Цөмийн түлшийг юунд ашигладаг вэ? Цөмийн түлш хэрхэн үйлдвэрлэдэг вэ (9 зураг). Түлшний саваагаас эхлээд түлшний угсралт хүртэл

Цөмийн эрчим хүч нь янз бүрийн зориулалттай олон тооны үйлдвэрүүдээс бүрддэг. Энэ үйлдвэрийн түүхий эдийг ураны уурхайгаас олборлодог. Дараа нь түлш үйлдвэрлэх үйлдвэрүүдэд хүргэдэг.

Дараа нь түлшийг цөмийн цахилгаан станц руу тээвэрлэж, реакторын цөмд оруулна. Цөмийн түлшний ашиглалтын хугацаа дуусахад түүнийг устгана. Аюултай хог хаягдал нь зөвхөн түлшийг дахин боловсруулсны дараа төдийгүй уран олборлохоос эхлээд реакторт ажиллах хүртэлх аль ч үе шатанд гарч ирдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Цөмийн түлш

Хоёр төрлийн түлш байдаг. Эхнийх нь байгалийн гаралтай, уурхайд олборлосон уран. Энэ нь плутони үүсгэх чадвартай түүхий эдийг агуулдаг. Хоёр дахь нь зохиомлоор (хоёрдогч) үүссэн түлш юм.

Цөмийн түлшийг химийн найрлагаар нь бас ангилдаг: металл, исэл, карбид, нитрид, холимог.

Ураны олборлолт, түлшний үйлдвэрлэл

Ураны үйлдвэрлэлийн томоохон хувь нь Орос, Франц, Австрали, АНУ, Канад, Өмнөд Африк зэрэг хэдхэн оронд байдаг.

Уран бол атомын цахилгаан станцын түлшний гол элемент юм. Реакторт орохын тулд хэд хэдэн боловсруулалтын үе шатыг дамждаг. Ихэнхдээ ураны ордууд алт, зэсийн хажууд байрладаг тул олборлолт нь үнэт металлын олборлолтоор хийгддэг.

Уран бол хортой материал бөгөөд олборлох явцад гарч буй хий нь янз бүрийн хэлбэрийн хорт хавдар үүсгэдэг учраас олборлолтын явцад хүний ​​эрүүл мэндэд ихээхэн эрсдэлтэй байдаг. Хэдийгээр хүдэр өөрөө маш бага хэмжээний уран агуулдаг - 0.1-1 хувь. Мөн ураны уурхайн ойролцоо амьдардаг хүн ам ч маш их эрсдэлтэй.

Баяжуулсан уран нь атомын цахилгаан станцын гол түлш боловч түүнийг ашигласны дараа асар их хэмжээний цацраг идэвхт хаягдал үлддэг. Бүх аюулыг үл харгалзан уран баяжуулах нь цөмийн түлш үйлдвэрлэх салшгүй үйл явц юм.

Байгалийн хувьд ураныг хаана ч ашиглах боломжгүй. Ашиглахын тулд баяжуулах ёстой. Хийн центрифугуудыг баяжуулахад ашигладаг.

Баяжуулсан ураныг цөмийн эрчим хүч төдийгүй зэвсгийн үйлдвэрлэлд ашигладаг.

Тээвэр

Шатахууны эргэлтийн аль ч үе шатанд тээвэрлэлт байдаг. Үүнийг боломжтой бүх хэрэгслээр гүйцэтгэдэг: газар, далай, агаар. Энэ бол байгаль орчинд төдийгүй хүн төрөлхтөнд маш том эрсдэл, том аюул юм.

Цөмийн түлш эсвэл түүний элементүүдийг тээвэрлэх явцад олон осол гарч, улмаар цацраг идэвхт элемент ялгардаг. Энэ нь аюултай гэж үзэх олон шалтгааны нэг юм.

Реакторуудыг ашиглалтаас гаргах

Нэг ч реакторыг задлаагүй. Тэр ч байтугай гутамшигт Чернобылийн асуудал нь шинжээчдийн үзэж байгаагаар буулгах зардал нь шинэ реактор барих зардалтай тэнцэх эсвэл бүр давсан зардал юм. Гэхдээ яг хэдий хэмжээний мөнгө шаардагдахыг хэн ч хэлж чадахгүй: судалгаанд зориулж жижиг станцуудыг татан буулгах туршлага дээр үндэслэн зардлыг тооцоолсон. Мэргэжилтнүүд хоёр сонголтыг санал болгодог.

1. Реактор болон ашигласан цөмийн түлшийг агуулахад байрлуулна.
2. Ашиглалтаас гарсан реакторууд дээр саркофаг барих.

Ирэх арван жилд дэлхий даяар 350 орчим реактор ашиглалтын хугацаагаа дуусгаж, ашиглалтаас гарах ёстой. Гэвч аюулгүй байдал, үнийн хувьд хамгийн тохиромжтой аргыг олоогүй тул энэ асуудал шийдэгдсээр байна.

Одоогоор дэлхий даяар 436 реактор ажиллаж байна. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь эрчим хүчний системд ихээхэн хувь нэмэр оруулах боловч энэ нь маш аюултай юм. Судалгаанаас харахад 15-20 жилийн дараа атомын цахилгаан станцуудыг салхины эрчим хүч, нарны хавтангаар ажилладаг станцуудаар солих боломжтой.

Цөмийн хаягдал

Атомын цахилгаан станцуудын үйл ажиллагааны үр дүнд асар их хэмжээний цөмийн хаягдал үүсдэг. Цөмийн түлшийг дахин боловсруулснаар аюултай хог хаягдал ч үлддэг. Гэсэн хэдий ч аль ч улс энэ асуудлыг шийдэх гарц олоогүй.

Өнөөдөр цөмийн хаягдлыг түр агуулах, усан санд хадгалах эсвэл газар доор гүехэн булж байна.

Хамгийн найдвартай арга бол тусгай агуулахад хадгалах боловч бусад аргуудын нэгэн адил цацраг туяа алдагдах боломжтой.

Үнэн хэрэгтээ цөмийн хаягдал нь тодорхой хэмжээний үнэ цэнэтэй боловч түүнийг хадгалах дүрмийг чанд дагаж мөрдөхийг шаарддаг. Мөн энэ бол хамгийн тулгамдсан асуудал юм.

Чухал хүчин зүйл бол хог хаягдал аюултай байх хугацаа юм. Тус бүр өөрийн гэсэн задралын үетэй бөгөөд энэ хугацаанд хортой байдаг.

Цөмийн хаягдлын төрлүүд

Аливаа атомын цахилгаан станцын ашиглалтын явцад хаягдал нь байгаль орчинд ордог. Энэ нь турбин болон хийн хаягдлыг хөргөх ус юм.

Цөмийн хаягдлыг гурван төрөлд хуваадаг.

1. Доод түвшин - АЦС-ын ажилчдын хувцас, лабораторийн тоног төхөөрөмж. Ийм хог хаягдал нь эмнэлгийн байгууллага, шинжлэх ухааны лабораториос ч гарч болно. Тэд маш их аюул учруулахгүй боловч аюулгүй байдлын арга хэмжээг дагаж мөрдөхийг шаарддаг.
2. Дунд түвшний - түлш тээвэрлэдэг металл сав. Тэдний цацрагийн түвшин нэлээд өндөр бөгөөд ойр дотны хүмүүс нь хамгаалагдсан байх ёстой.
3. Ашигласан цөмийн түлш, түүнийг дахин боловсруулах бүтээгдэхүүн өндөр түвшинд байна. Цацраг идэвхит бодисын түвшин хурдацтай буурч байна. Өндөр түвшний хог хаягдал нь маш бага буюу 3 орчим хувийг эзэлдэг ч нийт цацраг идэвхт бодисын 95 хувийг агуулдаг.

Цөмийн түлш нь өнөөгийн манайд байгаа бусад бүх төрлийн түлшээс илүү үр ашигтай байдаг тул атомын цахилгаан станц, шумбагч онгоц, хөлөг онгоц гэх мэт бүх зүйлд ихээхэн давуу эрх олгодог. Реакторын цөмийн түлшийг хэрхэн үйлдвэрлэдэг талаар бид цааш нь ярих болно.

Ураныг хоёр үндсэн аргаар олборлодог.
1) Ураны гүн нь зөвшөөрвөл карьер эсвэл уурхайд шууд олборлолт хийх. Энэ аргын тусламжтайгаар бүх зүйл тодорхой болно гэж найдаж байна.
2) Газар доорх уусгалт. Энэ нь уран олдсон газарт цооног өрөмдөж, хүхрийн хүчлийн сул уусмал шахаж, уусмал нь урантай харилцан үйлчилж, түүнтэй нийлдэг. Дараа нь үүссэн хольцыг гадаргуу дээр шахаж, ураныг химийн аргаар ялгана.

Уурхайнаасаа уран олборлоод цаашдын өөрчлөлтөд бэлдсэн гэж бодъё. Доорх зурган дээр "шар бялуу" гэж нэрлэгддэг U3O8-ийг харуулав. Цаашид тээвэрлэх зориулалттай торхонд .

Бүх зүйл сайхан болно, онолын хувьд энэ ураныг цөмийн цахилгаан станцуудад түлш үйлдвэрлэхэд шууд ашиглаж болно, гэхдээ харамсалтай нь. Байгаль нь урьдын адил бидэнд хийх ажил өгсөн. Баримт нь байгалийн уран гурван изотопын холимогоос бүрддэг. Эдгээр нь U238 (99.2745%), U235 (0.72%), U234 (0.0055%) юм. Энд бид зөвхөн U235-ыг сонирхож байна - энэ нь реактор дахь дулааны нейтроныг төгс хуваалцдаг тул хуваагдлын гинжин урвалын бүх ашиг тусыг хүртэх боломжийг бидэнд олгодог. Харамсалтай нь түүний байгалийн концентраци нь орчин үеийн атомын цахилгаан станцын реакторыг тогтвортой, урт хугацаанд ажиллуулахад хангалтгүй юм. Хэдийгээр миний мэдэж байгаагаар RBMK төхөөрөмж нь байгалийн уранаар хийсэн түлш дээр ажиллах боломжтой байхаар бүтээгдсэн боловч ийм түлшний тогтвортой байдал, бат бөх, аюулгүй байдал нь огт баталгаатай биш юм.
Бид уранаа баяжуулах хэрэгтэй. Өөрөөр хэлбэл, U235-ийн концентрацийг байгалийнхаас реакторт ашигласан концентраци хүртэл нэмэгдүүлэх.
Тухайлбал, RBMK реактор нь 2.8%-ийн баяжуулсан уран дээр ажилладаг бол VVER-1000 реактор нь 1.6-5.0%-ийн баяжуулсан уранаар ажилладаг. Далайн болон тэнгисийн цэргийн атомын цахилгаан станцууд 20% хүртэл баяжуулсан түлш хэрэглэдэг. Мөн зарим судалгааны реакторууд 90% баяжуулсан түлшээр ажилладаг (жишээлбэл, Томск дахь IRT-T).
ОХУ-д уран баяжуулах ажлыг хийн центрифуг ашиглан хийдэг. Өөрөөр хэлбэл, өмнө нь зурган дээр байсан шар нунтаг нь хий, уран гексафторид UF6 болж хувирдаг. Дараа нь энэ хий нь центрифугуудын каскад руу тэжээгддэг. Центрифуг бүрээс гарахад U235 ба U238 цөмүүдийн жингийн зөрүүгээс болж бага зэрэг нэмэгдсэн U235 агууламжтай уран гексафторидыг авдаг. Уг процессыг олон удаа давтаж, эцэст нь бид ураны гексафторидыг шаардлагатай баяжуулалтаар олж авдаг. Доорх зурган дээр та центрифугуудын каскадын масштабыг л харж болно - тэдгээрийн олон нь байдаг бөгөөд тэдгээр нь алс хол зайд тархдаг.

Дараа нь UF6 хий нь нунтаг хэлбэрээр UO2 болж хувирдаг. Эцсийн эцэст хими бол маш хэрэгтэй шинжлэх ухаан бөгөөд ийм гайхамшгийг бүтээх боломжийг бидэнд олгодог.
Гэхдээ энэ нунтаг реактор руу амархан цутгаж болохгүй. Өөрөөр хэлбэл та унтаж болно, гэхдээ үүнээс сайн зүйл гарахгүй. Үүнийг (нунтаг) бид реакторт удаан хугацаагаар, хэдэн жилийн турш буулгаж чадах тийм хэлбэрт оруулах ёстой. Энэ тохиолдолд түлш нь өөрөө хөргөлтийн шингэнд хүрч, цөмөөс хэтрэх ёсгүй. Энэ бүхнээс гадна түлш нь реактор дотор ажиллах үед үүсэх маш хүчтэй даралт, температурыг тэсвэрлэх ёстой.
Дашрамд хэлэхэд, нунтаг нь ямар ч төрлийн зүйл биш гэдгийг би хэлэхээ мартсан - энэ нь тодорхой хэмжээтэй байх ёстой бөгөөд ингэснээр шахах, нунтаглах явцад шаардлагагүй хоосон зай, хагарал үүсэхгүй байх ёстой. Нэгдүгээрт, шахмалыг удаан хугацаанд дарж, жигнэх замаар нунтагаар хийдэг (технологи нь үнэхээр амаргүй, хэрэв зөрчигдвөл түлшний шахмал ашиглах боломжгүй болно). Доорх зурган дээр би таблетуудын хувилбаруудыг харуулах болно.

Дулааны тэлэлт, цацрагийн өөрчлөлтийг нөхөхийн тулд шахмал дээрх нүх, завсарлага хэрэгтэй. Реакторт цаг хугацаа өнгөрөх тусам шахмалууд хавдаж, нугалж, хэмжээ нь өөрчлөгддөг бөгөөд хэрэв юу ч өгөхгүй бол нурж унах боломжтой бөгөөд энэ нь муу юм.

Дараа нь бэлэн шахмалыг металл хоолойд (ган, циркони болон түүний хайлш болон бусад металлаар хийсэн) савлана. Хоолойнууд нь хоёр төгсгөлд хаалттай, битүүмжлэгдсэн байна. Түлштэй бэлэн хоолойг түлшний элемент гэж нэрлэдэг - түлшний элемент.

Өөр өөр реакторууд нь өөр өөр дизайн, баяжуулалтын түлшний элементүүдийг шаарддаг. Жишээлбэл, RBMK түлшний саваа нь 3.5 метр урттай. Дашрамд хэлэхэд түлшний элементүүд нь зөвхөн саваа биш юм. зураг дээрх шиг. Тэдгээр нь хавтан хэлбэртэй, цагираг хэлбэртэй, янз бүрийн төрөл, өөрчлөлттэй байдаг.
Дараа нь түлшний элементүүдийг түлшний угсралт - FA-д нэгтгэдэг. RBMK реакторын түлшний угсралт нь 18 түлшний саваагаас бүрдэх ба дараах байдалтай байна.

VVER реакторын түлшний угсралт дараах байдалтай байна.
Таны харж байгаагаар VVER реакторын түлшний угсралт нь RBMK-ээс хамаагүй олон тооны түлшний саваагаас бүрддэг.
Дараа нь бэлэн тусгай бүтээгдэхүүнийг (FA) аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээний дагуу атомын цахилгаан станцад хүргэдэг. Яагаад урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ авах ёстой вэ? Цөмийн түлш хэдийгээр цацраг идэвхит бодис биш ч гэсэн маш үнэ цэнэтэй, өндөр өртөгтэй, маш хайхрамжгүй хандвал олон асуудал үүсгэж болзошгүй. Дараа нь түлшний угсралтын нөхцөл байдлын эцсийн хяналтыг хийж, реакторт ачаална. Ингээд л уран нь газар доорх хүдрээс цөмийн реактор доторх өндөр технологийн төхөөрөмж хүртэл урт замыг туулсан. Одоо тэр өөр хувь тавилантай байна - реактор дотор хэдэн жилийн турш шүүрч, ус (эсвэл бусад хөргөлтийн бодис) түүнээс авах үнэт дулааныг ялгаруулах.

Орчин үеийн машин нь 72 октантай бензинээр ажиллах боломжтой - гэхдээ энэ нь гунигтай, удаан явах болно. Атомын цахилгаан станц нь 50 жилийн өмнө боловсруулсан түлшээр ажиллах чадвартай - гэхдээ энэ нь ашиггүй горимд ажиллах болно, реактор нь түүний зохион бүтээгчдийн оруулсан шинэ хүчин чадлыг хэрэгжүүлэх боломжгүй болно; Анхны атомын цахилгаан станц бий болсноос хойш цөмийн эрдэмтэд цөмийн түлшний чанарыг сайжруулах, цөмийн энергийн давуу талыг нэмэгдүүлэх талаар тасралтгүй шаргуу ажиллаж байна.

Атомын цахилгаан станцууд нь хүн төрөлхтний соёл иргэншлийн хөгжлийн орчин үеийн үе шатны бэлгэдлийн нэг гэж үзэж болох бөгөөд үүнийг авч үзэх ёстой асар том байгууламжуудыг бид бүгд харсан бөгөөд аль хэдийн дассан. Эргэдэг ротор нь асар том цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг асар том турбинууд, өндөр даралтын дор реакторын цөмөөр ус урсдаг хүчирхэг насосууд, удаан эдэлгээтэй реакторын савнууд, газар хөдлөлтийг тэсвэрлэх чадвартай нэмэлт битүүмжилсэн бүрхүүлүүд, тэдгээрийн дээр унах онгоцууд. Анхдагч ба хоёрдогч хэлхээний шугам хоолой, хоёрдогч хэлхээний ус хөргөдөг аварга том хөргөх цамхагууд - энд бүх зүйл том, заримдаа асар том байдаг. Гэхдээ аливаа цөмийн реакторын зүрх нь маш жижигхэн байдаг, учир нь хяналттай цөмийн задралын урвал нь изотоп-235-аар баяжуулсан уран агуулсан маш жижиг түлшний үрлэн дотор явагддаг. Энд жижиг шахмал хэлбэрээр хамгийн чухал зүйл бол асар их хэмжээний дулаан ялгаруулж, атомын цахилгаан станцуудад бидний харж буй бүх зүйлийг ашигтайгаар ашиглах явдал юм. Энэ бол үйлдвэрлэл, ашиглалтад асар их хүчин чармайлт шаарддаг том, үзэсгэлэнтэй, нарийн төвөгтэй тоног төхөөрөмж - зүгээр л түлшний үрлэн "үйлчилгээ" юм.

Томъёогүй цөмийн энерги

Атомын цахилгаан станцын цөмийн түлш гэж юу болох талаар ярихад нэлээд хэцүү байдаг - энгийн тохиолдолд тайлбар нь олон түвшний математикийн томъёо, атомын физик болон бусад квант механикийг шаарддаг. Манай цөмийн эрдэмтэд ураныг хэрхэн номхруулж, бидэнд нэн хэрэгцээтэй цахилгаан эрчим хүчний найдвартай эх үүсвэр болсныг ойлгохын тулд энэ бүхэнгүйгээр хийхийг хичээцгээе. Үүний тулд логик, энгийн өдөр тутмын нийтлэг ойлголт хангалттай байх болно гэж бид үзэж байгаа бөгөөд эхлэх цэг нь хуваагдлын гинжин урвалын сургуулийн тодорхойлолт байх болно. Санаж байна уу?

"Нейтрон ураны цөмд цохилт өгч, түүнээс хоёр нейтроныг нэг дор таслав, энэ нь одоо хэд хэдэн цөмд цохилт өгч, нэг дор дөрвийг цохиж байна ..."

Цөмийн гинжин урвал

Математикийн хувьд нейтрон үржүүлэх хүчин зүйл нь хоёртой тэнцүү бол хяналттай гинжин урвал боломжгүй юм. Чөлөөт нейтроны тоо, ураны цөмийн задралын үйл явц маш их хэмжээгээр нэмэгдэж байгаа тул зөвхөн нэг л үр дүн байж болох юм - атомын дэлбэрэлт. Урвал жигд явагдахын тулд үүнийг хянаж, зохицуулахын тулд 1.02 үржүүлэх хүчин зүйлд хүрэх шаардлагатай - нэг зуун чөлөөт "анхны" нейтрон нь "хоёр дахь" 102 чөлөөт нейтрон үүсэхэд хүргэдэг. үеийн", бусад бүх зүйлийг арилгах, шингээх, саармагжуулах ёстой - энэ үйл явцыг хүссэнээрээ дуудна, гэхдээ энэ нь тохиолдох ёстой. Энэхүү босго утгыг онолын хувьд тооцсон бөгөөд үүний төлөө манай эрдэмтэд "баярлалаа". Тэд изотоп-235-ын байгалийн агууламж нь үржүүлгийн хүчин зүйл нь нэгээс илүү гарахад хангалтгүй болохыг олж мэдсэн. Өөрөөр хэлбэл, бид задралын урвалыг үргэлжлүүлэхийг хүсч байгаа бол энэ изотопын агууламжийг 3-4%, өөрөөр хэлбэл байгаль эхээс 5-6 дахин их байлгахыг сурах хэрэгтэй. Онолчид тооцоо хийсэн боловч практик инженерүүд бусад ажлыг хийж, реакторын цөм дэх илүүдэл нейтроныг шингээх материалыг ашиглах арга замыг гаргаж, "нейтрон саармагжуулагч" зохион бүтээжээ.

Хими бол амьдрал

Аналитик онлайн сэтгүүлийн изотоп-235-ын агуулгад үндэслэн ураныг хэрхэн баяжуулж байна Geoenergetics.ruУраныг эхлээд хий, ураны фторид болгон хувиргаж, дараа нь хийн центрифуг ашиглан хүнд атомуудыг "хогийн ургамлаар зайлуулах" хэрэгтэй, үүний улмаас хөнгөн атомын тоо нэмэгдэнэ (ураны үндсэн изотопын цөм) гэж би аль хэдийн хэлсэн. 238 протон ба нейтрон агуулдаг, ийм атом нь уран-235 атомаас гурван атомын нэгж жинтэй). Гайхалтай - фтор нь уран-235-аар баялаг болсон, бүх зүйл сайхан байна. Тэгээд - юу, яаж? Цөмийн түлшийг атомын цахилгаан станцын реактор руу оруулах зам нь маш чухал ажил хийдэг химичүүдийн халамжтай гараас эхэлдэг - тэд хийг хатуу бодис болгон хувиргаж, цөмийн эрдэмтдийн "захиалсан" төрөл болгон хувиргадаг. Цөмийн энерги нь зөвхөн атомын физикээр хязгаарлагдахгүй, олон арван шинжлэх ухааны салбарыг нэгэн зэрэг ашигладаг нь гайхмаар зүйл юм РосатомХимичид, материал судлаачид, металлургууд болон бусад олон мэргэжилтнүүдэд зориулсан газар үргэлж байдаг.

Физикчид химичүүдэд ураны давхар ислийг "захиадаг" - нэг ураны атом, хоёр хүчилтөрөгчийн атом агуулсан молекулуудын нунтаг. Яагаад тэр вэ? Тийм ээ, эдгээр молекулуудын олон шинж чанар нь маш сайн байдаг. Ураны давхар ислийн хайлах цэг нь 2840 градус, цөмийн эрчим хүчний түүхэнд цөмийн түлш хайлах үед ердөө гурван осол гарсан. Ураны давхар исэл нь хийн хаван гэж нэрлэгддэг зүйлд бага мэдрэмтгий байдаг - сонирхолтой үзэгдэл боловч цөмийн энергид хортой. Реакторын цөмд тохиолддог зүйл бол дундад зууны үеийн алхимичдын мөрөөдлийн биелэл бөгөөд тэдгээрээс огт өөр химийн элементүүдийг өөр болгон хувиргах явдал юм. Уран-235 цөмд туссан чөлөөт нейтрон нь түүнээс нэмэлт чөлөөт нейтронуудыг гаргаад зогсохгүй, цөм өөрөө өөр өөр хэсгүүдэд хуваагдахад хүргэдэг. Яг яаж хуваагдах, ямар шинэ цөм үүсэх нь санамсаргүй асуудал боловч бусад задралын хэсгүүдийн дунд хийнүүд ч байдгийг статистик харуулж байна. Тэд түлшний үрлэн дотор хуримтлагдаж, хий байх ёстой шиг аашилдаг - тэд аль болох их эзэлхүүнийг эзлэхийг хичээдэг, түлшний үрэлийг шууд утгаараа урах гэж оролддог. Зөвшөөрч байна, үүнд ямар ч ашигтай зүйл байхгүй - ураны атомын цөмд агуулагдах бүх энергийг бидэнд шилжүүлэхийн тулд түлшний үрэл нь бүрэн бүтэн, эрүүл байх ёстой бөгөөд энэ нь цөмд аль болох удаан байх ёстой. Тиймээс зөвхөн хатуулаг, зөвхөн ураны давхар исэл - энэ нь илүү өндөр температурыг ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь атомын цахилгаан станцын үр ашгийг нэмэгдүүлж, түлшний шаталтыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

"Цөмийн түлшний шаталт" гэдэг нь шинжлэх ухаан, техникийн бүрэн нэр томъёо боловч энэ нь юу болохыг ойлгохын тулд физикийн дээд боловсрол шаарддаггүй. Түлшний шаталт гэдэг нь нейтроны нөлөөгөөр цөмийн хувиралд орсон ураны цөмийн нэг хэсэг юм. Хувиар илэрхийлбэл, хувь өндөр байх тусам бидний хэрэгцээ шаардлагад ашиглах, тэдгээрээс цахилгаан үйлдвэрлэхэд ашигладаг дулааныг хүлээн авах боломжтой байсан ураны цөмийн тоо төдий чинээ их байх болно. Түлшний шаталт нь атомын цахилгаан станцын эдийн засгийн гол үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Хэрэв бид 100 кг уран-235-ыг цөмд байрлуулж, түлшний кампанит ажлын төгсгөлд түүнээс 99 кг-ыг нь салгасан бол цөм, реактор, атомын цахилгаан станцын ийм загвар нь үнэ цэнэгүй болно. Харин цөмөөс нь гаргаж авсан түлшний үрлэнд уран-235 үлдээгүй нь тогтоогдвол зохион бүтээгчид сайн ажиллаж, тус бүрд нь Нобелийн шагнал, эсвэл хоёрыг нь яаралтай олгох цаг иржээ.

Үнэн хэрэгтээ 100% -ийн шатах түвшин нь зарчмын хувьд боломжгүй юм, гэхдээ энэ нь тэд үүний төлөө тэмцдэггүй гэсэн үг биш юм - хувь бүрийн хувьд ноцтой тулаанууд байдаг. Шаталтын гүн их байх тусам үүссэн цахилгааны өртөг багасч, нүүрсустөрөгчийн шаталтад суурилсан эрчим хүчний өрсөлдөөнийг зогсоосонгүй. Түүгээр ч барахгүй таблет "шатаах" тусам реактор түлшээ цэнэглэх шаардлагагүй болдог. VVER (усаар хөргөлттэй усан хөргөлттэй цахилгаан реактор) -ын загвар нь реакторыг бүрэн зогсоож, хөргөх үед түлшийг өөрчилдөг - энэ нь илүү аюулгүй юм. Ийм зогсолт бага байх тусам суурилагдсан хүчин чадлын ашиглалтын коэффициент өндөр байх нь атомын цахилгаан станцын эдийн засгийн хоёр дахь чухал үзүүлэлт юм. Таны тоос сорогчийн техникийн мэдээллийн хуудсанд түүний хүчийг заасан байдаг - жишээ нь 1200 Вт. Гэхдээ тоос сорогч яг нэг цагийн турш хагас цагийн горимд ажилладаг бол та 1200 ватт авах болно - хагас цагийн турш "ямар нэгэн зүйл таны нурууг шүүрэн авсан" бол та ердөө 600 ватт буюу өөрөөр хэлбэл, тоос сорогчийг авах болно. тоос сорогч нь зөвхөн 50% байх болно. Атомын реакторын эдийн засаг нь дулааны цахилгаан станцын эдийн засаг, тэр байтугай усан цахилгаан станцын эдийн засгаас илүү ашигтай байх ёстой тул түлш шатаахтай адил эрхэм зорилго бол 100%, мөн дахин хэлэхэд хувь бүр нь чухал юм. .

Шатахуун огт шаарддаггүй, зөвхөн уналтын усны эрчим хүчийг ашигладаг усан цахилгаан станцаас илүү ашигтай эдийн засгийн үр дүнг яаж харуулах вэ? Тийм ээ, энэ нь маш энгийн - өдөрт 24 цаг, жилд 365 өдөр ус уналтанд ордоггүй; Энэ хэмжээнд хүрэх хүртэл УЦС “амарч”, ийм завсарлагааны талаар юу ч мэдэхгүй атомын цахилгаан станц өрсөлдөгчөө гүйцэж түрүүлэх цаг гарна. Атомын цахилгаан станцын үр ашиг, шаталт, хүчин чадлын хүчин чадал нь түлшний үрэл болон түүний материалаас ихээхэн хамаардаг. Ураны хайлуур жоншны хийг ураны давхар ислийн нунтаг болгон хувиргаж буй химич, цөмийн энергийн ирээдүй таны ур чадвараас хамаарна гэдгийг санаарай!

Шатахууны шахмалууд - алхам алхмаар

Энгийн үгээр олон зүйлийг тайлбарлаж болох боловч химичүүдийн ажлыг дүрслэхийн тулд ийм дасгал хийх нь "ерөнхийдөө" гэсэн үгнээс боломжгүй тул бэлэн байгаарай. Ураны хайлуур жоншны хийг эхлээд усан уусмалаар дамжуулж, аммиак болон нүүрстөрөгчийн хүчлийн хүчил үлдэгдэлтэй холилдсон уранил фторыг гаргаж авдаг. Үүний үр дүнд аммонийн уранил карбонат тунадас үүсдэг - тулалдааны тал нь аль хэдийн дууссан гэж бодъё, бидэнд хий биш, ядаж хатуу зүйл байна. Уг суспензийг шүүлтүүрээр дамжуулж, угааж, шингэрүүлсэн давхаргатай зуух руу илгээдэг бөгөөд өндөр температурын улмаас бүх шаардлагагүй хольцууд задарч, ураны гурвалсан ислийн нунтаг хуурай үлдэгдэл үлддэг (энэ молекул дахь ураны 1 атом тутамд 3 ширхэг байдаг). хүчилтөрөгчийн атомууд). Ингээд болоо, одоо тэр бараг биднийх болсон!

Өндөр температурт пирогидролиз ашиглан ураны давхар ислийн нунтаг үйлдвэрлэх талбай

Температур дахин өндөр - 500 градус, гэхдээ энэ удаад устөрөгчийн дамжуулалтаар нэмэлт хүчилтөрөгчийн атомыг авч, химич нар үдийн цайны завсарлагаанаар тайван явж, физикчдэд хүсэн хүлээсэн ураны давхар ислийг авах боломжийг олгож байна. Гэсэн хэдий ч тэд эрт баярладаг - тэдгээрийг сунгасан тармуур дээр шууд алгаддаг ... металлургийнхан, учир нь түлшний шахмалыг нунтаг металлургийн аргаар үйлдвэрлэдэг. Химичдийн ажлын үр дүнд үүссэн нунтагыг буталж, шигшиж, нарийн нунтаг гаргаж авдаг - бараг тоос болтол нь бутлана. Биндэр, тосолгооны материалыг нэмсний дараа шахмалыг шахаж, шаардлагагүй хольцыг арилгахын тулд дахин хатаана. Үүний дараа температур 1750 градус хүртэл нэмэгдэж, шахмалууд илүү нягт, илүү хүнд болдог - одоо тэдгээрийг механик аргаар боловсруулж болно. Цилиндр бутлуур нь шаардлагатай хэмжээсийг авахын тулд ажилд ордог - энэ бол бүх зүйл.

Ураны үрлэн үйлдвэрлэх талбай

Үгүй ээ, тийм ч "бүгд" биш, учир нь тэр даруй байцаагчид геометрийн хэмжээс, гадаргуугийн чанар, чийгийн агууламж, хүчилтөрөгч ба ураны атомын харьцааг шалгахаар семинарт ирдэг. Уран-235 ба уран-238 атомын харьцааг шалгах шаардлагагүй гэдгийг анхаарна уу - химичүүд ямар ч манипуляци хийсэн ч тэдний үйлдэл нь атомын цөмийн найрлагад нөлөөлдөггүй. Энэ бүх ажлын үр дүн нь ердөө 4.5 грамм жинтэй түлш шахмал юм, гэхдээ эдгээр жижигхэн үрэл нь 400 кг нүүрс, 360 шоо метр байгалийн хий, 350 кг газрын тостой ижил хэмжээний энерги агуулдаг.

Цөмийн керамик түлшний үрлэн үйлдвэрлэх, техникийн хяналт

-д багтдаг Оросын цөмийн үйлдвэрүүдэд үйлдвэрлэсэн таблетуудын хүрээ ТВЭЛ түлшний компани– 40 гаруй сорт, өөр өөр хэмжээтэй, уран-235-ын баяжуулалтын янз бүрийн зэрэгтэй. Гэхдээ нэг зүйл өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна - цөмийн эрчим хүч нь ураны давхар ислийг түлш болгон ашигласаар байгаа бөгөөд энэ нь өөрөө цацраг идэвхт бодис тархахад саад болж байна. Ашиглалтын температурт энэ материал нь задралын бүтээгдэхүүний 98% -ийг өөртөө хадгалж, битүүмжлэх ачааллыг хамгийн бага хэмжээнд хүртэл бууруулдаг. Түлш нь "саад" үүргээ гүйцэтгэхийн тулд түлшний хөргөлтийн бодистой харилцан үйлчлэл нь хамгийн бага байх нь чухал юм - эс тэгвээс цацраг идэвхт задралын бүтээгдэхүүн нь бүх таагүй үр дагавартай гадаад орчинд зугтах боломжтой болно.

Шатахууны саваа бол зүгээр нэг "урт хоолой" биш юм.

За, таблетууд хийгдсэн, дараа нь яах вэ? Цөмийн реакторын санаа нь маш энгийн - хөргөлтийн бодис нь цөмийн урвалын үр дүнд гарсан бүх дулааныг "зайлуулах" ёстой. Энэ нь нэг удаагийн зайлуулалт биш бөгөөд энэ нь бүх түлшний сессийн туршид явагдах ёстой - түлш реакторын цөмд байх хугацаа. VVER реакторуудад энэ ажлыг өндөр даралтын дор цөмөөр дамжин өнгөрөх усаар гүйцэтгэдэг. Буцалж буй ус руу бууз шиг шахмал түлшийг гол руу нь хаях уу? Энэ нь цөмийн урвалын үед үүссэн дулааны энергийг зайлуулж, даралтын дор усны урсгал урсдаг түлшний үрэл хөдөлгөөнгүй байхыг баталгаажуулах нь илүү үндэслэлтэй юм. Тиймээс түлшний хөдөлгөөнгүй байрлалыг хангах зориулалттай зарим төрлийн "хавчаар" шаардлагатай байдаг - энэ нь хөндий нимгэн ханатай хоолой бөгөөд дотор нь түлшний үрэл байдаг - түлшний саваа, түлшний элемент.

Түлшний элементүүд (түлшний элементүүд), Фото: wikimedia.org

Яагаад нимгэн ханатай гэж? Түлшний үрэлд үүссэн дулааныг усаар бараг саадгүй "зайлгах" боломжтой, өөрөөр хэлбэл түлшний саваа хананы материалд тавигдах хамгийн эхний шаардлага бол хамгийн өндөр дулаан дамжуулалт юм. Авсан - өгсөн, авсан - өгсөн. Хоёрдахь шаардлага нь бас тодорхой юм - түлшний элементийн хананы гадна тал нь байнга усанд байдаг тул материал нь зэврэлтээс айхгүй байх ёстой. Гурав дахь нөхцөл нь тодорхой байна - материал нь цөмийн үндсэн процесст хор хөнөөл учруулахгүйгээр тогтмол өндөр цацраг идэвхт байдлыг тэсвэрлэх ёстой. Энэ нь цөмийн урвалыг тасалдуулахгүйн тулд аль болох цөөн нейтроныг шингээх ёстой бөгөөд ингэснээр изотоп-235-ын баяжуулалтын өндөр түвшинтэй ураныг үйлдвэрлэхийг албаддаггүй. Хоолойн диаметр, түүнчлэн түлшний үрлийн диаметр нь аль болох бага байх ёстой - эс тэгвээс төвийн сегментүүдэд үүссэн дулаан нь хөргөлтийн шингэнд хүрэхгүй. Энэ бол түлшний бариулын нимгэн хана гэх мэт "энгийн" зүйлд тавигдах шаардлагуудын багц юм.

Цөмийн энергийн хөгжлийн үе шатанд зэвэрдэггүй ган ийм материал болж хувирсан боловч энэ нь удаан үргэлжилсэнгүй - ган нь хэтэрхий олон чөлөөт нейтроныг эзэлдэг тул бага оврын зүйл хэрэгтэй болсон. Энэ үед цөмийн эрдэмтэд сайтар ажиллаж, хамгийн бага нейтрон барих хөндлөн огтлолтой цирконий металлыг олжээ. Энэ тохиолдолд "хэсэг" гэсэн үг нь "магадлал" гэсэн үгийг орлоно. Цирконийн атомын цөмд дамжин өнгөрөх нейтрон урхинд баригдах магадлал хамгийн бага байдаг бол циркони нь маш сайн дулаан дамжуулах коэффициенттэй, устай харьцдаггүй, зөвхөн 1'855 хэмээс дээш температурт хайлдаг. Дулааны тэлэлтийн маш бага коэффициенттэй - оронд нь халах үед "хавдах" тулд дулааныг гадаад орчинд "цацуулдаг". Зөвшөөрч байна - энэ бол цөмийн энергийн хамгийн тохиромжтой материал юм, хэрэв та хамгийн тохиромжтой химийн цэвэр байдалд хүрч чадвал аливаа хольц нь чөлөөт нейтроныг идэвхтэй "идэх" хандлагатай байдаг.

Түлшний саваа, түлшний угсралт үйлдвэрлэлийн цех

Төмөрлөгчид энэ ажлыг даван туулж сурснаа зарламагц цөмийн энерги цирконид шилжсэн. Циркони ба түүний хайлшийг бүрэн үйлдвэрлэдэг Орос дахь цорын ганц, дэлхийн гурван үйлдвэрүүдийн нэг бол ТВЕЛ түлшний компанийн нэг хэсэг болох Чепецкийн механикийн үйлдвэр (Глазов, Удмурт) юм. 1986 оноос хойш ChMP нь E-110 хайлшаас түлшний элементийн бүрээсийг үйлдвэрлэхэд шилжсэн - ниобигийн нэг хувь нь цирконид нэмдэг бөгөөд энэхүү бага өсөлт нь материалын зэврэлтээс хамгаалах чадварыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Одоогоор ашиглагдаж байгаа Е-365 хайлшны механик шинж чанар нь циркони, ниобийээс гадна төмөр, цагаан тугалга агуулсан, бүр илүү сайн механик шинж чанартай байдаг. Түлшний саваа үйлдвэрлэх алхам бүр нь маш чухал бөгөөд эдгээр элементүүд байгаа нь гагнуур болон өөр өөр материалыг холбох бусад аргуудыг илүү сайн даван туулах боломжийг олгодог. ОХУ-д үйлдвэрлэсэн түлшний элементүүд нь МАГАТЭ-ийн бүх шаардлагыг хангаж, маш сайн гүйцэтгэлийн шинж чанартай бөгөөд цөмийн эрчим хүчний эдийн засгийн үзүүлэлтүүдийг сайжруулах боломжтой болгодог.

"Энгийн механик хэсэг" мэт санагдаж болох зүйл нь тийм биш юм.

Хэсэг дэх түлшний саваа, Зураг: heuristic.su

Дотор нь агуулагдах түлшний савааны товч тайлбарыг энд оруулав. Урт - 3.8 метр, гадна диаметр - 9.1 мм. Дотор нь 7.57 мм-ийн гаднах диаметртэй, 20 мм-ийн өндөртэй ураны давхар ислийн шахмалууд байдаг бөгөөд таблет бүрийн төвд 1.2 мм-ийн диаметртэй нүх байдаг. Үрэл нь түлшний бариулын хананд хүрдэггүй; үрлэн доторх цоорхой нь цөмийн задралын үед үүссэн цацраг идэвхт хийг хадгалах зориулалттай. Үрэл нь түлшний элемент дотор бутнуудтай бэхлэгдсэн, үрлэн баганын нийт урт нь 3.53 метр, түлшний сессийн үед урт нь 30 мм-ээр нэмэгддэг. Тийм ээ, бүх зүйл миллиметрээр, тэр ч байтугай тэдгээрийн фракцаар хэмжигддэг - эцэст нь цөмийн энерги нь бодисын хамгийн жижиг хэсгүүдтэй харьцдаг.

Энд 8 мм-ээс бага диаметртэй таблет байна - үүнд ямар нэгэн сонирхолтой зүйл байх шиг байна уу? Гэвч цөмийн урвалын үед таблетын төв хэсэгт температур 1'500-1'600 градус хүрч, гадна гадаргуу дээр - ердөө 470. 3-4 миллиметрийн зайд мянган градусын зөрүү, металл болж хувирдаг. хий - ийм л бяцхан үрэл доторх гайхамшиг юм.

Түлшний саваагаас эхлээд түлшний угсралт хүртэл

Тэд шахмалуудыг хийж, түлшний саваанд байрлуулсан - тийм үү? Мэдээжийн хэрэг үгүй ​​- хоолой нь түлшний хамт ердөө 2.1 кг жинтэй тул ураны ийм масс нь урт хугацааны үйл ажиллагаанд хангалтгүй юм. Цөмийн түлш үүсэх дараагийн үе шат бол түлшний угсралт, түлшний угсралт үүсэх явдал юм. ОХУ-д хамгийн өргөн тархсан реакторын хувьд VVER-1000, 312 түлшний савааг нэг түлшний угсралтад угсарч, тэдгээрийн хооронд борын зэрэг үр дүнтэй нейтрон шингээгчээр дүүргэсэн хяналтын болон хамгаалалтын системийн саваа орох зайг үлдээдэг. Түлшний угсралтын ёроолд бариул гэж нэрлэгддэг бариул байдаг - түлшний саваа бэхэлсэн газар.

Хүрээний үйлдвэрлэл - суваг болон зайны торыг гагнах

Дээд хэсэгт түлшний саваа нь хаврын блокоор дамжин толгойд бэхлэгдсэн байдаг - энэ нь реакторын ажиллагааны явцад түлшний саваа хөвөхөөс хамгаалдаг. Тиймээ, уран бол хүнд элемент, циркониг бас хөнгөн гэж нэрлэх боломжгүй, гэхдээ түлшний угсралтаар дамждаг усны нэрлэсэн урсгал нь цагт 500 шоо метр, ус түлшний саваа дагуу 200 км хурдтай хөдөлдөг гэдгийг санах нь зүйтэй. h доороос дээш чиглэлд - ийм урсгал нь ямар ч зүйлийг хүчээр шахах болно. Түлшний саваа нь эдгээр хоолойг тогтмол байранд нь тогтоодог зайны тор ашиглан бие биенээсээ тусгаарлагдсан бөгөөд энэ нь дулааныг хамгийн үр ашигтайгаар зайлуулах боломжийг олгодог. Янз бүрийн хийцтэй түлшний угсралт дээр 12-15 зайтай тор байдаг бөгөөд зөвхөн энэ тоо нь усыг ашигтай дулааныг зайлуулах ажлыг гүйцэтгэх боломжийг олгодог.

Суваг ба зайны тор, чанарын хяналт

Гэсэн хэдий ч энэ нь биднийг түлшний саваа, түлшний угсралтын гулзайлтын асуудлаас бүрэн аварч чадаагүй юм. Манай угсралтууд механик тэнхлэгийн ачааллыг тэсвэрлэх чадваргүй байсан - бараг дөрвөн метр урт, 0.65 мм зузаантай бүрхүүл, хүчтэй усны урсгал, өндөр температур нь үүргээ гүйцэтгэж байв. 1993 онд энэ асуудлын талаар ямар нэг зүйл хийх, түүнээс ангижрах арга замыг хайж олох нь тодорхой болсон. Минатом ОУАЭА-д холбогдох хүсэлтийг тавьсан - Барууны орнуудад энэ асуудал хэрхэн байгаа талаар. IAGTE нь үйл ажиллагаа явуулж буй байгууллагуудтай холбогдох судалгаа явуулсан бөгөөд ямар ч сенсаац олж чадаагүй - Барууны цөмийн эрдэмтэд ч гэсэн ийм асуудалтай тулгардаг, тэд үүнийг даван туулах арга замыг хайж байна.

Одоо уучлаарай, гэхдээ бид либерал эдийн засгийн гол домог болох эдийн засгийн болхи, инерцтэй төрийн сектортой харьцуулахад хувийн өмчлөгчийн үр ашгийг дахин хөндөх хэрэгтэй болно. Барууны орнуудад, тэр дундаа АНУ-д атомын цахилгаан станцын олон тооны хувийн өмчлөгчид байдаг ч тэд асуудлыг шийдэж чадаагүй юм. Минатом нь Дунд зэргийн машин үйлдвэрлэлийн яамны уламжлалын дагуу ажилласан - хоёр сайн төслийн хоорондох тэмцлийн үр дүнд ялалт хамгийн шилдэг нь болохын тулд асуудлыг нэг дор хоёр дизайны товчоонд даалгасан. Капиталист тэмцээнд оролцогчид нь Podolsk OKB (туршилтын дизайны товчоо) "Gidropress" болон Нижний Новгородын OKBM (OKB Mashinostroeniya) нэрэмжит байв. Африкантова. Хоёр дизайны товчоо нь одоогоор Атомэнергомаш машин үйлдвэрлэлийн холдингийн нэг хэсэг боловч энэ нь өрсөлдөөний эрчмийг бууруулж чадахгүй байна.

Өрсөлдөөн бол дэвшлийн хөдөлгүүр юм

Нижний Новгородын оршин суугчид ТВС-ийн загварыг боловсруулсан бөгөөд энэ нь хөгжил дэвшилд TVSA-12, TVSA-PLUS, TVSA-T гэсэн товчилсон өөрчлөлтүүд ар араасаа гарч ирэв. Үүний гол онцлог шинж чанар нь бүтцийн хатуу байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд булангуудыг холбогч торонд гагнаж эхэлсэн боловч Гидропресс энэ ойлголтыг хүлээн зөвшөөрөөгүй - цөм дэх булангуудыг хийсэн цирконы илүүдэл хэмжээ. шинжээчдийн үзэж байгаагаар цөмийн реакторын бүсийн нейтроны шинж чанарт сөргөөр нөлөөлдөг. Gidropress-д UTVS (Advanced TVS) гэсэн товчлолоор бүтээгдсэн өөрчлөлт нь гагнуурын сүлжээ, чиглүүлэгч сувгийн хатуу гагнуурыг ашигладаггүй бөгөөд газар хөдлөлтийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх шаардлага бүхий цөмийн цахилгаан станцуудад - Хятадын Тяньван, Ираны Бушер хотод ашиглаж эхэлсэн. , Энэтхэгийн Куданкулам дээр." Гэсэн хэдий ч энэхүү бүтээн байгуулалтыг зөвхөн Гидропресс дизайны товчооны ажилтнууд хийсэн гэж хэлэх нь буруу юм. Бочвара. Гэхдээ үр дүн нь чухал юм - Ростовын АЦС-ын туршилтын туршилт маш сайн үр дүнг үзүүлж, гадаадын үйлчлүүлэгчид UTVS-ийн найдвартай байдал нэмэгдсэнд маш их баяртай байв.

Цацрагийн угсралт

Хоёр дизайны товчооны тэмцлийн нарийн ширийнийг үзэх нь гайхалтай үзэгдэл боловч техникийн олон нарийн ширийн зүйл байдаг тул мэргэжлийн орчуулагчдын хүчин чармайлт хэрэгтэй болно. Өргөн ба нарийн тор, сийрэг сараалж, турбулатор ба дефлектор, ташуу суваг бүхий сараалж, дулаан дамжуулалтыг эрчимжүүлэгч, кассетыг цөмд ачаалах хурд, дахин ачаалах машинуудын ажиллагаатай хослуулах, гидродинамик ба термомеханикийн нэр томъёо - энэ бол үнэхээр тусдаа зүйл юм. хэл... Цөмийн энергийн хувьд чухал ач холбогдолтой нь хоёр төслийн товчооны үр дүнд хүрсэн бөгөөд шинжлэх ухаан, бүтээлч маргаан өнөөг хүртэл үргэлжилж байна. Сайжруулалт, өөрчлөлтүүд нь уран-235-ын агууламж өндөртэй түлшийг ашиглах боломжийг олгодог - VVER-1000-ийн энэ үзүүлэлт 3.77% -иас 4.95% хүртэл нэмэгдсэн. Энэ ялгаа нь огт ач холбогдолгүй мэт боловч үр дүнд нь түлшний шаталт нэг кг ураны өдөрт 40 МВт-аас кг тутамд 58 МВт болж, бараг 50% -иар өссөн байна. Гэхдээ энэ үр дүн нь үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний өртгийн хувьд нүүрсустөрөгчийн эрчим хүчтэй эн тэнцүү өрсөлдөх боломжийг бидэнд олгож, цөмийн эрчим хүчний хөгжлийн хэтийн төлөвийг улам урам зоригтой болгож байна. Ололтуудын нэг нь цөмийн түлш, түлшний угсралтын оновчлолд тулгуурлан хийцийг нь өөрчлөхгүйгээр одоо байгаа VVER реакторуудын хүчийг 4-7 хувиар нэмэгдүүлэх нь олон улсын зах зээлд өрсөлдөх бас нэг давуу тал болсон юм.

Шатахууны угсралт дууссан

Мэдээжийн хэрэг, UTVS нь түлшний угсралтыг сайжруулах нэг төрлийн "эцсийн" болсонгүй. Өмнөх үеийн түлштэй харьцуулахад UTVS-ийн гол давуу тал нь зэвэрдэггүй гангаас цирконид, E-110 хайлш руу шилжсэн явдал юм. Хөгжүүлэгчид буланг ашиглахгүйгээр бүтцийн хатуу байдлыг нэмэгдүүлэх боломжтой болсон - тэд зайны торыг бэхжүүлж, ашиглалтын явцад хэв гажилтын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхийн тулд спот гагнуурыг ашиглаж эхэлсэн. Тэд түлшний баганын уртыг нэмэгдүүлж чадсан - одоо реакторын цөмд илүү их уран байрлуулж, түлшний сесс урт болж, түлш цэнэглэх ажлыг бага давтамжтайгаар хийх боломжтой болсон нь хүчин чадлыг нэмэгдүүлнэ гэсэн үг юм.

Ираны шинэ түлш

2014 оны эхнээс хойш хэлэлцээрийн явц эхэлсэн TVELболон төлөөлж буй Ираны үйлчлүүлэгч Ираны атомын энергийн байгууллага (AEOI)Тэгээд Ираны цөмийн эрчим хүчний үйлдвэрлэл, хөгжлийн компани (NPPD)Бушерын АЦС-ыг шинэ түлшний кассет руу шилжүүлэх тухай - TVS-2M. Хэлэлцээрийн үйл явцыг хангах TVEL"Бушерийн АЦС-д ТВС-2М-ийг хэрэгжүүлэх ТЭЗҮ"-ийг боловсруулж, хэрэглэгчдэд ийм шилжилтийн талаар дүн шинжилгээ хийх, шийдвэр гаргахад шаардлагатай бүрэн хэмжээний мэдээллээр хангасан. Боломжит хэрэглэгчийг итгүүлэх хамгийн сайн арга бол цөмийн эрчим хүчний интрузив маркетинг биш, энэ арга нь бараг хэзээ ч үр дүнд хүргэдэггүй. Оросын түлшний компани нь Оросын VVER-1000 болон БНХАУ-ын Тяньвань АЦС-д TVS-2M-ийн хэрэгжилтийн үр дүнгийн дүн шинжилгээг нэгтгэсэн - Бушер дахь эрчим хүчний нэгжийн нэг хэсэг болох ижил төрлийн реакторууд. АЦС. Хятадад Тянваний АЦС-ын эхний хоёр блок ТВС-2М дээр 18 сарын түлшний эргэлтээр ажилладаг. Мөн Ираны цөмийн эрдэмтэд түлшний шаталт нэмэгдэж, түлшний кампанит ажлын үргэлжлэх хугацаа нэмэгдэж, хүчин чадлын хүчин зүйл нэмэгдсэнийг баталж чадсан.

Хүлээн авсан үр дүнд дүн шинжилгээ хийж, газар дээр нь шалгасны дараа Ираны үйлчлүүлэгчид цөмийн зохицуулалтын эрх бүхий байгууллагаас шинэ түлш үйлдвэрлэх тусгай зөвшөөрөл олгоход шаардлагатай Оросын аж ахуйн нэгжүүдийн ажлын жагсаалтыг гаргажээ. Цаашдын ажил аль хэдийн хамтарсан байсан - манай болон Ираны мэргэжилтнүүд хамтдаа Бушерын АЦС-ын эрчим хүчний нэгжийн тоног төхөөрөмжид шаардлагатай шинэчлэлтүүдийн жагсаалтыг гаргаж, реактор нь ТВС-2М-ийг цөмд хүлээн авах боломжтой болсон. Үнэн хэрэгтээ манай VVER-1000-ийг шинэ түлшээр ажиллуулснаар ТВС-2М-д бүрэн шилжих нь гарцаагүй болсон - түлшний шаталт 20% -иар нэмэгдэж, цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн зардлын түлшний бүрэлдэхүүн хэсэг буурсан. бараг 9% -иар.

Ираны үйлчлүүлэгчтэй хийсэн хэлэлцээний үр дүн нь маш зүй ёсны хэрэг юм. Энэ оны дөрөвдүгээр сард TVEL-тай гарын үсэг зурсан AEOIТэгээд NPPDБушерын АЦС-д түлш нийлүүлэх одоогийн гэрээний нэмэлт хэлэлцээр - 2020 оноос TVELИранд ТВС-2М нийлүүлж эхэлнэ. Яаралтай, шуугиан дэгдээсэн зүйл байхгүй - зүгээр л манай болон бидний дэмжиж буй Ираны цөмийн төслүүд тогтвортой хөгжиж, хэрэглэгчдийг шаардлагатай хэмжээгээр цахилгаан эрчим хүчээр хангадаг. Энэтхэг, Хятадын үйлчлүүлэгчид энэ талаар ямар бодолтой байгааг бид ойрын ирээдүйд олж мэдэх байх. Тоног төхөөрөмжийн багцад мэдэгдэхүйц өөрчлөлт оруулалгүйгээр шинэ түлш ашигласны улмаас эрчим хүчний нэгжүүдийн эдийн засгийн үзүүлэлтүүд нэмэгдэж байгаа нь маш их ач холбогдолтой тул тусгахад удаан хугацаа шаардагдахгүй гэсэн итгэл бий. Бид зөвхөн үйл явдлын цаашдын хөгжлийг дагаж, дахин баяр хүргэе TVEL, OKB Gidropress болон бүх хөгжүүлэлтийн баг нь шинэ түлш нь олон улсад хүлээн зөвшөөрөгдсөн.

Мэдээжийн хэрэг, цөмийн түлшний хөгжлийн тухай өнөөдрийн түүх бүрэн гүйцэд биш - энэ хэсэгт өөрчлөлтүүд байнга явагдаж байна. VVER-1200 түлшийг боловсруулсан, бусад төрлийн реакторын түлшийг боловсруулж байна. TVELФранцын түншүүдтэй хамтран барууны загварын реакторуудад түлш үйлдвэрлэсээр байна. TVELбие даан боловсруулсан ТВС-Квадрат түлшийг Шведийн Ringhals атомын цахилгаан станцад туршиж, Америкийн зах зээлд ашиглах зөвшөөрөл авсан. Аж ахуйн нэгжүүд TVEL BN-800-д зориулж түлш үйлдвэрлэж байна, REMIX түлшний туршилтын багц үйлдвэрлэсэн бөгөөд ирээдүйтэй хар тугалгатай хөргөлттэй реакторын нитридын түлшний бүтээн байгуулалт дуусч байна. Росатоммөн тэр амжилтаараа амарч чадахгүй гэж боддог.

Цөмийн түлш бол цөмийн эрчим хүчний “зүрх” нь түүний шинэ төрлүүд хэрхэн бий болж, тэдгээрийг ашиглахад ямар үр дүнд хүрч байгааг хянах нь АЦС болон дулааны цахилгаан станцуудад цахилгаан үйлдвэрлэх зардлыг харьцуулах боломжийг олгодог; . Нэмж дурдахад, энэ удаад бид OKBM im-ийн шинэ төрлийн түлш хөгжүүлэгчид ямар үр дүнд хүрсэн талаар хөндөөгүй. Африкантова - мөн тэдний санааг маш идэвхтэй ашигладаг Росатом. Нэг үгээр хэлбэл, цөмийн түлшний тухай өнөөдрийн түүх цорын ганц хэвээр байх магадлал багатай юм.

Зураг: zaochnik.ru, kak-eto-sdelano.livejournal.com

-тай холбоотой

Уран бол цөмийн эрчим хүчний гол элемент бөгөөд цөмийн түлш, плутони үйлдвэрлэх түүхий эд, цөмийн зэвсгийн зориулалтаар ашиглагддаг. Дэлхийн царцдас дахь ураны агууламж 2.5-10 -4%, литосферийн 20 км зузаан давхаргад нийт хэмжээ нь 1.3-10 14 тоннд хүрдэг. Гэсэн хэдий ч уран бол ул мөр элемент юм. Энэ нь түүний чулуулаг дахь агууламж нь арилжааны хувьд ашигтай үйлдвэрлэлд ихэвчлэн хангалтгүй байдаг гэсэн үг юм. Хүдэр дэх ураны агууламж нь үйлдвэрлэлийн өртгийг тодорхойлдог гол үзүүлэлтүүдийн нэг юм. 0.03-0.10% уран агуулсан ураны хүдрийг ядуу, энгийн - 0.10-0.25%, дундаж - 0.25-0.5%, баян - 0.50% -иас дээш 1.

Уран нь 14 изотоптой боловч тэдгээрийн гурав нь л байгальд байдаг (Хүснэгт 1.6).

Хүснэгт 1.6

Хамгийн сүүлийн үеийн мэдээллээр олборлолтын өртөг нь 130 доллар/кг U-аас хэтрэхгүй ураны нөөцийн хэмжээ 260 ам.доллар/кг-аас бага бол 7,096,600 тонн байна Үүнээс гадна урьдчилсан болон тооцоолсон нөөц гэгдэх ураны хэмжээ 10,429,100 тоннд хүрдэг.

Хүснэгт 1.7

130 ам.доллар/кг U-аас ихгүй ураны батлагдсан нөөцтэй орнууд

Сүүлийн жилүүдэд ураны хэд хэдэн ордыг судлах явцад Африк тивийн орнуудад (Ботсвана, Замби, Исламын Бүгд Найрамдах Мавритани, Малави, Мали) нэмэлт нөөц илэрсэнтэй холбоотойгоор ураны ордын улс орнуудаар хуваарилалт бага зэрэг өөрчлөгдсөн. , Намиби, Бүгд Найрамдах Танзани Улс). Мөн Гайана, Колумб, Парагвай, Перу, Шведэд шинэ нөөц илрүүлсэн.

Уран агуулсан гол эрдэс нь уранинит (ерөнхий томьёотой уран ба торийн ислийн холимог (U, Th)0 2x), давирхай (ураны исэл: U0 2, U0 3, ураны давирхай гэгддэг), карнотит - К, (U0 2)2 (V0 4) 2 -3H 2 0, уранофан - Ca (U0 2)Si0 3 (0H) 2 -5H 2 0 болон бусад 110].

Чулуулагаас уран олборлох ажлыг дараахь аргаар явуулдаг.

• Ил уурхайн олборлолт(нээлттэй арга) нь дэлхийн царцдасын гадаргад байрлах буюу гүехэн орших хүдрийг олборлоход хэрэглэгддэг. Энэ арга нь карьер эсвэл зүслэг гэж нэрлэгддэг нүхийг бий болгодог. Өнөөдрийг хүртэл ил аргаар олборлох боломжтой ордууд бараг дуусчээ. Үйлдвэрлэл 23%;
• Уурхайн олборлолт(хаалттай арга) нь ихээхэн гүнд байрлах ашигт малтмалын олборлолтод хэрэглэгддэг ба далд уурхайн иж бүрэн ажлын бүтээн байгуулалтыг хамардаг. Үйлдвэрлэл - 32%;
• Газар дээр нь уусгахЭнэ нь хүдрээр дамжин байгалийн ураны нэгдлүүдийг сонгон уусгадаг химийн урвалжийн усан уусмалыг даралтын дор давхаргад шахах явдал юм. Уран болон холбогдох металл агуулсан уусгах уусмалыг олборлох цооногоор дамжуулан газрын гадаргуу дээр гаргаж ирдэг. Үйлдвэрлэл - 39%.
• Бусад металлын хүдэртэй хамтарсан олборлолт(энэ тохиолдолд уран нь дайвар бүтээгдэхүүн) - 6% байна.

Ураны хүдрээс давхар ислийн түлш үйлдвэрлэх нь хүдрээс уран олборлох, баяжуулах, цэвэршүүлэх (цэвэршүүлэх), хувиргах (ураны гексафторид үйлдвэрлэх, баяжуулах, хувиргах (UF орчуулга)) зэрэг нарийн төвөгтэй бөгөөд өндөр өртөгтэй үйл явц юм. 6 b U0 2), түлшний элементүүдийн үйлдвэрлэл (түлшний саваа).

Карьер болон уурхайн аргаар олборлосон ураны хүдрийг боловсруулах эхний шатанд цацраг идэвхт бодисоор буталж ангилдаг. Ангилсаны дараа хүдрийн хэсгүүдийг цааш бутлан уусгахад илгээж, ураныг уусдаг хэлбэрт шилжүүлдэг. Уран агуулсан ашигт малтмалын төрлөөс хүдрийг нээх химийн уусмалыг сонгох нь зүйтэй. Зарим тохиолдолд микробиологийн аргыг ашиглан хүдрийг .

Уусгасны үр дүнд уран агуулсан бүтээмжтэй уусмал үүсдэг. Бүтээмжтэй уусмалыг ион солилцох, олборлох эсвэл тунадасжуулах аргаар боловсруулах явцад ураныг баяжуулж, хүсээгүй хольцыг (Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Ni гэх мэт) ялгаж авдаг. Үүссэн бүтээгдэхүүнийг шүүж, хатааж, өндөр температурт халааж, ураны исэл - шар бялуу (U 3 0 8) үүсдэг. Ураныг хольцоос гүн цэвэршүүлэхийн тулд цэвэршүүлэх ажлыг хийдэг бөгөөд уламжлалт схем нь U 3 0 8-ийг азотын хүчилд уусгаж, олборлох замаар цэвэршүүлэх (бага түгээмэл, хур тунадас) юм. Энэ тохиолдолд цэвэршүүлэх технологийн эцсийн бүтээгдэхүүн нь U 3 0 8 буюу ураны гурвалсан исэл U0 3. Үүссэн ислийн бүтээгдэхүүн нь хийн төлөвт хувирдаг - UF 6 нь баяжуулахад хамгийн тохиромжтой. Энэ процессыг хувиргах гэж нэрлэдэг.

Буталсан ураны хүдрийг (1.10-р зургийг үз) боловсруулах үйлдвэрт нийлүүлдэг. Хүдрийн баяжмалыг (байгалийн уран) үйлдвэрт илгээж, ураны гексафторид (UF 6) үйлдвэрлэдэг.

Цагаан будаа. 1.10.

Цацраг химийн түлшийг нөхөн сэргээх үйлдвэрийн ураныг эргэлтэнд оруулдаг. Ураны гексафторидыг 235 U изотопын агуулгыг нэмэгдүүлэхийн тулд байгалийн болон сэргээгдсэн ураныг баяжуулах үйлдвэрт илгээдэг тул тусгаарлагдсан изотопууд 23:> ба хийн изотопыг ялгахын тулд тусгай арга (хийн диффуз ба хийн центрифуг) шаардлагатай. ба 238 нь нэг химийн элементийг төлөөлдөг (өөрөөр хэлбэл химийн аргаар ялгах боломжгүй) бөгөөд зөвхөн массын тоогоор ялгаатай (235 ба 238 аму). Эдгээр аргууд нь маш нарийн төвөгтэй бөгөөд ихээхэн хэмжээний эрчим хүч, цаг хугацаа, тусгай тоног төхөөрөмж шаарддаг. Хийн тархалтын арга нь уран-238 ба уран-235 гексафторидын сүвэрхэг хуваалтуудаар (мембран) нэвтрэн орох хурдны зөрүү дээр суурилдаг. Хийн ураныг нэг мембранаар дамжуулахад концентраци нь ердөө 0.43% -иар өөрчлөгддөг, өөрөөр хэлбэл анхны концентраци нь 2b бөгөөд 0.710-аас 0.712% хүртэл нэмэгддэг. Хольцыг 235 U-аар их хэмжээгээр баяжуулахын тулд салгах процессыг олон удаа давтах ёстой. Ийнхүү 2.4% -иас 235U хүртэл баяжуулсан байгалийн уранаас холимог гаргаж авахын тулд шавхагдсан уран (хаягдал) дахь 235 U-ийн агууламж 0.3%, 840 орчим алхам шаардлагатай. Өндөр баяжуулсан уран (90% ба түүнээс дээш) үйлдвэрлэх каскад нь 3000 үе шаттай байх ёстой.

Хийн центрифугийн арга нь илүү үр дүнтэй бөгөөд уран-235 ба 238 изотопын гексафторидыг секундэд 1500 эргэлтийн хурдтайгаар эргэдэг хийн центрифугт оруулдаг. Энэ тохиолдолд их хэмжээний төвөөс зугтах хүч үүсч, уран-238-ыг хана руу түлхэж, уран-235 нь эргэлтийн тэнхлэгийн хэсэгт төвлөрдөг. Шаардлагатай баяжуулалтын түвшинд хүрэхийн тулд хийн центрифугуудыг хэдэн арван мянган төхөөрөмжөөс бүрдсэн каскад болгон нэгтгэдэг.

Баяжуулсны дараа UF 6-г ураны давхар исэл U O болгон хувиргахын тулд "нойтон" (усанд уусгах, хур тунадас, шохойжилт) ба "хуурай" (UF 6-г устөрөгчийн дөлөөр шатаах) аргыг ашигладаг. Үүссэн U0 2 нунтагыг шахмал хэлбэрээр шахаж, ойролцоогоор 1750 ° C-ийн температурт шингэлнэ.

Баяжуулсны дараа баяжуулсан уран болон шавхагдсан уран гэсэн хоёр урсгал өөр өөр замыг дагадаг. Барагдсан ураныг диффузийн үйлдвэрт хадгалж, баяжуулсан ураныг ураны давхар исэл (U0 2) болгон хувиргаж түлшний элемент үйлдвэрлэх үйлдвэрт илгээдэг.

Эдгээр үйлдвэрүүдэд реакторуудад зориулагдсан U0 2 түлшний үрэл болгон хувиргадаг. Хатуу, өтгөн тууштай байдлыг олж авахын тулд шахмалыг халааж, шингэлнэ (Зураг 1.11). Боловсруулсны дараа тэдгээрийг циркониумаар хийсэн хоолойд (бүрхүүл) хийж, залгуурыг төгсгөлд нь гагнаж, үр дүн нь гарна. түлшний элемент.Тодорхой тооны түлшний савааг нэг бүтэц болгон угсардаг - түлшний угсралт(TVS).

Цагаан будаа. 1.11. U0 2-аас гарсан түлшний үрэл

Дууссан түлшний угсралтыг тусгай саванд төмөр зам, авто зам, далайн тээврээр АЦС-д хүргэдэг. Зарим тохиолдолд агаарын тээврийг ашигладаг.

Цөмийн түлшний техник, эдийн засгийн үзүүлэлтийг сайжруулах ажил дэлхий даяар өрнөж байна. Цөмийн түлшний эдийн засгийн үр ашгийн үүднээс хамгийн чухал шаардлага бол шаталтыг нэмэгдүүлэх явдал юм. Ураныг бүрэн ашиглахын тулд түлш нь реакторын цөмд илүү удаан байх ёстой (Хүснэгт 1.8-ыг үзнэ үү). Түлшний ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлэхийн тулд илүү урт, илүү хүнд нөхцөлд ажиллах ёстой бүтцийн материалыг сайжруулж байна; түлшний найрлага (хуваалтын бүтээгдэхүүний гарцыг багасгах); түлшний угсралтын хүрээний хатуу байдал нэмэгддэг.

Хүснэгт 1.8

Байгалийн баяжуулсан уран ашиглан орчин үеийн, ирээдүйтэй VVER түлшний эргэлт

1.4. Цөмийн түлш

VVER-1000 төрлийн реакторын хувьд хоёр үндсэн сайжруулсан түлшний угсралт байдаг (Зураг 1.12): TVSA (I. I. Afrikantov-ийн нэрэмжит OKBM боловсруулсан) болон TVS-2 M (OKB Gidropress боловсруулсан),

Цагаан будаа. 1.12. VVER реакторын түлшний угсралт: А- TVSA-PLUS, б- ТВС-2 М

TVSA-PLUS ба TVS-2 M түлшний угсралт нь ижил төстэй техник, эдийн засгийн шинж чанартай бөгөөд реакторын станцын хүчийг 18 сарын түлшний эргэлтийн 104% хүртэл нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог (бүртгэл 66 нэгж), түлш шатаах - 72 МВт хоног/кг U, маневрлах горимд ажиллах боломж, гадны биетээс хамгаалах.

Атомын цахилгаан станцын эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн эрчим хүчний баланс дахь эзлэх хувь нэмэгдэж, цахилгаан эрчим хүчний либерал зах зээлд шилжих нь ойрын жилүүдэд цөмийн эрчим хүчний зарим нэгжийг уян хатан горимд шилжүүлэх шаардлагатай болно. Атомын цахилгаан станцуудад урьд өмнө хэрэглэж байгаагүй энэхүү ажиллагааны горим нь түлш, түлшний эргэлтэд мөн нэмэлт шаардлага тавьдаг. Хувьсах ачааллын нөхцөлд өндөр гүйцэтгэлийн шинж чанарыг хадгалах түлшийг боловсруулсан байх ёстой.

• ОУАЭА болон ЭЗХАХБ-ын хамтарсан “Уран 2011: нөөц, үйлдвэрлэл, эрэлт” тайланд дурдсан байна.

Массачусетсийн Технологийн Их Сургуулийн (MIT) судлаачид АНУ, Брюсселийн хамт олонтой хамтран шинэ төрлийн термоядролын түлш зохион бүтээжээ. Үүний тусламжтайгаар та одоо байгаа бүх дээжээс арав дахин их энерги авах боломжтой. Шинэ түлш нь гурван төрлийн ионыг агуулдаг - электроны алдагдал эсвэл олзоос хамааран цэнэг нь өөрчлөгддөг бөөмс. Түлшийг судлахын тулд токамак ашигладаг - плазмыг соронзон аргаар хязгаарлах, хадгалах нөхцлийг бүрдүүлдэг тороид камер. хяналттай термоядролын нэгдэл. Шинэ бүтээгдэхүүний туршилтыг токамак дээр үндэслэн хийдэг Alcator C-Mod, туршилтын явцад хамгийн өндөр соронзон орны хүчдэл болон плазмын даралтыг хангадаг MIT-ийн эзэмшдэг.

Шинэ түлшний нууц

Alcator C-Mod-ийг хамгийн сүүлд 2016 оны 9-р сард эхлүүлсэн боловч туршилтын үр дүнд олж авсан өгөгдлийг саяхан тайлсан байна. Тэдний ачаар эрдэмтэд сийвэн дэх ионы энергийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг шинэ, өвөрмөц төрлийн термоядролын түлшийг бүтээж чадсан юм. Үр дүн нь маш их урам зоригтой байсан тул судлаачид ажиллаж байсан Европын нэгдсэн Тора (JET, өөр нэг орчин үеийн токамак) АНУ-ын Оксфордшир хотод өөрсдийн туршилтыг хийж, эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг ижил хэмжээгээр нэмэгдүүлсэн. Судалгааны үр дүнг нарийвчлан харуулсан судалгаа саяхан хэвлэгдсэн байна Байгалийн физик .

Цөмийн түлшний үр ашгийг нэмэгдүүлэх гол түлхүүр нь гелийн тогтвортой изотоп болох гелий-3-ыг бага хэмжээгээр нэмэхэд хоёр нейтроны оронд нэг л байдаг. Alcator C-Mod-д ашиглагдаж байсан цөмийн түлш нь өмнө нь дейтерий болон устөрөгчийн ион гэсэн хоёр төрлийн ион агуулдаг. Цөмдөө нэг нейтронтой устөрөгчийн тогтвортой изотоп болох дейтерий (энгийн устөрөгч нь огт нейтронгүй) түлшний нийт найрлагын 95 орчим хувийг эзэлдэг.

MIT Plasma and Fusion Center (PSFC)-ийн судлаачид үйлдвэрлэлийн соронзоор түдгэлзүүлсэн түлшийг асаахын тулд радио долгионы халаалтыг ашигласан. Энэ арга нь тодорхой давтамжийн радио долгион ашиглан түлшинд нөлөөлдөг токамакаас гадуур антен ашиглахад суурилдаг. Тэдгээрийг зөвхөн суспенз дэх хэмжээ нь бусад бүх материалаас хамгийн бага (энэ тохиолдолд устөрөгч) байхаар тохируулсан болно. Устөрөгч нь түлшний нийт нягтын багахан хувийг эзэлдэг тул радио давтамжийн халаалт нь түүний ионууд дээр төвлөрөх нь маш өндөр температурт хүрэх боломжийг олгодог. Дараа нь өдөөгдсөн устөрөгчийн ионууд дейтерийн ионуудтай харилцан үйлчилж, үүссэн хэсгүүд нь реакторын гаднах бүрхүүлийг бөмбөгдөж, асар их хэмжээний дулаан, цахилгааныг ялгаруулдаг.

Тэгээд юу гэж? гелий-3? Шинэ түлш нь 1% -иас бага агууламжтай боловч шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг ионууд юм. Ийм өчүүхэн хэмжээний бодис дээр радио давтамжийн халаалтыг төвлөрүүлснээр эрдэмтэд эоны энергийг мегаэлектронвольт (MeV) түвшинд хүргэсэн. Электрон вольт гэдэг нь электрон цахилгаан потенциалын нэг цэгээс 1 вольт өндөр түвшинд шилжсэний үр дүнд олж авсан/алдсан энергийн хэмжээ юм. Өнөөг хүртэл термоядролын түлшээр хийсэн туршилтын мегаэлектронвольт нь зөвхөн эрдэмтдийн туйлын мөрөөдөл байсан - энэ нь өнөөг хүртэл олж авсан бүх дээжийн энергиээс их хэмжээний дараалал юм.

Токамак: термоядролын урвалын судалгаа

Alcatre C-Mod ба JET нь бүрэн хэмжээний хайлуулах реакторт шаардагдах ижил плазмын даралт, температурт хүрэх чадвартай туршилтын хайлуулах камер юм. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь жижиг хэмжээтэй бөгөөд судлаачдын "идэвхжүүлсэн хайлмал" гэж нэрлэдэг эрчим хүчийг бусад зорилгоор ашиглаж болох эрчим хүч болгон шууд хувиргадаг хайлалтыг үүсгэдэггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Эдгээр туршилтуудын түлшний найрлага, радио давтамж, соронзон орон болон бусад хувьсагчдыг нарийн тааруулах нь судлаачдад хамгийн үр дүнтэй хайлуулах процессыг анхааралтай сонгох боломжийг олгодог бөгөөд дараа нь үйлдвэрлэлийн хэмжээнд хуулбарлах боломжтой.

Өмнө дурьдсанчлан, JET-д ажиллаж байсан Америкийн эрдэмтэд ижил үр дүнд хүрч зогсохгүй барууны мэргэжил нэгтнүүдийнхээ ажилтай харьцуулж чадсан бөгөөд үүний үр дүнд шинжлэх ухааны нийгэмлэг гайхалтай нарийн төвөгтэй урвалын янз бүрийн шинж чанарын хэмжилтийн өвөрмөц өгөгдлийг хүлээн авсан. хэт халсан плазмд тохиолддог. MIT-д судлаачид цахилгаан соронзон долгионы үе шатыг эрчмийн тодосгогч болгон хувиргадаг фазын тодосгогч микроскоп ашиглан урвалыг дүрслэх аргыг ашигласан. Хариуд нь JET-ийн эрдэмтэд үүссэн бөөмсийн энергийг илүү нарийвчлалтай хэмжиж чадсанаар хайлуулах урвалын үед юу болдог талаар илүү бүрэн дүр зургийг гаргажээ.

Цөмийн нэгдэл: эрчим хүчний хувьсгал

Энэ нь та болон миний хувьд юу гэсэн үг вэ? Наад зах нь технологийн салбарт томоохон дэвшил. Аж үйлдвэрийн зориулалтаар ашиглах цөмийн нэгдэл нь эрчим хүчний үйлдвэрлэлд хувьсгал хийх боломжтой. Түүний эрчим хүчний чадавхи нь гайхалтай өндөр бөгөөд түлш нь нарны аймгийн хамгийн элбэг байдаг элементүүд болох устөрөгч ба гелиээс бүрддэг. Түүнчлэн термоядролын түлш шатсаны дараа байгаль орчин, хүмүүст аюултай хог хаягдал үүсэхгүй.

тэмдэглэснээр Байгаль, эдгээр туршилтын үр дүн нь одон орон судлаачдад гелий-3-ын нарны идэвхжилд гүйцэтгэх үүргийг илүү сайн ойлгоход туслах болно - эцсийн эцэст дэлхийн эрчим хүч болон дэлхийн ойролцоох хиймэл дагуулуудад аюул учруулж буй нарны туяа нь термоядролын урвалын үр дүн юм. асар их дулааны болон цахилгаан соронзон цацраг.