ttiz-oltmish yil ichida tugashi mumkin.

Hududidagi uran zaxiralari bo'yicha birinchi o'ntalik (ishlab chiqarish xarajatlari bilan zahiralar bo'yicha).< $130/кг)

Biroq, shuni unutmasligimiz kerakki, prognozlarga ko'ra, atom energetikasi rivojlanadi, shuning uchun endi uning resurs bazasini qanday kengaytirish haqida o'ylash kerak.

Bu muammoni hal etish yo‘llaridan biri yangi konlarni izlash va o‘z vaqtida o‘zlashtirishdir. Mavjud ma'lumotlarga ko'ra, bu bilan hech qanday muammo bo'lmasligi kerak: faqat so'nggi bir necha yil ichida Afrika, Janubiy Amerika, shuningdek, Shvetsiyaning ba'zi mamlakatlarida yangi konlar topildi. To'g'ri, aniqlangan zaxiralarni qazib olish qanchalik foydali bo'lishini aniq aytish mumkin emas. Rudadagi uran miqdori pastligi va konlarni o'zlashtirish qiyinligi sababli ularning ba'zilarini "keyinroq" qoldirishga to'g'ri kelishi mumkin. Gap shundaki, bu metallning narxi hozir ancha past. Iqtisodiy nuqtai nazardan, bu erda ajablanarli narsa yo'q. Birinchidan, dunyoda hali ham nisbatan oson qazib olinadigan va shuning uchun arzon uran konlari mavjud - u bozorga chiqadi va narxni "pasaytiradi". Ikkinchidan, Fukusimadagi avariyadan so'ng, ba'zi mamlakatlar yangi atom energetika bloklarini qurish rejalarini to'g'irlashdi va Yaponiya o'zining barcha atom elektr stantsiyalarini butunlay yopib qo'ydi - talabning pasayishi kuzatildi, bu esa uran narxini yanada pasaytirdi. Ammo bu uzoq davom etmaydi. Xitoy va Hindiston allaqachon o'yinga kirib, o'z hududida atom elektr stantsiyalarini keng ko'lamli qurishni rejalashtirmoqda. Boshqa Osiyo mamlakatlari, shuningdek, Afrika va Janubiy Amerikadagi mamlakatlarda ham kamroq ambitsiyali loyihalar mavjud. Aftidan, hatto Yaponiya ham o'z atom energiyasidan ajralib turolmaydi. Shu sababli, talab asta-sekin tiklanadi va arzon konlarning tugashi bilan birga, bu uran narxining oshishiga olib keladi. Tahlilchilarning fikricha, kutish qisqa, bir necha yil. Shunda "keyinroqqa" qoldirilgan konlarni o'zlashtirish haqida o'ylash mumkin bo'ladi.

Qizig'i shundaki, eng katta uran zahiralariga ega mamlakatlar va eng rivojlangan atom energiyasiga ega davlatlar ro'yxati deyarli bir-biriga mos kelmaydi. Avstraliya qa'rida dunyodagi uran "boyligining" uchdan bir qismi bor, ammo yashil qit'ada bitta ham atom elektr stantsiyasi yo'q. Ushbu metall ishlab chiqarish bo‘yicha dunyoda yetakchi bo‘lgan Qozog‘iston hali ham bir nechta atom energetika bloklarini qurishga tayyorgarlik ko‘rmoqda. Iqtisodiy va boshqa sabablarga ko'ra Afrika davlatlari global "yadro" oilasiga qo'shilishdan yiroq. Ushbu qit'adagi yagona atom elektr stansiyasi Janubiy Afrika Respublikasida joylashgan bo'lib, u yaqinda atom energetikasini yanada rivojlantirish istagini e'lon qilgan. Biroq, hozircha hatto Janubiy Afrika ham taym-aut oldi.

Ularning ortidan ergashayotgan “yadroviy” gigantlar – AQSH, Fransiya, Yaponiya – Xitoy va Hindistonning ehtiyojlari katta bo‘lsa, zaxiralari tugasa, nima qila oladi? Albatta, boshqa mamlakatlardagi uran konlari va korxonalari ustidan nazoratni qo‘lga kiritishga harakat qiling. Bu vazifa strategik xususiyatga ega bo'lib, uni hal qilishda davlatlar keskin janglarga kirishadilar. Cheklov yirik kompaniyalar, siyosiy manyovrlar amalga oshirilmoqda, yashirin pora olish sxemalari amalga oshirilmoqda to'g'ri odamlar yoki qonuniy urushlar. Afrikada bu kurash ta'sir zonalarini qayta taqsimlashga intilayotgan yetakchi davlatlar tomonidan yashirincha qo'llab-quvvatlanadigan ichki urushlar va inqiloblarga olib kelishi mumkin va olib keladi.

Bu borada Rossiya omadli: bizning atom elektr stantsiyalarimiz Trans-Baykal o'lkasi, Qo'rg'on viloyati va Buryatiya Respublikasida qazib olinadigan o'ziga xos uran zaxiralariga ega. Bundan tashqari, faol geologiya-qidiruv ishlari tashkil etilmoqda. Transbaykal mintaqasi, G'arbiy Sibir, Kareliya Respublikasi, Qalmog'iston Respublikasi va Rostov viloyatidagi konlar katta salohiyatga ega deb taxmin qilinadi.

Bundan tashqari, Rosatom xorijiy aktivlarga ham egalik qiladi - Qozog'iston, AQSh, Avstraliyadagi uran qazib oluvchi korxonalarda katta ulushlarga ega, shuningdek, Afrika janubidagi istiqbolli loyihalar ustida ishlamoqda. Natijada, uran ishlab chiqarish bo'yicha dunyoning yetakchi kompaniyalari orasida "Rosatom" "Kazatomprom" (Qozog'iston) va "Cameco" (Kanada)dan keyin ishonchli tarzda uchinchi o'rinni egallab turibdi.

Ba'zilari marslik bo'lgan meteoritlarning kimyoviy tarkibini o'rganib, olimlar uranni kashf etdilar. To'g'ri, uning tarkibi yerdagi jinslarga qaraganda ancha past bo'lib chiqdi. Ha, endi nima uchun marsliklar bizga uchar likopchalarida tez-tez tashrif buyurishlari aniq.

Ammo jiddiy ravishda, uran quyosh tizimining barcha ob'ektlarida mavjud deb ishoniladi. Masalan, 2009 yilda u oy tuprog'ida topilgan. Darhol hayoliy g'oyalar paydo bo'ldi, masalan, sun'iy yo'ldoshda uran qazib olish va keyin uni Yerga yuborish. Yana bir variant - konlar yaqinida to'plangan oy koloniyalarining reaktorlarini "quvvat qilish". Biroq, omonatlar hali qidirilmagan; va iqtisodiy nuqtai nazardan, bunday ishlab chiqarish hali ham amalga oshirib bo'lmaydigan ko'rinadi. Ammo kelajakda - kim biladi ...

Agar uzoq vaqt azob cheksangiz, yonilg'i olasiz

Uran rudasi zahiralarining mavjudligi muvaffaqiyatning faqat bir komponentidir. Pechga kirishdan oldin ayniqsa murakkab tayyorgarlikni talab qilmaydigan o'tin yoki ko'mirdan farqli o'laroq, rudani oddiygina bo'laklarga bo'lib, reaktorga tashlash mumkin emas. Buning sababini tushuntirish uchun uranga xos bo'lgan bir qator xususiyatlarni eslatib o'tish kerak.

Kimyoviy nuqtai nazardan, bu element juda faol, boshqacha aytganda, u turli birikmalar hosil qilishga intiladi; shuning uchun uning nuggetlarini oltin kabi tabiatda izlash mutlaqo umidsizdir. Uran rudasi nima deb ataladi? Juda oz miqdorda uran minerallarini o'z ichiga olgan tosh. Ular tez-tez qo'shadilar: kichik, ammo sanoat ishlab chiqarishi uchun iqtisodchilar tomonidan tasdiqlanishi uchun etarli. Masalan, bugungi kunda bir tonnada atigi bir necha kilogramm yoki hatto yuzlab gramm uran bo'lgan rudani qazib olish maqsadga muvofiqdir. Qolganlari bo'sh, keraksiz tosh bo'lib, undan uran minerallarini ajratib olish kerak. Ammo ularni hali ham yadroviy reaktorga yuklash mumkin emas. Gap shundaki, bu minerallar ko'pincha boshqa elementlar bilan birga uranning oksidlari yoki erimaydigan tuzlarini ifodalaydi. Ulardan ba'zilari sanoat uchun qimmatli bo'lishi mumkin va ular bilan bog'liq ishlab chiqarishni tashkil etish iqtisodiy ko'rsatkichlarni yaxshilashi mumkin. Ammo bunday ehtiyoj bo'lmasa ham, uranni aralashmalardan tozalash kerak. Aks holda, "iflos" urandan tayyorlangan yadro yoqilg'isi reaktor bilan bog'liq muammolarga yoki hatto avariyaga olib kelishi mumkin.

Biroq, tozalangan uranni ham to'liq ishonch bilan yadro yoqilg'isi deb atash mumkin emas. Bu uning izotopik tarkibi: tabiatda har ming uran atomiga atigi ettita uran-235 atomi to'g'ri keladi, bu bo'linish zanjiri reaktsiyasi uchun zarurdir. Qolganlari uran-238 bo'lib, u deyarli bo'linmaydi va hatto neytronlarni yutadi. Biroq, qimmat og'ir suv yoki sof grafit kabi juda samarali moderator ishlatilsa, tabiiy uran yordamida reaktorni ishga tushirish juda mumkin. Faqat ular uran-235 yadrosining bo'linishi paytida hosil bo'lgan neytronlarning shu qadar tez sekinlashishiga imkon beradiki, ular boshqa uran-235 yadrolariga tegib, ularning bo'linishiga sabab bo'lishga vaqtlari bo'ladi va uran-238 tomonidan shafqatsiz tarzda tutib ketmaydi. Ammo turli sabablarga ko'ra, dunyodagi reaktorlarning aksariyati boshqacha yondashuvdan foydalanadi: tabiiy uran parchalanuvchi izotopda boyitilgan. Boshqacha aytganda, uran-235 atomlarining tarkibi sun'iy ravishda ettitadan bir necha o'n promillegacha oshiriladi. Buning yordamida neytronlar ular bilan uchrashish ehtimoli ko'proq bo'ladi va arzonroq, ammo kamroq samarali moderatorlardan, masalan, oddiy suvdan foydalanish mumkin bo'ladi.

Va boyitilgan uran allaqachon mavjud yakuniy mahsulot? Shunga qaramay, yo'q, chunki energiya reaktorlari "yadroviy" issiqlikni yoqilg'ini yuvadigan sovutish suviga o'tkazishni ta'minlaydi - ko'pincha suv. Bo'linish mahsulotlarining to'planishi tufayli yoqilg'i ishlaydigan reaktorda qolganligi sababli yuqori radioaktiv bo'ladi. Hech qanday holatda uning suvda erishiga yo'l qo'yilmaydi. Buning uchun uran kimyoviy jihatdan chidamli holatga o'tkaziladi va shuningdek, metall qobiq bilan qoplangan sovutgichdan ajratiladi. Natijada boyitilgan uran birikmalarini o'z ichiga olgan murakkab texnik qurilmani ishonch bilan yadro yoqilg'isi deb atash mumkin.

Qayd etilgan operatsiyalar - uran qazib olish, uni tozalash va boyitish, shuningdek, yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish - yadro yoqilg'isi aylanishining dastlabki bosqichlari. Ularning har biri bilan batafsilroq tanishishingiz kerak.

Uran-238 ning yarim yemirilish davri 4,5 milliard yil, uran-235 esa atigi 700 million yil. Ma'lum bo'lishicha, parchalanuvchi izotop asosiyga qaraganda bir necha marta tezroq parchalanadi. Agar o'ylab ko'rsangiz, bu o'tmishda izotoplarning tabiiy aralashmasidagi uran-235 miqdori hozirgidan ko'proq ekanligini anglatadi. Misol uchun, bir milliard yil oldin, mingta uran atomidan o'n oltitasi 235 nuklonli yadroga ega edi, ikki milliard yil oldin ularning soni o'ttiz yetti va bugungi kungacha uch milliard yil oldin - saksonga yaqin edi! Darhaqiqat, o'sha olis zamonlarda ruda tarkibida bugungi kunda biz boyitilgan uran bor edi. Va shunday bo'lishi mumkinki, qaysidir konda tabiiy yadro reaktori o'z-o'zidan ishlay boshlaydi!

Olimlarning ishonchi komilki, zamonaviy Gabonda joylashgan Oklo konidagi bir qancha o‘ta boy uran konlari aynan shunday bo‘lgan. 1,8 milliard yil oldin ularda o'z-o'zidan yadro zanjiri reaktsiyasi boshlangan. U o'z-o'zidan bo'linish paytida hosil bo'lgan neytronlar tomonidan boshlangan, keyin uran-235 ning yuqori konsentratsiyasi va rudada suv mavjudligi, neytron moderatori ishga tushirilgan. Bir so'z bilan aytganda, reaktsiya o'z-o'zidan davom etdi va bir necha yuz ming yillar davomida kuchayib, so'nadi. Keyin reaktorlar suv rejimining o'zgarishi tufayli "chiqib ketdi".

Bugungi kunda bu yagona tabiiy yadroviy reaktordir. Bundan tashqari, hozirda bunday jarayonlar hech bir sohada boshlana olmaydi. Sababi juda aniq - uran-235 juda oz qoldi.

Uni qazib olishga harakat qiling

Uran rudalari kamdan-kam hollarda yuzaga chiqadi. Ko'pincha ular ellik metrdan ikki kilometrgacha chuqurlikda yotadi.

Sayoz konlar ochiq usulda yoki, shuningdek, ochiq usulda qazib olish yo'li bilan qazib olinadi. Qattiq tosh burg'ulanadi va portlatiladi, so'ngra forkliftlar yordamida samosvallarga yuklanadi va karerdan chiqariladi. Bo'shashgan jinslar an'anaviy yoki aylanma ekskavatorlar yordamida qazib olinadi va kon samosvallariga yuklanadi, buldozerlar keng qo'llaniladi. Ushbu uskunaning kuchi va hajmi tasavvurni hayratda qoldiradi: masalan, yuqorida aytib o'tilgan samosvallar yuz yoki undan ortiq tonna yuk ko'tarish qobiliyatiga ega! Afsuski, karerning o'zi ham katta, chuqurligi uch yuz metrga etishi mumkin. Ish tugagandan so'ng, u er yuzasida ulkan teshikka o'xshaydi va uning yonida uran konlarini qoplagan tosh uyumlari ko'tariladi. Asos sifatida, karerni bu axlatxonalar bilan to'ldirish, ustiga o't va daraxtlar ekish mumkin; lekin bu juda qimmatga tushadi. Shuning uchun chuqurlar asta-sekin suv bilan to'ldiriladi va suvdagi uran miqdori ortib borayotganligi sababli iqtisodiy jihatdan ishlatib bo'lmaydigan ko'llar hosil bo'ladi. Er osti suvlarining ifloslanishi bilan bog'liq muammolar ham paydo bo'lishi mumkin, shuning uchun uran karerlari alohida e'tibor talab qiladi.

Biroq, uranni ochiq usulda qazib olish mutlaqo oddiy sabablarga ko'ra asta-sekin o'tmishga aylanib bormoqda - yer yuzasiga yaqin konlar deyarli tugadi. Endi biz chuqur yashirin rudalar bilan shug'ullanishimiz kerak. An'anaga ko'ra, ular er osti (kon) usuli yordamida ishlab chiqilgan. Qattiq soqolli erkaklar ish joyidan o'rmalab, rudani maydalashayotganini tasavvur qilmang. Hozir konchilarning ishi asosan mexanizatsiyalashgan. Uran o'z ichiga olgan tog 'jinslarida teshiklar burg'ulanadi - portlovchi moddalar joylashtirilgan maxsus chuqur teshiklar. Portlashdan so'ng, maydalangan ruda yuklash va etkazib berish vositasi tomonidan olinadi va tor galereyalar bo'ylab aravachalarga o'tadi. Kichik elektrovoz to‘ldirilgan aravachalarni shaxtaning vertikal shaxtasiga olib boradi, so‘ngra qafas – o‘ziga xos elevator yordamida ruda yer yuzasiga ko‘tariladi.

Er osti qazib olish bir qator xususiyatlarga ega. Birinchidan, bu faqat ikki kilometr chuqurlikda joylashgan yuqori uran tarkibiga ega bo'lgan yuqori sifatli rudalarda foydali bo'lishi mumkin. Aks holda, rudani qazib olish, qazib olish va keyinchalik qayta ishlash xarajatlari uranni amalda “oltin” qiladi. Ikkinchidan, uran konlarining er osti shohligi - bu radioaktiv chang va undan kam bo'lmagan radioaktiv radon gazi joylashgan yopiq makon. Shuning uchun, kuchli shamollatishsiz va maxsus vositalar Konchilar respirator kabi himoyasiz o'tolmaydi.

Ham karerda, ham shaftda qazib olishda ruda juda katta bo'laklar shaklida olinadi. Ularni ekskavator yoki LHD bilan yig'ishda operator uran minerallariga boy rudani yoki chiqindi jinslarni yoki ular orasida biror narsani olayotganini bilmaydi. Axir, kon o'z tarkibida juda bir hil emas va kuchli mashinalardan foydalanish nozik va oqlangan ishlarni bajarishga imkon bermaydi. Ammo tarkibida deyarli hech qanday uran bo'lmagan qismlarni keyingi qayta ishlash uchun yuborish, eng kamida, aql bovar qilmaydi! Shuning uchun ruda uranning asosiy xususiyatidan foydalangan holda saralanadi, uni aniqlash qiyin emas - radioaktivlik. Maxsus ionlashtiruvchi nurlanish datchiklari yuklash paytida ham, transport idishida ham rudani chiqaradigan nurlanishning intensivligiga qarab bir necha navlarga bo'lish imkonini beradi. Chiqindi jinslar axlatxonalarga yuboriladi. Boy ruda - gidrometallurgiya zavodiga. Ammo oz, ammo sezilarli miqdorda uran bo'lgan ruda yana ehtiyotkorlik bilan saralanadi. Birinchidan, u eziladi, o'lchamiga bo'linadi, shundan so'ng qismlar harakatlanuvchi konveyerga tashlanadi. Uning ustiga ionlashtiruvchi nurlanish sensori o'rnatilgan bo'lib, signal kamarning oxirida joylashgan amortizatorlarni avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimiga yuboriladi. Sensor uning ostidan o'tadigan uran minerallari bo'lgan radioaktiv rudaga javob beradigan tarzda tuzilgan. Keyin klapan aylanadi va ruda maxsus ruda bunkasiga tushadi va u erdan gidrometallurgiya zavodiga olib boriladi. O'z navbatida, chiqindi tosh hech qanday tarzda sensori va damperni "bezovta qilmaydi" va boshqa qutiga - axlatxonaga tushadi.

Radiometrik rudalarni saralashning soddalashtirilgan diagrammasi (zamonaviy komplekslar ancha murakkab)

Ta'riflangan sxema taxminiy, fundamentaldir: korxonalarda rudani boshqa ma'lum usullar bilan saralashga hech narsa to'sqinlik qilmaydi. Biroq, amaliyot shuni ko'rsatdiki, ular uran rudalari uchun juda mos emas. Shu sababli, radiometrik saralash - radiatsiya detektorlari bilan - asta-sekin asosiy texnologiyaga aylandi.

Darhaqiqat, rudani saralashda ma'lum bir o'rta toifa ham ajralib turadi, uran tarkibiga ko'ra, boy ruda yoki chiqindi jinslar sifatida tasniflanishi mumkin emas. Boshqacha qilib aytganda, uni gidrometallurgiya zavodiga jo'natish qimmatga tushadi (vaqt va reagentlarni behuda sarflash) va uni axlatxonalarga yuborish juda achinarli. Bunday past navli rudalar katta uyumlarda yig‘ilib, sulfat kislota bilan surtiladi. ochiq havoda, asta-sekin uranni eritib yuboradi. Olingan eritma keyingi ishlov berish uchun pompalanadi.

Gidrometallurgiya zavodida boy ruda yana maydalanib, deyarli chang holatiga keltiriladi va keyin eritiladi.

Ruda turli tegirmonlarda maydalanadi - masalan, barabanli tegirmonlarda: maydalangan material va to'p o'qi kabi metall sharlar aylanadigan ichi bo'sh baraban ichiga quyiladi. Aylanish vaqtida to'plar ruda bo'laklariga tegib, ularni maydalab, changga aylantiradi.

Ezilgan ruda "ochiladi", ya'ni qisman eritiladi, sulfat yoki nitrat kislotasi yoki ikkalasining aralashmasi bilan ishlov beriladi. Natijada ko'plab aralashmalarni o'z ichiga olgan uran eritmasi paydo bo'ladi. Ba'zida uran rudasida tabiiy karbonatlar ko'p bo'lsa, kislota ishlatilmaydi. Aks holda, sirka bilan soda o'chirishni eslatuvchi reaktsiya paydo bo'ladi - kuchli bo'shatish bilan karbonat angidrid, va reaktiv isrof bo'ladi. Qanday bo'lish kerak? Ma'lum bo'lishicha, bunday minerallarni soda eritmasi yordamida "ochish" mumkin. Natijada siz keyingi qayta ishlash uchun ishlatiladigan uran eritmasini ham olasiz.

Ammo erimagan ruda qoldiqlarini eng ekologik toza ob'ektlarga emas, balki maxsus chiqindixonalarga yuborish kerak. Saralash jarayonida ajratilgan chiqindi jinslarni esga olish kerak: u axlatxonalarga joylashtiriladi. Ikkala chiqindilar ham, chiqindixonalar ham oz miqdorda uranni o'z ichiga oladi, bu ularni potentsial xavfli qiladi. Shu munosabat bilan savol tug'iladi: ishlab chiqarishni tabiatga minimal zarar etkazadigan va ishchilar xavfsizligini ta'minlaydigan tarzda tashkil qilish mumkinmi?

Bu mumkin va u uzoq vaqt davomida qo'llanilgan. Ko'rib chiqilayotgan ekstraksiya usuli in-situ yuvish deb ataladi. Uning mohiyati shundaki, dala ko'plab quduqlar bilan "teshilgan". Ularning ba'zilari, in'ektsiya kameralari deb ataladi, sulfat kislota bilan to'ldirilgan bo'lib, u chuqurlikka tushib, rudadan o'tib, uranni eritib yuboradi. Keyin boshqa nasos quduqlari orqali yer ostidan qimmatbaho metall eritmasi olinadi.

Nima bo'ladi: axlat yo'q, qoldiq yo'q, chang yo'q, erda hech qanday teshik yoki kutilmagan teshiklar yo'q, lekin oxirida - xuddi shu uran eritmasi? Ha. Bundan tashqari, quduqni er ostidan yuvish usulidan foydalangan holda, ochiq yoki er osti usulida qazib olish iqtisodiy jihatdan foydasiz bo'lgan juda kambag'al rudalar ishlab chiqariladi. Ammo bunday afzalliklar to'plami bilan kamchiliklar bo'lishi kerak! Xo'sh, birinchi navbatda, sakkiz yuz metrdan chuqurroq quduqlarni burg'ulash xarajat nuqtai nazaridan mantiqiy emas. Ikkinchidan, usul zich, gözenekli bo'lmagan rudalarda ishlamaydi. Uchinchidan, sulfat kislota hanuzgacha daladagi er osti suvlarining tarkibi va harakatini buzadi, garchi bu buzilishlar vaqt o'tishi bilan o'z-o'zidan "hal qilinadi". Agar eritma er yuzasiga to'kilsa yoki aylanma yo'l bilan - yoriqlar va yoriqlar bo'ylab - er osti suvlariga kirsa, bu ancha xavflidir. Shu sababli, jarayon kuzatuv quduqlarini burg'ulash orqali yaqindan nazorat qilinadi.

Quduqni joyida yuvish

Yuqorida aytib o'tilgan muammolarni oldini olish uchun er osti yuvishning "shaxta" versiyasi ixtiro qilindi: kondagi ruda bloklari portlashlar bilan maydalanadi, so'ngra uran eritmasini pastdan olib, yuvish eritmasi (sulfat kislotasi) bilan quyiladi. drenaj tizimi.

Har holda, in-situ yuvish bugungi kunda uran qazib olishning eng ekologik toza usuli hisoblanadi. Bu uning mashhurligining portlovchi o'sishining sabablaridan biridir. Agar 2000-yilda uranning bor-yo‘g‘i o‘n besh foizi yer osti yuvish yo‘li bilan qazib olingan bo‘lsa, bugungi kunda bu ko‘rsatkich deyarli ellik foizga yaqin!

In-situ yuvish uran qazib olishning etakchi texnologiyasiga aylanadi

Odatda, uran konlari ionlashtiruvchi nurlanish datchiklari yordamida qidiriladi; aniqrog'i, gamma nurlanishi. Birinchidan, bunday datchiklar bilan jihozlangan samolyot hudud bo'ylab uchadi. U faqat radiatsiya anomaliyasini aniqlay oladi - maydon ustidagi bir oz ko'tarilgan fon. Keyin vertolyot ishga tushiriladi, u istiqbolli saytning chegaralarini sekinroq va aniqroq "belgilaydi". Oxir-oqibat, qidiruvchilar bu hududga o'lchash asboblari va matkaplar bilan kelishadi. Ularning ish natijalariga ko‘ra uran rudalarining paydo bo‘lish xaritasi tuziladi va ishlab chiqarish tannarxi hisoblab chiqiladi.

Biroq, uran rudasi konlari boshqa yo'llar bilan o'zini signal berishi mumkin. Masalan, ularning ustida o'sadigan o'simliklarning ko'rinishini o'zgartirib: o't barglari, odatda pushti, oq rangga aylanadi; Blueberry mevalari yashil yoki oq rangga aylanadi. Kon ustida oʻsgan archaning chuqur ildizlari uranni yaxshi oʻzlashtiradi va u shox va ignalarda toʻplanadi. Ularni kulga aylantirish va uran miqdorini tekshirish orqali siz yadro energiyasining asosiy metallini ushbu sohada qazib olishga arziydimi yoki yo'qligini tushunishingiz mumkin.

Tozalik salomatlik garovidir (yadro reaktori)

Rudani "ochish" yoki er osti yuvish jarayonida olingan uran eritmasi ayniqsa toza emas. Boshqacha qilib aytganda, urandan tashqari, u er qobig'ida joylashgan bir qator kimyoviy elementlarni o'z ichiga oladi: natriy va kaliy, kaltsiy va magniy, temir, nikel va mis - va boshqalar. Bunday qalin "kompot" hosil bo'lishiga hayron bo'lmaslik kerak, chunki sulfat kislota yuqori kimyoviy faol va ko'plab tabiiy moddalarni eritib yuboradi; Bu hamma ruda emasligi yaxshi. Ammo yadro yoqilg'isini yaratish uchun sizga eng toza uran kerak bo'ladi. Agar uran atomlari orasida bu erda va u erda nopoklik atomlari bo'lsa, reaktor ishga tushmasligi yoki undan ham yomoni, parchalanishi mumkin. Bunday muammolarning sabablari juda tez orada muhokama qilinadi, ammo hozircha biz uranni tozalash vazifasini qo'yishimiz mumkin. Va uni tashish uchun qulay, qattiq shaklda olish ham maqsadga muvofiqdir. Haqiqatan ham, echimlar tashish uchun mos emas: ular juda ko'p to'kishni yoki qochqinlardan oqib chiqishni "yoqadi".

Sanoatda bu muammo bir necha usul bilan hal qilinadi. Birinchidan, eritma uran - sorbentlarni to'playdigan maxsus materiallardan o'tkazish orqali konsentratsiyalanadi. Tozalash uchun birinchi imkoniyat paydo bo'ladi: sorbentlar shunday tanlanadiki, boshqa elementlar ularga deyarli "o'tirmaydi" va eritmada qoladi. Keyin uran sorbentdan, masalan, xuddi shu sulfat kislota bilan yuviladi. Agar dastlabki eritmaning hajmiga nisbatan "yuvish" uchun juda kam kislota kerakligi tushuntirilmasa, bu protsedura ma'nosiz ko'rinishi mumkin. Shunday qilib, ular bir tosh bilan ikkita qushni o'ldiradilar: ular uran kontsentratsiyasini oshiradi va keraksiz aralashmalarni qisman olib tashlaydi.

Tozalashning ikkinchi bosqichi qattiq uran birikmalarini ishlab chiqarish bilan bog'liq. Ular taniqli "tibbiy" reagentlar: ammiak, vodorod periks, shuningdek gidroksidi yoki karbonatlarni qo'shib konsentrlangan eritmadan cho'ktiriladi. Shuni ta'kidlash kerakki, uran metall sifatida cho'kmaydi; uning yuqori kimyoviy reaktivligi tufayli metall shaklida olish odatda oson emas - bu allaqachon aytib o'tilgan. Ko'rsatilgan regentlar ta'sirida turli xil kam eriydigan uran birikmalari apparat tubiga cho'kadi. Quritilgan va maydalangan, ular tortga ko'rinadigan o'xshashligi tufayli ko'pincha "sariq tort" deb ataladigan sariq kukundir. Uni yuqori haroratda kuydirib, ular uran oksidlarining kamroq chiroyli aralashmasini olishadi - iflos yashil yoki hatto qora.

Sariq tort uranni boyitish zavodlariga yuborilishi mumkin

Yellowcake yoki uran oksidlari aralashmasi radiatsiya nuqtai nazaridan deyarli xavfsizdir. Shuning uchun, tashish uchun ular ikki yuz litrli metall barrellarga yoki maxsus idishlarga yuklanadi. Bunday konteynerdan bir metr masofada bo'lish kosmik nurlanish ta'siriga uchragan samolyotda uchish kabi "zararli" emas. Ammo ko'pchilik uchishdan qo'rqmaydi! Shunday qilib, sariq kek bochkalaridan qo'rqish uchun hech qanday sabab yo'q.

Uran birikmalarini cho'ktirishda ular aralashmalarning aksariyati eritmada qolishi uchun jarayonni o'tkazishga harakat qiladilar. Ammo ularning ba'zilari hali ham "buzib o'tishga" muvaffaq bo'lishadi. Mahsulotlar tarkibida neytronlarni kuchli singdiruvchi elementlar - bor, kadmiy, noyob tuproq metallari bo'lsa, ayniqsa yomon. Hatto mikrokonsentratsiyalarda ham ular bo'linish zanjiri reaktsiyasini oldini olishlari mumkin. Kontaminatsiyalangan urandan yoqilg'i ishlab chiqargan holda, uzoq vaqt davomida reaktor nima uchun normal ishlashni xohlamaydi, deb hayron bo'lish mumkin.

Bundan tashqari, kiruvchi aralashmalar yadro yoqilg'isining plastisiyasini kamaytiradigan va harorat oshishi bilan uning shishishi va kengayishiga olib keladigan elementlarni o'z ichiga oladi. Bularga tabiiy ravishda keng tarqalgan kremniy va fosfor, shuningdek volfram va molibden kiradi. Aytgancha, plastika odatda materialning shakli va hajmini yiqilmasdan o'zgartirish qobiliyati deb ataladi. Bu yoqilg'i uchun juda muhim, unda sodir bo'ladigan yadroviy zanjir reaktsiyasi tufayli o'zini ichkaridan isitadi va shuning uchun harorat deformatsiyalarini boshdan kechiradi. Yuqori harorat uran yoqilg'isining haddan tashqari kengayishiga olib kelmasligi kerak, aks holda u himoya qobig'ini yorib yuboradi va sovutish suvi bilan aloqa qiladi. Bunday "aloqa" ning oqibati uranning radioaktiv parchalanish mahsulotlarini issiq sovutish suvida (ko'pincha suvda) erishi va keyinchalik barcha quvurlar va apparatlar bo'ylab tarqalishi bo'lishi mumkin. Ehtimol, bu energiya blokidagi radiatsiyaviy vaziyatni yomonlashishiga tahdid solayotganini tushuntirishning hojati yo'q: texnik xizmat ko'rsatuvchi xodimlar tomonidan qabul qilingan dozalar sezilarli darajada oshadi.

Ular aytganidek, xafa bo'lishdan ko'ra xavfsizroq bo'lish yaxshiroqdir. Shuning uchun, tozalash deb ataladigan uchinchi - oxirgi - tozalash bosqichi ham talab qilinadi. Bochkalar yoki konteynerlarda etkazib beriladigan uran birikmalari kislotada, hozir nitrat kislotada eritiladi. Olingan eritma ekstragent bilan aloqa qiladi - uranni o'zlashtiradigan suyuq organik modda, ammo aralashmalar emas. Shunday qilib, keraksiz elementlar eritmada qoladi va uran "organiklarga" kiradi. Bir qator keyingi operatsiyalar natijasida u yana allaqachon kerakli "reaktor" tozaligiga ega bo'lgan oksidlar shakliga keltiriladi.

Endi hamma narsa yaxshi va siz keyingi bosqichga o'tishingiz mumkin - uran-235 konsentratsiyasini sun'iy ravishda oshirish.

Boy bo'lish sirlari

Bobning boshida uran izotoplarining tabiiy aralashmasida juda kam bo'linadigan uran-235 va juda ko'p "dangasa" uran-238 borligi ta'kidlangan edi: birinchisining har ettita atomiga taxminan to'qqiz yuz va ikkinchisining to'qson uchta atomi. Bu hozirda ishlayotgan ko'pgina reaktorlar uchun mos emas. Ularga yoqilg'i kerak bo'ladi, unda minglab uran atomlaridan izotop-235 tabiiy urandagi kabi bir nechta emas, balki bir necha o'nlab atomlarni o'z ichiga oladi. Bomba yaratish uchun esa deyarli sof uran-235 juda zarur.

Uranni boyitish muammosini hal qilish, ya'ni parchalanuvchi izotop tarkibini oshirish juda qiyin. Aftidan, qanday qilib? Axir, kimyo aralashmalardan moddalarni ajratib olishning keng ko'lamli usullariga ega. Bir tonna rudadan atigi bir necha yuz gramm uranni “tanlab olish” mumkin! Haqiqatan ham izotoplar bilan ham shunday qilish mumkin emasmi: qandaydir tarzda birini boshqasidan ajratib oling? Muammo shundaki, ma'lum bir elementning barcha izotoplarining kimyoviy xossalari bir xil, chunki ular yadro tarkibi bilan emas, balki elektronlar soni bilan belgilanadi. Boshqacha qilib aytganda, masalan, uran-235 eritmada qoladigan va uran-238 cho'kmaga tushadigan reaksiyani amalga oshirish mumkin emas. Har qanday manipulyatsiya bilan ikkalasi ham xuddi shunday yo'l tutadi. Xuddi shu tarzda, uglerod yoki kaliy izotoplarini kimyoviy ajratish mumkin bo'lmaydi - umuman, biron bir element.

Bunday parametr mavjud - uranning umumiy massasidagi uran-235 ning ulushini (foizda) ifodalovchi boyitish darajasi. Masalan, har ming kishiga yettita bo‘linuvchi atom to‘g‘ri keladigan tabiiy uranning boyitish darajasi 0,7% ni tashkil qiladi. Atom elektr stantsiyalaridan yadro yoqilg'isiga kelsak, bu ko'rsatkichni 3-5% gacha, atom bombasini to'ldirish uchun esa 90% va undan yuqori darajaga ko'tarish kerak.

Qanday bo'lish kerak? Izotoplar - hech bo'lmaganda minimal darajada - bir-biridan farq qiladigan xususiyatlarni topish kerak. Aqlga keladigan birinchi narsa bu atomning massasi. Darhaqiqat, uran-238 yadrosida uran-235 dan uchta ko'proq neytron mavjud; Bu dangasa izotopning og'irligi biroz ko'proq ekanligini anglatadi. Va massa inertsiya o'lchovidir va u harakatda namoyon bo'ladi, uranni boyitishning asosiy usullari maxsus yaratilgan sharoitlarda uning izotoplari harakatidagi farqlar bilan bog'liq.

Tarixiy jihatdan birinchi boyitish texnologiyasi elektromagnit izotoplarni ajratish edi. Nomidan ko'rinib turibdiki, elektr va magnit maydonlar qandaydir tarzda jarayonda ishtirok etadi. Haqiqatan ham, bu usulda ilgari olingan uran ionlari elektr maydon tomonidan tezlashtiriladi va magnit maydonga chiqariladi. Ionlar zaryadga ega bo'lganligi sababli, ular ma'lum bir radiusli yoy bo'ylab o'ralgan magnit maydonda "tashiladi". Misol uchun, magnit maydondagi uran nurlarining uchta oqimga bo'linishini eslashimiz mumkin - bu effekt Rezerford tomonidan kashf etilgan. Elektr zaryadiga ega bo'lgan alfa va beta zarralari to'g'ri yo'ldan chetga chiqadi, ammo gamma nurlanishi yo'q. Bunday holda, zaryadlangan zarracha magnit maydonda harakatlanadigan yoyning radiusi uning massasiga bog'liq: qanchalik og'ir bo'lsa, u shunchalik sekinroq aylanadi. Buni biri mashina boshqarayotgan, ikkinchisi yuk mashinasini boshqarayotgan ikki ehtiyotsiz haydovchining keskin burilishiga moslashishga urinish bilan solishtirish mumkin. Ma'lumki, yengil avtomashina uchun manevr qilish ancha oson, yuk mashinasi esa sirpanib ketishi mumkin. Tez harakatlanuvchi uran-235 va uran-238 ionlari bo'lgan magnit maydonda shunga o'xshash narsa sodir bo'ladi. Ikkinchisi biroz og'irroq, katta inertsiyaga ega va ularning burilish radiusi biroz yuqoriroq: shu sababli uran ionlarining oqimi ikkiga bo'linadi. Majoziy ma'noda, siz ikkita qutini qo'yishingiz mumkin, ulardan birida parchalanuvchi izotop, uran-235, ikkinchisida - "keraksiz" uran-238 to'plashingiz mumkin.

Magnit maydonda zaryadlangan zarrachalarning traektoriyasi egilib, zarracha qanchalik engil bo'lsa, u shunchalik kuchli bo'ladi.

Elektromagnit izotoplarni ajratish usuli printsipi: engilroq uran-235 ionlari uran-238 ionlariga nisbatan kichikroq radiusli traektoriya bo'ylab magnit maydonda harakatlanadi.

Elektromagnit ajratish usuli, odatdagidek, sanoatda qo'llanilishini cheklaydigan mahsuldorlikdan tashqari, deyarli barcha jihatlarda yaxshi. Aynan shuning uchun ham elektromagnit ajratish texnologiyasidan foydalangan holda Xirosimaga tashlangan "Kichik bola" bombasi uchun boyitilgan uran ishlab chiqaradigan Oak Ridjdagi Amerika Y-12 zavodi 1946 yilda yopildi. Aniqlik kiritish kerakki, Y-12 da ilgari boshqa samaraliroq usullar bilan boyitilgan uran yuqori darajada boyitilgan edi. Ularning takomillashtirilishi elektromagnit izotoplarni ajratish texnologiyasining tobutiga oxirgi mixni qo'zg'atgan narsa edi - u endi sanoatda qo'llanilmaydi.

Qizig'i shundaki, elektromagnit ajratish universal usul bo'lib, har qanday izotoplarni sof shaklda oz miqdorda ajratib olish imkonini beradi. Shuning uchun bizning Y-12 analogimiz 418-o'simlik bo'lib, hozirda Elektrokimpribor zavodi (Lesnoy) nomi bilan tanilgan. Sverdlovsk viloyati), – litiydan qoʻrgʻoshingacha boʻlgan qirq yetti kimyoviy elementning ikki yuzdan ortiq izotoplarini olish texnologiyalariga ega. Bu shunchaki hayratlanarli raqamlar emas - zavod mahsulotlari haqiqatan ham olimlar, shifokorlar, sanoatchilarga kerak... Aytgancha, ular SU-20 uskunasida ishlab chiqariladi, boyitish darajasi yaqin bo'lgan qurol darajasidagi uran ishlab chiqarilgan. 1950-yillarning boshlarida 90% gacha.

Urushdan keyingi birinchi o'n yilliklar yadro qurollari arsenallarini faol to'plash davriga aylandi. Ushbu muammoni hal qilish eng ustuvor vazifa edi, shuning uchun xarajatlar hisobga olinmadi - uranni ommaviy boyitishni boshlash muhim edi. Asosiy e'tibor gazsimon diffuziyaga qaratildi - juda ko'p energiya talab qiladigan, lekin ayni paytda samarali boyitish texnologiyasi. Uning ildizlari gaz nazariyasi sohasida yotadi, ma'lum bir haroratda gaz molekulasining o'rtacha tezligi uning massasiga teskari proportsionaldir: u qanchalik og'ir bo'lsa, u shunchalik sekin harakat qiladi. Bu farq, ayniqsa, diametri molekula o'lchami bilan taqqoslanadigan nozik "naychalar" bo'ylab harakatlanayotganda seziladi. Aniq, garchi aniq bo'lmasa-da, misol qilib, qog'oz qayiqlarning oqimga tushirilishini keltirish mumkin: suv oqimi tomonidan olib ketilgan kichik qayiq tezda harakatlanadi; lekin agar siz qog'ozdan oqim o'lchamidagi katta kema yasasangiz, u sekinroq harakat qiladi va doimo qirg'oqlarga qarshi cho'tkasi bilan harakatlanadi. Uranga qaytsak, yadrodagi 235 nuklonli maqsadli izotop uran-238 ga qaraganda tezroq "naycha" bo'ylab harakatlanadi, deb aytishimiz mumkin. Undan chiqadigan mahsulot parchalanuvchi izotop bilan boyitilgan gaz bo'ladi. Yagona savol - uranni qanday qilib gazga aylantirish va bunday nozik "naychani" qaerdan olish kerak.

Uranni "gazlashtirish" - majburiy talab gaz nazariyasiga asoslangan texnologiya. Bu haqda hech narsa qila olmaysiz. Ammo barcha uran birikmalari bug'lanishi u yoqda tursin, erishi qiyin bo'lgan qattiq moddalardir. Garchi, agar siz bu haqda o'ylab ko'rsangiz, uran oltita ftor atomi bilan o'ralgan bo'lgan uran geksaftoridining juda muvaffaqiyatli birikmasi mavjud. U suyuqlik holatini chetlab o'tib, 56 o C haroratda osongina gazga aylanadi. Fizikada bunday jarayon odatda sublimatsiya yoki sublimatsiya deb ataladi. Bu hodisa uzoq vaqtdan beri ma'lum va buning ajablanarli joyi yo'q. Sublimatsiya, masalan, sovuqda kiyimlarni quritadigan qishloq uy bekalari tomonidan qo'llaniladi - muz quruq havoda bug'lanadi va shunchaki suyuqlik holatidan o'tadi.

Uran geksaftorid molekulasini shunday tasavvur qilishingiz mumkin

Ma’lum bo‘lishicha, uran geksaftorid texnologik nuqtai nazardan juda qulay. Oddiy haroratda u qattiq va maxsus idishlarda tashilishi mumkin. Past haroratlarda gazga aylanadi. Xo'sh, ma'lum bir bosim ostida qizdirilgan geksaflorid quvurlar orqali pompalanadigan suyuqlikka aylanadi.

Yana bir baxtli holat shundaki, tabiiy ftor faqat bitta izotopdan iborat - ftor-19. Bu shuni anglatadiki, uran-235 geksaftorid va uran-238 geksaftorid molekulalarining massalaridagi farq faqat uran izotoplari bilan aniqlanadi. Aks holda, ajratish juda qiyin yoki hatto imkonsiz bo'ladi, chunki ftor molekulalarning massasiga ortiqcha ta'sir qiladi.

Rossiyada uran geksaftoridini ishlab chiqarish konversiyalash orqali amalga oshiriladi - turli uran birikmalarini ftorlash, masalan, sariq kek yoki uran qazib olish korxonalaridan olingan oksidlar aralashmasi. Ushbu maqsadlar uchun molekulyar ftor tabiiy ftorit mineralidan olinadi. U sulfat kislota bilan ishlanib, gidroftorik kislota hosil bo'ladi, uning elektrolizida ftor hosil bo'ladi.

Qizig'i shundaki, ftorlanish ham uranni tozalashning to'rtinchi bosqichidir, chunki ko'pgina zararli aralashmalarning ftoridlari juda uchuvchan emas: geksaflorid ko'rinishidagi uran ulardan gaz fazasiga "uchib ketadi".

Uran geksaftoridning bitta katta kamchiligi bor: u agressiv va zaharli moddadir. Birinchidan, u suv yoki havodagi namlik bilan aloqa qilganda, zaharli gidroflorik kislota chiqariladi. Ikkinchidan, uranning o'zi barcha organlarga ta'sir qiladigan umumiy hujayrali zahardir. (Qizig'i shundaki, uning zaharliligi kimyoviy xususiyatga ega va deyarli radioaktivlik bilan bog'liq emas). Shuning uchun bir vaqtning o'zida ikkita xavfni o'zida birlashtirgan uran geksaftoridni maxsus metall idishlarda va qattiq nazorat ostida tashish va saqlash kerak. Shu bilan birga, aholi va atrof-muhit xavfsizligi ta'minlanadi.

Demak, gaz bor; yupqa "naychalar" haqida nima deyish mumkin? Tegishli yechim gözenekli qismlar bo'lib chiqdi - juda ko'p kichik teshiklar bilan teshilgan plitalar. Ikkinchisining diametri o'n nanometrga teng bo'lishi kerak, shunda molekulalar ular orqali deyarli birma-bir o'tadi. Bunday kichik o'lchamdagi teshiklari bo'lgan qismlarni ishlab chiqarish zarurati ma'lum qiyinchiliklarni keltirib chiqardi, ammo shunga qaramay, muammo maxsus yondashuvlar - nikel sinterlash yoki bimetalik qotishmani tashkil etuvchi metallardan birini tanlab eritish yordamida hal qilindi.

Agar siz shunday g'ovakli bo'lakli quti yasasangiz va unga uran geksaftoridini solsangiz, yorug'lik izotopi bo'lgan molekulalar qismdan biroz tezroq o'tadi. Boshqacha aytganda, uning orqasida uran geksaftorid bo'linadigan izotopda biroz boyitiladi. Agar siz gazni keyingi shunga o'xshash qutiga yuborsangiz, boyitish darajasi kattaroq bo'ladi va hokazo. To'g'ri, yuqori darajada boyitish uchun qadamlar deb ataladigan birin-ketin o'rnatilgan minglab (!) kaskadlar kerak bo'ladi. Qanday qilib uranni bu bosqichlardan o'tkazish kerak? Faqat ko'plab kompressorlar yordamida uni pompalash orqali. Shuning uchun usulning kamchiliklari: katta energiya xarajatlari, millionlab kvadrat metr ishlab chiqarish maydonlarini qurish zarurati - ustaxonaning uzunligi bir kilometrga yetishi mumkin - va qimmatbaho materiallardan foydalanish. To'g'ri, bularning barchasi haqiqatan ham yuqori ko'rsatkichlar bilan qoplangan. Shuning uchun gazli diffuziya bilan boyitish texnologiyasi uzoq vaqtdan beri AQSh, Frantsiya va Xitoy kabi yadro gigantlari uchun asosiy texnologiya bo'lib qolmoqda va keyinchalik ularga qo'shilgan. Faqat so'nggi yillarda ular yanada tejamkor gaz santrifüjlash texnologiyasiga faol o'tishni boshladilar.

Gaz diffuziya bosqichining ishlash sxemasi

1960-yillarda gaz diffuziya texnologiyasidan foydalangan holda uranni boyitish bilan shug'ullangan Angarsk elektroliz kimyo zavodi (Irkutsk viloyati, Rossiya) Sovet Ittifoqida ishlab chiqarilgan barcha elektr energiyasining taxminan bir foizini (!) iste'mol qilgan. Unga energiya Bratsk va Irkutsk GESlari tomonidan etkazib berildi. Aslida, u SSSRda elektr energiyasining eng yirik iste'molchisi edi.

Umuman olganda, birinchi tajriba shuni ko'rsatdiki, gazsimon diffuziya muammoni hal qilishi mumkin, ammo juda katta xarajat. Qurollanish poygasiga kirgan Sovet Ittifoqiga uranni boyitish uchun yanada samarali va kamroq energiya talab qiladigan texnologiya kerak edi. Urushda zaiflashgan davlat uchun qudratli iqtisodiy va energetik salohiyatga ega Qo'shma Shtatlar bilan birga qolish unchalik oson emas edi. Bunga, jumladan, mamlakatning Yevropa qismida elektr energiyasi ishlab chiqarish quvvatlarining etishmasligi sabab bo'ldi: shuning uchun Sibirda boyitish zavodlari qurilgan, ular yirik gidroelektrostantsiyalardan quvvat olishlari mumkin edi. Biroq, gazli diffuziya zavodlari juda ko'p energiya iste'mol qildi, bu esa boyitilgan uran ishlab chiqarishni ko'paytirishni imkonsiz qildi. Shuning uchun SSSR muqobil texnologiya - gaz sentrifugasini sanoatda qo'llashda kashshof bo'lishi kerak edi.

Gazni sentrifugalash gazsimon uran geksaflorid bilan to'ldirilgan barabanni yuqori tezlikda aylantirishni o'z ichiga oladi. Markazdan qochma kuch ta'sirida og'irroq uran-238 geksaftorid baraban devoriga "bosiladi" va uning o'qida engilroq birikma bo'lgan uran-235 geksaftorid qoladi. Maxsus naychalar yordamida baraban markazidan biroz boyitilgan uranni, chetidan esa bir oz boyitilgan uranni olishingiz mumkin.

Gaz sentrifugasining ishlash diagrammasi

Texnik nuqtai nazardan, hozirgina muhokama qilingan baraban gaz santrifugasining aylanadigan qismi (rotori) hisoblanadi. U vakuumli korpusda to'xtovsiz aylanadi va igna juda bardoshli material - korunddan yasalgan surish podshipnikiga tayanadi. Materialni tanlash ajablanarli emas, chunki rotor tezligi sekundiga 1500 aylanishdan oshishi mumkin - barabandan yuz baravar tezroq. kir yuvish mashinasi. Mo'rt modda bunday ta'sirga dosh berolmaydi. Bundan tashqari, rulman eskirmasligi yoki qulab tushmasligi uchun rotor magnit maydonda osilgan bo'lib, u igna bilan korundga zo'rg'a bosadi. Ushbu texnika, shuningdek, santrifüj qismlarini ishlab chiqarishning yuqori aniqligi uni tez, lekin deyarli jimgina aylantirish imkonini beradi.

Gazsimon diffuziya holatida bo'lgani kabi, bitta sentrifuga dalada jangchi emas. Kerakli darajada boyitish va mahsuldorlikka erishish uchun ular o'n minglab (!) Mashinalardan iborat ulkan kaskadlarga birlashtiriladi. Oddiy qilib aytganda, har bir sentrifuga o'zining ikkita "qo'shnisi" ga ulangan. Rotorning yuqori qismidagi devordan tanlangan uran-235 miqdori kamaytirilgan geksaflorid uran oldingi sentrifuga yuboriladi; va rotorning pastki qismidagi aylanish o'qidan olingan uran-235 ga ozgina boyitilgan gaz keyingi mashinaga o'tadi. Shunday qilib, kerakli sifatli mahsulot olinmaguncha, har bir keyingi bosqichga ko'proq boyitilgan uran etkazib beriladi.

Masofaga cho'zilgan gaz sentrifugalarining kaskadlari

Bugungi kunda markazdan qochma bilan ajratish uranni boyitishning asosiy usuli hisoblanadi, chunki bu texnologiya gazsimon diffuziyaga nisbatan taxminan ellik baravar kam elektr energiyasini talab qiladi. Bundan tashqari, sentrifugalar diffuzion mashinalarga qaraganda kamroq hajmga ega, bu esa ishlab chiqarish hajmini oshirishni osonlashtiradi. Santrifugalash usuli Rossiya, Buyuk Britaniya, Germaniya, Niderlandiya, Yaponiya, Xitoy, Hindiston, Pokiston, Eronda qo'llaniladi; Frantsiya va AQShda gaz sentrifuga texnologiyasiga o'tish deyarli yakunlandi. Boshqacha qilib aytganda, gazsimon diffuziya uchun joy yo'q.

Foydalanish va takomillashtirishning uzoq tarixi tufayli rus gaz santrifüjlari dunyodagi eng yaxshisidir. Yarim asr davomida yuqori tezlikda harakatlanadigan avtomobillarning to'qqiz avlodi paydo bo'ldi, ular asta-sekin kuchliroq va ishonchli bo'ldi. Buning yordamida SSSR AQSh bilan "yadro poygasi" ga muvaffaqiyatli dosh berdi va eng muhim vazifa hal etilgach, erkin imkoniyatlar paydo bo'ldi. Buning samarasida mamlakatimiz nafaqat gaz sentrifugalarini yaratish va ishlab chiqarish, balki uranni tijorat asosida boyitish xizmatlarini ko‘rsatish bo‘yicha ham jahonda yetakchi o‘rinni egalladi.

Bizning gaz sentrifugalarimiz:

An'anaga ko'ra ular yarim metrdan bir metrgacha, diametri o'ndan yigirma santimetrgacha bo'lgan balandlikka ega;

Joyni tejash uchun ular bir-birining ustiga uch-etti qavatda joylashgan;

Ular o'ttiz yilgacha to'xtamasdan ishlashlari mumkin, rekord o'ttiz ikki yil.

Gaz santrifüj rotorining aylanish tezligi shundayki, elektr ta'minoti uzilganidan keyin u taxminan ikki oy davomida inertsiya bilan aylanadi!

Gaz santrifüjlari texnologiyasidagi bum yadro energetikasining faol rivojlanishi bilan bog'liq. Yadro stansiyalari foyda olishga yo'naltirilgan tijorat korxonalaridir va shuning uchun arzon yoqilg'i va shuning uchun arzon boyitish texnologiyalarini talab qiladi. Bu talab asta-sekin gazsimon diffuziyani ko'mdi.

Ammo gazni santrifüjlash o'z yutuqlariga tayanmasligi kerak. So'nggi paytlarda qirq yildan ortiq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan lazerni boyitish usuli haqida tobora ko'proq eshitish mumkin. Ma’lum bo‘lishicha, aniq sozlangan lazer yordamida tanlab ionlashtirish, ya’ni zaryadlangan zarrachalarga, uran-235 birikmalariga aylantirish mumkin. Bunda uran-238 birikmalari ionlanmaydi, zaryadsiz qoladi. Hosil boʻlgan ionlarni neytral molekulalardan kimyoviy yoki fizik vositalar yordamida, masalan, magnit yoki zaryadlangan plastinka (kollektor) bilan tortish orqali oson ajratish mumkin.

Uranni lazer bilan boyitish zavodining mumkin bo'lgan ish diagrammasi

Ko'rinishidan, lazer bilan boyitish juda samarali texnologiya, ammo uning iqtisodiy ko'rsatkichlari hali ham sir bo'lib qolmoqda. Laboratoriya versiyasidan o'tish uchun barcha oldingi urinishlar sanoat foydalanish unumdorligi etarli emasligi va uskunaning qisqa xizmat muddati "toshlarga qulab tushdi". Ayni paytda AQShda bunday ishlab chiqarishni yaratishga yangi urinish amalga oshirilmoqda. Ammo u muvaffaqiyatli bo'lsa ham, savol qoladi iqtisodiy samaradorlik. Boyitish xizmatlari bozori yangi texnologiyani mavjudidan sezilarli darajada arzonroq bo'lsagina qabul qiladi. Ammo gaz sentrifugalari hali o'z imkoniyatlarining chegarasiga etib bormagan. Shu sababli, lazerni boyitishning bevosita istiqbollari juda noaniq bo'lib qolmoqda.

Uranni boyitishning bir qancha boshqa usullari mavjud: termal diffuziya, aerodinamik ajratish, ion jarayoni, lekin ular amalda qo'llanilmaydi.

Uranni boyitish texnologiyalari haqida gap ketganda, ular nafaqat yadro yoqilg'isiga, balki bombaga ham yo'l ochishini unutmaslik kerak. Borgan sari samarali va ixcham ishlab chiqarish quvvatlarini yaratish yadro qurolining tarqalish xavfini keltirib chiqaradi. Aslini olganda, texnologiyaning rivojlanishi bombani yumshoq qilib aytganda, beqaror rejimlar yoki hatto yirik terroristik tashkilotlarga ega bo'lgan davlatlar tomonidan ishlab chiqariladigan vaziyatga olib kelishi mumkin. Va agar gaz diffuziyasi yoki gaz sentrifugasi zavodini e'tiborga olinmasdan qurish qiyin bo'lsa va ularni ishga tushirish katta hajmdagi maxsus materiallar va uskunalarni import qilishni talab qilsa, lazer bilan boyitish amalda maxfiylikni kafolatlaydi. Umuman olganda, mavjud mo'rt dunyo uchun xavf ortib bormoqda.

Uranni boyitish zavodlari boyitilgan uran mahsuloti (EUP) - zarur boyitish darajasiga ega uran geksaftoridini ishlab chiqaradi. U maxsus idishlarga joylashtiriladi va yadro yoqilg'isi ishlab chiqarish zavodlariga yuboriladi. Shu bilan birga, boyitish zavodlari tabiiy urannikidan past bo'lgan 0,3% boyitilgan uran geksaftoridini (DUHF) ham ishlab chiqaradi. Boshqacha aytganda, bu amalda sof uran-238. U qayerdan keladi? Mohiyatan, boyitish jarayoni chiqindi jinslardan qimmatbaho minerallarni ajratishga o'xshaydi. DUHF - bu to'liq bo'lmasa ham, uran-235 chiqarilgan chiqindi jinslarning bir turi. (Uran-238 dan parchalanuvchi izotopni yuz foiz ajratish iqtisodiy nuqtai nazardan foydasizdir). Qancha kamaygan uran geksaflorid ishlab chiqariladi? Bu uranni boyitishning zarur darajasiga bog'liq. Misol uchun, agar u VVER reaktorlari yoqilg'isidagi kabi 4,3% bo'lsa, tabiiy izotopik tarkibga ega bo'lgan o'n kilogramm uran geksaftorididan (0,7% uran-235), atigi bir kilogramm OUP va to'qqiz kilogramm DUHF olinadi. olingan. Bir so'z bilan aytganda, juda ko'p. Boyitish zavodlarining butun faoliyati davomida o'z saytlarida bir yarim million tonnadan ortiq DUHF maxsus konteynerlarda to'plangan, ulardan etti yuz ming tonnaga yaqini Rossiyada. Dunyo ushbu moddaga turlicha munosabatda bo'ladi, ammo DUHF qimmatli strategik xom ashyo ekanligi haqidagi fikr ustunlik qiladi (7-bobga qarang).

Ishlab chiqarish - so'zning yaxshi ma'nosida

Yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish (ishlab chiqarish) boyitilgan uran mahsulotini uran dioksidiga kimyoviy aylantirishdan boshlanadi. Bu jarayon ikki asosiy usulda amalga oshirilishi mumkin. Ulardan birinchisi "ho'l" texnologiya deb ataladi va geksafloridni suvda eritib, ishqor ta'sirida kam eriydigan birikmalarni cho'ktirish va ularni vodorod atmosferasida kaltsiylashdan iborat. Ikkinchi texnologiya - "quruq" - ko'proq afzalroqdir, chunki u suyuq radioaktiv chiqindilarni chiqarmaydi: uran geksaflorid vodorod alangasida yondiriladi.

Ikkala holatda ham uran dioksidi kukuni olinadi, u kichik tabletkalarga bosiladi va ularga kuch berish uchun pechlarda taxminan 1750 o C haroratda sinterlanadi - oxir-oqibat, planshetlar yuqori harorat va harorat sharoitida "ishlashi" kerak bo'ladi. radiatsiya. Keyin planshetlar olmos asboblari yordamida silliqlash mashinalarida qayta ishlanadi. Ushbu bosqich zarur, chunki planshetning o'lchamlari va uning sirtining sifati juda aniq saqlanishi kerak. Alohida pellet ishlab chiqarishdagi kamchiliklar reaktorning issiqlik kengayishi paytida yoqilg'ining shikastlanishiga va buning natijasida atom elektr stantsiyasida radiatsiyaviy vaziyatning yomonlashishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun barcha uran dioksidi tabletkalari ehtiyotkorlik bilan nazoratdan o'tadi va keyin maxsus qutiga tushadi, u erda mashina ularni kichik niobiy qo'shilgan sirkoniydan tayyorlangan naychalarga joylashtiradi.

Palaflar bilan to'ldirilgan trubka yonilg'i elementi yoki qisqacha aytganda, yonilg'i elementi deb ataladi. Keyin korroziy gazlarni olib tashlash uchun yonilg'i tayog'i evakuatsiya qilinadi, ya'ni havo trubadan "so'riladi", inert gaz - sof geliy bilan to'ldiriladi va payvandlanadi. Yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish jarayonining oxirgi bosqichi - yonilg'i tayoqlarini yonilg'i majmuasiga (FA) spacer panjaralari yordamida yig'ish. Ular strukturaning mustahkam bo'lishini va yonilg'i tayoqlarining bir-biriga tegmasligini ta'minlash uchun kerak. Aks holda, qobiq aloqa nuqtasida yonib ketishi mumkin va yoqilg'i ochiq bo'ladi va suv bilan aloqa qiladi, bu esa mutlaqo istalmagan.

Yadro yoqilg'isini ishlab chiqarishdagi operatsiyalar ketma-ketligi

Spacer panjaralari

Shunday qilib, yonilg'i yig'indisi sirkoniy yonilg'i tayoqlarining "to'plami" bo'lib, uning ichida yadro yoqilg'isi - parchalanuvchi izotop bilan boyitilgan uran dioksidi mavjud. Ushbu materiallarni tanlashni tushuntirish kerak. Yadro reaktorida yonilg'i agregati yuqori harorat va kuchli ionlashtiruvchi nurlanish oqimiga ta'sir qiladi, shuningdek, bosim ostida tashqaridan juda issiq suv bilan yuviladi. Shuning uchun yadro yoqilg'isi elementlari kimyoviy va radiatsiyaviy qarshilikka ega bo'lishi, issiqlikni yaxshi o'tkazishi va qizdirilganda juda kam kengayishi kerak, aks holda yonilg'i elementi qoplamasida yoriq paydo bo'lishi mumkin. Uran dioksidi va sirkoniy bu talablarni qondiradi. Shunga qaramay, yana bir bor eslatib o'tish kerakki, uran dioksidi planshetlari yonilg'i tayoqchalari ichida joylashgan va suv bilan faqat yonilg'i tayoqchasi qoplamasi orqali aloqa qiladi, lekin to'g'ridan-to'g'ri emas. Sovutgich bilan to'g'ridan-to'g'ri ta'sir o'tkazish juda istalmagan va faqat tsirkonyum qobiqlari vayron bo'lganda - masalan, ularda yoriqlar paydo bo'lganda paydo bo'ladi. Bunday holda, yadro yoqilg'isi tarkibidagi uranning radioaktiv parchalanish mahsulotlari suvda eriy boshlaydi, bu uning radioaktivligining oshishiga va atom elektr stantsiyasida radiatsiyaviy vaziyatning yomonlashishiga olib keladi. Shu sababli, yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish aniqlik va doimiy monitoringni talab qiladigan murakkab va juda aniq ishdir.

Radiatsiya nuqtai nazaridan, yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish alohida xavf tug'dirmaydi. Xavf ruda qazib olishdan ham pastroq, chunki tozalash jarayoni urandan barcha bog'liq radioaktiv moddalarni olib tashlaydi.

Biroq, boyitilgan uran bilan ishlaganda, kritik massa to'planishi va natijada, 2-bobda muhokama qilingan o'z-o'zini ushlab turadigan zanjirli reaktsiya paydo bo'lishi mumkin. Bu xatolik, ish qoidalarini buzish natijasida yuzaga kelishi mumkin. , yoki hatto tasodifan. Dunyoda jami oltmishta shunday baxtsiz hodisalar ro'yxatga olingan, ulardan o'ttiz uchtasi AQShda va o'n to'qqiztasi SSSRda/Rossiyada. Mana, maishiy voqealarning ikkita misoli.

1961 yil 14 iyul, Sibir kimyo zavodi (boyitish ishlab chiqarish). Vakuum nasosining kengaytirish idishida joylashgan neftda yuqori boyitilgan geksaftorid (22,6%) bilan uran geksaftoridining to'planishi natijasida kritik massa hosil bo'lishi. Zanjirli reaktsiya bilan birga kelgan radiatsiya portlashi natijasida operator sezilarli darajada nurlanish dozasini oldi va nisbatan engil shaklda bo'lsa ham, nurlanish kasalligiga chalingan.

1997 yil 15 may. Novosibirsk kimyoviy kontsentratlar zavodi (yadro yoqilg'isi ishlab chiqarish). Eritmalarni yig'ish uchun ikkita qo'shni idish tubida ularning deformatsiyasi tufayli yuqori darajada boyitilgan (90%) uran cho'kindisining to'planishi natijasida tanqidiy massa hosil bo'lishi. Yaxshiyamki, radiatsiya dozalari ahamiyatsiz edi.

Xulosa nima? Boyitilgan uranga juda ehtiyotkorlik bilan munosabatda bo'lish, barcha xavfsizlik talablariga rioya qilish va ular aytganidek, "shu jumladan, sizning boshingiz", ya'ni yuzaga kelishi mumkin bo'lgan xavflarni oldindan hisoblash kerak.

Xulosa qilib aytganda, biz ishlatiladigan yoqilg'i agregatlarining taxminiy parametrlarini berishimiz mumkin Rossiya atom elektr stantsiyalari VVER-1000 reaktorlari bilan.

Yoqilg'i pelleti balandligi 9 dan 12 millimetrgacha va diametri 7,6 millimetr bo'lgan silindrdir. Uran dioksididan iborat bo'lib, uning boyitish darajasi 3,3 dan 5,0% gacha.

Granulalar uzunligi taxminan to'rt metr va diametri 9,1 mm bo'lgan 1% niobiy o'z ichiga olgan tsirkoniydan tayyorlangan yonilg'i tayoqchasiga joylashtiriladi. Yoqilg'i elementining devor qalinligi atigi 0,65 mm, shuning uchun bu uzunlikda u juda ehtiyotkorlik bilan ishlashni talab qiladi. Yoqilg'i elementi granulalar bilan to'liq to'ldirilmagan: granulalar qatlamining balandligi taxminan 3,5 metrni tashkil qiladi va ularning umumiy massasi taxminan 1,6 kilogrammni tashkil etadi, uran-235 62 grammni egallaydi.

Yoqilg'i agregati (FA) 12-15 oraliq panjara yordamida 312 ta yonilg'i tayoqchasidan yig'iladi. Yoqilg'i yig'ilishining balandligi deyarli 4,6 metrga etadi, og'irligi esa 760 kg. Shu bilan birga, uran dioksidining massasi taxminan yarim tonnani tashkil etadi, qolgan qismi zirkonyum va boshqa metallardir. Yuqoridan qaralganda, yig'ilish yuz o'lchami 235 millimetr bo'lgan olti burchakli. Har bir to'plamda neytronlarni yaxshi singdiruvchi element bo'lgan bor karbidini o'z ichiga olgan reaktorni boshqarish rodlari uchun 19 ta kanal mavjud.

Reaktorda 163 ta yoqilg'i majmuasi mavjud bo'lib, u 80 tonna uran dioksidiga to'g'ri keladi, bu reaktorning 4 yillik ishlashi uchun etarli.

Har xil turdagi reaktorlar uchun yoqilg'i yig'ish variantlari

Mumkin variantlar

Shunday qilib, atom elektr stantsiyalari uchun eng keng tarqalgan yoqilg'i pelletlangan uran dioksidi bo'lib, unda uran bo'linadigan izotop (uran-235) bilan boyitilgan. Biroq, yadro yoqilg'isining boshqa turlari ham mavjud.

Uran dioksididan keyin eng keng tarqalgani MOX yoqilg'isi sifatida tanilgan aralash oksidli yoqilg'idir. Hozirda asosan uran va plutoniy-239 oksidlari aralashmasidan iborat MOX yoqilg'isi ishlab chiqariladi. Ushbu yoqilg'i "yadro poygasi" paytida to'plangan qurol darajasidagi plutoniy-239 ning ortiqcha miqdorini elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatishga imkon beradi.

Uran metalli yadro yoqilg'isi sifatida ham ishlatilishi mumkin. Uning afzalliklari yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va bo'linadigan yadrolarning maksimal kontsentratsiyasi - yoqilg'ida oddiygina boshqa elementlar yo'q. Shu bilan birga, uran metall sifatida dioksidga nisbatan radiatsiya, kimyoviy va issiqlikka chidamliligi yomonroq, shuning uchun u sof shaklda juda kam qo'llaniladi. Metall yoqilg'ining parametrlarini yaxshilash uchun uranga ozgina molibden, alyuminiy, kremniy va sirkoniy qo'shiladi. Bugungi kunda uran metalli va uning qotishmalari faqat tadqiqot reaktorlarida qo'llaniladi.

Uran dioksidi o'rniga uran nitridi, ya'ni uning azot bilan birikmasidan foydalanish mumkin. Nitrid yoqilg'isi dioksid yoqilg'isi bilan solishtirganda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga va taqqoslanadigan erish nuqtasiga (2855 o C) ega. Uran nitridi so'nggi reaktorlar uchun istiqbolli yoqilg'i hisoblanadi. Mamlakatimizda nitrid yoqilg'isiga katta e'tibor beriladi, chunki u tez neytron reaktorlarining keyingi avlodida qo'llanilishi rejalashtirilgan.

Uran uglerod-karbidlar bilan birikmalar hosil qilishga qodir. Karbidlarni reaktorlar uchun yoqilg'i sifatida ishlatish imkoniyati o'tgan asrning 60-70-yillarida jadal o'rganilgan. Biroq, so'nggi yillarda plastinka yonilg'i elementlari va mikroyonilg'i elementlarining rivojlanishi tufayli ushbu turdagi yoqilg'iga qiziqish yana paydo bo'ldi. Karbidlarning ijobiy xususiyatlari - yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi, yuqori erish nuqtasi, yuqori qattiqlik, kimyoviy va termal barqarorlik, shuningdek, mikroyonilg'i elementlari uchun ayniqsa muhim bo'lgan keramik qoplamalar bilan muvofiqligi. Uran karbid yoqilg'isi yangi avlod reaktorlarining ayrim turlari, xususan, gaz bilan sovutilgan tez reaktorlar uchun maqbul variant bo'lishi mumkin.

Shunga qaramay, Yerdagi reaktorlarning katta qismi uran dioksididan tayyorlangan yadro yoqilg'isida ishlaydi. An’ananing kuchi, ta’bir joiz bo‘lsa.

Rossiya yoqilg'i aylanishi

Endi tog'-kon va qayta ishlash sanoatining ishlash xususiyatlari bilan tanishib chiqqandan so'ng, bizning mahalliy yoqilg'i aylanish tarixi va hozirgi holatiga qisqacha nazar tashlasak arziydi. Biz, albatta, uran qazib olishdan boshlashimiz kerak.

Dastlab uran rudalari mahalliy olimlarni faqat radiy manbai sifatida qiziqtirgan. 1900 yilda professor I.A. Antipov Sankt-Peterburg Mineralogiya jamiyati yig‘ilishida Farg‘onadan, Tyuya-Muyun tog‘ tizmasidan olib kelingan namunalarda uran mineralining topilganligi haqida ma’ruza qildi. Keyinchalik bu mineral tyuyamunit nomini oldi. 1904 yilda ushbu konda qidiruv ishlari boshlandi, 1908 yilda Sankt-Peterburgda uran rudasini qayta ishlovchi tajriba zavodi qurildi, 1913 yilda Tyuyamuyun radiy qazib olish bo'yicha xalqaro aksiyadorlik jamiyati tashkil etildi.

Birinchi jahon urushi boshlanganda, konda ish deyarli to'xtadi va faqat 1922 yilda Tyuya-Muyunga sakkiz mutaxassisdan iborat ekspeditsiya yuborildi. Shuningdek, 1922 yilda, inqilobdan keyingi og'ir sharoitlarda, basmachi to'dalari tomonidan o'ralgan holda, sanoat rudalarini qayta tiklash mumkin edi. Bu 1936 yilgacha davom etdi, ikki yuz metr chuqurlikdagi mo'l-ko'l er osti suvlari konning rivojlanishini to'xtatdi. Biroq, bu muammo jiddiy bo'lib qolmadi, chunki Uxta daryosidagi "Suv ​​baliqchiligi" da radiy ishlab chiqarish yo'lga qo'yilgan - radioaktiv metal er osti sho'r suvlaridan olingan. Uranning o'zi o'sha yillarda hech kimni unchalik qiziqtirmasdi, chunki u sanoatda deyarli ishlatilmagan.

Uran konlariga qiziqishning yangi o'sishi 1940-yillarning boshlarida, SSSR Qo'shma Shtatlar tomonidan yuzaga kelgan yadroviy tahdidga javob berish zarurati bilan duch kelganida, ya'ni mahalliy yadro qurolini yaratish zarurati tug'ilganda sodir bo'ldi.

Birinchi Sovet atom bombasi uchun uran butun mamlakat bo'ylab va undan tashqarida asta-sekin to'plangan. 1943 yilda Tojikistondagi Taboshar konida zamonaviy standartlarga ko'ra uran qazib olish boshlandi, unumdorligi yiliga atigi 4 tonna uran tuzi edi. Bundan tashqari, P.Ya.ning xotiralariga ko'ra. SSSR birinchi geologiya vaziri Antropovning so'zlariga ko'ra, "Pomir tog' yo'llari bo'ylab qayta ishlash uchun uran rudalari eshak va tuyalarda qoplarda tashilgan. O‘shanda na yo‘llar, na tegishli jihozlar yo‘q edi”.

1944-1945 yillarda Yevropa fashistlardan ozod bo‘lgach, SSSR Bolgariyadagi Goten konidan, Chexoslovakiyaning Jachimov konlaridan va Germaniya Saksoniya konlaridan uran rudalariga ega bo‘ldi. Bundan tashqari, 1946 yilda Tyuya-Muyunskiy koni qayta ishga tushirildi, ammo u umumiy ishga alohida hissa qo'shmadi.

1950-yillarda Lermontovskiyning sa'y-harakatlari bilan ishlab chiqarish birlashmasi"Almaz" Beshtau va Bik tog'laridagi konlarda uran qazib olishni boshladi ( Stavropol viloyati). Ayni paytda ular Janubiy Qozog‘iston va O‘rta Osiyo konlarini o‘zlashtira boshladilar.

1991 yildan keyin o'zlashtirilgan konlarning ko'pchiligi Rossiya chegaralaridan tashqarida, mustaqil davlatlarda tugadi. Shu paytdan boshlab Priargunskiy sanoat kon-kimyo birlashmasida (Trans-Baykal o'lkasi) asosiy uran qazib olish shaft usuli yordamida amalga oshiriladi. Bundan tashqari, quduqni in-situ yuvish texnologiyasidan foydalanadigan ikkita korxona - Xiagda (Buryatiya Respublikasi) va Dalur (Qo'rg'on viloyati) asta-sekin kuchayib bormoqda. Yakutiyada ishlab chiqarish quvvatlarini loyihalash ishlari olib borilmoqda. Shuningdek, qazib olish uchun istiqbolli hududlar mavjud - Transbaykal, G'arbiy Sibir, Shimoliy Yevropa...

Rossiya tasdiqlangan uran zaxiralari bo'yicha dunyoda uchinchi o'rinda turadi.

Rossiyaning uran qazib olish korxonalari Rosatomga tegishli ARMZ Uran xoldingi (www.armz.ru) tomonidan boshqariladi, biroq Davlat korporatsiyasi xorijiy aktivlarni ham nazorat qiladi. xalqaro kompaniya Uranium One Inc. (www.uranium1.com). Ushbu ikki tashkilotning faoliyati tufayli Rosatom uran birikmalarini ishlab chiqarish bo'yicha dunyoda uchinchi o'rinni egalladi.

Tabiiy uran ishlab chiqarish bo'yicha jahon bozoridagi vaziyat (2014)

Uranni qayta ishlash, konvertatsiya qilish va boyitish, shuningdek, yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish uchun tog'-kon sanoati korxonalarining butun majmuasi egallaydi. Ularning aksariyati 1950 va 1950 yillarga to'g'ri keladi, bu yadro qurollarining faol to'planishi davri. Bugun ular sof tinch sanoat – atom energetikasi uchun mehnat qilib, xorijiy kompaniyalarga o‘z xizmatlarini ko‘rsatmoqda.

Rossiyada to'rtta boyitish zavodi mavjud bo'lib, ulardan ba'zilari uran birikmalarini yakuniy tozalash (tozalash) va ftorlash (konversiyalash) bo'yicha operatsiyalarni ham amalga oshiradi.

Sverdlovsk-44-da D-1 uranni boyitish uchun birinchi gaz diffuziya zavodi 1949 yil noyabr oyida ishlay boshladi. Dastlab, uning mahsulotlarini Sverdlovsk-45 (Lesnoy) shahridagi bo'lajak Elektroximpribor zavodining SU-20 o'rnatishida yanada boyitish kerak edi, ammo bir necha yil o'tgach, D-1 o'z-o'zidan bardosh bera boshladi va o'sishni boshladi. Va 1967 yildan boshlab, diffuziya kaskadlarini santrifüj kaskadlari bilan almashtirish boshlandi. Bugungi kunda demontaj qilingan D-1 o'rnida uranni boyitish bo'yicha dunyodagi eng yirik korxona - Ural elektrokimyo zavodi (Novouralsk, Sverdlovsk viloyati) joylashgan.

1953 yilda Tomsk-7da kelajakdagi Sibir kimyo zavodi (Seversk, Tomsk viloyati) ishlay boshladi, u 1973 yildan boshlab asta-sekin gaz sentrifuga texnologiyasiga o'tishni boshladi. Birinchi boyitilgan uran Angarsk elektroliz kimyo zavodidan (Angarsk, Irkutsk viloyati) 1957 yilda olingan va diffuziya apparatlarini sentrifugalar bilan almashtirish 1985 yilda boshlangan. Nihoyat, 1962 yil Krasnoyarsk-45 (hozirgi Zelenogorsk, Krasnoyarsk o'lkasi) da Elektrokimyo zavodi ishga tushirilgan yil bo'ldi. Bir necha yil o'tgach, u erda birinchi sentrifugalar o'rnatildi.

Bu qisqacha xulosa, albatta, o‘sha og‘ir davr haqiqatlarini aks ettirmaydi. Garchi yopiq shaharlarning yashirin, "raqamli" nomlaridan va o'simliklarning noaniq nomlaridan Sovet Ittifoqi o'zining boyitish sirlarini ehtiyotkorlik bilan saqlaganligini tushunish mumkin. Biroq, asosiy ishlab chiqarish ob'ektlarining joylashuvi Amerika razvedkasiga ma'lum bo'ldi. Ammo u, ular aytganidek, gaz santrifüj texnologiyasiga faol o'tishni sog'indi. Ehtimol, bu bizning raqobatchilarimizning biroz xotirjamligiga sabab bo'ldi: SSSRda yanada samarali va samarali texnologiya joriy etilayotganini bilmagan holda, davlatlar dastlab tanlangan usulga - gazli diffuziyaga yopishib olishdi. Shubhasiz, hozirgi vaziyat Sovet Ittifoqining qo'lida o'ynadi va tezda yadroviy paritetga erishishga imkon berdi. Shu bilan birga, sovet olimlari va muhandislarining yuqori samarali gaz sentrifugalarini yaratish bo'yicha ilg'or ishlanmalari behuda ketmadi, bu Rossiyani uranni boyitish va sentrifuga ishlab chiqarish bo'yicha jahon bozorida yetakchi o'ringa olib chiqdi.

To'rtta zavoddan boyitilgan uran mahsuloti Mashinasozlik zavodiga (Elektrostal, Moskva viloyati) va Novosibirsk kimyoviy kontsentratlar zavodiga (shu nomdagi Novosibirsk viloyati), yadro yoqilg'isi ishlab chiqarishning to'liq tsikli amalga oshiriladi. Yoqilg'i tayoqlari uchun sirkoniy va yoqilg'i yig'ish uchun boshqa konstruktiv materiallar Chepetsk mexanika zavodi (Glazov, Udmurt Respublikasi) tomonidan etkazib beriladi - bu Rossiyadagi yagona va dunyoda sirkoniy mahsulotlarini ishlab chiqaradigan uchinchi korxona.

Ishlab chiqarilgan yoqilg'i agregatlari Rossiya va xorijiy atom elektr stantsiyalariga etkazib beriladi va boshqa maqsadlar uchun reaktorlarda ham qo'llaniladi.

Uranni qayta ishlash, konvertatsiya qilish va boyitish, yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish, gaz sentrifugalarini ishlab chiqarish korxonalari, shuningdek, loyiha va tadqiqot tashkilotlari Rosatomning TVEL yoqilg'i kompaniyasi (www.tvel.ru) tarkibida birlashtirilgan.

Ushbu kompaniya va unga a'zo korxonalarning ko'p yillik muvaffaqiyatli faoliyati natijasida "Rosatom" uranni boyitish sohasida eng yirik xizmat ko'rsatuvchi provayderlar ro'yxatini ishonchli tarzda egallab turibdi (jahon bozorining 36%).

Angarskda yadroviy yoqilg'i banki mavjud - uranni erkin bozorda sotib olish imkoniyatidan negadir mahrum bo'lgan mamlakat sotib olishi mumkin bo'lgan kafolat zaxirasi. Bu zahiradan yangi yadro yoqilg‘isi ishlab chiqarish va atom energetika sanoatining uzluksiz ishlashini ta’minlash imkoniyatiga ega bo‘ladi.

Rosatomning global yadro yoqilg'isi bozoridagi ulushi 17% ni tashkil etadi, buning natijasida Yerdagi har oltinchi quvvatli reaktor TVEL sinfidagi yoqilg'i bilan to'ldiriladi. Yetkazib berish Vengriya, Slovakiya, Chexiya, Bolgariya, Ukraina, Armaniston, Finlyandiya, Hindiston va Xitoyga boradi.

Uranni boyitish bo'yicha jahon bozorining yuqori qismi (2015 yil), quyida - jahon yoqilg'i ishlab chiqarish bozori (2015 yil)

Ochiqmi yoki yopiqmi?

Ta'kidlash joizki, ushbu bobda tadqiqot reaktorlari uchun yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish, shuningdek, yadroviy suv osti kemalari va muzqaymoqlarga o'rnatilgan reaktorlar muhokama qilinmagan. Butun muhokama atom elektr stantsiyalarida ishlatiladigan yadro yoqilg'isiga bag'ishlandi. Biroq, bu tasodifan amalga oshirilmadi. Gap shundaki, atom elektr stantsiyalari va, masalan, atom suv osti kemalari uchun yoqilg'i ishlab chiqarish ketma-ketligi o'rtasida oddiygina tub farqlar yo'q. Albatta, texnologiyada kema va tadqiqot reaktorlarining o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'liq og'ishlar bo'lishi mumkin. Masalan, birinchisi kichik o'lchamli va shu bilan birga juda kuchli bo'lishi kerak - bu muzqaymoq va bundan tashqari, manevrli yadro suv osti kemasi uchun mutlaqo tabiiy talab. Kerakli ko'rsatkichlarga uranni boyitishni ko'paytirish, ya'ni parchalanuvchi yadrolar kontsentratsiyasini oshirish orqali erishish mumkin - keyin kamroq yoqilg'i kerak bo'ladi. Ular aynan shunday qilishadi: kema reaktorlari uchun yoqilg'i sifatida ishlatiladigan uranni boyitish darajasi 40% atrofida (loyihaga qarab, u 20 dan 90% gacha bo'lishi mumkin). Tadqiqot reaktorlarida umumiy talab - maksimal neytron chiqishiga erishish va reaktordagi neytronlar soni ham bo'linadigan yadrolar soniga bevosita bog'liq. Shu sababli, ilmiy tadqiqotlar uchun mo'ljallangan qurilmalarda, ba'zan atom elektr stansiyasi reaktorlari yoqilg'isiga qaraganda, uran-235 miqdori ancha yuqori bo'lgan yuqori boyitilgan uran ishlatiladi. Ammo bu boyitish texnologiyasini o'zgartirmaydi.

Reaktorning konstruktsiyasi yoqilg'ining kimyoviy tarkibini va yonilg'i tayog'i tayyorlangan materialni aniqlashi mumkin. Hozirgi vaqtda yoqilg'ining asosiy kimyoviy shakli uran dioksididir. Yoqilg'i tayoqlariga kelsak, ular asosan tsirkoniydir, ammo, masalan, BN-600 tez neytron reaktori uchun yoqilg'i tayoqlari zanglamaydigan po'latdan yasalgan. Bu suyuq natriyning BN reaktorlarida sovutish suvi sifatida ishlatilishi bilan bog'liq bo'lib, unda sirkoniy zanglamaydigan po'latdan tezroq parchalanadi (korroziyalanadi). Biroq, yadro yoqilg'isini ishlab chiqarish jarayonining mohiyati bir xil bo'lib qolmoqda - uran dioksidi kukuni boyitilgan uran mahsulotidan sintezlanadi, u planshetlarga bosiladi va sinterlanadi, planshetlar yonilg'i tayoqchalariga joylashtiriladi va yoqilg'i tayoqchalari yoqilg'iga yig'iladi. yig'ilishlar (FA).

Bundan tashqari, agar biz turli mamlakatlarning yadroviy yoqilg'i aylanishini ko'rib chiqsak, masalan, Rossiyada uran birikmalari konversiya paytida to'g'ridan-to'g'ri molekulyar ftor bilan ftorlanadi va chet elda ular birinchi navbatda gidroflorik kislota bilan, keyin esa ftor bilan ishlov beriladi. Farqni "ochish" rudasi, sorbentlar va ekstraktorlar uchun eritmalarning kimyoviy tarkibida topish mumkin; Jarayonlarning parametrlari farq qilishi mumkin ... Lekin bu yadro yoqilg'i aylanishining sxemasini o'zgartirmaydi. Asosiy farq faqat uning ochiq (ochiq) va yopiq (yopiq) versiyalari o'rtasida: birinchi holda, atom elektr stantsiyasida "ishlagandan" keyin yoqilg'i shunchaki chuqur omborda atrof-muhitdan ajratiladi, ikkinchisida esa u. qimmatli komponentlarni olish uchun qayta ishlanadi (7-bobga qarang). Rossiya yopiq tsiklni amalga oshiruvchi kam sonli davlatlardan biridir.

Rosatomning TVEL yoqilg'i kompaniyasining rolini ko'rsatadigan yopiq yoqilg'i aylanishiga misol

Atom elektr stantsiyasi yoki qisqacha AES - bu boshqariladigan yadro reaktsiyasi paytida ajralib chiqadigan energiyadan foydalangan holda elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan texnik tuzilmalar majmuasidir.

40-yillarning ikkinchi yarmida, 1949 yil 29 avgustda sinovdan o'tgan birinchi atom bombasini yaratish bo'yicha ishlar tugagunga qadar, sovet olimlari atom energiyasidan tinch maqsadlarda foydalanish bo'yicha birinchi loyihalarni ishlab chiqishga kirishdilar. Loyihalarda asosiy e'tibor elektr energiyasiga qaratildi.

1950 yil may oyida Kaluga viloyati Obninskoye qishlog'i yaqinida dunyodagi birinchi atom elektr stantsiyasining qurilishi boshlandi.

Elektr energiyasi birinchi marta 1951-yil 20-dekabrda AQShning Aydaho shtatida yadroviy reaktor yordamida ishlab chiqarilgan.

Funktsionalligini tekshirish uchun generator to'rtta akkor chiroqqa ulangan, ammo lampalar yonib ketishini kutmagan edim.

Shu paytdan boshlab insoniyat atom reaktori energiyasidan elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun foydalana boshladi.

Birinchi atom elektr stansiyalari

1954 yilda 5 MVt quvvatga ega dunyodagi birinchi atom elektr stansiyasining qurilishi yakunlandi va 1954 yil 27 iyunda ishga tushirildi va ishlay boshladi.

1958 yilda 100 MVt quvvatga ega Sibir atom elektr stansiyasining 1-navbati ishga tushirildi.

Beloyarsk sanoat atom elektr stantsiyasining qurilishi ham 1958 yilda boshlangan. 1964 yil 26 aprelda 1-bosqich generatori iste'molchilarni tok bilan ta'minladi.

1964 yil sentyabr oyida 1-agregat ishga tushirildi Novovoronej AES quvvati 210 MVt. 350 MVt quvvatga ega ikkinchi blok 1969 yil dekabr oyida ishga tushirilgan.

1973 yilda Leningrad atom elektr stansiyasi ishga tushirildi.

Boshqa mamlakatlarda 1956 yilda Kalder Xollda (Buyuk Britaniya) 46 MVt quvvatga ega birinchi sanoat atom elektr stansiyasi ishga tushirilgan.

1957 yilda Shipportportda (AQSh) 60 MVt quvvatga ega atom elektr stansiyasi ishga tushdi.

Atom energiyasini ishlab chiqarish bo'yicha jahon yetakchilari:

1. AQSh (yiliga 788,6 mlrd. kVt/soat),
2. Frantsiya (yiliga 426,8 mlrd. kVt/soat),
3. Yaponiya (yiliga 273,8 mlrd. kVt/soat),
4. Germaniya (yiliga 158,4 mlrd. kVt/soat),
5. Rossiya (yiliga 154,7 mlrd. kVt/soat).

AES tasnifi

Atom elektr stantsiyalarini bir necha turlarga bo'lish mumkin:

Reaktor turi bo'yicha

• Yoqilg'i atomlarining yadrolari tomonidan neytronlarni singdirish ehtimolini oshirish uchun maxsus moderatorlardan foydalanadigan termal neytron reaktorlari
• Yengil suv reaktorlari
• Og'ir suv reaktorlari
• Tez reaktorlar
• Subkritik reaktorlardan foydalanish tashqi manbalar neytronlar
• Termoyadroviy reaktorlar

Chiqarilgan energiya turi bo'yicha

1. Atom elektr stantsiyalari (AES) faqat elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan
2. Elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqaradigan yadroviy issiqlik va elektr stantsiyalari (CHP)

Rossiyada joylashgan atom elektr stantsiyalarida isitish moslamalari mavjud bo'lib, ular tarmoq suvini isitish uchun zarurdir.

Atom elektr stantsiyalarida ishlatiladigan yoqilg'i turlari

Atom elektr stantsiyalarida bir nechta moddalardan foydalanish mumkin, buning natijasida atom elektr energiyasini ishlab chiqarish mumkin; zamonaviy AES yoqilg'isi - uran, toriy va plutoniy.

Toriy yoqilg'isi bugungi kunda bir qator sabablarga ko'ra atom elektr stantsiyalarida ishlatilmaydi.

Birinchidan, yonilg'i elementlariga, qisqartirilgan yonilg'i elementlariga aylantirish qiyinroq.

Yoqilg'i tayoqchalari - bu yadro reaktoriga joylashtirilgan metall quvurlar. Ichkarida

Yoqilg'i elementlari radioaktiv moddalarni o'z ichiga oladi. Ushbu quvurlar yadro yoqilg'isini saqlash uchun mo'ljallangan.

Ikkinchidan, toriy yoqilg'isidan foydalanish atom elektr stantsiyalarida foydalanishdan keyin uni murakkab va qimmat ishlov berishni talab qiladi.

Plutoniy yoqilg'isi ham atom energetikasida ishlatilmaydi, chunki bu modda juda murakkab kimyoviy tarkibga ega, to'liq va xavfsiz foydalanish tizimi hali ishlab chiqilmagan.

Uran yoqilg'isi

Atom elektr stantsiyalarida energiya ishlab chiqaradigan asosiy modda urandir. Bugungi kunda uran bir necha usulda qazib olinadi:

• ochiq usulda qazib olish
• minalarda qulflangan
• er osti yuvish, shaxta burg'ulash yordamida.

Minani burg'ulash yordamida er osti yuvish er osti quduqlariga sulfat kislota eritmasini joylashtirish orqali amalga oshiriladi, eritma uran bilan to'yingan va yana pompalanadi.

Dunyodagi eng katta uran zaxiralari Avstraliya, Qozog'iston, Rossiya va Kanadada joylashgan.

Eng boy konlar Kanada, Zair, Fransiya va Chexiyada joylashgan. Bu mamlakatlarda bir tonna rudadan 22 kilogrammgacha uran xomashyosi olinadi.

Rossiyada bir tonna rudadan bir yarim kilogrammdan sal ko'proq uran olinadi. Uran qazib olish joylari radioaktiv emas.

O'zining sof shaklida bu modda odamlar uchun unchalik xavfli emas, uranning tabiiy parchalanishi paytida hosil bo'lgan radioaktiv rangsiz gaz radon kattaroq xavf hisoblanadi.

Uran tayyorlash

Uran atom elektr stansiyalarida ruda shaklida ishlatilmaydi, ruda reaksiyaga kirishmaydi. Atom elektr stantsiyalarida urandan foydalanish uchun xom ashyo kukunga - uran oksidiga qayta ishlanadi va undan keyin uran yoqilg'isiga aylanadi.

Uran kukuni metall "planshetlar" ga aylanadi - u kun davomida 1500 darajadan yuqori haroratda pishiriladigan mayda toza idishlarga bosiladi.

Aynan mana shu uran granulalari yadro reaktorlariga kirib, u yerda ular bir-biri bilan oʻzaro taʼsir qila boshlaydi va pirovardida odamlarni elektr energiyasi bilan taʼminlaydi.

Bir yadroviy reaktorda bir vaqtning o'zida 10 millionga yaqin uran pelletlari ishlaydi.

Uran granulalarini reaktorga joylashtirishdan oldin ular tsirkoniy qotishmalaridan yasalgan metall quvurlarga - yonilg'i elementlariga joylashtiriladi; quvurlar bir-biriga bog'langan bo'lib, yonilg'i agregatlari - yonilg'i agregatlarini hosil qiladi.

Aynan yonilg'i yig'inlari atom elektr stantsiyasining yoqilg'isi deb ataladi.

Atom elektr stansiyasi yoqilg'isini qanday qayta ishlaydi?

Urandan bir yil foydalanishdan keyin yadro reaktorlari uni almashtirish kerak.

Yoqilg'i elementlari bir necha yil davomida sovutiladi va maydalash va eritish uchun yuboriladi.

Kimyoviy qazib olish natijasida uran va plutoniy ajralib chiqadi, ular qayta ishlatiladi va yangi yadro yoqilg'isini olish uchun ishlatiladi.

Uran va plutoniyning parchalanish mahsulotlari ionlashtiruvchi nurlanish manbalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, ular tibbiyot va sanoatda qo'llaniladi.

Ushbu manipulyatsiyalardan keyin qolgan hamma narsa isitish uchun o'choqqa yuboriladi, shisha bu massadan tayyorlanadi, bunday shisha maxsus saqlash joylarida saqlanadi.

Shisha ommaviy foydalanish uchun qoldiqlardan tayyorlanmaydi, shisha radioaktiv moddalarni saqlash uchun ishlatiladi.

Atrof-muhitga zarar etkazadigan radioaktiv elementlarning qoldiqlarini shishadan ajratib olish qiyin. Yaqinda paydo bo'ldi yangi yo'l radioaktiv chiqindilarni utilizatsiya qilish.

Qayta ishlangan yadro yoqilg'isi qoldiqlarida ishlaydigan tezkor yadro reaktorlari yoki tez neytron reaktorlari.

Olimlarning fikricha, hozirda omborxonalarda saqlanayotgan yadro yoqilg‘isi qoldiqlari tez neytron reaktorlarini 200 yil davomida yoqilg‘i bilan ta’minlashga qodir.

Bundan tashqari, yangi tez reaktorlar uran 238 dan tayyorlangan uran yoqilg'isida ishlashi mumkin; bu modda oddiy atom elektr stantsiyalarida ishlatilmaydi, chunki Bugungi atom elektr stansiyalari uchun 235 va 233 uranni qayta ishlash osonroq, ulardan tabiatda oz narsa qolgan.

Shunday qilib, yangi reaktorlar ilgari ishlatilmagan 238 ta uranning ulkan konlaridan foydalanish imkoniyatidir.

Atom elektr stansiyalarining ishlash printsipi

Ikki pallali bosimli suv reaktoriga (VVER) asoslangan atom elektr stantsiyasining ishlash printsipi.

Reaktor yadrosida chiqarilgan energiya asosiy sovutish suviga o'tkaziladi.

Turbinalarning chiqishida bug 'kondensatorga kiradi, u erda rezervuardan keladigan katta miqdordagi suv bilan sovutiladi.

Bosim kompensatori juda murakkab va og'ir tuzilma bo'lib, u sovutish suvining termal kengayishi tufayli yuzaga keladigan reaktorning ishlashi paytida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan bosim o'zgarishlarini tenglashtirishga xizmat qiladi. 1-konturdagi bosim 160 atmosferaga yetishi mumkin (VVER-1000).

Turli reaktorlarda sovutish suvi sifatida suvdan tashqari, erigan natriy yoki gaz ham ishlatilishi mumkin.

Natriydan foydalanish reaktor yadrosi qobig'ining dizaynini soddalashtirishga imkon beradi (suv pallasidan farqli o'laroq, natriy pallasida bosim atmosfera bosimidan oshmaydi) va bosim kompensatoridan xalos bo'lishga imkon beradi, ammo bu o'z qiyinchiliklarini keltirib chiqaradi. bu metallning kimyoviy faolligi oshishi bilan bog'liq.

Turli reaktorlar uchun sxemalarning umumiy soni farq qilishi mumkin, rasmdagi diagramma VVER tipidagi reaktorlar uchun ko'rsatilgan (Suv-suv energiya reaktori).

RBMK tipidagi reaktorlar (High Power Channel Type Reactor) bitta suv sxemasidan, BN reaktorlarida (Tez neytron reaktori) ikkita natriy va bitta suv zanjiri ishlatiladi.

Agar bug 'kondensatsiyasi uchun ko'p miqdorda suv ishlatish mumkin bo'lmasa, rezervuardan foydalanish o'rniga suvni maxsus sovutish minoralarida sovutish mumkin, ular o'zlarining kattaligi tufayli odatda atom elektr stantsiyasining eng ko'zga ko'ringan qismi hisoblanadi.

Yadro reaktorining tuzilishi

Yadro reaktori yadroviy bo'linish jarayonidan foydalanadi, bunda og'ir yadro ikkita kichik bo'lakka bo'linadi.

Bu fragmentlar juda hayajonlangan holatda bo'lib, neytronlar, boshqa subatomik zarralar va fotonlarni chiqaradi.

Neytronlar yangi bo'linishlarni keltirib chiqarishi mumkin, buning natijasida ularning ko'pi chiqariladi va hokazo.

Bunday uzluksiz o'z-o'zini ta'minlaydigan bo'linishlar seriyasi zanjirli reaktsiya deb ataladi.

Bu ishlab chiqarish atom elektr stansiyalarini ishlatishdan maqsad bo'lgan katta miqdordagi energiyani chiqaradi.

Yadro reaktori va atom elektr stantsiyasining ishlash printsipi shundan iboratki, bo'linish energiyasining taxminan 85% reaktsiya boshlanganidan keyin juda qisqa vaqt ichida chiqariladi.

Qolganlari bo'linish mahsulotlarining neytronlarni chiqargandan keyin radioaktiv parchalanishi natijasida hosil bo'ladi.

Radioaktiv parchalanish - bu atomning barqarorroq holatga kelishi jarayoni. Bo'linish tugagandan so'ng davom etadi.

Yadro reaktorining asosiy elementlari

• Yadro yoqilg'isi: boyitilgan uran, uran va plutoniyning izotoplari. Eng ko'p ishlatiladigan uran 235;
• Reaktorning ishlashi paytida hosil bo'lgan energiyani yo'qotish uchun sovutish suvi: suv, suyuq natriy va boshqalar;
• Boshqaruv novdalari;
• Neytron moderatori;
• Radiatsiyaga qarshi himoya qoplamasi.

Yadro reaktorining ishlash printsipi

Reaktor yadrosida yonilg'i elementlari (yoqilg'i elementlari) - yadro yoqilg'isi mavjud.

Ular bir necha o'nlab yonilg'i tayoqlarini o'z ichiga olgan kasetlarda yig'iladi. Sovutish suyuqligi har bir kaset orqali kanallar orqali oqadi.

Yoqilg'i tayoqlari reaktorning quvvatini tartibga soladi. Yadro reaktsiyasi faqat yonilg'i tayog'ining ma'lum (kritik) massasida mumkin.

Har bir tayoqning massasi alohida kritikdan past. Reaksiya barcha tayoqchalar faol zonada bo'lganda boshlanadi. Yoqilg'i tayoqlarini kiritish va olib tashlash orqali reaktsiyani boshqarish mumkin.

Shunday qilib, kritik massa oshib ketganda, radioaktiv yoqilg'i elementlari atomlar bilan to'qnashadigan neytronlarni chiqaradi.

Natijada, beqaror izotop hosil bo'lib, u darhol parchalanib, gamma nurlanishi va issiqlik shaklida energiya chiqaradi.

To'qnashayotgan zarralar bir-biriga kinetik energiya beradi va parchalanishlar soni eksponent ravishda oshadi.

Bu zanjirli reaktsiya - yadroviy reaktorning ishlash printsipi. Nazoratsiz, u chaqmoq tezligida sodir bo'ladi, bu esa portlashga olib keladi. Ammo yadroviy reaktorda jarayon nazorat ostida.

Shunday qilib, faol zonada u chiqariladi issiqlik energiyasi, bu zonani yuvish suviga uzatiladi (birinchi sxema).

Bu erda suv harorati 250-300 daraja. Keyinchalik, suv issiqlikni ikkinchi konturga, so'ngra energiya ishlab chiqaradigan turbina pichoqlariga o'tkazadi.

Yadro energiyasini elektr energiyasiga aylantirish sxematik tarzda ifodalanishi mumkin:

• Uran yadrosining ichki energiyasi
• Parchalangan yadrolar va ajralib chiqqan neytronlarning bo'laklarining kinetik energiyasi
• Suv va bug'ning ichki energiyasi
• Suv va bug'ning kinetik energiyasi
• Turbina va generator rotorlarining kinetik energiyasi
• Elektr energiyasi

Reaktor yadrosi metall qobiq bilan birlashtirilgan yuzlab kassetalardan iborat. Bu qobiq neytron reflektor rolini ham o'ynaydi.

Kassetalar orasiga reaksiya tezligini sozlash uchun boshqaruv novdalari va reaktorni avariyadan himoya qilish tayoqchalari o'rnatilgan.

Yadro issiqlik ta'minoti stantsiyasi

Bunday stantsiyalarning birinchi loyihalari 20-asrning 70-yillarida ishlab chiqilgan, ammo 80-yillarning oxirlarida sodir bo'lgan iqtisodiy inqirozlar va jiddiy jamoatchilik qarshiliklari tufayli ularning hech biri to'liq amalga oshirilmagan.

Kichik quvvatli Bilibino atom elektr stantsiyasi bundan mustasno bo'lib, u Arktikadagi Bilibino qishlog'ini (10 ming aholi) va mahalliy tog'-kon korxonalarini, shuningdek, mudofaa reaktorlarini (ular plutoniy ishlab chiqaradi) issiqlik va elektr energiyasi bilan ta'minlaydi:

• Seversk va Tomskni issiqlik bilan ta'minlaydigan Sibir atom elektr stantsiyasi.
• 1964 yildan beri Jeleznogorsk shahrini issiqlik va elektr energiyasi bilan ta'minlab kelayotgan Krasnoyarsk kon-kimyo kombinatidagi ADE-2 reaktori.

Inqiroz davrida VVER-1000 ga o'xshash reaktorlar asosida bir nechta AST qurilishi boshlandi:

• Voronej AST
• Gorkiy AST
• Ivanovo AST (faqat rejalashtirilgan)

Ushbu ASTlarning qurilishi 1980-yillarning ikkinchi yarmida yoki 1990-yillarning boshlarida to'xtatildi.

2006 yilda Rosenergoatom konserni yadro muzqaymoqlarida ishlatiladigan KLT-40 reaktor zavodi negizida Arxangelsk, Pevek va boshqa qutb shaharlari uchun suzuvchi atom elektr stantsiyasini qurishni rejalashtirgan.

Elena reaktori negizida qarovsiz atom elektr stansiyasi va mobil (temir yo'lda) Angstrem reaktor zavodi qurilishi loyihasi mavjud.

Atom elektr stansiyalarining kamchiliklari va afzalliklari

Har qanday muhandislik loyihasining ijobiy va salbiy tomonlari bor.

Atom elektr stantsiyalarining ijobiy tomonlari:

• Zararli chiqindilar yo'q;
• Radioaktiv moddalarning chiqindilari ko'mir elektr energiyasidan bir necha baravar kam. shunga o'xshash quvvatli stansiyalar (ko'mir kuli issiqlik elektr stansiyalarida foydali qazib olish uchun etarli miqdorda uran va toriy mavjud);
• Ishlatilgan yoqilg'ining kichik hajmi va uni qayta ishlashdan keyin qayta ishlatish imkoniyati;
• Yuqori quvvat: quvvat blokiga 1000-1600 MVt;
• Energiyaning arzonligi, ayniqsa issiqlik energiyasi.

Atom elektr stantsiyalarining salbiy tomonlari:

• Nurlangan yoqilg'i xavfli bo'lib, murakkab va qimmat qayta ishlash va saqlash choralarini talab qiladi;
• Termal neytron reaktorlari uchun o'zgaruvchan quvvat ishlashi istalmagan;
• Mumkin bo'lgan hodisaning oqibatlari juda og'ir, garchi uning ehtimoli juda past;
• Katta kapital qo'yilmalar, ham o'ziga xos, quvvati 700-800 MVt dan kam bo'lgan agregatlar uchun o'rnatilgan quvvatning 1 MVtiga va umumiy, stansiya, uning infratuzilmasini qurish uchun zarur bo'lgan, shuningdek, tugatilishi mumkin bo'lgan taqdirda.

Atom energetikasi sohasidagi ilmiy ishlanmalar

Albatta, kamchiliklar va xavotirlar bor, lekin atom energetikasi eng istiqbolli ko‘rinadi.

To'lqinlar, shamol, quyosh, geotermal manbalar va boshqalar energiyasidan energiya olishning muqobil usullari hozirda mavjud emas. yuqori daraja olingan energiya va uning past konsentratsiyasi.

Energiya ishlab chiqarishning zarur turlari atrof-muhit va turizm uchun individual xavf-xatarlarga ega, masalan, atrof-muhitni ifloslantiradigan fotovoltaik elementlarni ishlab chiqarish, shamol stansiyalarining qushlar uchun xavfliligi va to'lqin dinamikasining o'zgarishi.

Olimlar yangi avlod yadro reaktorlari uchun xalqaro loyihalarni ishlab chiqmoqdalar, masalan, GT-MGR, bu atom elektr stantsiyalarining xavfsizligini va samaradorligini oshiradi.

Rossiya dunyodagi birinchi suzuvchi atom elektr stansiyasini qurishni boshladi, bu mamlakatning chekka qirg‘oqbo‘yi hududlarida energiya taqchilligi muammosini hal qilishga yordam beradi.

AQSH va Yaponiya alohida sanoat tarmoqlarini, turar-joy majmualarini, kelajakda esa yakka tartibdagi uylarni issiqlik va elektr energiyasi bilan ta’minlash maqsadida taxminan 10-20 MVt quvvatga ega mini-atom elektr stansiyalarini qurmoqda.

Zavod quvvatining pasayishi ishlab chiqarish ko'lamini oshirishni nazarda tutadi. Kichik o'lchamli reaktorlar yadro oqish ehtimolini sezilarli darajada kamaytiradigan xavfsiz texnologiyalar yordamida yaratilgan.

Vodorod ishlab chiqarish

AQSh hukumati atom vodorod tashabbusini qabul qildi. Bilan birga Janubiy Koreya Ko‘p miqdorda vodorod ishlab chiqarishga qodir bo‘lgan yangi avlod yadro reaktorlarini yaratish bo‘yicha ishlar olib borilmoqda.

INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) keyingi avlod atom elektr stansiyasining bir bloki kuniga 750 000 litr benzinga teng vodorod ishlab chiqarishini bashorat qilmoqda.

Mavjud atom elektr stansiyalarida vodorod ishlab chiqarish imkoniyatlarini o'rganish bo'yicha tadqiqotlar moliyalashtirilmoqda.

Fusion energiyasi

Bundan ham qiziqroq, garchi nisbatan uzoqroq bo'lsa-da, istiqbol - bu yadroviy sintez energiyasidan foydalanish.

Hisob-kitoblarga ko'ra, termoyadroviy reaktorlar energiya birligiga kamroq yoqilg'i sarflaydi va bu yoqilg'ining o'zi ham (deyteriy, litiy, geliy-3) ham, ularning sintezi mahsulotlari ham radioaktiv emas va shuning uchun ekologik xavfsizdir.

Hozirda Rossiya ishtirokida Fransiya janubida ITER xalqaro eksperimental termoyadro reaktorini qurish ishlari olib borilmoqda.

Samaradorlik nima

Samaradorlik koeffitsienti (COP) - energiyani konvertatsiya qilish yoki uzatishga nisbatan tizim yoki qurilmaning samaradorligining xarakteristikasi.

Foydali foydalanilgan energiyaning tizim tomonidan qabul qilingan umumiy energiya miqdoriga nisbati bilan aniqlanadi. Samaradorlik o'lchovsiz miqdor bo'lib, ko'pincha foiz sifatida o'lchanadi.

Atom elektr stantsiyasining samaradorligi

Eng yuqori samaradorlik (92-95%) gidroelektrostansiyalarning afzalligi hisoblanadi. Ular dunyodagi elektr energiyasining 14 foizini ishlab chiqaradi.

Biroq, ushbu turdagi stantsiya qurilish maydonchasiga nisbatan eng talabchan hisoblanadi va amaliyot ko'rsatganidek, foydalanish qoidalariga rioya qilish uchun juda sezgir.

Hodisalarga misol Sayano-Shushenskaya GESi operatsion xarajatlarni kamaytirishga intilishda foydalanish qoidalariga e'tibor bermaslik qanday fojiali oqibatlarga olib kelishi mumkinligini ko'rsatdi.

Atom elektr stansiyalari yuqori samaradorlikka ega (80%). Ularning jahon elektr energiyasi ishlab chiqarishdagi ulushi 22 foizni tashkil etadi.

Ammo atom elektr stantsiyalari loyihalash bosqichida ham, qurilish paytida ham, foydalanish paytida ham xavfsizlik masalasiga ko'proq e'tibor berishni talab qiladi.

Atom elektr stantsiyalari uchun qat'iy xavfsizlik qoidalaridan ozgina og'ish butun insoniyat uchun halokatli oqibatlarga olib keladi.

Voqea sodir bo'lgan taqdirda bevosita xavfga qo'shimcha ravishda, atom elektr stantsiyalaridan foydalanish ishlatilgan yadro yoqilg'isini yo'q qilish yoki utilizatsiya qilish bilan bog'liq xavfsizlik muammolari bilan birga keladi.

Issiqlik elektr stansiyalarining samaradorligi 34 foizdan oshmaydi, ular jahon elektr energiyasining oltmish foizigacha ishlab chiqaradi.

Issiqlik elektr stansiyalari elektr energiyasidan tashqari issiqlik energiyasini ishlab chiqaradi, ular issiq bug 'yoki issiq suv shaklida iste'molchilarga 20-25 kilometr masofada uzatilishi mumkin. Bunday stansiyalar CHP (Heat Electric Central) deb ataladi.

IES va issiqlik elektr stansiyalarini qurish qimmatga tushmaydi, lekin maxsus choralar ko'rilmasa, ular atrof-muhitga salbiy ta'sir ko'rsatadi.

Atrof-muhitga salbiy ta'sir issiqlik birliklarida qanday yoqilg'i ishlatilishiga bog'liq.

Eng zararli mahsulotlar ko'mir va og'ir neft mahsulotlarini yoqishdir, tabiiy gaz kamroq agressivdir.

Issiqlik elektr stantsiyalari Rossiya, AQSh va ko'pgina Evropa mamlakatlarida elektr energiyasining asosiy manbalari hisoblanadi.

Biroq, istisnolar mavjud, masalan, Norvegiyada elektr energiyasi asosan GESlar tomonidan ishlab chiqariladi, Frantsiyada esa elektr energiyasining 70% atom elektr stantsiyalarida ishlab chiqariladi.

Dunyodagi birinchi elektr stantsiyasi

Birinchi markaziy elektr stantsiyasi - Pearl Street 1882 yil 4 sentyabrda Nyu-York shahrida foydalanishga topshirildi.

Stansiya Tomas Edison boshchiligidagi Edison Illuminating Company ko‘magida qurilgan.

Unga umumiy quvvati 500 kVt dan ortiq bo'lgan bir nechta Edison generatorlari o'rnatildi.

Stansiya Nyu-Yorkning taxminan 2,5 kvadrat kilometr maydonga ega butun hududini elektr energiyasi bilan ta'minladi.

Stansiya 1890 yilda yonib ketdi; faqat bitta dinamo omon qoldi, u hozir Michigan shtatidagi Greenfield Village muzeyida.

1882-yil 30-sentabrda birinchi GES - Viskonsin shtatidagi Vulkan ko'chasi ishlay boshladi. Loyiha muallifi G.D. Rojers, Appleton Paper & Pulp kompaniyasi rahbari.

Stansiyada taxminan 12,5 kVt quvvatga ega generator o'rnatildi. Rojersning uyi va uning ikkita qog'oz fabrikasini quvvatlantirish uchun yetarli elektr quvvati bor edi.

Gloucester Road elektr stantsiyasi. Brighton Buyuk Britaniyaning uzluksiz elektr ta'minotiga ega bo'lgan birinchi shaharlaridan biri edi.

1882 yilda Robert Hammond Hammond Electric Light kompaniyasiga asos soldi va 1882 yil 27 fevralda Gloucester Road elektr stantsiyasini ochdi.

Stansiya o'n oltita yoy chiroqlarini haydash uchun ishlatiladigan cho'tka dinamosidan iborat edi.

1885 yilda Gloucester elektr stantsiyasi Brighton Electric Light kompaniyasi tomonidan sotib olindi. Keyinchalik bu hududda 40 ta chiroqli uchta cho'tkali dinamodan iborat yangi stantsiya qurildi.

Qishki saroy elektr stansiyasi

1886 yilda Yangi Ermitaj hovlilaridan birida elektr stantsiyasi qurildi.

Elektr stantsiyasi nafaqat qurilish vaqtida, balki keyingi 15 yil ichida ham butun Evropadagi eng yirik edi.

Ilgari shamlar qishki saroyni yoritish uchun ishlatilgan, 1861 yilda gaz lampalari ishlatila boshlandi. Elektr lampalar ko'proq afzalliklarga ega bo'lganligi sababli, ishlanmalar elektr yoritishni joriy qila boshladi.

Bino to'liq elektr energiyasiga o'tkazilgunga qadar, 1885 yilda Rojdestvo va Yangi yil bayramlarida saroy zallarini yoritish uchun lampalar ishlatilgan.

1885 yil 9 noyabrda imperator Aleksandr III tomonidan "elektr zavodi" ni qurish loyihasi tasdiqlandi. Loyiha 1888 yilgacha uch yil davomida Qishki saroy, Ermitaj binolari, hovli va uning atrofidagi hududlarni elektrlashtirishni o'z ichiga olgan.

Binoning ishdan tebranish ehtimolini yo'q qilish kerak edi bug 'dvigatellari, elektr stansiyasi shisha va metalldan yasalgan alohida pavilyonda joylashgan edi. U Ermitajning ikkinchi hovlisiga joylashtirilgan, o'shandan beri "Elektr" deb nomlangan.

Stansiya qanday ko'rinishga ega edi

Stansiya binosi 630 m² maydonni egallagan va 6 ta qozon, 4 ta bug 'motori va 2 ta lokomotivli dvigatel xonasi va 36 ta elektr dinamoli xonadan iborat edi. Umumiy quvvat 445 ot kuchiga yetdi.

Old xonalarning bir qismi birinchi bo'lib yoritilgan:

• Old palata
• Petrovskiy zali
• Buyuk Field Marshal zali
• Qurol zali
• Aziz Jorj zali

Uchta yoritish rejimi taklif qilindi:

• to'liq (bayram) yiliga besh marta yoqing (4888 akkor chiroq va 10 ta Yablochkov sham);
• ishlaydigan - 230 akkor lampalar;
• navbatchilik (tungi) - 304 akkor lampalar.
  Stansiya yiliga 30 ming pud (520 tonna) ko'mir iste'mol qilgan.

Rossiyadagi yirik issiqlik elektr stansiyalari, atom elektr stansiyalari va gidroelektr stansiyalari

Federal okrug bo'yicha Rossiyadagi eng yirik elektr stantsiyalari:

Markaziy:

• mazutda ishlaydigan Kostroma davlat okrug elektr stansiyasi;
• Ryazan stantsiyasi, asosiy yoqilg'isi ko'mir;
• Gaz va yoqilg'i moyida ishlashi mumkin bo'lgan Konakovskaya;

Ural:

• Surgutskaya 1 va Surgutskaya 2. Rossiya Federatsiyasining eng yirik elektr stantsiyalaridan biri bo'lgan stansiyalar. Ularning ikkalasi ham tabiiy gazda ishlaydi;
• Ko'mirda ishlaydigan va Uralsdagi eng yirik elektr stantsiyalaridan biri bo'lgan Reftinskaya;
• Troitskaya, shuningdek, ko'mir yoqilg'isi;
• Iriklinskaya, yoqilg'ining asosiy manbai mazut;

Privoljskiy:

• mazutda ishlaydigan Zainskaya davlat elektr stantsiyasi;

Sibir federal okrugi:

• mazut iste'mol qiladigan Nazarovo davlat elektr stansiyasi;

Janubiy:

• Stavropolskaya, u gaz va mazut ko'rinishidagi estrodiol yoqilg'ida ham ishlashi mumkin;

Shimoli-g'arbiy:

• Kirishskaya yoqilg'i moyi bilan.

Angara-Yenisey kaskadi hududida joylashgan suvdan foydalangan holda energiya ishlab chiqaradigan Rossiya elektr stantsiyalari ro'yxati:

Yenisey:

• Sayano-Shushenskaya
• Krasnoyarsk GESi;

Angara:

• Irkutsk
• Bratskaya
• Ust-Ilimskaya.

Rossiyadagi atom elektr stantsiyalari

Balakovo AES

Saratov viloyati, Balakovo shahri yaqinida, Saratov suv omborining chap qirg'og'ida joylashgan. U 1985, 1987, 1988 va 1993 yillarda ishga tushirilgan to'rtta VVER-1000 birliklaridan iborat.

Beloyarsk AES

Sverdlovsk viloyatining Zarechniy shahrida joylashgan bo'lib, u mamlakatdagi ikkinchi sanoat atom elektr stantsiyasidir (Sibirdan keyin).

Stansiyada to'rtta quvvat bloki qurilgan: ikkitasi termal neytronli reaktorli va ikkitasi tez neytronli reaktorli.

Hozirgi vaqtda ishlayotgan energiya bloklari mos ravishda 600 MVt va 880 MVt elektr quvvatiga ega BN-600 va BN-800 reaktorlari bo'lgan 3 va 4-energetika bloklari hisoblanadi.

BN-600 1980 yil aprel oyida foydalanishga topshirildi - dunyodagi birinchi sanoat miqyosidagi tez neytron reaktoriga ega energiya bloki.

BN-800 yetkazib beriladi sanoat faoliyati noyabr oyida 2016. Shuningdek, u dunyodagi eng katta tez reaktor quvvat blokidir.

Bilibino AES

Chukotka avtonom okrugining Bilibino shahri yaqinida joylashgan. U har biri 12 MVt quvvatga ega to'rtta EGP-6 blokidan iborat bo'lib, 1974 (ikki blok), 1975 va 1976 yillarda ishga tushirilgan.

Elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqaradi.

Kalinin AES

U Tver viloyatining shimolida, Udomlya ko'lining janubiy qirg'og'ida va xuddi shu nomdagi shahar yaqinida joylashgan.

U 1984, 1986, 2004 va 2011 yillarda ishga tushirilgan elektr quvvati 1000 MVt boʻlgan VVER-1000 tipidagi reaktorlarga ega toʻrtta energoblokdan iborat.

2006 yil 4 iyunda 2011 yilda foydalanishga topshirilgan to'rtinchi energoblokni qurish bo'yicha shartnoma imzolandi.

Kola AES

Murmansk viloyati, Polyarnye Zori shahri yaqinida, Imandra ko'li bo'yida joylashgan.

U 1973, 1974, 1981 va 1984 yillarda ishga tushirilgan to'rtta VVER-440 blokidan iborat.
Stansiyaning quvvati 1760 MVt.

Kursk AES

Xuddi shu quvvati 4000 MVt bo'lgan Rossiyadagi to'rtta eng yirik atom elektr stantsiyalaridan biri.

Kursk viloyati, Kurchatov shahri yaqinida, Seym daryosi bo'yida joylashgan.

U 1976, 1979, 1983 va 1985 yillarda ishga tushirilgan to'rtta RBMK-1000 agregatidan iborat.

Stansiyaning quvvati 4000 MVt.

Leningrad AES

Xuddi shu quvvati 4000 MVt bo'lgan Rossiyadagi to'rtta eng yirik atom elektr stantsiyalaridan biri.

Shahar yaqinida joylashgan Pinery Leningrad viloyati, Finlyandiya ko'rfazi qirg'og'ida.

U 1973, 1975, 1979 va 1981 yillarda ishga tushirilgan to'rtta RBMK-1000 agregatidan iborat.

Stansiyaning quvvati 4 GVt. 2007 yilda ishlab chiqarish 24,635 mlrd.kVt/soatni tashkil etdi.

Novovoronej AES

Voronej viloyatida, Voronej shahri yaqinida, Don daryosining chap qirg'og'ida joylashgan. Ikki VVER birligidan iborat.

85% Voronej viloyatini ta'minlaydi elektr energiyasi, Novovoronej shahrining 50 foizini issiqlik bilan ta'minlaydi.

Stansiyaning quvvati (bundan tashqari) 1440 MVt.

Rostov AES

Rostov viloyatida, Volgodonsk shahri yaqinida joylashgan. Birinchi energiya blokining elektr quvvati 1000 MVtni tashkil etadi, 2010 yilda stansiyaning ikkinchi quvvat bloki tarmoqqa ulangan.

2001-2010 yillarda stansiya Volgodonsk AES deb ataldi, AESning ikkinchi energiya bloki ishga tushirilishi bilan stansiya rasman Rostov AES deb o'zgartirildi.

2008 yilda atom elektr stansiyasida 8,12 mlrd.kVt/soat elektr energiyasi ishlab chiqarilgan. O‘rnatilgan quvvatlardan foydalanish koeffitsienti (OQI) 92,45% ni tashkil etdi. U ishga tushirilgandan beri (2001) 60 milliard kVt/soatdan ortiq elektr energiyasi ishlab chiqargan.

Smolensk AES

Smolensk viloyati, Desnogorsk shahri yaqinida joylashgan. Stansiya 1982, 1985 va 1990-yillarda ishga tushirilgan RBMK-1000 tipidagi reaktorli uchta energoblokdan iborat.

Har bir quvvat blokiga quyidagilar kiradi: issiqlik quvvati 3200 MVt bo'lgan bitta reaktor va har birining elektr quvvati 500 MVt bo'lgan ikkita turbogenerator.

AQSh atom elektr stantsiyalari

Nominal quvvati 60 MVt bo'lgan Shippingport atom elektr stantsiyasi 1958 yilda Pensilvaniyada ochilgan. 1965 yildan keyin butun Qo'shma Shtatlarda atom elektr stansiyalarining jadal qurilishi boshlandi.

Amerika atom elektr stansiyalarining asosiy qismi 1965 yildan keyingi 15 yil ichida, sayyoradagi atom elektr stansiyasida birinchi jiddiy avariya sodir bo'lgunga qadar qurilgan.

Agar Chernobil AESdagi avariya birinchi avariya sifatida esga olinsa, unday emas.

Avariyaga reaktor sovutish tizimidagi nosozliklar va operatsion xodimlarning ko‘plab xatolari sabab bo‘lgan. Natijada yadro yoqilg'isi erib ketdi. Avariya oqibatlarini bartaraf etish uchun taxminan bir milliard dollar kerak bo'ldi, tugatish jarayoni 14 yil davom etdi.

Avariyadan so'ng Amerika Qo'shma Shtatlari hukumati shtatdagi barcha atom elektr stantsiyalarining ishlashi uchun xavfsizlik shartlarini o'zgartirdi.

Bu shunga mos ravishda qurilish davrining davom etishiga va "tinch atom" ob'ektlari narxining sezilarli darajada oshishiga olib keldi. Bunday o'zgarishlar AQShda umumiy sanoatning rivojlanishini sekinlashtirdi.

Yigirmanchi asrning oxirida Qo'shma Shtatlarda 104 ta reaktor mavjud edi. Bugungi kunda Qo'shma Shtatlar yadroviy reaktorlar soni bo'yicha er yuzida birinchi o'rinda turadi.

21-asr boshidan buyon Amerikada 2013-yildan buyon to‘rtta reaktor to‘xtatildi, yana to‘rtta reaktor qurilishi boshlandi.

Darhaqiqat, bugungi kunda Qo'shma Shtatlarda 62 ta atom elektr stantsiyasida 100 ta reaktor ishlaydi, ular shtatdagi barcha energiyaning 20 foizini ishlab chiqaradi.

Qo'shma Shtatlarda qurilgan so'nggi reaktor 1996 yilda Watts Bar elektr stantsiyasida ishga tushirildi.

AQSh hukumati 2001 yilda energiya siyosatining yangi ko'rsatmalarini qabul qildi. U foydaliroq samaradorlik koeffitsientiga ega bo'lgan yangi turdagi reaktorlarni ishlab chiqish orqali yadro energetikasini rivojlantirish vektorini va ishlatilgan yadro yoqilg'isini qayta ishlashning yangi variantlarini o'z ichiga oladi.

2020 yilgacha bo'lgan rejalar umumiy quvvati 50 000 MVt bo'lgan bir necha o'nlab yangi yadro reaktorlarini qurishni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, mavjud atom elektr stansiyalarining quvvatini taxminan 10 000 MVtga oshirishga erishish.

AESlar soni bo'yicha AQSh dunyoda yetakchi hisoblanadi

Ushbu dasturning amalga oshirilishi tufayli 2013 yilda Amerikada to'rtta yangi reaktor qurilishi boshlandi - ulardan ikkitasi Vogtl AESda, qolgan ikkitasi VC Summerda.

Ushbu to'rtta reaktor oxirgi turdagi - Westinghouse tomonidan ishlab chiqarilgan AP-1000.

(Yadro TEXNOLOGIYASI)

Birlamchi yadro yoqilg'isi

(Yadro TEXNOLOGIYASI)

(Yadro TEXNOLOGIYASI)

Seramika yadro yoqilg'isi.

Hozirgi vaqtda ko'pchilik energiya reaktorlari 1950 yilda birinchi marta ishlab chiqarilgan uran dioksidi U02 asosidagi keramik yoqilg'idan foydalanadi. Bu modda yuqori issiqlikka chidamliligiga ega, yadro yoqilg'isining yuqori haroratida (/G1L = 28500 S) ishlashga imkon beradi, kimyoviy jihatdan barqaror. ..
(Yadro TEXNOLOGIYASI)

Birlamchi yadro yoqilg'isi

Uran yadroviy energiyaning asosiy elementi bo'lib, yadro yoqilg'isi, plutoniy ishlab chiqarish uchun xom ashyo va yadroviy qurol sifatida ishlatiladi. Yer qobig'idagi uran miqdori 2,5-10-4%, litosferaning 20 km qalinlikdagi qatlamida umumiy miqdori 1,3-1014 tonnaga etadi.Uran minerallari deyarli hamma joyda uchraydi. Biroq...
(Yadro TEXNOLOGIYASI)

H. Ikkilamchi resurslar. Ishlatilgan yadro yoqilg'isi

Atom energiyasining ishlashi natijasida, boshqa sanoat faoliyatida bo'lgani kabi, ushbu ishlab chiqarishning maqsadi bo'lmagan mahsulotlar (yadro reaktorlarida ishlatiladigan yadro yoqilg'isidan elektr energiyasini ishlab chiqarish) hosil bo'ladi. Biroq, ekologlar harakat qilayotgan, ishlatilgan yadro yoqilg'isi...
(Yadro TEXNOLOGIYASI)

2011 yilda Novosibirsk kimyoviy konsentratlar zavodi litiy-7 izotopining (1300 kg) dunyo iste'molining 70 foizini ishlab chiqardi va sotdi va bu zavod tarixida yangi rekord o'rnatdi. Biroq, NCCP tomonidan ishlab chiqarilgan asosiy mahsulot yadro yoqilg'isi hisoblanadi.

Bu ibora Novosibirsk aholisining ongiga ta'sirchan va qo'rqinchli ta'sir ko'rsatib, ularni korxona haqida har qanday narsani tasavvur qilishga majbur qiladi: uch oyoqli ishchilar va alohida er osti shahridan tortib radioaktiv shamolgacha.

Xo'sh, shahar ichida yadro yoqilg'isi ishlab chiqaradigan Novosibirskdagi eng sirli zavod panjaralari orqasida aslida nima yashiringan?

"Novosibirsk kimyoviy kontsentratlar zavodi" OAJ Rossiyada atom elektr stansiyalari va tadqiqot reaktorlari uchun yadro yoqilg'isi ishlab chiqaruvchi dunyodagi yetakchi kompaniyalardan biri hisoblanadi. xorijiy davlatlar. Metall lityum va uning tuzlarini ishlab chiqaruvchi yagona rus ishlab chiqaruvchisi. U Rosatom davlat korporatsiyasining TVEL yoqilg'i kompaniyasi tarkibiga kiradi.

Biz yonilg'i agregatlari - yadroviy energetika reaktorlariga yuklanadigan yonilg'i agregatlari tayyorlanadigan ustaxonaga keldik. Bu atom elektr stantsiyalari uchun yadro yoqilg'isi. Ishlab chiqarishga kirish uchun siz xalat, qalpoq, mato poyafzal qoplamalari va yuzingizga "Petal" kiyishingiz kerak.

Uranli materiallar bilan bog'liq barcha ishlar ustaxonada jamlangan. Ushbu texnologik kompleks NCCP uchun asosiylaridan biridir (atom elektr stantsiyalari uchun yoqilg'i yig'indisi "NCCP" OAJ sotiladigan mahsulotlar tarkibining taxminan 50% ni egallaydi).

Uran dioksidi kukunini ishlab chiqarish jarayoni nazorat qilinadigan nazorat xonasi, undan keyin yoqilg'i granulalari tayyorlanadi.

Ishchilar muntazam parvarishlashni amalga oshiradilar: ma'lum vaqt oralig'ida, hatto eng yangi uskunalar ham to'xtatiladi va tekshiriladi. Dastgohning o'zida doimo havo juda ko'p - egzoz ventilyatsiyasi doimo ishlaydi.

Uran dioksidi kukuni bunday bikonlarda saqlanadi. Ular kukun va plastifikatorni aralashtiradilar, bu esa planshetni yaxshiroq siqish imkonini beradi.

Yoqilg'i granulalarini siqib chiqaradigan o'rnatish. Bolalar Pasxa keklarini qumdan qolipga bosib yasaganlaridek, bu erda ham: uran tabletkasi bosim ostida bosiladi.

Tabletkalar bilan molibden qayig'i tavlanish uchun o'choqqa yuborilishini kutmoqda. Yuvishdan oldin planshetlar yashil rangga ega va boshqa o'lchamlarga ega.

Kukun, planshetlar va atrof-muhit bilan aloqa minimallashtiriladi: barcha ishlar qutilarda amalga oshiriladi. Ichkarida biror narsani tuzatish uchun qutilarga maxsus qo'lqoplar o'rnatilgan.

Yuqoridagi mash'alalar vodorodni yondirmoqda. Tabletkalar pechlarda kamida 1750 daraja haroratda vodorodni kamaytiradigan muhitda 20 soatdan ko'proq vaqt davomida pishiriladi.

Qora shkaflar vodorod yuqori haroratli pechlar bo'lib, unda molibden qayig'i turli harorat zonalaridan o'tadi. Damper ochiladi va molibden qayig'i o'choqqa kiradi, u erdan alanga paydo bo'ladi.

Tayyor planshetlar jilolanadi, chunki ular qat'iy belgilangan hajmda bo'lishi kerak. Va chiqishda inspektorlar har bir planshetda chiplar, yoriqlar yoki nuqsonlar yo'qligiga ishonch hosil qilish uchun tekshiradilar.

Og'irligi 4,5 g bo'lgan bitta tabletka energiya chiqarishda 640 kg o'tin, 400 kg ko'mir, 360 kubometrga teng. m gaz, 350 kg neft.

Uran dioksidi tabletkalari vodorod pechida tavlangandan keyin.

Bu erda tsirkonyum naychalari uran dioksidi granulalari bilan to'ldirilgan. Chiqishda bizda tayyor yonilg'i novdalari (uzunligi taxminan 4 m) - yonilg'i elementlari mavjud. Yoqilg'i majmuasi allaqachon yoqilg'i agregatlarini, boshqacha aytganda, yadro yoqilg'isini yig'ish uchun ishlatiladi.

Siz endi shahar ko'chalarida bunday sodali favvoralarni topa olmaysiz, ehtimol faqat NZHKda. Sovet davrida ular juda keng tarqalgan bo'lsa-da.

Ushbu mashinada stakanni yuvish va keyin gazlangan, gazsiz yoki sovutilgan suv bilan to'ldirish mumkin.

Tabiiy resurslar va atrof-muhitni muhofaza qilish departamentining 2010 yildagi baholashiga ko'ra, NCCP atrof-muhitning ifloslanishiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi.

Bunday zotli tovuqlarning bir jufti ustaxona hududida joylashgan yuqori sifatli yog‘och to‘siqda doimiy yashab, tuxum qo‘yadi.

Ishchilar yonilg'i yig'ish uchun ramkani payvand qilishadi. Yoqilg'i yig'ilishining modifikatsiyasiga qarab, ramkalar boshqacha.

Zavodda 2277 kishi ishlaydi, xodimlarning o'rtacha yoshi 44,3 yosh, 58% erkaklar. O'rtacha ish haqi 38 000 rubldan oshadi.

Katta quvurlar reaktor himoyasini boshqarish tizimi uchun kanallardir. Keyin ushbu ramkaga 312 ta yonilg'i tayoqchalari o'rnatiladi.

NCCP yonida CHPP-4 joylashgan. Ekologlarga tayanib, zavod vakillari har yili bitta issiqlik elektr stantsiyasi NCCPga qaraganda 7,5 baravar ko'proq radioaktiv moddalar chiqaradi.

Montaj mexanigi, zavod va atom energetikasi faxriysi Viktor Pustozerov 2 ta “Mehnat shuhrati” ordenli

Yoqilg'i yig'ilishlari uchun bosh va dastani. Ular eng oxirida, barcha 312 yonilg'i tayoqlari allaqachon ramkada bo'lganda o'rnatiladi.

Yakuniy nazorat: tayyor yonilg'i agregatlari yonilg'i novdalari orasidagi masofa bir xil bo'lishi uchun maxsus zondlar bilan tekshiriladi. Nazoratchilar ko'pincha ayollardir, bu juda mashaqqatli ish.

Bunday konteynerlarda yoqilg'i agregatlari iste'molchiga yuboriladi - har birida 2 ta kasseta. Ichkarida ular o'zlarining shinam kigiz yotoqlariga ega.

NCCP OAJ tomonidan ishlab chiqarilgan atom elektr stantsiyalari uchun yoqilg'i Rossiya atom elektr stantsiyalarida ishlatiladi va Ukraina, Bolgariya, Xitoy, Hindiston va Eronga ham etkazib beriladi. Yoqilg'i yig'ishlarining narxi tijorat siri hisoblanadi.

NCCPda ishlash har qanday joyda ishlashdan ko'ra xavfliroq emas sanoat korxonasi. Ishchilarning sog'lig'i doimiy ravishda nazorat qilinadi. So'nggi yillarda ishchilar o'rtasida kasbiy kasalliklarning birorta ham holati aniqlanmagan.

FA (yoqilg'i yig'ish)

Yadro yoqilg'isi- yadro reaktorlarida boshqariladigan yadro bo'linish zanjiri reaktsiyasini amalga oshirish uchun ishlatiladigan materiallar. Yadro yoqilg'isi insoniyat tomonidan ishlatiladigan boshqa yoqilg'i turlaridan tubdan farq qiladi, u juda ko'p energiya talab qiladi, ammo odamlar uchun juda xavflidir, bu xavfsizlik nuqtai nazaridan foydalanishga ko'plab cheklovlar qo'yadi. Shu va boshqa ko‘plab sabablarga ko‘ra yadro yoqilg‘isidan foydalanish har qanday turdagi organik yoqilg‘iga qaraganda ancha qiyin bo‘lib, undan foydalanishda ko‘plab maxsus texnik va tashkiliy tadbirlarni hamda u bilan shug‘ullanuvchi yuqori malakali kadrlarni talab qiladi.

umumiy ma'lumot

Yadro zanjiri reaktsiyasi yadroning ikki qismga bo'linishini o'z ichiga oladi parchalanish qismlari, bir vaqtning o'zida bir nechta (2-3) neytronlarning chiqishi bilan, bu esa, o'z navbatida, keyingi yadrolarning bo'linishiga olib kelishi mumkin. Bu parchalanish neytron asl moddaning atom yadrosiga urilganda sodir bo'ladi. Yadro bo'linishi paytida hosil bo'lgan parchalanish bo'laklari yuqori kinetik energiyaga ega. Moddada bo'linish bo'laklarini inhibe qilish katta miqdorda issiqlik chiqishi bilan birga keladi. Bo'linish bo'laklari to'g'ridan-to'g'ri bo'linish natijasida hosil bo'lgan yadrolardir. Bo'linish bo'laklari va ularning radioaktiv parchalanish mahsulotlari odatda deyiladi parchalanish mahsulotlari. Har qanday energiyaning neytronlari bilan bo'lingan yadrolar yadro yoqilg'isi deb ataladi (qoida tariqasida, bu toq atom raqamiga ega bo'lgan moddalardir). Faqat ma'lum bir chegara qiymatidan yuqori energiyaga ega bo'lgan neytronlar tomonidan bo'linadigan yadrolar mavjud (qoida tariqasida, bular juft atom raqamiga ega elementlardir). Bunday yadrolar xom ashyo deb ataladi, chunki neytron chegara yadrosi tomonidan ushlanganda, yadro yoqilg'isi yadrolari hosil bo'ladi. Yadro yoqilg'isi va xom ashyoning birikmasi yadro yoqilg'isi deb ataladi. Quyida 235 U yadroning bo'linish energiyasining turli bo'linish mahsulotlari o'rtasida taqsimlanishi (MeV da) keltirilgan:

Bo'linish bo'laklarining kinetik energiyasi	162	81%
Parchalanish neytronlarining kinetik energiyasi	5	2,5%
Neytron tutilishi bilan birga keladigan g-nurlanish energiyasi	10	5%
Bo'linish mahsulotlarining g-nurlanish energiyasi	6	3%
Bo'linish mahsulotlarining b-nurlanish energiyasi	5	2,5%
Neytrinolar tomonidan olib ketilgan energiya	11	5,5%
Umumiy bo'linish energiyasi	~200	100%

Neytrino energiyasi qaytarib bo'lmaydigan tarzda olib ketilganligi sababli, faqat 188 MeV / atom = 30 pJ / atom = 18 TJ / mol = 76,6 TJ / kg foydalanish mumkin (boshqa ma'lumotlarga ko'ra (havolaga qarang) 205,2 - 8,6 = 196,6 MeV) /atom).

Tabiiy uran uchta izotopdan iborat: 238 U (99,282%), 235 U (0,712%) va 234 U (0,006%). Yadro yoqilg'isi sifatida har doim ham mos kelmaydi, ayniqsa strukturaviy materiallar va moderator neytronlarni intensiv ravishda o'zlashtiradi. Bu holda yadro yoqilg'isi boyitilgan urandan tayyorlanadi. Termal neytron quvvatli reaktorlar uranni 6% dan kam boyitish bilan ishlatadi, tez va oraliq neytron reaktorlari esa uranni 20% dan ortiq boyitadi. Boyitilgan uran maxsus boyitish zavodlarida ishlab chiqariladi.

Tasniflash

Yadro yoqilg'isi ikki turga bo'linadi:

• 235 U bo'linuvchi yadrolarni o'z ichiga olgan tabiiy uran, shuningdek, neytronni ushlab turganda plutoniy 239 Pu hosil qila oladigan xom ashyo 238 U;
• Tabiatda uchramaydigan ikkilamchi yoqilg'ilar, shu jumladan birinchi turdagi yoqilg'idan olingan 239 Pu, shuningdek, neytronlar 232 Th toriy yadrolari tomonidan tutilganda hosil bo'lgan 233 U izotoplari.

Kimyoviy tarkibiga ko'ra yadro yoqilg'isi quyidagilar bo'lishi mumkin:

• Metall, shu jumladan qotishmalar;
• Oksid (masalan, UO 2);
• Karbid (masalan, PuC 1-x)
• Aralash (PuO 2 + UO 2)

Qo'llashning nazariy jihatlari

Yadro yoqilg'isi yadroviy reaktorlarda bir necha santimetr o'lchamdagi planshetlar shaklida qo'llaniladi, bu erda u odatda germetik muhrlangan yonilg'i elementlarida (yoqilg'i elementlari) joylashgan bo'lib, ular o'z navbatida foydalanish qulayligi uchun bir necha yuzlab yoqilg'i agregatlariga birlashtiriladi ( FA).

Yadro yoqilg'isi yonilg'i novdalarining qoplamalari bilan kimyoviy muvofiqligi bo'yicha yuqori talablarga javob beradi, u etarli darajada erish va bug'lanish haroratiga, yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligiga, neytron nurlanishi paytida hajmning bir oz oshishiga va ishlab chiqarish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak.

Uran metallidan foydalanish, ayniqsa 500 ° C dan yuqori haroratlarda, uning shishishi tufayli qiyin. Yadro bo'linishidan so'ng ikkita bo'linish bo'lagi hosil bo'ladi, ularning umumiy hajmi uran (plutoniy) atomi hajmidan kattaroqdir. Bo'linish parchasi atomlarining ba'zilari gaz atomlari (kripton, ksenon va boshqalar). Gaz atomlari uranning g'ovaklarida to'planib, ichki bosim hosil qiladi, bu harorat oshishi bilan ortadi. Bo'linish paytida atomlar hajmining o'zgarishi va gazlarning ichki bosimining oshishi tufayli uran va boshqa yadro yoqilg'isi shishiradi. Shishish yadro parchalanishi bilan bog'liq bo'lgan yadro yoqilg'isi hajmining nisbiy o'zgarishini anglatadi.

Shishish yonilg'i tayoqlarining yonishi va haroratiga bog'liq. Bo'linish bo'laklari soni kuyish ortishi bilan ortadi va ichki gaz bosimi yonish va harorat ortishi bilan ortadi. Yadro yoqilg'isining shishishi yonilg'i tayog'ining qoplamasini yo'q qilishga olib kelishi mumkin. Yadro yoqilg'isi, agar u yuqori mexanik xususiyatlarga ega bo'lsa, shishishga kamroq moyil bo'ladi. Uran metalli bu materiallardan biri emas. Shuning uchun uran metallini yadro yoqilg'isi sifatida ishlatish yadro yoqilg'isining asosiy xususiyatlaridan biri bo'lgan kuyish chuqurligini cheklaydi.

Yoqilg'ining nurlanishga chidamliligi va mexanik xususiyatlari uranni qotishtirgandan so'ng yaxshilanadi, bu jarayonda uranga oz miqdorda molibden, alyuminiy va boshqa metallar qo'shiladi. Qotishma qo'shimchalar yadro yoqilg'isi tomonidan tutilgan neytronga bo'linish neytronlari sonini kamaytiradi. Shuning uchun ular neytronlarni zaif singdiruvchi materiallardan uran uchun qotishma qo'shimchalarni tanlashga moyildirlar.

Yaxshi yadro yoqilg'ilariga ba'zi o'tga chidamli uran birikmalari kiradi: oksidlar, karbidlar va intermetall birikmalar. Eng ko'p ishlatiladigan keramika - uran dioksidi UO 2. Uning erish nuqtasi 2800 °C, zichligi 10,2 g/sm³. Uran dioksidi fazaviy o'tishlarga ega emas va uran qotishmalariga qaraganda shishishga kamroq moyil. Bu sizga charchashni bir necha foizga oshirish imkonini beradi. Uran dioksidi yuqori haroratlarda zirkonyum, niobiy, zanglamaydigan po'lat va boshqa materiallar bilan reaksiyaga kirishmaydi. Keramikaning asosiy kamchiligi past issiqlik o'tkazuvchanligi - 4,5 kJ / (m K) bo'lib, bu reaktorning o'ziga xos quvvatini erish harorati bo'yicha cheklaydi. Shunday qilib, uran dioksididan foydalanadigan VVER reaktorlarida issiqlik oqimining maksimal zichligi 1,4⋅10 3 kVt / m² dan oshmaydi, yoqilg'i tayoqlarida maksimal harorat 2200 ° C ga etadi. Bundan tashqari, issiq keramika juda mo'rt va yorilishi mumkin.

Amaliy foydalanish

Kvitansiya

Uran yoqilg'isi

Uran yadro yoqilg'isi rudalarni qayta ishlash yo'li bilan olinadi. Jarayon bir necha bosqichda sodir bo'ladi:

• Kambag'al dalalar uchun: Zamonaviy sanoatda boy uran rudalari yoʻqligi sababli (uran konsentratsiyasi 3% ga yetadigan nomuvofiqlik kabi Kanada va Avstraliya konlari bundan mustasno) rudalarni yer ostida yuvish usuli qoʻllaniladi. Bu qimmatbaho ruda qazib olishni bartaraf qiladi. Dastlabki tayyorgarlik to'g'ridan-to'g'ri er ostida amalga oshiriladi. orqali inyeksiya quduqlari sulfat kislota kon ustida er osti pompalanadi, ba'zan temir tuzlari qo'shiladi (uran U (IV) ni U (VI) ga oksidlash uchun), garchi rudalarda ko'pincha oksidlanishni osonlashtiradigan temir va piroluzit mavjud. orqali nasos quduqlari Maxsus nasoslar yordamida sulfat kislotaning uran bilan eritmasi sirtga ko'tariladi. Keyin u to'g'ridan-to'g'ri sorbsiyaga, gidrometallurgik qazib olishga va uranni bir vaqtning o'zida boyitishga o'tadi.
• Ruda konlari uchun: rudani boyitish va radiometrik rudani boyitishdan foydalaning.
• Gidrometallurgik qayta ishlash - tozalangan uran oksidi (U 3 O 8), natriy diuranat (Na 2 U 2 O 7) yoki ammoniy diuranat ((NH 4) 2 U 2 O 7) olish uchun uranni maydalash, yuvish, sorbsiyalash yoki ekstraktsiyalash.
• Uranni oksiddan UF 4 tetrafloridga yoki to'g'ridan-to'g'ri oksidlardan UF 6 geksaftoridga aylantirish, uranni 235 izotopi yordamida boyitish uchun ishlatiladi.
• Gazni termal diffuziya yoki santrifüjlash orqali boyitish.
• 235 izotopida boyitilgan UF 6 UO 2 dioksidiga aylanadi, undan yoqilg'i elementlarining "pelletlari" yoki xuddi shu maqsadda boshqa uran birikmalari olinadi.