Tuumaenergia koosneb suur hulk ettevõtted erinevatel eesmärkidel. Selle tööstuse tooraine ammutatakse uraanikaevandustest. Pärast seda tarnitakse see kütusetootmisettevõtetele.

Edasi transporditakse kütus tuumaelektrijaamadesse, kus see siseneb reaktori südamikusse. Kui tuumkütus oma tähtaja saabub, kuulub see kõrvaldamisele. Tuleb märkida, et ohtlikud jäätmed tekivad mitte ainult pärast kütuse töötlemist, vaid ka igal etapil - uraani kaevandamisest reaktoris töötamiseni.

Tuumakütus

Kütust on kahte tüüpi. Esimene on vastavalt kaevandustes kaevandatud looduslikku päritolu uraan. See sisaldab toorainet, mis on võimeline moodustama plutooniumi. Teine on kunstlikult loodud (sekundaarne) kütus.

Tuumakütus jaguneb ka keemilise koostise järgi: metalliline, oksiid-, karbiid-, nitriid- ja segakütus.

Uraani kaevandamine ja kütuse tootmine

Suure osa uraani tootmisest annavad vaid mõned riigid: Venemaa, Prantsusmaa, Austraalia, USA, Kanada ja Lõuna-Aafrika.

Uraan on tuumaelektrijaamade kütuse peamine element. Reaktorisse pääsemiseks läbib see mitu töötlemisetappi. Kõige sagedamini asuvad uraanimaardlad kulla ja vase kõrval, nii et selle ekstraheerimine toimub väärismetallide kaevandamisega.

Kaevandamisel on inimeste tervis suures ohus, sest uraan on mürgine materjal, mille kaevandamisel eralduvad gaasid põhjustavad erinevaid vähivorme. Kuigi maak ise sisaldab väga väikeses koguses uraani - 0,1 kuni 1 protsenti. Suures ohus on ka elanikkond, kes elab uraanikaevanduste läheduses.

Rikastatud uraan on tuumaelektrijaamade peamine kütus, kuid pärast selle kasutamist jääb see alles suur summa radioaktiivsed jäätmed. Vaatamata kogu oma ohtlikkusele on uraani rikastamine tuumakütuse loomise lahutamatu protsess.

Looduslikul kujul on uraani praktiliselt võimatu kusagil kasutada. Selle kasutamiseks tuleb seda rikastada. Rikastamiseks kasutatakse gaasitsentrifuuge.

Rikastatud uraani ei kasutata mitte ainult tuumaenergias, vaid ka relvade tootmisel.

Transport

Kütusetsükli mis tahes etapis toimub transport. Seda viivad läbi kõik ligipääsetavad viisid V: Maad, meritsi, õhuga. See on suur oht ja suur oht mitte ainult keskkonnale, vaid ka inimestele.

Tuumkütuse või selle elementide transportimisel juhtub palju õnnetusi, mille tagajärjel eraldub radioaktiivseid elemente. See on üks paljudest põhjustest, miks seda ohtlikuks peetakse.

Reaktorite dekomisjoneerimine

Ühtegi reaktorit pole demonteeritud. Isegi kurikuulus Tšernobõli Asi on selles, et ekspertide hinnangul on demonteerimise maksumus võrdne uue reaktori ehitamise hinnaga või isegi ületab selle. Kuid keegi ei saa kindlalt öelda, kui palju raha vaja läheb: maksumus arvutati väikeste jaamade teadusuuringuteks demonteerimise kogemuse põhjal. Eksperdid pakuvad kahte võimalust:

1. Asetage reaktorid ja kasutatud tuumkütus matmispaika.
2. Ehitage dekomisjoneeritud reaktorite kohale sarkofaagid.

Järgmise kümne aasta jooksul lõpeb umbes 350 reaktorit üle maailma ja need tuleb dekomisjoneerida. Kuid kuna ohutuse ja hinna poolest sobivaimat meetodit pole leiutatud, on see probleem endiselt lahendamisel.

Praegu töötab maailmas 436 reaktorit. Loomulikult on see suur panus energiasüsteemi, kuid see on väga ebaturvaline. Uuringud näitavad, et 15-20 aasta pärast on tuumajaamad võimalik asendada tuuleenergial ja päikesepaneelidel töötavate jaamadega.

Tuumajäätmed

Tuumaelektrijaamade tulemusena tekib tohutul hulgal tuumajäätmeid. Tuumakütuse ümbertöötlemisel jäävad maha ka ohtlikud jäätmed. Ükski riik ei leidnud aga probleemile lahendust.

Tänapäeval hoitakse tuumajäätmeid ajutistes hoidlates, veekogudes või maetakse madalasse maa alla.

Kõige turvalisem on ladustamine spetsiaalsetes hoidlates, kuid ka siin on nagu teistegi meetoditega võimalik kiirgusleke.

Tegelikult on tuumajäätmetel teatud väärtus, kuid see nõuab nende ladustamise reeglite ranget järgimist. Ja see on kõige pakilisem probleem.

Oluline tegur on aeg, mille jooksul jäätmed on ohtlikud. Igal neist on oma lagunemisaeg, mille jooksul see on mürgine.

Tuumajäätmete liigid

Iga tuumaelektrijaama töötamise ajal satuvad selle jäätmed keskkonda. See on vesi turbiinide ja gaasiliste jäätmete jahutamiseks.

Tuumajäätmed jagunevad kolme kategooriasse:

1. Madal tase - TEJ töötajate riided, laboriseadmed. Sellised jäätmed võivad pärineda ka meditsiiniasutustest, teaduslaboritest. Need ei kujuta endast suurt ohtu, kuid nõuavad turvameetmete järgimist.
2. Keskmine tase - metallmahutid, milles transporditakse kütust. Nende kiirgustase on üsna kõrge ja neid, kes on nende lähedal, tuleb kaitsta.
3. Kõrge tase - see on kasutatud tuumkütus ja selle töötlemise tooted. Radioaktiivsuse tase langeb kiiresti. Kõrge radioaktiivsusega jäätmeid on väga vähe, umbes 3 protsenti, kuid need sisaldavad 95 protsenti kogu radioaktiivsusest.

Uraanil või plutooniumil põhineva tuumkütuse elutsükkel algab kaevandusettevõtetes, keemiatehastes, gaasitsentrifuugides ega lõpe hetkel, mil kütuseagregaat reaktorist maha laaditakse, kuna iga kütuseagregaat peab läbima pika tee. kõrvaldamine ja seejärel ümbertöötlemine.

Tuumakütuse tooraine kaevandamine

Uraan on maakera raskeim metall. Umbes 99,4% maakera uraanist on uraan-238 ja ainult 0,6% uraan-235. Rahvusvahelise Aatomienergiaagentuuri aruanne nimega "Punane raamat" sisaldab andmeid uraani tootmise ja nõudluse kasvu kohta, hoolimata Fukushima-1 tuumaelektrijaamas toimunud õnnetusest, mis pani paljusid mõtlema tuumaenergia väljavaadete üle. Ainuüksi viimase paari aasta jooksul on uuritud uraanivarud kasvanud 7%, mis on seotud uute maardlate avastamisega. Suurimateks tootjateks on jätkuvalt Kasahstan, Kanada ja Austraalia, kes toodavad kuni 63% maailma uraanist. Lisaks on metallivarusid Austraalias, Brasiilias, Hiinas, Malawis, Venemaal, Nigeris, USA-s, Ukrainas, Hiinas ja teistes riikides. Varem on Pronedra kirjutanud, et 2016. aastal kaevandati Vene Föderatsioonis 7,9 tuhat tonni uraani.

Tänapäeval kaevandatakse uraani kolmel erineval viisil. Avatud meetod ei kaota oma tähtsust. Seda kasutatakse juhtudel, kui hoiused on maapinna lähedal. Avatud kaevu meetodil loovad buldooserid karjääri, seejärel laaditakse lisanditega maak kallurautodesse, et transportida töötlemiskompleksidesse.

Sageli asub maagikeha suurtes sügavustes, sel juhul kasutatakse allmaakaevandamise meetodit. Kaevandus murrab välja kuni kahe kilomeetri sügavuselt, kivim kaevandatakse puurimise teel horisontaalsetes triivides, mis transporditakse kaubaliftides ülespoole.

Segul, mis sel viisil välja viiakse, on palju komponente. Kivi tuleb purustada, lahjendada veega ja eemaldada liigne. Järgmisena lisatakse segule leostumisprotsessi läbiviimiseks väävelhapet. Selle reaktsiooni käigus saavad keemikud uraanisoolade kollase sademe. Lõpuks rafineeritakse rafineerimistehases uraan koos lisanditega. Alles pärast seda saadakse uraanoksiid, millega kaubeldakse börsil.

On olemas palju turvalisem, keskkonnasõbralikum ja kulutõhusam viis, mida nimetatakse puuraugu in situ leotuseks (SIL).

Selle väljaarendusmeetodiga jääb territoorium personalile ohutuks ja kiirgusfoon vastab suurlinnade taustale. Uraani kaevandamiseks leostumise teel tuleb kuusnurga nurkadesse puurida 6 auku. Väävelhape pumbatakse nende kaevude kaudu uraanimaardlatesse, see seguneb oma sooladega. See lahus ekstraheeritakse, nimelt pumbatakse see välja kuusnurga keskel oleva kaevu kaudu. Uraanisoolade soovitud kontsentratsiooni saavutamiseks lastakse segu mitu korda läbi sorptsioonikolonnide.

Tuumakütuse tootmine

Tuumakütuse tootmine on mõeldamatu ilma gaasitsentrifuugideta, mida kasutatakse rikastatud uraani tootmiseks. Pärast vajaliku kontsentratsiooni saavutamist pressitakse uraandioksiidist nn tabletid. Nende loomisel kasutatakse määrdeaineid, mis eemaldatakse ahjudes põletamise ajal. Põletustemperatuur ulatub 1000 kraadini. Pärast seda kontrollitakse tablettide vastavust märgitud nõuetele. Pinna kvaliteet, niiskusesisaldus, hapniku ja uraani aine suhe.

Samal ajal valmistatakse teises töökojas kütuseelementide torukujulisi kestasid. Ülaltoodud protsesse, sealhulgas tablettide järgnevat doseerimist ja pakkimist korpusega torudesse, sulgemist, saastest puhastamist, nimetatakse kütuse tootmiseks. Venemaal tegelevad kütusesõlmede (FA) loomisega Moskva piirkonna ettevõtted "masinaehitustehas", Novosibirskis "Novosibirski keemiliste kontsentraatide tehas", "Moskva polümetallitehas" ja teised.

Iga kütusekomplektide partii luuakse kindlat tüüpi reaktori jaoks. Euroopa kütusesõlmed on valmistatud ruudu kujul, Venemaa kütusesõlmed aga kuusnurkse sektsiooniga. Vene Föderatsioonis kasutatakse laialdaselt VVER-440 ja VVER-1000 tüüpi reaktoreid. Esimesi kütuseelemente VVER-440 jaoks hakati välja töötama 1963. aastal ja VVER-1000 jaoks 1978. aastal. Hoolimata asjaolust, et Venemaal võetakse aktiivselt kasutusele uusi Fukushima järgsete ohutustehnoloogiatega reaktoreid, töötab nii riigis kui ka välismaal palju vanaaegseid tuumarajatisi, mistõttu kütusesõlmed erinevad tüübid reaktorid.

Näiteks RBMK-1000 reaktori ühe aktiivse tsooni kütusesõlmede varustamiseks on vaja rohkem kui 200 tuhat tsirkooniumisulamitest valmistatud komponenti, samuti 14 miljonit uraandioksiidi paagutatud graanulit. Mõnikord võib kütusesõlme valmistamise maksumus ületada elementides sisalduva kütuse maksumust, mistõttu on nii oluline tagada iga uraani kilogrammi kõrge energiatagastus.

Kulud eest tootmisprotsessid V %

Eraldi tuleks öelda uurimisreaktorite kütusesõlmede kohta. Need on konstrueeritud nii, et neutronite tekkeprotsessi jälgimine ja uurimine oleks võimalikult mugav. Selliseid kütusevardaid katseteks tuumafüüsika, isotoopide tootmise ja kiirgusmeditsiini valdkondades Venemaal toodab Novosibirski keemiakontsentraatide tehas. TVS on loodud õmblusteta elementide baasil uraani ja alumiiniumiga.

Tuumakütuse tootmisega tegeleb Venemaa Föderatsioonis kütusefirma TVEL (Rosatomi osakond). Ettevõte tegeleb tooraine rikastamise, kütuseelementide montaaži kallal ning osutab ka kütuselitsentsimisteenust. "Kovrovi mehaanikatehas" Vladimiri oblastis ja "Uurali gaasitsentrifuugitehas" Sverdlovski piirkond luua seadmeid Venemaa kütusesõlmede jaoks.

Kütusevardade transportimise omadused

Looduslikku uraani iseloomustab madal radioaktiivsus, kuid enne kütusesõlmede tootmist läbib metall rikastamisprotseduuri. Uraan-235 sisaldus looduslikus maagis ei ületa 0,7% ja radioaktiivsus on 25 bekerelli 1 milligrammi uraani kohta.

Kütusesõlmedesse paigutatud uraanigraanulid sisaldavad uraani uraan-235 kontsentratsiooniga 5%. Tuumakütusega valmiskütuse komplekte transporditakse spetsiaalsetes metallist mahutid suur tugevus. Transpordiks kasutatakse raudtee-, maantee-, mere- ja isegi õhutransporti. Iga konteiner sisaldab kahte komplekti. Kiiritamata (värske) kütuse transportimine ei kujuta endast kiirgusohtu, kuna kiirgus ei ulatu kaugemale tsirkooniumtorudest, millesse surutud uraanigraanulid asetatakse.

Kütusepartii jaoks töötatakse välja spetsiaalne marsruut, veos transporditakse tootja või tellija turvatöötajate saatel (sagedamini), mis on eelkõige tingitud seadmete kõrgest hinnast. Kogu tuumkütuse tootmise ajaloo jooksul ei ole registreeritud ühtegi kütusesõlmedega transpordiõnnetust, mis oleks mõjutanud kiirgusfooni keskkond või viinud ohvriteni.

Kütus reaktori südamikus

Tuumakütuse ühik - TVEL - on võimeline vabastama pikka aega tohutul hulgal energiat. Selliste mahtudega ei saa võrrelda ei kivisütt ega gaasi. Kütuse elutsükkel igas tuumaelektrijaamas algab värske kütuse mahalaadimisest, eemaldamisest ja ladustamisest kütusekomplektide laos. Kui eelmine kütusepartii reaktoris läbi põleb, komplekteerivad töötajad südamikusse (reaktori töötsooni, kus toimub lagunemisreaktsioon) laadimiseks kütusekomplektid. Reeglina laaditakse kütus osaliselt ümber.

Kütus laaditakse südamikusse täielikult alles reaktori esmakordsel käivitamisel. Selle põhjuseks on asjaolu, et reaktoris põlevad kütuseelemendid ebaühtlaselt läbi, kuna neutronivoo intensiivsus on reaktori erinevates tsoonides erinev. Tänu arvestusseadmetele on jaama personalil võimalus jälgida reaalajas iga kütuseühiku põlemisastet ja seda asendada. Mõnikord teisaldatakse uute kütusesõlmede laadimise asemel komplekte omavahel. Aktiivse tsooni keskel toimub läbipõlemine kõige intensiivsemalt.

TVS pärast tuumaelektrijaama

Tuumareaktoris välja töötanud uraani nimetatakse kiiritatud või läbipõlenud. Ja sellised kütusesõlmed - kasutatud tuumakütus. SNF on paigutatud radioaktiivsetest jäätmetest eraldi, kuna sellel on vähemalt 2 kasulikku komponenti - põletamata uraan (metalli läbipõlemine ei ulatu kunagi 100%) ja transuraani radionukliidid.

IN Hiljuti Füüsikud hakkasid SNF-is kogunenud radioaktiivseid isotoope kasutama tööstuses ja meditsiinis. Pärast seda, kui kütus on oma kampaania läbi teinud (aeg, mille sõlme veedab reaktori südamikus nimivõimsusel töötamise tingimustes), suunatakse see kasutatud tuumkütuse basseini, seejärel otse reaktoriruumi hoidlasse ja pärast seda - töötlemiseks või kõrvaldamiseks. Jahutusbassein on mõeldud soojuse eemaldamiseks ja ioniseeriva kiirguse eest kaitsmiseks, kuna kütusesõlmed jäävad pärast reaktorist eemaldamist ohtlikuks.

USA-s, Kanadas ega Rootsis SNF-i ümbertöötlemiseks ei saadeta. Teised riigid, sealhulgas Venemaa, töötavad suletud kütusetsükli kallal. See võimaldab oluliselt vähendada tuumkütuse tootmise omahinda, kuna osa SNF-ist taaskasutatakse.

Kütusevardad lahustatakse happes, misjärel eraldavad teadlased jäätmetest plutooniumi ja kasutamata uraani. Ligikaudu 3% toorainest ei saa taaskasutada, need on kõrge radioaktiivsusega jäätmed, mis läbivad bituumenimise või klaasistamise protseduuri.

Kasutatud tuumkütusest saab 1% plutooniumi. Seda metalli ei ole vaja rikastada, Venemaa kasutab seda uuendusliku MOX-kütuse tootmisel. Suletud kütusetsükkel võimaldab muuta ühe kütusesõlme umbes 3% odavamaks, kuid see tehnoloogia nõuab suuri investeeringuid tööstusplokkide ehitusse, mistõttu pole see maailmas veel laialt levinud. Sellest hoolimata ei lõpeta Rosatomi kütusefirma sellesuunalisi uuringuid. Pronedra kirjutas hiljuti, et Venemaa Föderatsioon töötavad kütuse kallal, mis suudab kasutada reaktori südamikus ameritsiumi, kuuriumi ja neptuuniumi isotoope, mis sisalduvad sama 3% kõrge radioaktiivsete jäätmete hulgas.

Tuumakütuse tootjad: hinnang

1. Kuni viimase ajani andis Prantsuse ettevõte Areva 31% maailma kütusekomplektide turust. Ettevõte tegeleb tuumakütuse tootmise ja tuumaelektrijaamade komponentide komplekteerimisega. 2017. aastal toimus Arevas kvalitatiivne uuendus, ettevõttesse tulid uued investorid ning 2015. aasta kolossaalne kahjum vähenes 3 korda.
2. Westinghouse on Jaapani ettevõtte Toshiba Ameerika divisjon. Ta arendab aktiivselt turgu Ida-Euroopas, tarnib Ukraina tuumaelektrijaamadele kütusekomplekte. Koos Toshibaga annab see 26% maailma tuumakütuse tootmise turust.
3. Kolmandal kohal on riigikorporatsiooni Rosatom (Venemaa) kütusefirma TVEL. TVEL annab 17% maailmaturust, tal on kümneaastane lepinguportfell väärtusega 30 miljardit dollarit ja ta varustab kütusega enam kui 70 reaktorit. TVEL arendab kütusekomplekte VVER reaktorite jaoks ning siseneb ka lääne disainiga tuumaseadmete turule.
4. Japan Nuclear Fuel Limited annab viimastel andmetel 16% maailmaturust, tarnib enamikku Jaapani enda tuumareaktoritest kütusekomplekte.
5. Mitsubishi Heavy Industries on Jaapani hiiglane, mis toodab turbiine, tankereid, kliimaseadmeid ja viimasel ajal ka tuumakütust lääne tüüpi reaktorite jaoks. Mitsubishi Heavy Industries (emaettevõtte osakond) tegeleb APWR tuumareaktorite ehitamisega, uurimistegevus koos Arevaga. Just selle ettevõtte valis Jaapani valitsus uute reaktorite väljatöötamiseks.

Kaasaegne auto võib sõita 72 oktaanarvuga bensiiniga, kuid see on kurb ja aeglane sõit. Tuumajaam on võimeline töötama ka 50 aastat tagasi välja töötatud kütusel – aga see on kahjumlik tegevus, reaktor ei suuda realiseerida projekteerijate poolt selles ette nähtud uusi võimalusi. Alates kõige esimese tuumaelektrijaama loomisest on tuumateadlased pidevalt vaevarikas töö parandada tuumkütuse kvaliteeti, suurendades kasu tuumaenergia.

Me kõik oleme näinud ja oleme juba harjunud, kuidas tuumajaamad välja näevad – hiiglaslikud ehitised, mida võib ja tuleks pidada üheks sümboliks moodne lava inimtsivilisatsiooni areng. Hiiglaslikud turbiinid, mille pöörlev rootor loob tohutu jõu elektrit, võimsad pumbad, mis juhivad vett kõrge rõhu all läbi reaktori südamiku, vastupidavad reaktori anumad, täiendavad hermeetilised kestad, mis taluvad maavärinaid ja neile kukkuvaid lennukeid. Primaar- ja sekundaarahelate torustikud, jahutustornide hiiglaslikud tornid, milles sekundaarahela vesi jahtub - kõik on siin suur, mõnikord kolossaalne. Kuid iga tuumareaktori süda on väga väike, sest kontrollitav tuuma lõhustumise reaktsioon toimub väga väikestes kütusegraanulites, mis sisaldavad 235 isotoobiga rikastatud uraani. Just siin, väikestes tahvelarvutites, toimub kõige olulisem asi - tohutu hulga soojuse eraldumine, mille kasulikuks kasutamiseks luuakse kõik, mida tuumajaamades näeme. See on kõik, suur ja ilus, keeruline, mis nõuab tohutuid jõupingutusi seadmete tootmisel ja käitamisel - lihtsalt kütusegraanulite "teenija".

Tuumaenergia ilma valemiteta

Üsna keeruline on rääkida sellest, mis on tuumajaama tuumakütus - tavajuhtudel eeldab kirjeldus mitmetasandilisi matemaatilisi valemeid, aatomifüüsikat ja muud kvantmehaanikat. Proovime ilma selle kõigeta hakkama saada, et mõista, kuidas meie tuumateadlased uraani taltsutasid, muutes selle meile väga vajalikuks usaldusväärseks energiaallikaks. elektrienergia. Meile tundub, et selleks piisab loogikast ja lihtsast maisest tervest mõistusest ning Alguspunkt saab lõhustumise ahelreaktsiooni koolikirjelduseks. Mäletad?

"Neutron põrkab vastu uraanituuma, lööb sealt kaks neutronit korraga välja, need lendavad nüüd paari tuuma, löövad välja neli korraga ..."

Tuuma ahelreaktsioon

Matemaatilises mõttes on neutronite korrutusteguriga kaks kontrollitud ahelreaktsiooni võimatu. Vabade neutronite arv ja uraani tuumade lagunemisaktid kasvavad nii laviinilaadselt, et tulemuseks võib olla ainult üks - aatomiplahvatus. Reaktsiooni sujuvaks kulgemiseks, et seda saaks kontrollida ja reguleerida, on vaja saavutada korrutustegur 1,02 - sada vaba "esialgset" neutronit peavad põhjustama 102 "teise põlvkonna" vaba neutroni ilmumist. , kõik ülejäänu tuleb elimineerida, imenduda, neutraliseerida – nimetage seda protsessi kuidas iganes soovite, aga see peab juhtuma. See läviväärtus arvutati teoreetiliselt, mille eest eraldi suur "aitäh" meie teadlastele. Nad leidsid, et isotoobi 235 looduslik sisaldus ei ole piisav selleks, et korrutustegur ületaks ühte. Teisisõnu, kui tahame, et lõhustumisreaktsioon jätkuks, peame õppima, kuidas tõsta selle isotoobi sisaldust 3–4%ni, st 5–6 korda kõrgemale, kui emake loodus meile pakub. Teoreetikud arvutasid, kuid praktilised insenerid tegid ülejäänud töö, leides viise, kuidas kasutada materjale, mis neelavad reaktori südamikus liigseid neutroneid, leiutasid "neutronite neutralisaatorid".

Keemia on elu

Kuidas uraani rikastatakse isotoobi-235 sisalduse osas, analüütiline veebiajakiri Geoenergy.ru juba öeldud - kõigepealt tuleb uraan muuta gaasiks, uraanfluoriidiks, seejärel gaasitsentrifuugide abil "välja rookida" rasked aatomid, mille tõttu suureneb kergete aatomite arv (uraani peamise isotoobi tuum). sisaldab 238 prootonit ja neutronit, kaalub selline aatom kolm aatomiühikut rohkem kui uraan-235 aatom). Suurepärane - fluoriid on uraan-235 poolest rikkamaks muutunud, kõik on korras. Ja siis – mis ja kuidas? Tuumakütuse tee tuumaelektrijaama reaktoriteni algab ülimalt tööd tegevate keemikute hoolivates kätes. oluline töö- nad muudavad gaasi tahkeks aineks ja tuumateadlaste poolt "tellitud" gaasiks. Tuumaenergia on üllatav selle poolest, et see ei piirdu ainult aatomifüüsikaga, siin kasutatakse korraga kümneid teadusharusid, Rosatom alati on koht keemikutele, materjaliteadlastele, metallurgidele ja paljudele-paljudele teistele spetsialistidele.

Ja füüsikud "tellivad" keemikutele uraandioksiidi - molekulide pulbrit, mis sisaldab ühte uraani- ja kahte hapnikuaatomit. Miks just tema? Jah, paljud nende molekulide omadused on valusalt head. Uraandioksiidi sulamistemperatuur on 2’840 kraadi, seda on väga raske sulatada, tuumaenergia ajaloos on tuumakütuse sulamisega kaasnenud vaid kolm õnnetust. Uraandioksiid ei ole väga vastuvõtlik nn gaasipaisumisele - huvitav nähtus, kuid kahjulik tuumaenergiale. Reaktori südamikus toimuv on ju keskaegsete alkeemikute unistuse täitumine, seal toimuvad mõned transformatsioonid. keemilised elemendid teistele, kes on neist täiesti erinevad. Vaba neutron, mis paiskub vastu uraan-235 tuuma, mitte ainult ei löö sealt välja täiendavaid vabu neutroneid – see põhjustab tuuma enda lõhenemist erinevateks osadeks. Kuidas täpselt lõhustumine toimub, millised uued tuumad sel juhul tekivad, on juhuse küsimus, kuid statistika näitab, et teiste lõhustumise fragmentide hulgas on ka gaase. Need kogunevad kütusegraanuli sees ja käituvad nii, nagu gaaside puhul peabki olema – nad püüavad enda alla võtta võimalikult palju mahtu, püüavad kütusegraanuli sõna otseses mõttes tükkideks rebida. Nõus, selles pole midagi kasulikku - vajame terviklikku ja tervislikku kütusegraanulit, et see saaks võimalikult kaua aktiivses tsoonis püsida, et anda meile üle kogu uraani aatomite tuumades sisalduv energia. Nii et ainult hardcore, ainult uraandioksiid - see võimaldab kasutada kõrgemaid temperatuure, mis suurendab tuumaelektrijaama efektiivsust, see võimaldab teil suurendada kütuse põlemist.

"Tuumakütuse põlemine" on täiesti teaduslik ja tehniline termin, kuid mõista, mis see on, on kõrgeim kehaline kasvatus pole nõutud. Kütuse põlemine on uraani tuumade osa, mis neutronitega kokkupuutel tuumatransformatsiooni läbivad. Protsentuaalselt väljendatuna, mida suurem oli protsent, seda suuremat hulka uraanituumi saime kasutada vajalikel eesmärkidel, olles saanud neilt elektri tootmiseks kasutatava soojuse. Kütuse põlemine on seega tuumaelektrijaamade üks peamisi majanduslikke parameetreid. Kui paneme südamikku 100 kilogrammi uraan-235 ja kütusekampaania lõppedes ammutasime sellest 99 kg, on südamiku, reaktori ja tuumajaama sellise konstruktsiooni hind väärtusetu. Kui aga selgub, et tuumast eemaldatud uraan-235 kütusegraanulisse pole jäänud uraan-235, siis on disainerid suurepärased ja on aeg igaüks neist kiiresti üle anda Nobeli preemia, parem - kaks.

Tegelikult on 100% läbipõlemissügavus põhimõtteliselt kättesaamatu, kuid see ei tähenda, et nad selle nimel ei võitle – võitlused iga protsendi pärast on tõsised. Mida suurem on põlemissügavus, seda madalam on tekkiva elektri hind ja keegi pole tühistanud konkurentsi süsivesinike põletamisel põhineva energiatööstusega. Veelgi enam, mida kauem tablett "põleb", seda harvemini peab reaktor kütust laadima. VVER-i (vesijahutusega jõureaktor) konstruktsioon on selline, et kütusevahetus toimub siis, kui reaktor on täielikult välja lülitatud ja maha jahtunud – nii on turvalisem. Mida vähem selliseid seisakuid, seda suurem on installeeritud võimsuse rakendusaste, ICU – tuumajaamade tähtsuselt teine ​​majandusnäitaja. Teie tolmuimeja tehnilises passis on selle võimsus kirjas - oletame, et 1'200 W * h. 1200 vatti saad aga siis, kui tolmuimeja töötab täpselt tund aega, pooletunnise töö režiimis - poole tunniga “miski haaras alaselgast kinni” saad vaid 600 vatti ehk teisisõnu. , on tolmuimeja võimsustegur vaid 50%. Nagu kütuse põlemise puhul ikka, on hellitatud eesmärk 100% ja jällegi on iga protsent arvel, sest tuumareaktori ökonoomsus peaks olema tulusam kui soojuselektrijaama ja isegi hüdroelektrijaama ökonoomsus.

Näib – kuidas saab näidata tulusamaid majandustulemusi kui üldse kütust mittevajav hüdroelektrijaam, kus kasutatakse vaid langeva vee energiat? Jah, see on väga lihtne – vesi ei lange hüdroelektrijaamadele 24 tundi ööpäevas, 365 päeva aastas, selleks on reservuaaris vaja täiesti kindlat kogust vett. Kuni selle mahu saavutamiseni hüdroelektrijaam “puhkab” ja tuumajaamal, mis sellistest pausidest midagi ei tea, on aega oma rivaalile järele jõuda ja edestada. Siin on lühikokkuvõte – iga tuumajaama kasutegur, põlemissügavus, võimsustegur sõltub kriitiliselt kütusegraanulist, selle materjalist. Keemik, kes muudab uraanfluoriidi uraandioksiidi pulbriks, pidage meeles – tuumaenergia tulevik sõltub teie oskustest!

Kütusetabletid – samm-sammult

Seletama lihtsate sõnadega saate teha palju, kuid sellise harjutuse tegemine keemikute töö kirjeldamiseks on võimatu sõnast "üldiselt", nii et olge valmis. Esmalt juhitakse gaas uraanfluoriid läbi vesilahuse ja saadakse uranüülfluoriid, mis segatakse ammoniaagi ja happelise süsihappejäägiga. Selle tulemusena saadakse ammoonium-uranüülkarbonaat, mis sadestub - arvestage, et pool lahingust on juba tehtud, meil on vähemalt midagi tahket, mitte gaasilist. Suspensioon lastakse läbi filtri, pestakse ja suunatakse keevkihtahju, kus kõrge temperatuuri tõttu lagunevad kõik mittevajalikud lisandid, kuivaks jäägiks on uraantrioksiidi pulber (1 uraani aatomi kohta selles molekulis on kolm hapnikku aatomid). Kõik, nüüd on see peaaegu meie oma!

Uraandioksiidi pulbri tootmiskoht kõrgtemperatuurse pürohüdrolüüsi teel

Temperatuur on taas kõrge – 500 kraadi, aga läbi mineva vesinikuga, mis võtab endale lisahapnikuaatomi ja keemikud lähevad rahulikult lõunapausile, lubades füüsikutel igatsetud uraandioksiidi võtta. Küll aga rõõmustavad nad varakult – nad löövad kohe väljasirutatud haaravatele kätele ... metallurgid, kuna kütusegraanuleid toodetakse pulbermetallurgia teel. Keemikute töö tulemusena saadud pulber purustatakse, sõelutakse ja saadakse peen pulber - need purustatakse peaaegu tolmuseks. Pärast sideainete ja määrdeainete lisamist tabletid pressitakse ja lõõmutatakse uuesti, et eemaldada soovimatud lisandid. Pärast seda tõuseb temperatuur 1750 kraadini, tabletid muutuvad tihedamaks, raskemaks - nüüd saab neid juba mehaaniliste meetoditega töödelda. Vajalike mõõtmete saamiseks tuleb mängu silindriline lihvmasin – see on kõik.

Uraanigraanulite tootmiskoht

Ei, noh, mitte päris “kõik”, sest kohe pärast seda tulevad inspektorid poodi kontrollima geomeetrilisi mõõtmeid, pinna kvaliteeti, niiskusesisaldust, hapniku- ja uraani aatomite vahekorda. Pange tähele, et uraan-235 ja uraan-238 aatomite suhet ei ole vaja kontrollida - olenemata sellest, milliseid manipuleerimisi keemikud teevad, ei mõjuta nende tegevus aatomituumade koostist. Kogu selle töö tulemuseks on vaid 4,5 grammi kaaluvad kütusegraanulid, kuid need tillukesed sisaldavad energiat sama palju kui 400 kg kivisütt, 360 kuupmeetrit. maagaas või 350 kg õli.

Tuumakeraamiliste kütusegraanulite tootmine ja tehniline kontroll

Venemaa tuumaettevõtetes toodetud tablettide nomenklatuur, mis on osa Kütusefirma TVEL- rohkem kui 40 sorti, erineva suurusega, erineva uraan-235 rikastamise astmega. Kuid üks asi jääb muutumatuks – tuumaenergia kasutab kütusena jätkuvalt uraandioksiidi, mis on iseenesest üks radioaktiivsuse leviku tõkkeid. Töötemperatuuril säilitab see materjal 98% lagunemissaadustest, vähendades tihenduskoormust miinimumini. Kütuse "barjääri" funktsioonide täitmiseks on oluline, et kütuse koostoime jahutusvedelikuga oleks minimaalne – vastasel juhul saavad radioaktiivsed lagunemissaadused võimaluse atmosfääri pääseda. väliskeskkond koos kõigi sellest tulenevate ebameeldivate tagajärgedega.

Kütusevarras ei ole lihtsalt "pikk toru"

Olgu, pillid on tehtud, mis edasi? Tuumareaktori idee on lihtne – jahutusvedelik peab "eemaldama" kogu tuumareaktsioonide tulemusena eralduva soojuse. Eemaldage rohkem kui üks kord, see eemaldamine peaks toimuma kogu kütuseseansi jooksul – aja jooksul, mil kütus on reaktori südamikus. VVER reaktorites teostab seda tööd kõrgsurve all südamikku läbiv vesi. Kas visata kütusegraanuleid südamikku, nagu pelmeene keevasse vette? Pole valik, palju mõistlikum on tagada kütusegraanulite fikseeritud asend, mida mööda voolab rõhu all veejuga, võttes ära tuumareaktsioonide käigus tekkinud kütuse. soojusenergia. Järelikult on vaja mingit "fiksaatorit", mis on mõeldud kütuse kindla asukoha tagamiseks - sellest sai õõnes õhukeseseinaline toru, mille sees on kütusegraanulid - kütuseelement, kütuseelement.

Kütuseelemendid (kütuseelemendid), Foto: wikimedia.org

Miks õhukese seinaga? Selleks, et kütusegraanulites tekkiv soojus saaks vee abil peaaegu takistusteta “eemaldatud”, ehk kütusevardade seinte materjalile esitatakse esimeseks nõudeks võimalikult kõrge soojusjuhtivus. Ta võttis – andis, võttis – andis. Teine nõue on samuti üsna ilmne - kütusevarda seinte väliskülg on pidevalt vees, seega ei tohiks selle materjal korrosiooni karta. Kolmas tingimus on samuti ilmne - materjal peab taluma pidevalt kõrget radioaktiivsust, kahjustamata seejuures põhilisi, tuumaprotsesse. See peab neelama võimalikult vähe neutroneid, et mitte katkestada tuumareaktsiooni, et mitte sundida 235 isotoobis suurema rikastusastmega uraani tootmist. Toru läbimõõt, nagu ka kütusegraanulite läbimõõt, peaks olema võimalikult väike - vastasel juhul ei jõua kesksegmentides tekkiv soojus jahutusvedelikku. Siin on selline nõuete kogum, millele peab vastama selline “lihtne” asi nagu kütuseelemendi õhuke sein.

Tuumaenergia moodustumise etapis sai selliseks materjaliks roostevaba teras, kuid see ei kestnud kaua - selgus, et teras võtab liiga palju vabu neutroneid, vaja on midagi vähem ahnet. Selleks ajaks olid tuumateadlased kõvasti tööd teinud ja leidnud minimaalse neutronite püüdmise ristlõikega metalli – tsirkooniumi. Sel juhul asendatakse sõna "tõenäosus" sõnaga "lõik". Tõenäosus, et tsirkooniumi aatomi tuum haarab oma võrkudesse mööduva neutroni, on minimaalne, samas kui tsirkooniumil on suurepärane soojusülekandetegur, see ei interakteeru veega, sulab ainult temperatuuril üle 1855 kraadi, see on väga madala soojuspaisumise koefitsiendiga - selle asemel Et kuumutamisel "paisuda", "viskab" soojuse lihtsalt väliskeskkonda. Nõus - lihtsalt ideaalne materjal tuumaenergia jaoks, kui saate saavutada selle täieliku keemilise puhtuse, kuna mis tahes lisandid püüavad vabu neutroneid aktiivselt "ära süüa".

Kütusevardade ja kütusesõlmede tootmistsehh

Niipea, kui metallurgid teatasid, et on õppinud selle ülesandega toime tulema, läks tuumaenergiatööstus üle tsirkooniumile. Ainus ettevõte Venemaal ja üks kolmest maailmas, millel on tsirkooniumi ja selle sulamite täielik tootmistsükkel, on Tšepetski mehaanikatehas (Glazov, Udmurtia), mis kuulub kütusefirmasse TVEL. Alates 1986. aastast on ChMP üle läinud E-110 sulamist kütusevardade korpuste valmistamisele – tsirkooniumile lisatakse üks protsent nioobiumi ja see väike lisand tõstab oluliselt materjali korrosioonikindlust. Praegu kasutusel oleva E-365 sulami mehaanilised omadused, mis lisaks tsirkooniumile ja nioobiumile sisaldavad ka rauda ja tina, on veelgi paremad. Kütusevarraste valmistamise iga etapp on äärmiselt oluline, nende elementide olemasolu võimaldab teil paremini toime tulla keevitamise ja muude ühendusmeetoditega. erinevad materjalid. Venemaal toodetud kütusevardad vastavad kõigile IAEA nõuetele, näitavad suurepäraseid tööomadusi ja võimaldavad tõsta tuumaenergia majandusnäitajaid.

See, mis võib tunduda "lihtsa mehaanilise detailina", ei ole seda muidugi mitte.

Kütusevarras lõikes, joonis: heuristic.su

Siin Lühike kirjeldus kütusevarras, mille sisu sees. Pikkus - 3,8 meetrit, välisläbimõõt - 9,1 mm. Sees - uraandioksiidi tabletid välisläbimõõduga 7,57 mm ja kõrgusega 20 mm, iga tableti keskel on 1,2 mm läbimõõduga auk. Pellet ei puuduta kütusevarda seinu, pilu ja graanulite sees olev auk on konstrueeritud nii, et kütusevarras suudaks sees hoida tuumalagunemisprotsessis tekkivaid radioaktiivseid gaase. Pelletid kinnitatakse läbiviikudega kütusevarda sisse, graanulikolonni kogupikkus on 3,53 meetrit, kütuseseansi ajal suureneb pikkus 30 mm. Jah, kõike mõõdetakse millimeetrites ja isegi nende murdosades – tuumaenergia tegeleb ju kõige väiksemate aineosakestega.

Siin on tahvelarvuti, mille läbimõõt on alla 8 mm - tundub, mis võiks selles huvitavat olla? Kuid tuumareaktsioonide ajal ulatub temperatuur tableti keskosas 1500-1600 kraadini ja välispinnal vaid 470 kraadini. Tuhande kraadine erinevus 3-4 millimeetri kaugusel on metall gaasiks muutumine – sellised on imed pisikeste pillide sees.

Kütusevardast TVS-i

Tabletid tehti, need pandi kütusevardasse - see on kõik? Muidugi mitte – toru kaalub koos kütusega vaid 2,1 kg, selline uraani mass pikk töö ei piisa. Tuumkütuse moodustumise järgmine etapp on kütusesõlmede, kütusesõlmede moodustamine. Venemaal seni levinuima reaktori VVER-1000 jaoks on üheks kütusesõlmeks kokku pandud 312 kütusevarrast, mille vahele jäetakse vahed juht- ja kaitsesüsteemi varraste sisenemiseks, mis on täidetud sellise efektiivse neutronite absorbeerijaga nagu boor. Kütusesõlme allosas on nn vars - koht, mille külge on kinnitatud kütusevardad.

Karkassi valmistamine - kanalite ja vahevõrkude keevitamine

Ülemises osas on kütusevardad kinnitatud pea külge läbi vedruploki – see kaitseb kütusevardaid reaktori töötamise ajal üles ujumise eest. Jah, uraan raske element, tsirkooniumi ei saa samuti lihtsaks nimetada, kuid tasub meeles pidada, et vee nominaalne voolukiirus läbi kütusekomplektide on 500 kuupmeetrit tunnis, vesi liigub mööda kütusevardaid kiirusega 200 km/h. alt üles - selline vool paneb kõik ülespoole hõljuma. Kütusevardad on üksteisest eraldatud vahevõrkude abil, mis hoiavad need torud oma tavapärastes kohtades, tagades kõige tõhusama soojuse eemaldamise. Erineva konstruktsiooniga kütusesõlmedel on 12–15 vaheresti, ainult see arv võimaldab veel kasulikku soojust eemaldada.

Kanalid ja vahetükid, kvaliteedikontroll

Ja sellegipoolest ei päästnud seegi kütusevarraste ja kütusesõlmede paindumise probleemist täielikult. Meie sõlmed ei pidanud vastu mehaanilistele teljesuunalistele koormustele - peaaegu nelja meetri pikkused 0,65 mm kesta paksusega, võimas veevool, kõrged temperatuurid tegid oma töö. 1993. aastal sai täiesti selgeks, et selle probleemiga tuleb midagi ette võtta, leida võimalusi sellest vabanemiseks. Minatom tegi IAEA-le vastava päringu – kuidas selle probleemiga on lood lääneriigid. IATE korraldas vastava küsitluse tegutsevate organisatsioonidega ja ei leidnud mingit sensatsiooni – see probleem on ka lääne tuumateadlastel, nemadki otsivad võimalusi sellega toime tulla.

Vabandust, aga taaskord tuleb puudutada liberaalse majanduse peamist müüti - eraomaniku efektiivsusest võrreldes kohmaka, inertsiaalse avaliku sektoriga majanduses. Läänes ja eriti USA-s on küll arvestatav hulk tuumajaamade eraomanikke, kuid nad ei suutnud probleemi lahendada. Minatom tegutses vastavalt Minsredmashi traditsioonidele - usaldas probleemi lahendamise korraga kahele disainibüroole, nii et kahe võitluse tulemusena häid projekte võit läks parimatele. Kapitalistlikul konkursil osalesid Podolski OKB (eksperimentaalprojekteerimisbüroo) "Gidropress" ja Nižni Novgorodi OKBM (OKB Mashinostroeniya). Afrikantova. Mõlemad projekteerimisbürood kuuluvad praegu Atomenergomashi masinaehitusettevõtte alla, kuid see ei vähenda konkurentsitihedust sugugi.

Konkurents on progressi mootor

Nižni Novgorod töötas välja TVS-i disaini, mis sai lühendi TVSA, arenduse edenedes ilmusid üksteise järel TVSA-12, TVSA-PLUS, TVSA-T modifikatsioonid. Selle peamine iseloomulik tunnus on see, et nurgad keevitati konstruktsiooni jäikuse suurendamiseks vahevõrkudele, kuid Gidropress ei aktsepteerinud seda kontseptsiooni - ekspertide sõnul on südamikus liigne kogus tsirkooniumi, millest nurgad on valmistatud, võib kahjustada tuumareaktori tsoonide neutronite omadusi. Gidropressis loodud modifikatsioonis lühendiga UTVS (Improved TVS) ei kasutata vahevõrede ja juhtkanalite kõva keevitamist; Kudankulam. Siiski ei pea paika väide, et selle arenduse tegid ainult Gidropressi projekteerimisbüroo, Kurtšatovi instituudi, Obninski füüsikalis-energeetika instituudi, Novosibirski keemiakontsentraatide tehase, nimelise uurimisinstituudi töötajad. Bochvar. Kuid tulemus on oluline - Rostovi tuumaelektrijaama pilootkatse näitas suurepäraseid tulemusi, väliskliendid olid UTVde töökindluse suurenemisega ülimalt rahul.

Tala kokkupanek

Kahe disainibüroo vahelise võitluse üksikasjade jälgimine on põnev vaatepilt, kuid tehnilisi detaile on nii palju, et see nõuab pingutust professionaalsed tõlkijad. Laiad ja kitsad restid, hõredad restid, turbulaatorid ja deflektorid, kaldkanalitega restid, soojusülekande võimendid, kassettide südamikku laadimise kiirus, kombinatsioon tankimismasinate tööga, hüdrodünaamika ja termomehaanika terminoloogia - see on tõesti täiesti eraldi keel ... Tuumaenergeetika jaoks on oluline mõlema projekteerimisbüroo saavutatud tulemus, mille teaduslik ja loominguline vaidlus kestab tänaseni. Täiustused ja modifikatsioonid võimaldavad kasutada suurema uraan-235 sisaldusega kütust - see näitaja VVER-1000 puhul tõusis 3,77%-lt 4,95%-le. Näib, et erinevus on täiesti tühine, kuid selle tulemusel suurenes kütuse põletamine 40 MW-lt päevas uraani kilogrammi kohta 58 MW-ni kilogrammi kohta, peaaegu 50%. Kuid see tulemus on juba praegu väga märkimisväärne, see võimaldab toodetud elektri arvelt süsivesinike energiaga võrdsetel tingimustel konkureerida, muudab tuumaenergia arendamise väljavaated üha julgustavamaks. Üks saavutusi - olemasolevate VVER reaktorite võimsuse suurendamine 4-7% võrra ilma nende konstruktsiooni muutmata põhineb just tuumakütuse ja kütusesõlmede optimeerimisel. konkurentsieelis rahvusvahelisel turul.

Valmis TVS

Loomulikult ei kujunenud UTVS-ist kütusesõlmede täiustamise omamoodi “finaaliks”. UHF-i peamise eelise võrreldes eelmise põlvkonna kütusega andis üleminek roostevabast terasest tsirkooniumile, sulamile E-110. Arendajad suutsid konstruktsiooni jäikust suurendada ilma nurki kasutamata - nad tugevdasid vahepuid ja hakkasid kasutama punktkeevitust, et suurendada vastupidavust deformatsioonile töötamise ajal. Neil õnnestus kütusesamba pikkust suurendada - nüüd pannakse reaktori südamikusse rohkem uraani, kütuseseansid on pikenenud, kütuse tankimist saab teha harvemini, mis tähendab võimsusteguri suurenemist.

Uus kütus Iraanile

Alates 2014. aasta algusest on läbirääkimisprotsess alanud vahemikus TVEL ja Iraani klient, keda esindab Iraani Aatomienergiaorganisatsioon (AEOI) Ja Iraani aatomienergia tootmis- ja arendusettevõtted (NPPD) Bushehri TEJ ülemineku kohta uutele kütusesõlmedele - TVS-2M. Läbirääkimisprotsessi tagamiseks TVEL töötas välja „Teostatavusuuringu TVS-2M juurutamiseks Bushehri TEJ-s”, milles kliendile anti täielik kogus teavet sellise ülemineku analüüsiks ja otsuste tegemiseks. Enamik Parim viis potentsiaalse kliendi veenmine ei ole pealetükkiv turundus, tuumaenergiatööstuses ei anna selline lähenemine peaaegu kunagi tulemusi. Venemaa kütuseettevõte koondas lihtsalt TVS-2M kasutuselevõtu tulemuste analüüsi Venemaa VVER-1000s ja Tianwani tuumaelektrijaamas Hiinas - sama tüüpi reaktorites, mis töötavad Bushehri jõuallika osana. TEJ. Hiinas töötavad Tianwani tuumaelektrijaama kaks esimest plokki TVS-2M-il 18-kuulise kütusetsükli jooksul. Ja Iraani tuumateadlased suutsid tagada, et kütuse põlemissügavus, kütusekampaaniate kestus suurenes ja kütusesäästlikkus suurenes.

Pärast tulemuste analüüsimist ja kohapealset kontrollimist tegid Iraani kliendid vastukäigu – koostasid Venemaa ettevõtete tööde nimekirja, mis on vajalik uue kütuse litsentsimise tagamiseks tuumajärelevalveasutustes. Edasine töö oli juba ühine - meie ja Iraani spetsialistid koostasid koos nimekirja Bushehri TEJ jõuploki varustuse vajalikest uuendustest, mis tuli lõpule viia, et reaktor saaks TVS-2M südamikku vastu võtta. Tegelikult näitas meie VVER-1000 töö uuel kütusel selliseid tulemusi, et täielik üleminek TVS-2M-ile muutus lihtsalt vältimatuks - kütuse põlemine suurenes 20% ja elektritootmise kulu kütusekomponent vähenes. peaaegu 9% võrra.

Iraani kliendiga peetavate läbirääkimiste tulemus on üsna loomulik. aprillil sel aastal TVEL-ga allkirjastatud AEOI Ja NPPD lisaleping praegusele Bushehri TEJ kütusevarustuse lepingule – alates 2020. aastast TVEL alustab TVS-2M tarneid Iraani. Ei kiirustamist ega kära – lihtsalt meie ja Iraani tuumaprojektid, mida me toetame, arenevad järjepidevalt edasi, pakkudes tarbijatele elektrienergiat vajalikus mahus. Mida arvavad sellest India ja Hiina kliendid, saame ilmselt lähiajal teada. Kõrgus majandusnäitajad jõuallikad uue kütuse kasutamise kaudu ilma seadmete komplekti oluliste muudatusteta on nii soovituslik, et on kindlustunnet, et peegeldused ei kesta kaua. Peame lihtsalt silma peal hoidma edasine areng sündmusi ja veelkord palju õnne TVEL, OKB "Gidropress" ja kogu arendusmeeskond sellega, et nende uus kütus on nüüdseks saanud rahvusvahelise tunnustuse.

Tänane jutt tuumakütuse arendamisest pole muidugi kaugeltki täielik – selles osas toimuvad pidevalt muutused. Kütus VVER-1200 jaoks on välja töötatud, käimas on kütuse eksperimentaalne projekteerimine teist tüüpi reaktorite jaoks, TVEL jätkab koos Prantsuse partneritega kütuse tootmist lääne konstrueeritud reaktoritele, TVEL iseseisvalt välja töötatud TVS-Kvadrat kütus, mida katsetatakse Rootsi tuumajaamas Ringhals ja mis on litsentsitud Ameerika turule. Ettevõtted TVEL toota kütust BN-800 jaoks, on toodetud proovipartii REMIX-kütust, nitriidkütuse väljatöötamine paljutõotava plii-jahutusega reaktori jaoks on lõpusirgel - Rosatom ja ei usu, et ta saab endale lubada loorberitele puhkamist.

Tuumakütus on tuumaenergia "süda", kasulik on jälgida, kuidas seda uut tüüpi tekib, milliseid tulemusi need kasutamisel annavad, sest see võimaldab võrrelda elektrienergia tootmiskulusid tuumajaamades ja soojuselektrijaamad. Lisaks ei puudutanud me seekord seda, milliste tulemustega saavad uut tüüpi kütuse arendajad OKBM-is kiidelda. Afrikantova - ja nende ideid kasutatakse ka väga aktiivselt Rosatom. Ühesõnaga tänane jutt aatomikütusest ei jää tõenäoliselt ainsaks.

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

Kokkupuutel

Tuumakütus on materjal, mida kasutatakse tuumareaktorites kontrollitud ahelreaktsiooni läbiviimiseks. See on äärmiselt energiamahukas ja inimestele ohtlik, mis seab selle kasutamisele mitmeid piiranguid. Täna saame teada, mis on tuumareaktori kütus, kuidas seda klassifitseeritakse ja toodetakse, kus seda kasutatakse.

Ahelreaktsiooni kulg

Tuuma ahelreaktsiooni käigus jaguneb tuum kaheks osaks, mida nimetatakse lõhustumisfragmentideks. Samal ajal vabaneb mitu (2-3) neutronit, mis põhjustavad järgnevate tuumade lõhustumise. Protsess toimub siis, kui neutron siseneb algaine tuuma. Lõhustumisfragmentidel on kõrge kineetiline energia. Nende aine aeglustumisega kaasneb tohutu hulga soojuse eraldumine.

Lõhustumisfragmente koos nende lagunemissaadustega nimetatakse lõhustumisproduktideks. Tuumasid, mis lõhustuvad mis tahes energiaga neutronitega, nimetatakse tuumakütuseks. Reeglina on need paaritu arvu aatomitega ained. Mõned tuumad lõhustuvad puhtalt neutronitega, mille energia on üle teatud läve. Need on valdavalt paarisarvu aatomitega elemendid. Selliseid tuumasid nimetatakse tooraineks, kuna lävituuma poolt neutronite kinnipüüdmise hetkel moodustuvad kütuse tuumad. Kütuse ja tooraine kombinatsiooni nimetatakse seega tuumakütuseks.

Klassifikatsioon

Tuumakütus jaguneb kahte klassi:

1. looduslik uraan. See sisaldab lõhustuvaid uraan-235 tuumasid ja toorainet uraan-238, mis on neutronite püüdmisel võimeline moodustama plutoonium-239.
2. Sekundaarset kütust looduses ei leidu. Muuhulgas sisaldab see plutoonium-239, mida saadakse esimest tüüpi kütusest, aga ka uraan-233, mis tekib neutronite püüdmisel toorium-232 tuumade poolt.

Vaatepunktist keemiline koostis, on olemas sellist tüüpi tuumkütust:

1. Metall (sh sulamid);
2. oksiid (näiteks UO 2);
3. Karbiid (näiteks PuC 1-x);
4. segatud;
5. Nitriid.

TVEL ja TVS

Tuumareaktorite kütust kasutatakse väikeste graanulite kujul. Need asetatakse hermeetiliselt suletud kütuseelementidesse (TVEL), mis omakorda on ühendatud mitmesaja kütusesõlmega (FA). Tuumakütusele kehtivad kõrged nõuded ühilduvusele kütusevarda kattega. Sellel peaks olema piisav sulamis- ja aurustumistemperatuur, hea soojusjuhtivus ja see ei tohiks neutronkiirguse mõjul oluliselt suureneda. Arvesse võetakse ka toodangu valmistatavust.

Rakendus

Tuumaelektrijaamade ja teiste jaoks tuumarajatised kütus on kütusesõlmede kujul. Neid saab reaktorisse laadida nii selle töötamise ajal (põlenud kütusesõlmede asemel) kui ka remondikampaania ajal. Viimasel juhul vahetatakse kütusekomplekte suurte rühmadena. Sel juhul asendatakse täielikult ainult kolmandik kütusest. Enim läbipõlenud sõlmed laaditakse maha reaktori keskosast ning asemele asetatakse osaliselt läbipõlenud sõlmed, mis varem asusid vähemaktiivsetel aladel. Sellest tulenevalt paigaldatakse viimaste asemele uued kütusesõlmed. Seda lihtsat ümberkorraldusskeemi peetakse traditsiooniliseks ja sellel on mitmeid eeliseid, millest peamine on tagada ühtlane energia vabanemine. Loomulikult on see tingimuslik skeem, mis annab protsessi kohta ainult üldisi ideid.

Väljavõte

Pärast kasutatud tuumkütuse eemaldamist reaktori südamikust suunatakse see kasutatud tuumkütuse basseini, mis reeglina asub selle läheduses. Fakt on see, et kasutatud tuumkütuse komplektid sisaldavad tohutul hulgal uraani lõhustumise fragmente. Pärast reaktorist mahalaadimist sisaldab iga kütuseelement umbes 300 tuhat Curie radioaktiivset ainet, vabastades 100 kWh energiat. Tänu sellele kuumeneb kütus ise ja muutub väga radioaktiivseks.

Hiljuti mahalaaditud kütuse temperatuur võib ulatuda 300°C-ni. Seetõttu hoitakse seda 3-4 aastat veekihi all, mille temperatuuri hoitakse kehtestatud vahemikus. Kütuse ladustamisel vee all väheneb kütuse radioaktiivsus ja jääkheitmete võimsus. Umbes kolm aastat hiljem küünib kütusesõlmede isekuumenemine juba 50–60°C-ni. Seejärel eemaldatakse kütus basseinidest ja saadetakse töötlemiseks või kõrvaldamiseks.

Metalliline uraan

Metallist uraani kasutatakse tuumareaktorite kütusena suhteliselt harva. Kui aine jõuab temperatuurini 660°C, toimub faasiüleminek, millega kaasneb muutus selle struktuuris. Lihtsamalt öeldes suureneb uraani maht, mis võib viia kütuseelemendi hävimiseni. Pikaajalisel kiiritamisel temperatuuril 200-500°C toimub aines kiirguse kasv. Selle nähtuse olemus on kiiritatud uraanipulga pikenemine 2-3 korda.

Metallilise uraani kasutamine temperatuuril üle 500 °C on selle paisumise tõttu keeruline. Pärast tuuma lõhustumist moodustub kaks fragmenti, mille kogumaht ületab sama tuuma ruumala. Osa lõhustumisfragmentidest on esindatud gaasiaatomitega (ksenoon, krüptoon jne). Gaas koguneb uraani pooridesse ja moodustab siserõhu, mis temperatuuri tõustes suureneb. Aatomite mahu suurenemise ja gaasirõhu suurenemise tõttu hakkab tuumkütus paisuma. Seega viitab see tuuma lõhustumisega seotud suhtelisele mahu muutusele.

Paisumisjõud sõltub kütusevarraste temperatuurist ja põlemisest. Põlemise suurenemisega suureneb lõhustumisfragmentide arv ning temperatuuri ja põlemise tõustes suureneb gaaside siserõhk. Kui kütusel on kõrgemad mehaanilised omadused, on see vähem paisuv. Metalliline uraan ei kuulu nende materjalide hulka. Seetõttu piirab selle kasutamine tuumareaktorite kütusena põlemissügavust, mis on sellise kütuse üks peamisi omadusi.

Uraani mehaanilised omadused ja kiirguskindlus paranevad materjali dopinguga. See protsess hõlmab alumiiniumi, molübdeeni ja muude metallide lisamist sellele. Tänu dopantidele väheneb ühe püüdmise kohta vajalike lõhustumisneutronite arv. Seetõttu kasutatakse nendel eesmärkidel materjale, mis neelavad neutroneid nõrgalt.

Tulekindlad ühendid

Mõnda tulekindlat uraaniühendit peetakse heaks tuumakütuseks: karbiide, oksiide ja intermetallilisi ühendeid. Kõige tavalisem neist on uraandioksiid (keraamiline). Selle sulamistemperatuur on 2800 °C ja tihedus 10,2 g/cm 3 .

Kuna sellel materjalil ei ole faasisiirdeid, on see vähem paisuv kui uraanisulamid. Tänu sellele funktsioonile saab läbipõlemistemperatuuri mitme protsendi võrra tõsta. Kõrgel temperatuuril ei puutu keraamika kokku nioobiumi, tsirkooniumi, roostevaba terase ja muude materjalidega. Tema peamine puudus seisneb madalas soojusjuhtivuses - 4,5 kJ (m * K), mis piirab reaktori erivõimsust. Lisaks on kuum keraamika altid pragunemisele.

Plutoonium

Plutooniumi peetakse madala sulamistemperatuuriga metalliks. See sulab temperatuuril 640 ° C. Kehvade plastiliste omaduste tõttu ei ole see praktiliselt töödeldav. Aine mürgisus muudab kütusevarda valmistamise tehnoloogia keerulisemaks. Tuumatööstuses on korduvalt püütud kasutada plutooniumi ja selle ühendeid, kuid need pole olnud edukad. Plutooniumi sisaldavate tuumaelektrijaamade kütuse kasutamine on ebaotstarbekas kiirendusperioodi ligikaudu 2-kordse vähenemise tõttu, mis ei ole mõeldud tavaliste reaktori juhtimissüsteemide jaoks.

Tuumakütuse tootmiseks kasutatakse reeglina plutooniumdioksiidi, plutooniumisulameid mineraalidega ning plutooniumkarbiidide ja uraankarbiidide segu. Dispersioonkütustel, milles uraani ja plutooniumiühendite osakesed asetatakse molübdeeni, alumiiniumi, roostevaba terase ja muude metallide metallmaatriksisse, on kõrged mehaanilised omadused ja soojusjuhtivus. Dispersioonkütuse kiirgustakistus ja soojusjuhtivus sõltuvad maatriksi materjalist. Näiteks esimeses tuumaelektrijaamas koosnes dispersioonkütus 9% molübdeeniga uraanisulami osakestest, mis täideti molübdeeniga.

Mis puutub tooriumkütusesse, siis seda täna ei kasutata kütusevarraste tootmise ja töötlemise raskuste tõttu.

Kaevandamine

Märkimisväärsed kogused tuumakütuse peamist toorainet - uraani - on koondunud mitmesse riiki: Venemaale, USA-sse, Prantsusmaale, Kanadasse ja Lõuna-Aafrikasse. Selle maardlaid leidub tavaliselt kulla ja vase läheduses, nii et kõiki neid materjale kaevandatakse samal ajal.

Kaevandamisel töötavate inimeste tervis on suures ohus. Fakt on see, et uraan on mürgine materjal ja selle kaevandamisel eralduvad gaasid võivad põhjustada vähki. Ja seda hoolimata asjaolust, et maak ei sisalda seda ainet rohkem kui 1%.

Kviitung

Tuumakütuse tootmine uraanimaagist hõlmab järgmisi etappe:

1. Hüdrometallurgiline töötlemine. Hõlmab leostamist, purustamist ja ekstraheerimist või sorptsiooniga ekstraheerimist. Hüdrometallurgilise töötlemise tulemuseks on oksüuraanoksiidi, naatriumdiuranaadi või ammooniumdiuranaadi puhastatud suspensioon.
2. Aine muundamine oksiidist uraan-235 rikastamiseks kasutatavaks tetrafluoriidiks või heksafluoriidiks.
3. Aine rikastamine tsentrifuugimise või gaasilise termilise difusiooni teel.
4. Rikastatud materjali muundamine dioksiidiks, millest toodetakse kütusevarraste "pillid".

Regeneratsioon

Tuumareaktori töötamise ajal ei saa kütus täielikult läbi põleda, mistõttu vabad isotoobid taastoodetakse. Sellega seoses tuleb kasutatud kütusevardad taaskasutamise eesmärgil regenereerida.

Tänapäeval lahendab selle probleemi Purexi protsess, mis koosneb järgmistest sammudest:

1. Kütusevarraste lõikamine kaheks osaks ja lahustamine lämmastikhappes;
2. Lahuse puhastamine lõhustumisproduktidest ja kesta osadest;
3. Uraani ja plutooniumi puhaste ühendite eraldamine.

Seejärel kasutatakse tekkivat plutooniumdioksiidi uute südamike tootmiseks ning uraani kasutatakse rikastamiseks või ka südamike valmistamiseks. Tuumakütuse ümbertöötlemine on keeruline ja kulukas protsess. Selle maksumusel on oluline mõju tuumaelektrijaamade kasutamise majanduslikule otstarbekusele. Sama võib öelda ka regenereerimiseks sobimatute tuumkütusejäätmete kõrvaldamise kohta.

TNRD tööpõhimõte ja seade

Praegu pakutakse TNRD kujundamiseks kahte võimalust:

TNRD põhineb magnetilise plasmasulguriga termotuumasünteesi reaktoril

Esimesel juhul on TNRD tööpõhimõte ja seade järgmine: mootori põhiosa moodustab reaktor, milles toimub juhitav termotuumasünteesi reaktsioon. Reaktor on silindrikujuline, ühelt poolt avatud õõnes "kamber", nn. avatud lõksu fusiooniseade (mida nimetatakse ka magnetpudeliks või korktroniks). Reaktori "kamber" ei pea tingimata (ja isegi ebasoovitav) olema täielikult suletud, suure tõenäosusega on see magnetsüsteemi mähiseid kandev kerge mõõtmetega stabiilne sõrestik. Praegu peetakse kõige lootustandvamaks nn skeemi. "ambipolaarne suletus" või "magnetpeeglid" (ing. tandempeeglid), kuigi võimalikud on ka muud sulgemisskeemid: gaasidünaamilised püünised, tsentrifugaalkinnitus, vastupidine magnetväli (FRC). Kõrval kaasaegsed hinnangud, on reaktsiooni "kambri" pikkus 100 kuni 300 m läbimõõduga 1-3 m. Reaktori kambris luuakse tingimused, mis on piisavad valitud kütusepaari komponentide termotuumasünteesi käivitamiseks (temperatuurid sadade miljonite kraadide suurusjärk, Lawsoni kriteeriumi tegurid). Termotuumakütus – eelsoojendatud plasma kütusekomponentide segust – juhitakse reaktorikambrisse, kus toimub pidev termotuumasünteesi reaktsioon. Südamikku ümbritsevad magnetvälja generaatorid (ühe või teise konstruktsiooniga magnetmähised) loovad reaktorikambris suure intensiivsusega ja keerulise konfiguratsiooniga väljad, mis hoiavad kõrge temperatuuriga termotuumaplasma kokkupuutest reaktori struktuuriga ja stabiliseerivad selles toimuvaid protsesse. Termotuuma "põlemise" tsoon (plasmapõleti) moodustub piki reaktori pikitelge. Saadud plasma, mida juhivad magnetilised juhtimissüsteemid, voolab läbi düüsi reaktorist välja, tekitades joa tõukejõu.

Tuleb märkida TNRD "mitmerežiimilise" töö võimalust. Suhteliselt külma aine süstimisel plasmapõleti joale on võimalik järsult suurendada mootori kogutõukejõudu (eriimpulsi vähenemise tõttu), mis võimaldab TNR-iga laeval tõhusalt manööverdada. massiivsete taevakehade gravitatsiooniväljad, näiteks suured planeedid, kus sageli on vaja suurt mootori kogu tõukejõudu. Üldiste hinnangute kohaselt võib sellise skeemi TNRD arendada tõukejõudu mitmest kilogrammist kuni kümnete tonnideni spetsiifilise impulsiga 10 000 sekundist kuni 4 miljoni sekundini. Võrdluseks, kõige arenenumate keemiarakettmootorite eriimpulss on umbes 450 sekundit.

Inertsiaalsetel sünteesisüsteemidel põhinev TNRD (impulsstermotuumareaktor)

Teist tüüpi mootor on inertsiaalne impulsstermotuumamootor. Sellises reaktoris toimub kontrollitav termotuumareaktsioon impulssrežiimis (mikrosekundi murdosad sagedusega 1-10 Hz), termotuumakütust sisaldavate mikrosihtmärkide perioodilise kokkusurumise ja kuumutamisega. Algselt pidi see kasutama lasertermonukleaarset mootorit (LTYARD). Selline LTYARD pakuti välja eelkõige Daedalus projekti tähtedevahelise automaatsondi jaoks. Selle põhiosa moodustab impulssrežiimil töötav reaktor. Termotuumakütus (näiteks deuteerium ja triitium) juhitakse sfäärilisse reaktorikambrisse sihtmärkide kujul - mitmemillimeetrise läbimõõduga kestas olevate külmutatud kütusekomponentide segust koosnev keeruline kerade struktuur. Kambri välisosas on võimsad - suurusjärgus sadu teravatti - laserid, mille nanosekundiline kiirgusimpulss läbi kambri seintes olevate optiliselt läbipaistvate akende tabab sihtmärki. Samal ajal tekib sihtpinnal umbes miljoni atmosfääri rõhul hetkega üle 100 miljoni kraadine temperatuur – tingimused on piisavad termotuumareaktsiooni käivitamiseks. Toimub termotuuma mikroplahvatus, mille maht on mitusada kilogrammi trotüüli. Selliste plahvatuste sagedus kambris Daedalus projektis on umbes 250 sekundis, mis nõudis kütuse sihtmärkide kohaletoimetamist kiirusega üle 10 km / s, kasutades EM-püstoli. Paisuv plasma voolab reaktorikambri avatud osast välja sobiva konstruktsiooniga düüsi kaudu, tekitades joa tõukejõu. Nüüdseks on see nii teoreetiliselt kui ka praktiliselt tõestatud laser meetod Mikrosihtmärkide kokkusurumine/soojendamine on ummiktee - sh sellise võimsusega lasereid on praktiliselt võimatu ehitada piisava ressursiga. Seetõttu peetakse praegu inertsiaalseks sünteesiks mikrosihtmärkide ioonkiirega kokkusurumise/kuumutamise varianti tõhusamaks, kompaktsemaks ja palju pikema ressursiga.

Sellegipoolest ollakse arvamusel, et inertsiaalimpulsi põhimõttel töötav TNRD on selles ringlevate väga suurte võimsuste tõttu liiga tülikas, kusjuures eriimpulss ja tõukejõud on halvemad kui magnetretentsiooniga TNRD, mille põhjustab impulss- selle tegevuse perioodiline tüüp. Ideoloogiliselt külgnevad Orioni projekti tüüpi termotuumalaengute plahvatusohtlikud raketid TNRD-ga inertsiaalimpulsi põhimõttel.

Reaktsioonitüübid ja termotuumasünteesi kütus

TJARD saab kasutada erinevat tüüpi termotuumareaktsioonid sõltuvalt kasutatava kütuse tüübist. Eelkõige on praegu põhimõtteliselt teostatavad järgmist tüüpi reaktsioonid:

Deuteeriumi + triitiumi reaktsioon (D-T kütus)

2 H + 3 H = 4 He + n väljundenergial 17,6 MeV

Seda reaktsiooni on kõige lihtsam rakendada kaasaegsed tehnoloogiad, annab märkimisväärse energiasaagi, kütusekomponendid on suhteliselt odavad. Selle puuduseks on väga suur soovimatu (ja otseseks tõukejõu tekitamiseks kasutu) neutronkiirguse saagis, mis võtab ära suurema osa reaktsioonivõimest ja vähendab järsult mootori efektiivsust. Triitium on radioaktiivne, selle poolestusaeg on umbes 12 aastat, see tähendab, et selle pikaajaline säilitamine on võimatu. Samal ajal on võimalik deuteerium-triitium reaktor ümbritseda liitiumi sisaldava kestaga: viimane muutub neutronivooga kiiritades triitiumiks, mis sulgeb teatud määral kütusetsükli, kuna reaktor töötab kasvataja režiim. Seega on D-T reaktori kütuseks tegelikult deuteerium ja liitium.

Reaktsioon deuteerium + heelium-3

2 H + 3 He = 4 He + p. väljundvõimsusel 18,3 MeV

Selle saavutamise tingimused on palju keerulisemad. Heelium-3 on samuti haruldane ja ülikallis isotoop. IN tööstuslikus mastaabis praegu ei toodeta. Kuigi energia väljund D-T reaktsioonidülaltoodud D-3 He reaktsioonil on järgmised eelised:

Vähendatud neutronivoog, reaktsiooni võib klassifitseerida "neutroniteta",

väiksem kiirgusvarjestusmass,

Reaktori magnetpoolide väiksem mass.

Reaktsioonis D-3 He vabaneb neutronite kujul ainult umbes 5% võimsusest (D-T reaktsiooni korral 80%), umbes 20% vabaneb röntgenikiirgusena. Kogu ülejäänud energiat saab otse kasutada reaktiivtõukejõu tekitamiseks. Seega on D-3He reaktsioon TNRD reaktoris kasutamiseks palju lootustandvam.

Muud tüüpi reaktsioonid

Deuteeriumi tuumade (D-D, monopropellent) vaheline reaktsioon D + D -> 3 He + n väljundenergial 3,3 MeV ja

D + D -> T + p+ väljundenergial 4 MeV. Selle reaktsiooni neutronite saagis on väga oluline.

Võimalikud on ka muud tüüpi reaktsioonid:

P + 6 Li → 4 He (1,7 MeV) + 3 He (2,3 MeV) 3 He + 6 Li → 2 4 He + p + 16,9 MeV p + 11 B → 3 4 He + 8,7 MeV

Ülaltoodud reaktsioonides neutronite saagis puudub.

Kütuse valik sõltub paljudest teguritest – selle kättesaadavusest ja madalast maksumusest, energiasaagisest, termotuumasünteesi reaktsiooniks vajalike tingimuste (eeskätt temperatuuri) saavutamise lihtsusest, reaktori vajalikest projekteerimisomadustest jne. Kõige lootustandvam TNRD rakendamiseks nö. "neutroniteta" reaktsioonid, kuna termotuumasünteesi (näiteks deuteeriumi-triitiumi reaktsioonis) tekitatud neutronivoog kannab ära olulise osa võimsusest ja seda ei saa kasutada tõukejõu tekitamiseks. Lisaks tekitab neutronkiirgus reaktori ja laeva konstruktsioonis indutseeritud radioaktiivsust, mis tekitab ohtu meeskonnale. Deuteerium-heelium-3 reaktsioon on paljulubav, seda ka neutronite saagise puudumise tõttu. Praegu on välja pakutud veel üks TNRD kontseptsioon – väikeste koguste antiaine kasutamine termotuumareaktsiooni katalüsaatorina.

TNRD ajalugu, hetkeseis ja väljavaated

TNRD loomise idee tekkis peaaegu kohe pärast esimeste termotuumareaktsioonide (termotuumalaengute testid) läbiviimist. Üks esimesi väljaandeid TNRD arengu kohta oli 1958. aastal J. Rossi artikkel. Praegu on käimas seda tüüpi mootorite teoreetilised arendused (eelkõige lasertermotuumasünteesi baasil) ja üldiselt ulatuslikud praktilised uuringud juhitava termotuumasünteesi valdkonnas. Seda tüüpi mootorite kasutuselevõtuks lähitulevikus on kindlad teoreetilised ja insenertehnilised eeldused. TNRE arvutuslike omaduste põhjal suudavad sellised mootorid tagada kiire ja tõhusa planeetidevahelise transpordi loomise päikesesüsteemi arendamiseks. TNRD tegelikke näidiseid pole aga hetkel (2012) veel loodud.

Vaata ka

Lingid

• 21. sajandi kosmonautika: termotuumamootorid // ajaleht "Teaduse jaoks", 2003
• New Scientist Space (23.01.2003): tuumasüntees võib toita NASA kosmoseaparaati (inglise)
• Physical Encyclopedia, v.4, artikkel "termonukleaarsed reaktsioonid", lk 102, Moskva, "Suur vene entsüklopeedia", 1994, 704 lk.