TVEL je Podrobná analýza

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Článok hovorí o tom, čo je TVEL, na čo je potrebný, kde sa používa, ako vzniká a či existujú reaktory, ktoré nevyužívajú TVEL.

Atómový vek

Pravdepodobne najmladším odvetvím energetiky je jadrová energia. Až na konci 19. storočia vedci dokázali čiastočne pochopiť, čo je rádioaktivita, rádioaktívny rozpad a aké látky majú tieto vlastnosti. A toto poznanie stálo veľa životov, pretože škodlivý účinok žiarenia na živé organizmy zostal dlho neznámy.

Oveľa neskôr sa rádioaktívne materiály začali používať v civilnom živote aj v armáde. V súčasnosti majú všetky vyspelé krajiny vlastné jadrové zbrane a jadrové elektrárne, ktoré umožňujú získať veľa energie bez ohľadu na fosílne palivá alebo prírodné zdroje ako je voda (hovoríme o vodných elektrárňach).

TVEL je…

Aby ste však mohli postaviť jadrový reaktor na výrobu elektriny alebo na iné účely, musíte najskôr vyrobiť príslušné palivo, pretože prírodný urán má síce rádioaktivitu, no jeho energia nestačí. Preto väčšina typov reaktorov využíva palivo na báze obohateného uránu a to vsa zase načíta do špeciálnych zariadení nazývaných TVEL. TVEL je špeciálne zariadenie, ktoré je súčasťou jadrového reaktora a obsahuje jadrové palivo. Podrobnejšie rozoberieme ich konštrukciu a typ paliva.

Design

V závislosti od typu reaktora sa niektoré parametre palivových článkov môžu líšiť, ale ich všeobecná konštrukcia a princíp zariadenia sú rovnaké. Zjednodušene povedané, TVEL je dutá trubica vyrobená zo zliatiny zirkónu s niektorými ďalšími kovmi, v ktorej sú nainštalované pelety paliva s oxidom uránovým.

Fuel

Urán je najviac „cestujúci“rádioaktívny materiál, na jeho základe sa vyrába mnoho ďalších izotopov, ktoré sa využívajú v priemysle aj v zbraniach. Jeho ťažba sa príliš nelíši od ťažby uhlia a vo svojom prirodzenom, prírodnom stave je pre ľudí absolútne bezpečná. Príbehy o uránových baniach, kam posielajú doživotne odsúdených väzňov, sú teda iba mýtus. Človek radšej zomrie na nedostatok slnečného svetla a tvrdú prácu v bani ako na chorobu z ožiarenia.

Banícky urán je veľmi jednoduchý – výbuchy rozbijú horninu, po ktorej sa dostáva na povrch, kde sa triedi a ďalej spracováva. Proces obohacovania uránu sa môže uskutočňovať rôznymi spôsobmi, ale v Rusku sa to robí pomocou plynových centrifúg. Najprv sa urán prevedie do plynného skupenstva, potom sa plyn oddelí v odstredivkách pôsobením odstredivej sily apožadované izotopy sa oddelia. Potom sa premenia na oxid uraničitý, zlisujú sa do tabliet a naplnia sa do palivovej tyče. Toto je najbežnejší spôsob výroby paliva pre palivové články.

Aplikácia

Počet palivových tyčí v reaktore závisí od jeho veľkosti, typu a výkonu. Po výrobe sú naložené do reaktora, kde začína reakcia jadrového rozpadu, v dôsledku čoho dochádza k silnému uvoľneniu obrovského množstva tepla, ktoré slúži ako zdroj energie. Výkon reaktora môže byť tiež riadený počtom palivových článkov v pracovnej oblasti. Z času na čas, keď sa používajú, sú nahradené novými, s „čerstvými“tabletami oxidu uraničitého. Takže teraz vieme, čo znamená TVEL, ako sa vyrábajú a prečo sú vôbec potrebné. Nie všetky jadrové reaktory však potrebujú takéto prvky, a to sú RTG.

RTG

Rádioizotopový termoelektrický generátor je zariadenie, ktoré je v princípe podobné jadrovým reaktorom, no ich proces nie je založený na reťazovej reakcii atómového rozpadu, ale na teple. Zjednodušene povedané, ide o veľké zariadenie, ktoré produkuje veľa tepla s rádioaktívnym materiálom, ktoré sa zase premieňa priamo na elektrinu. Na rozdiel od jadrových reaktorov RTG nemajú pohyblivé časti, sú spoľahlivejšie, kompaktnejšie a odolnejšie. Ale zároveň majú oveľa nižšiu účinnosť.

Používali sa najmä v podmienkach, kde nie je možné získať energiu inými spôsobmi, alebo sú tieto spôsoby veľmi náročné. V rokoch ZSSR boli RTG dodávané do výskumu ameteorologické stanice Ďalekého severu, pobrežné majáky, morské bóje atď.

V súčasnosti ich životnosť vypršala, no niektoré z nich stále zostávajú na svojich pôvodných základniach a často ani nie sú nijak chránené. V dôsledku toho dochádza k nehodám, napríklad lovci farebných kovov sa pokúsili rozobrať niekoľko takýchto zariadení a dostali silné žiarenie a v Gruzínsku ich miestni obyvatelia používali ako zdroje tepla a tiež trpeli chorobou z ožiarenia.

Teraz teda poznáme dizajn palivových článkov a demontovali sme ich definíciu. TVEL sú dôležité časti reaktora, bez ktorých nie je možná prevádzka.