Üzemanyag szerelés
A tüzelőanyag-elemek a nukleáris reaktor alapvető elemei, és a többi belső egységgel együtt alkotják a reaktor magját . Ezek tartalmazzák a nukleáris üzemanyagot .
A legtöbb erőműreaktorban , vagyis energiatermelő rendszerekben az egyes tüzelőanyag-elemek sok vékony tüzelőanyag-rudat tartalmaznak, amelyek körül a hűtőfolyadék, általában víz mossa körül. Ez az elrendezés kellően nagy területet eredményez a hőátadáshoz. A rudak tartalmazzák a nukleáris üzemanyagot, főleg urán-oxidot hengeres pelletek formájában . A magas hőmérsékletű reaktorokban azonban vannak más tüzelőanyag-elemek is (lásd alább).
Különböző más tüzelőanyagcella alakok is lehetségesek a kutatási reaktorok azok viszonylag alacsony hőteljesítmény.
Az üzemanyag-egységek típusai
A reaktortípustól függően a tüzelőanyag-elemek különböző alakúak és összetételűek. Folyékony hűtőközeggel rendelkező reaktorokban, amelyek tüzelőanyag-elemei egy közös reaktor nyomástartó edényben vannak elrendezve - ide tartoznak a túlnyomásos vizes reaktorok , a forrásban lévő víz reaktorai , de az alábbiakban említett tenyésztő reaktorok is - a tüzelőanyag elem négyzet vagy hatszög keresztmetszetű, mivel a reaktor keresztmetszeti területe teljesen kitölthető ilyen alakkal. A nyomáscsöves reaktorok tüzelőanyag-elemének viszont kör keresztmetszete van, amely megfelel a cső alakjának (lásd pl. CANDU ). A gázhűtéses reaktorokban más típusú üzemanyag-egységek is léteznek.
Nyomás alatt álló reaktorok
A túlnyomásos vizes reaktorok üzemanyag-egységei különálló tüzelőanyag-rudak kötegéből állnak , amelyek között felülről bevezetett vezérlőrudak is vannak vezetőcsövek . Az ilyen üzemanyag-összeállítás például 236 üzemanyag-rudat és 20 vezérlőrúd-vezetőcsövet tartalmazhat 16 × 16 elrendezésben. A vezérlőelem vezérlőrudjait egy pók fogja össze, és az üzemanyag-szerelvény keresztmetszetén oszlik el. Az üzemanyag-rudak burkolócsövei a Zirkalloy -4 cirkóniumötvözetből készülnek . A dúsítása az üzemanyag 3-4% körüli.
Forróvizes reaktorok
A forrásban lévő vízreaktorok tüzelőanyag-elemei szintén üzemanyag-rudak kötegéből állnak, de az üzemanyag-elemekre jutó üzemanyag-rudak száma lényegesen alacsonyabb (például 64 üzemanyag-rudak és egy úgynevezett vízrúd 8x8 elrendezésben). A vízpálcákat az újabb üzemanyag elemeknél el kell hagyni. Az üzemanyag elemet körülvevő, cirkóalloy ötvözetből készült tok képezi a hűtőcsatornát. A több üzemanyag-egység dobozai alkotják az alulról érkező kereszt alakú keresztmetszetű vezérlőrudat vezető csatornát. Az üzemanyag-rudak burkolócsövei Zircalloy-2-ből készülnek. Az üzemanyag dúsulása nagyjából megfelel a nyomás alatt álló reaktorokénak.
Példák:
- A Biblis atomerőműben (nagynyomású vízreaktor) egy reaktorban 193 üzemanyagelem található, amelyek mindegyike 236 üzemanyagrudból áll. Minden tüzelőanyag-egység hossza 4905 mm, keresztmetszete 230 x 230 mm, súlya 830 kg.
- A Krümmel atomerőmű reaktorában (forrásban lévő vizes reaktor) 840 üzemanyag van.
Magas hőmérsékletű reaktorok
A tüzelőanyag-elemek a magas hőmérsékletű reaktorban a kavicsos ágyas reaktor szerinti Farrington Daniels áll grafit gömbök egy átmérője körülbelül 6 cm, amelyben a tüzelőanyag-be van ágyazva a formájában sok kis gömbök urán tórium-oxid, körülbelül 15.000 gömbök gömb alakú üzemanyag-elemenként, körülbelül 0,2 watt per gyöngy kapacitással. Mindegyik gyöngyöt kerámia gát borítja (úgynevezett bevont részecskék , lásd a Pac gyöngyöket ). Szerint Rudolf Schulten , a kerámia boríték gömbök úgy viselkednek, mint a mini konténmentek amelyben hasadóanyag és hasadási termékek vannak csomagolva mini mennyiségben. Az üzemanyag-pelleteknek ez a burkolata nagyon ellenáll a hőterhelésnek, és magas hőmérsékleten is visszatartja a nehézfémeket és a nemesgázokat. A bomlási hőt sugárzás és vezetés útján távolítják el a gömb alakú tüzelőanyag-elemekből. A robusztus gömb alakú tüzelőanyag-elemek és azok szükségletalapú elrendezése fontos elemei a kavicságyas reaktor biztonsági architektúrájának. Az 1980-as évek közepétől Schulten a kavicságyas reaktor potenciáljára hivatkozott, az atomerőmű szétszerelés nélkül gömb alakú tüzelőanyag- elemeket égetett el , azaz H. teljes egészében ártalmatlanítani kell a nagy újrafeldolgozó üzemekben a nagy radioaktív mennyiség fizikai-kémiai kezelésével járó biztonsági kockázatok elkerülése érdekében . Schulten úgy vélte, hogy a grafitgömbök kerámiával bevont üzemanyag-részecskékkel, szilárdságuk és átjárhatatlanságuk miatt, lehetővé teszik a végső tárolást nagy, több mint 1000 méteres geológiai mélységben kezelés nélkül. A grafitgömbök méretét nemcsak üzemanyag-hordozó funkciójuk határozza meg, hanem moderátor szerepük is . Az üzemanyag-hordozó és a moderátor kombinációja olyan mennyiségekhez vezet, amelyek takarékossági okokból hátrányosak lehetnek a közvetlen végső ártalmatlanítás szempontjából. Nagy-Britannia, Svédország, Hollandia, Belgium, Franciaország, Olaszország, Svájc és Németország állami intézményei és vállalatai részt vettek az üzemanyagok fejlesztésében, az Euratom jelentős támogatásával . A tüzelőanyag-elemeket a jülichi AVR kavicságyas reaktorokban és a Hamm-Uentrop-i THTR kavicsreaktorokban használták , mindkettőt 1988 óta bontották. Rainer Moormann különféle problémákra hívta fel a figyelmet : Ezek közé tartozik néhány rendkívül mérgező hasadási termék, például ezüst és cézium diffúzió útján történő felszabadulása, valamint a por képződése a grafit gömbök kopása révén. További biztonsági problémának kell tekinteni a grafitgömbök gyúlékonyságát és a vízgőzzel való reakcióképességét, éghető gázok képződésével. Európában a HTR üzemanyag-elemeinek fejlesztése nagyjából 1990 körül fejeződött be. A dél-afrikai fejlesztés 2010-ben is leállt. Korlátozott további fejlődés folyik Kínában, figyelembe véve az AVR-nél és a THTR-nél az ott azonosított problémák megoldása során szerzett tapasztalatokat.
Az üzemekben az eddigi üzemanyagok nagy része erősen dúsult. Az urán hasadóanyag ezekben az üzemanyagelemekben (dúsulás kb. 93% -ra), a tórium pedig az a tenyészanyag, amelyből 233 U-t állítanak elő másik hasadó anyagként. Ezek az üzemanyag-egységek közvetlenül nem használhatók fegyverként, mivel csak körülbelül 10% uránt és 90% tóriumot tartalmaznak. A rendkívül fegyverminőségű urán azonban kémiailag elválasztható. Ezen elterjedési kockázat miatt 1980 körül kellett fokozatosan áttérni az alacsony dúsítású üzemanyagra.
Más magas hőmérsékletű reaktorokban (Angliában és az USA-ban) szögletes (prizmatikus) rudak alakú tüzelőanyag-elemeket használtak. Az üzemanyag egy része tóriumot is tartalmazott, és hasonlóan grafitból és bevonatos részecskékből állt .
Kiégett üzemanyag-egységek
Minden típusú atomerőmű üzemeltetése során kiégett fűtőelemek keletkeznek . Ezek azok az üzemanyag-egységek, amelyek elérték a tervezett kiégést , ezért ki kell cserélni őket.
A Grafenrheinfeld atomerőmű reaktormagja z. A B. 193 üzemanyag-elemet tartalmaz, össztömege 103 t, amelyek kezdetben 4 tömegszázalék 235 U- t tartalmaznak ( dúsítás ).
Évente 40 üzemanyag-egységet cserélnek a felújítás során: Kezdetben a nukleáris reaktor bomlási medencéjében tárolják őket, amíg radioaktivitásuk és hőtermelésük eléggé nem csökken a további kezeléshez.
A múltban a kiégett fűtőelemeket gyakran külföldre vitték újrafeldolgozás céljából . Ott, a hulladék anyagokat elválasztjuk a újrahasználható nukleáris üzemanyagok urán és plutónium életben a fűtőelem segítségével kémiai folyamatok .
Németországban az újrafeldolgozó üzemekbe történő szállítás 2005. július 1-je óta már nem engedélyezett a törvényben.
Egy másik ártalmatlanítási módszer, amelyet csak azóta követnek, a közvetlen végleges ártalmatlanítás . A kiégett fűtőelemeket megfelelően csomagolják és előzetes újrafeldolgozás nélkül egy lerakóba viszik . A német szövetségi kormány hivatalos nyilatkozatai szerint egy ilyen tároló üzembe helyezése 2030 körülire irányul.
A kiégett fűtőelemeket gyakran kiégett vagy kiégett fűtőelemekként emlegetik. Ettől meg kell különböztetni a besugárzott üzemanyag-egységek gyűjtőnevét. A kiégett fűtőelemek mellett ide tartoznak azok az üzemanyag-egységek is, amelyeket csak ideiglenesen raktak le, és amelyeket újra fel kell használni, mert még nem érték el a tervezett kiégést.
Üzemanyagadó
A német szövetségi kormány 2010 júniusában jelentette be, hogy üzemanyag- adót tervez (egy nagy megszorító csomag részeként) . Az új adónak évente 2,3 milliárd eurót kell hoznia. A cél a németországi atomerőművek üzemeltetői ( RWE , E.ON , EnBW és Vattenfall )
- egyrészt vegyen részt a gyengélkedő tároló rehabilitációjában - és
- másrészt le akarja vonni a futamidő meghosszabbításától elvárható többletjövedelem egy részét.
A 2010. december 8-i nukleáris üzemanyag-adóról szóló törvény 2011. január 1-jén lépett hatályba. 2017. június 7-én a Szövetségi Alkotmánybíróság törvénytelennek nyilvánította a nukleáris üzemanyag adót. Ez azt jelenti, hogy a szövetségi kormánynak több mint 6 milliárd eurót kell visszafizetnie a nukleáris társaságoknak.
Lásd még
web Linkek
Egyéni bizonyíték
- ^ A b Oskar Höfling : Fizika . 13. kiadás. szalag 2. rész, 3. rész, kvantumok és atomok. Dümmler, Bonn 1986, ISBN 3-427-41163-X , p. 931 (Dümmlerbuch, 4116).
- ^ Rudolf Schulten, Heinrich Bonnenberg: Üzemanyagelem és védelmi célok. VDI-Gesellschaft Energietechnik, Jahrbuch 91, 1991, 175. o.
- B a b Rainer Moormann : AVR prototípus kavicságyas reaktor: működésének és a jövőbeli reaktorok következményeinek biztonsági átértékelése , 2009.
- ↑ KKW Műszaki adatok ( Memento az az eredeti származó 9 január 2009 az Internet Archive ) Info: A archív linket helyeztünk automatikusan, és még nem ellenőrizték. Kérjük, ellenőrizze az eredeti és az archív linket az utasításoknak megfelelően, majd távolítsa el ezt az értesítést.
- ↑ A nukleáris adó sokkolja a hasznosságot . In: ZeitOnline , 2010. június 9
- ↑ Alkotmánybíróság: A nukleáris üzemanyagok adója ellentétes az alkotmánnyal . In: Az idő . 2017. június 7., ISSN 0044-2070 ( zeit.de [Hozzáférés: 2017. július 23.]).
