Ядерным топливным циклом (ЯТЦ) принято называть последовательно повторяющийся комплекс производственных процессов, конечной целью которых является получение электричества или тепла на основе использования ядерной энергии.
Ядерная энергия основана на использовании трех делящихся радионуклидов: урана U-235 – естественный радионуклид, два других – плутоний Рu-239 и уран U-233 получают искусственным путем в процессе ЯТЦ.
Основным элементом АЭС является ядерный реактор.
По назначению принято разделять следующие реакторы:
для исследовательских целей
для производства искусственных изотопов
для производства электрической и тепловой энергии на АЭС, АСТ, АТЭЦ
для металлургии и химической технологии
для транспортных систем (корабли, самолеты…)
для медицинских и технологических целей.
Наиболее широко распространены на АЭС водографитовые реакторы канального типа РБМК (реактор большой мощности канальный). Основные параметры ядерного реактора РБМК-1000:
Мощность, МВт:
Электрическая 1000
Тепловая 3200
- Теплоноситель вода
- Температура теплоносителя на выходе, 0С 284
Загрузка топливом
(по диоксиду урана), т 228
- Количество ТВЭЛов, шт 60950
На рис.1 показана принципиальная схема работы АЭС с реактором РБМК-1000.
Реактор РБМК –1000 относится к типу кипящих реакторов с графитовым замедлителем. В этом типе реакторов нейтроны, испускаемые при каждом делении ядер урана-235, тормозятся (замедляются) графитом. Теплота, выделяющая при ядерном делении, заставляет в реакторах этого типа кипеть воду. Образовавшийся при этом пар приводит в движение турбину АЭС и при помощи электрогенератора образуется электричество.
На рис.2 показана принципиальная схема ядерного реактора на тепловых нейтронах.
Рис 1. Принципиальная схема работы АЭС
Рис.2 Принципиальная схема ядерного реактора.
Основную часть ядерного реактора на тепловых нейтронах составляет активная зона, в которой и происходит реакция деления.
В активной зоне находится ядерное топливо, которое размещено в тепловыделяющих элементах ТВЭЛах, объединенным общим корпусом в тепловыделяющую сборку (ТВС) 1, и замедлитель 2. Некоторая часть нейтронов, возникающих в процессе цепной реакции, может вылетать за пределы активной зоны в окружающее пространство. Поэтому для снижения вылета нейтронов активную зону окружают слоем отражателя 3, способного хорошо рассеивать нейтроны. За отражателем располагают биологическую защиту 4, которая предохраняет персонал от ионизирующего излучения реактора. Управление цепной реакцией деления осуществляется с помощью регулирующих стержней 5, которые поглощают нейтроны. Во время работы реактора в активной зоне выделяется значительное количество тепла, которое непрерывно отводится потоком теплоносителя 6 через каналы охлаждения 7, расположенные внутри активной зоны.