Tuumaenergia koosneb suur hulk eri eesmärkidel. Selle tööstuse tooraine kaevandatakse uraanikaevandustes. Seejärel toimetatakse see kütusetootmisettevõttesse.

Järgmisena transporditakse kütus tuumajaamadesse, kus see siseneb reaktori südamikku. Kui tuumakütus on ära kasutatud, tuleb see maha matta. Tuleb märkida, et ohtlikud jäätmed ilmnevad mitte ainult pärast kütuse ümbertöötlemist, vaid ka igal etapil - alates uraani kaevandamisest kuni töötamiseni reaktoris.

Tuumakütus

On kahte tüüpi kütust. Esimene on vastavalt loodusliku päritoluga kaevandustes toodetud uraan. See sisaldab tooraineid, mis on võimelised moodustama plutooniumi. Teine on kütus, mis luuakse kunstlikult (sekundaarne).

Samuti jagatakse tuumakütus keemilise koostise järgi: metall, oksiid, karbiid, nitriid ja segatud.

Uraani kaevandamine ja kütuse tootmine

Suur osa uraani tootmisest langeb vaid vähestele riikidele: Venemaale, Prantsusmaale, Austraaliale, USA-le, Kanadale ja Lõuna-Aafrikale.

Uraan on tuumaelektrijaamade peamine kütuseelement. Reaktorisse pääsemiseks läbib see mitu töötlemisetappi. Kõige sagedamini asuvad uraani maardlad kulla ja vase kõrval, nii et seda kaevandatakse väärismetallide ekstraheerimisega.

Kaevandamisel on inimeste tervis suur risk, kuna uraan on mürgine materjal ja selle kaevandamisel tekkivad gaasid põhjustavad mitmesuguseid vähivorme. Ehkki maak sisaldab ise uraani väga väikeses koguses - 0,1–1 protsenti. Suures ohus on ka elanikkond, kes elab uraanikaevanduste läheduses.

Rikastatud uraan on tuumaelektrijaamade peamine kütus, kuid pärast selle kasutamist jääb järele tohutu kogus radioaktiivseid jäätmeid. Hoolimata kogu ohust, on uraani rikastamine tuumakütuse loomise lahutamatu osa.

Looduslikul kujul ei saa uraani peaaegu kuskil kasutada. Selle kasutamiseks tuleb seda rikastada. Rikastamiseks kasutatakse gaasitsentrifuuge.

Rikastatud uraani kasutatakse lisaks tuumaenergiale ka relvade valmistamisel.

Transport

Transport toimub kütusetsükli igas etapis. Seda viiakse läbi kõikvõimalikel viisidel: maismaal, merel, õhus. See on suur oht ja suur oht mitte ainult keskkonnale, vaid ka inimestele.

Tuumakütuse või selle elementide transportimisel juhtub palju õnnetusi, mille tagajärjel eralduvad radioaktiivsed elemendid. See on üks paljudest põhjustest, miks seda peetakse ohtlikuks.

Reaktorite tegevuse lõpetamine

Ühtegi reaktorit pole lahti võetud. Isegi kurikuulus Tšernobõli Asi on selles, et ekspertide sõnul on demonteerimise kulud võrdsed või isegi suuremad kui uue reaktori ehitamise kulud. Kuid keegi ei saa kindlalt öelda, kui palju raha vaja läheb: kulu arvutati uuringute jaoks väikeste jaamade demonteerimise kogemuste põhjal. Eksperdid pakuvad kahte võimalust:

1. Asetage reaktorid ja kasutatud tuumkütus hoidlatesse.
2. Ehitage lõpetatud reaktorite peale sarkofaagid.

Järgmise kümne aasta jooksul saab umbes 350 reaktorit kogu maailmas oma eluea lõpuni ja need tuleb välja lülitada. Kuid kuna ohutuse ja hinna osas pole kõige sobivamat meetodit leiutatud, on see küsimus endiselt lahendamisel.

Nüüd töötab kogu maailmas 436 reaktorit. Muidugi on see suur panus energiasüsteemi, kuid see on väga ohtlik. Uuringud näitavad, et 15-20 aasta jooksul saab tuumaelektrijaamad asendada tuuleenergial töötavate ja päikesepaneelidega.

Tuumajäätmed

Tuumaelektrijaamad tekitavad tohutul hulgal tuumajäätmeid. Tuumkütuse ümbertöötlemisel jäävad maha ka ohtlikud jäätmed. Kuid ükski riik ei leidnud probleemile lahendust.

Praegu hoitakse tuumajäätmeid ajutistes ladustamiskohtades, veekogudes või maetakse madalasse maa alla.

Kõige ohutum meetod on hoidmine spetsiaalsetes hoiukohtades, kuid ka siin on võimalik kiirgusleke, nagu ka teiste meetodite korral.

Tegelikult on tuumajäätmetel mingi väärtus, kuid see nõuab rangelt kinnipidamist nende ladustamise reeglitest. Ja see on kõige pakilisem probleem.

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

Tuumajäätmete liigid

Mis tahes tuumaelektrijaama töötamise ajal satuvad selle jäätmed keskkonda. Need on turbiini jahutusvesi ja heitgaasid.

Tuumajäätmed jagunevad kolme kategooriasse:

1. Madal tase - tuumaelektrijaama töötajate riided, laborivarustus. Selliseid jäätmeid võib tulla ka meditsiiniasutustest, teaduslaboritest. Need ei kujuta endast suurt ohtu, kuid nõuavad ohutusmeetmete järgimist.
2. Vahetasand - metallmahutid, milles transporditakse kütust. Nende kiirgustase on piisavalt kõrge ja neid, kes pole neist kaugel, tuleb kaitsta.
3. Kõrge sisaldus on kasutatud tuumkütuses ja selle töötlemisproduktides. Radioaktiivsuse tase langeb kiiresti. Kõrge aktiivsusega jäätmeid on väga vähe, umbes 3 protsenti, kuid need sisaldavad 95 protsenti kogu radioaktiivsusest.

Uraanil või plutooniumil põhineva tuumkütuse olelustsükkel algab kaevandusettevõtetes, keemiatehastes, gaasitsentrifuugides ja ei lõpe siis, kui kütusekomplekt reaktorist maha laaditakse, kuna igal kütusekomplektil on pikk tee läbida kõrvaldamine ja seejärel ümbertöötlemine.

Tuumakütuse tooraine kaevandamine

Uraan on kõige rohkem heavy metal maapinnal. Umbes 99,4% maapealsest uraanist on uraan-238 ja ainult 0,6% on uraan-235. Rahvusvahelise Aatomienergiaagentuuri punane raamat sisaldab andmeid uraani tootmise ja nõudluse kasvu kohta, vaatamata tuumaelektrijaama "Fukushima-1" õnnetusele, mis pani paljusid mõtlema tuumaenergia väljavaadete üle. Ainuüksi viimastel aastatel on uuritud uraanivarud kasvanud 7%, mis on seotud uute maardlate avastamisega. Suurimateks tootjateks jäävad Kasahstan, Kanada ja Austraalia, nad kaevandavad kuni 63% kogu maailma uraanist. Lisaks on metallivarud Austraalias, Brasiilias, Hiinas, Malawis, Venemaal, Nigeris, USA-s, Ukrainas, Hiinas ja teistes riikides. Varem kirjutas Pronedra, et 2016. aastal kaevandati Vene Föderatsioonis 7,9 tuhat tonni uraani.

Praegu kaevandatakse uraani kolmel erineval viisil. Avatud meetod ei kaota oma olulisust. Seda kasutatakse siis, kui maardlad asuvad maakera pinna lähedal. Avatud meetodil loovad buldooserid karjääri, seejärel laaditakse lisanditega maagis kalluritesse transportimiseks kompleksidesse.

Sageli asub maagikeha suures sügavuses, sel juhul kasutatakse maa-alust kaevandamismeetodit. Kaevand kaevatakse kahe kilomeetri sügavusele, kivi kaevatakse puurides horisontaalsetes triivides, transporditakse kaubaliftides ülespoole.

Sel viisil ülakorrusel veetaval segul on palju komponente. Kivim tuleb purustada, lahjendada veega ja eemaldada liig. Seejärel lisatakse leostumisprotsessi läbiviimiseks segule väävelhape. Selle reaktsiooni käigus saavad keemikud uraanisoolade kollase sade. Lõpuks puhastatakse rafineerimistehases lisanditega uraan. Alles pärast seda saadakse uraani dilämmastikoksiid, millega kaubeldakse börsil.

On palju turvalisem, keskkonnasõbralikum ja majanduslikult tasuvam meetod, mida nimetatakse allavoolu kohapeal leostamiseks (BLE).

Selle väljaarendusmeetodi abil jääb territoorium personalile ohutuks ja kiirgusfoon vastab suurte linnade taustale. Uraani eraldamiseks leostamise teel tuleb kuusnurga nurkadesse puurida 6 süvendit. Nende aukude kaudu pumbatakse väävelhape uraani ladestustesse, see seguneb oma sooladega. See lahus on toodetud, nimelt pumbatakse läbi kuusnurga keskel oleva kaevu. Soovitud uraanisoolade kontsentratsiooni saavutamiseks lastakse segu mitu korda läbi sorptsioonikolonnide.

Tuumkütuse tootmine

Tuumkütuse tootmist ei saa ette kujutada ilma gaasitsentrifuugideta, mida kasutatakse rikastatud uraani saamiseks. Pärast vajaliku kontsentratsiooni saavutamist surutakse uraandioksiidist nn tabletid. Nende loomiseks kasutatakse määrdeaineid, mis eemaldatakse ahjudes põletamise ajal. Tulistamistemperatuur ulatub 1000 kraadini. Pärast seda kontrollitakse tablettide vastavust nimetatud nõuetele. Oluline on pinna kvaliteet, niiskusesisaldus, hapniku ja uraani suhe.

Samal ajal valmistatakse teises töökojas ette kütuseelementide torukujulisi korpuseid. Eelnimetatud protsesse, sealhulgas järgnevat tablettide doseerimist ja pakkimist kestadesse, sulgemist, saastest puhastamist, nimetatakse kütuse valmistamiseks. Venemaal teostavad kütusekomplektide (FA) loomist ettevõtted "Masinaehituse tehas" Moskva piirkonnas, "Novosibirski keemiliste kontsentraatide tehas" Novosibirskis, "Moskva polümeetritehas" jt.

Iga kütusekomplektide partii on loodud teatud tüüpi reaktorite jaoks. Euroopa kütusekomplektid on valmistatud ruudukujulised ja Venemaa kuusnurkse sektsiooniga. Vene Föderatsioonis on laialt levinud VVER-440 ja VVER-1000 tüüpi reaktorid. Esimesed kütusevardad VVER-440 jaoks hakati välja töötama 1963. aastal ja VVER-1000 jaoks - alates 1978. aastast. Hoolimata asjaolust, et Venemaal võetakse aktiivselt kasutusele Fukushima-järgse ohutustehnoloogiaga uusi reaktoreid, on riigis ja välismaal palju vanaaegseid tuumarajatisi, seetõttu erinevad tüübid reaktorid.

Näiteks RBMK-1000 reaktori ühe südamiku kütusekomplektide varustamiseks on vaja rohkem kui 200 tuhat tsirkooniumisulamist valmistatud komponenti, samuti 14 miljonit paagutatud uraandioksiidi graanulit. Mõnikord võivad kütusekomplekti tootmiskulud ületada elementides sisalduva kütuse maksumust, mistõttu on nii oluline tagada kõrge energiatõhusus iga kilogrammi uraani kohta.

Maksumus tootmisprotsessid %

Eraldi tuleks öelda uurimisreaktorite kütusekomplektide kohta. Need on loodud selleks, et neutronite tekkeprotsessi jälgimine ja uurimine oleks võimalikult mugav. Selliseid kütuseelemente Venemaal tuumafüüsika, isotoopide tootmise, kiiritusmeditsiini alaste eksperimentide jaoks toodab Novosibirski keemiliste kontsentraatide tehas. Kütusesõlmed põhinevad uraani ja alumiiniumiga õmblusteta elementidel.

Kütusefirma TVEL (Rosatomi divisjon) tegeleb Venemaa Föderatsioonis tuumakütuse tootmisega. Ettevõte tegeleb tooraine rikastamise, kütuseelementide kokkupaneku ja kütuse litsentsimisteenustega. Vladimiri oblastis asuv Kovrovi mehaanikatehas ja Sverdlovski oblastis asuv Uurali gaasitsentrifuugi tehas loovad seadmeid Venemaa kütusekomplektide jaoks.

Kütusevarraste transpordi tunnused

Looduslikku uraani iseloomustab madal radioaktiivsuse tase, kuid enne kütusekomplektide tootmist läbib metall rikastusprotseduuri. Uraani-235 sisaldus looduslikus maagis ei ületa 0,7% ja radioaktiivsus on 25 bekquerelli 1 milligrammi uraani kohta.

Uraanipelletid, mis paigutatakse kütusekomplektidesse, sisaldavad uraani kontsentratsiooniga 5% uraan-235. Valmistatud kütusekomplekte tuumakütusega transporditakse spetsiaalsetena metallist mahutid suur tugevus. Transpordiks kasutatakse raudtee-, maantee-, mere- ja isegi õhutransporti. Igasse anumasse pannakse kaks sõlme. Kiirgamata (värske) kütuse transportimine ei kujuta endast kiirgusohtu, kuna kiirgus ei lähe kaugemale tsirkooniumtorudest, millesse asetatakse pressitud uraanigraanulid.

Kütusesaadetise jaoks on välja töötatud spetsiaalne marsruut, lasti veetakse tootja või kliendi turvatöötajate saatel (sagedamini), mis on tingitud eelkõige seadmete kõrgest maksumusest. Kogu tuumkütuse tootmise ajaloo jooksul pole registreeritud ühtegi transpordiõnnetust, mis oleks seotud kütusekomplektidega, mis mõjutaks kiirgusfooni. keskkond või põhjustasid inimohvreid.

Kütus reaktori südamikus

Tuumakütuse ühik - TVEL - on võimeline pikka aega vabastama tohutul hulgal energiat. Selliste mahtudega ei saa võrrelda ei kivisütt ega gaasi. Kütuse olelustsükkel algab igas tuumaelektrijaamas värske kütuse mahalaadimise, eemaldamise ja ladustamisega kütusekomplekti laos. Kui eelmine reaktoripartii põleb läbi, lõpetab personal kütusekomplektid südamikku laadimiseks (reaktori töötsoon, kus toimub lagunemisreaktsioon). Reeglina laaditakse kütus osaliselt ümber.

Täielikult kütus laaditakse südamikku alles reaktori esmakordsel käivitamisel. See on tingitud asjaolust, et reaktoris olevad kütusevardad põlevad ebaühtlaselt, kuna reaktori erinevates tsoonides on neutronivoo intensiivsus erinev. Tänu mõõteseadmetele on jaama töötajal võimalus reaalajas jälgida iga kütuseühiku läbipõlemisastet ja asendada. Mõnikord liiguvad sõlmed uute kütusekomplektide laadimise asemel omavahel. Põletus toimub kõige intensiivsemalt südamiku keskosas.

Kütusekogumid pärast tuumajaama

Tuumareaktoris veedetud uraani nimetatakse kiiritatuks või läbipõlenud. Ja sellised kütusekomplektid on kasutatud tuumkütus. SNF paigutatakse radioaktiivsetest jäätmetest eraldi, kuna sellel on vähemalt 2 kasulikku komponenti - põlemata uraan (metalli põlemiskiirus ei ületa kunagi 100%) ja transuraani radionukliidid.

Hiljuti on füüsikud tööstuses ja meditsiinis hakanud kasutama kasutatud tuumkütuses akumuleeruvaid radioaktiivseid isotoope. Pärast seda, kui kütus on oma kampaania välja töötanud (aeg, mille montaaž kulutab reaktori südamikus töötingimustel nimivõimsusel), suunatakse see kasutatud tuumkütuse basseini, seejärel otse reaktoriruumi asuvasse hoiuruumi ja pärast seda - ümbertöötlemiseks või kõrvaldamiseks. Kasutatud tuumkütuse bassein on mõeldud soojuse eemaldamiseks ja ioniseeriva kiirguse eest kaitsmiseks, kuna kütuse komplekt jääb pärast reaktorist eemaldamist ohtlikuks.

USA-s, Kanadas või Rootsis ei saadeta SNF-i ümbertöötlemiseks. Teised riigid, sealhulgas Venemaa, töötavad suletud kütusetsükli kallal. See võib oluliselt vähendada tuumakütuse tootmise kulusid, kuna osa kasutatud tuumkütust taaskasutatakse.

Kütusevardad lahustuvad happes, mille järel eraldavad teadlased jäätmetest plutooniumi ja kasutamata uraani. Umbes 3% toorainest on võimatu taaskasutada, just bituminoosimis- või klaasistamisprotseduurid läbivad kõrge aktiivsusega jäätmed.

Kasutatud tuumkütusest võib saada 1% plutooniumi. Seda metalli pole vaja rikastada, Venemaa kasutab seda uuendusliku MOX-kütuse tootmiseks. Suletud kütusetsükkel võimaldab ühe kütusekomplekti odavnemist ligikaudu 3%, kuid see tehnoloogia nõuab suuri investeeringuid tööstusüksuste ehitamisse, seetõttu pole see maailmas veel laialt levinud. Sellest hoolimata ei lõpe Rosatomi kütuseettevõte selles suunas uurimist. Pronedra kirjutas hiljuti, et aastal Venemaa Föderatsioon töötavad kütusega, mis on võimeline kasutama reaktori südamikus asuvaid Ameerika, kuriumi ja neptuuniumi isotoope, mis on sama 3% väga radioaktiivsete jäätmete hulka.

Tuumakütuse tootjad: hinnang

1. Alles hiljuti pakkus Prantsuse ettevõte Areva 31% kütusesõlmede maailmaturust. Ettevõte tegeleb tuumakütuse tootmise ja tuumaelektrijaamade komponentide monteerimisega. 2017. aastal läbis Areva kvalitatiivse uuenemise, ettevõttesse tuli uusi investoreid ning 2015. aasta kolossaalset kahjumit vähendati 3 korda.
2. Westinghouse on Jaapani ettevõtte Toshiba Ameerika divisjon. See arendab aktiivselt Ida-Euroopa turgu, tarnib Ukraina tuumaelektrijaamadesse kütusekomplekte. Koos Toshibaga moodustab see 26% kogu tuumkütuse tootmise turust kogu maailmas.
3. Kolmandal kohal on Rosatom State Corporationi (Venemaa) TVEL Fuel Company. TVEL annab 17% maailmaturust, tal on kümne aasta pikkune lepingute portfell 30 miljardi dollari väärtuses ja see varustab kütust enam kui 70 reaktoriga. TVEL töötab välja VVER reaktorite kütusekomplektid ja siseneb ka lääne disainiga tuumarajatiste turule.
4. Japan Nuclear Fuel Limited annab viimastel andmetel 16% maailmaturust, tarnib kütusekomplekte enamikule Jaapani enda tuumareaktoritele.
5. Mitsubishi Heavy Industries on Jaapani hiiglane, kes toodab turbiine, paakautosid, kliimaseadmeid ja hiljuti ka tuumakütust lääne stiilis reaktorite jaoks. Mitsubishi Heavy Industries (emaettevõtte divisjon) tegeleb tuumareaktorite APWR ehitamisega, uurimistegevus Arevaga. Just selle ettevõtte valis Jaapani valitsus uute reaktorite väljatöötamiseks.

Kaasaegne auto võib töötada ka bensiiniga, mille oktaaniarv on 72 - kuid see on kurb ja aeglane sõit. Tuumajaam on võimeline töötama ka 50 aastat tagasi välja töötatud kütusega - kuid see töötab kahjumlikus režiimis, reaktor ei suuda realiseerida projekteerijate selles sätestatud uusi võimalusi. Alates esimese tuumajaama loomisest on tuumateadlased pidevalt läbi viinud raske töö parandada tuumkütuse kvaliteeti, suurendades tuumaenergia eeliseid.

Me kõik oleme näinud ja oleme juba harjunud, kuidas tuumaelektrijaamad välja näevad - hiiglaslikud struktuurid, mida saab ja tuleks pidada inimtsivilisatsiooni arengu kaasaegse etapi üheks sümboliks. Hiiglaslikud turbiinid, mille pöörlev rootor tekitab tohutu elektrivoolu, võimsad pumbad, mis juhivad vett kõrge rõhu all läbi reaktori südamiku, tugevad reaktorianumad, täiendavad hermeetilised kestad, mis taluvad maavärinaid, neile langevad lennukid. Esimese ja teise vooluringi torujuhtmed, hiiglaslikud jahutustornid, milles teise voolu vesi jahtub - kõik on suur, kohati kolossaalne. Kuid iga tuumareaktori süda on väga väike, sest kontrollitud tuumalõhustumisreaktsioon toimub väga väikeste kütusegraanulite sees, mis sisaldavad isotoop-235 rikastatud uraani. Just siin, väikeste tablettidena, juhtub kõige tähtsam - tohutu koguse soojuse eraldumine, mille kasulikuks kasutamiseks luuakse kõik, mida tuumajaamas näeme. See kõik on suur ja ilus, keeruline, mis nõuab seadmete tootmisel ja kasutamisel tohutuid jõupingutusi - lihtsalt kütusegraanulite "teenus".

Valemiteta tuumaenergia

Sellest, mis tuumaelektrijaam tuumaelektrijaamas on, on üsna keeruline rääkida - tavalistel juhtudel nõuab kirjeldamine mitmekorruselisi matemaatilisi valemeid, aatomifüüsikat ja muud kvantmehaanikat. Proovime ilma kõigeta hakkama saada, et mõista, kuidas meie aatomiteadlased uraani taltsutasid, muutes selle usaldusväärseks allikaks, mida me nii palju vajame. elektrienergia... Meile tundub, et selleks piisab loogikast ja igapäevasest lihtsast mõistusest ning lähtepunktiks on jagunemise ahelreaktsiooni koolikirjeldus. Kas mäletate?

"Neutron tabab uraani tuuma, lööb korraga välja kaks neutronit, nad tabavad nüüd paari tuuma, koputavad neli korraga välja ..."

Tuumaahelreaktsioon

Matemaatilises mõttes on kontrollitud ahelreaktsioon võimatu, kui neutronite korrutustegur on kaks. Uraani tuumade vabade neutronite ja lagunemisaktide arv kasvab laviini moodi, et tulemus võib olla ainult üks - aatomiplahvatus. Reaktsiooni sujuvaks kulgemiseks, et seda saaks jälgida ja reguleerida, on vaja saavutada korrutustegur 1,02 - sada vaba "algset" neutronit peaks põhjustama 102 teise "teise põlvkonna" neutroni ilmnemise, kõik ülejäänud tuleb kõrvaldada, neelata, neutraliseerida - nimetage seda protsessi ükskõik, mis teile meeldib, kuid see peab juhtuma. See läviväärtus arvutati teoreetiliselt, mille jaoks eraldi tohutu "tänu" meie teadlastele. Nad leidsid, et isotoop-235 looduslik sisaldus ei ole korrutusteguri ühtsuse ületamiseks piisav. Teisisõnu, kui me tahame, et lõhustumisreaktsioon ei lakkaks, peame õppima, kuidas selle isotoobi sisaldust suurendada kuni 3-4%, see tähendab 5-6 korda suuremaks kui see, mida emake loodus meile pakub. Teoreetikud arvutasid, kuid praktilised insenerid tegid kogu ülejäänud töö, mõeldes välja viisid, kuidas kasutada materjale, mis neelavad reaktori südamikus liigseid neutrone, ja leiutasid "neutron neutraliseerijad".

Keemia on elu

Kuidas uraan rikastub isotoop-235 sisalduse poolest, analüütiline veebiajakiri Geoenergetics.ru juba öeldud - kõigepealt tuleb uraan muuta gaasiks, uraanfluoriidiks, seejärel gaasitsentrifuugide abil "rohida" välja rasked aatomid, mille tõttu kerged aatomid suurenevad (peamise uraaniisotoopi tuum sisaldab 238 prootonit ja neutronit, selline aatom kaalub kolme aatomit) ühikut rohkem kui uraan-235 aatom). Suurepärane - fluoriid on muutunud uraan-235 rikkamaks, kõik on korras. Ja siis - mis ja kuidas? Tuumakütuse tee tuumaelektrijaama reaktoritesse algab ülimalt tulemusrikkate keemikute hoolivatest kätest oluline töö - nad muudavad gaasi tahkeks ja selliseks, mida aatomi lobistid neile "tellisid". Aatomienergia on üllatav, kuna see ei piirdu ainult aatomifüüsikaga, siin kasutatakse korraga kümneid teadusharusid, Rosatom seal on alati ruumi keemikutele, materjaliteadlastele, metallurgidele ja paljudele paljudele teistele spetsialistidele.

Ja füüsikud tellivad keemikutele uraandioksiidi - molekulide pulbrit, mis sisaldab ühte uraani aatomit ja kahte hapniku aatomit. Miks just tema? Paljud nende molekulide omadused on valusalt head. Uraanidioksiidi sulamistemperatuur on 2'840 kraadi, selle sulatamine on väga keeruline, tuumaenergia ajaloos oli vaid kolm õnnetust, millega kaasnes tuumakütuse sulamine. Uraanidioksiid ei ole nn gaaside tursele eriti vastuvõtlik - huvitav nähtus, kuid tuumaenergiale kahjulik. Reaktori südamikus toimuv on keskaegsete alkeemikute unistuse kehastus, mõnel on teisendusi keemilised elemendid teistes neist täiesti erinevad. Vaba neutron, mis paiskub vastu uraan-235 tuuma, ei lüüa sellest mitte ainult täiendavaid vabu neutroneid - see põhjustab tuuma ise lõhustumist erinevatesse osadesse. Kuidas lõhustumine täpselt toimub, millised uued tuumad sel juhul moodustuvad, on juhuse küsimus, kuid statistika näitab, et teiste lõhustumiskildude hulgas on ka gaase. Nad kogunevad kütusegraanuli sisse ja käituvad nii, nagu see peaks olema gaaside jaoks - püüdes hõivata võimalikult palju mahtu, püüdes kütusegraanuli sõna otseses mõttes puruks rebida. Nõus, selles pole midagi kasulikku - meil on vaja tervislikku ja tervislikku kütusegraanuli, et see saaks võimalikult kaua südamikus püsida, et kanda meile üle kogu uraani aatomite tuumades sisalduv energia. Nii et ainult raskekujuline, ainult uraandioksiid - see võimaldab teil kasutada kõrgemaid temperatuure, mis suurendab tuumaelektrijaama efektiivsust, suurendab kütuse kulumist.

"Tuumkütuse läbipõlemise sügavus" on täiesti teaduslik ja tehniline termin, kuid selle mõistmiseks kõige kõrgem kehaline kasvatus pole nõutud. Kütuse põletamine on uraanituumade osa, mis on neutronitega kokkupuutel läbinud tuuma transformatsiooni. Protsendina väljendatuna on seda suurem protsent, mida rohkem saime uraani tuuma kasutada vajalikel eesmärkidel, olles saanud neilt elektri tootmiseks kasutatud soojuse. Seega on kütuse läbipõlemine tuumaelektrijaama üks peamisi majanduslikke parameetreid. Kui paneme südamikku 100 kilogrammi uraani-235 ja kütusekampaania lõppedes eemaldasime sellest 99 kg, ei ole tuuma-, reaktori- ja tuumajaama sellise konstruktsiooni hind väärt. Kuid kui selgub, et südamikust eemaldatud kütusegraanulites ei ole enam uraani-235, tähendab see, et disainerid on suurepärased ja on kätte jõudnud aeg anda kumbagi neist kiirelt Nobeli preemia, parem - kaks.

Tegelikult pole 100% läbipõlemise sügavus põhimõtteliselt saavutatav, kuid see ei tähenda, et nad selle nimel ei võitleks - iga protsendi lahingud on tõsised. Mida suurem on läbipõlemise sügavus, seda madalam on saadud elektri hind ning konkurentsi süsivesinike põlemisel põhineva energiaga pole tühistatud. Pealegi, mida kauem graanul “põleb”, seda harvemini on reaktoril vaja kütust laadida. VVER (vesi-vesi-reaktori) konstruktsioon on selline, et kütusevahetus toimub reaktori täieliku seiskamise ja jahutamise korral - see on ohutum. Mida vähem selliseid seiskamisi, seda suurem on paigaldatud võimsuse kasutustegur; ICUF on tuumajaama tähtsuselt teine \u200b\u200bmajandusnäitaja. Teie tolmuimeja tehnilises passis on selle võimsus kirjas - näiteks 1'200 W * tund. Kuid 1'200 vatti saate, kui tolmuimeja töötab tund aega, poole tunnise tööajaga - poole tunni jooksul "midagi on alaseljast kinni haaranud" saate ainult 600 vatti ehk teisisõnu on tolmuimeja võimsus vaid 50%. Nagu kütuse läbipõlemise sügavuse puhul, on ka hinnaline eesmärk 100% ja jällegi loeb iga protsent, sest tuumareaktori majandus peaks olema tulusam kui soojuselektrijaama ja isegi hüdroelektrijaama ökonoomsus.

Tundub - kuidas saaksite näidata soodsamaid majandustulemusi kui hüdroelektrijaam, mis ei vaja üldse kütust, kus kasutatakse ainult langeva vee energiat? See on väga lihtne - vesi ei lange hüdroelektrijaamadele 24 tundi ööpäevas, 365 päeva aastas, selleks vajate reservuaari täiesti kindlat kogust vett. Kuni selle mahu saavutamiseni hüdroelektrijaam "puhkab" ja tuumaelektrijaamal, kes sellistest pausidest midagi ei tea, on aega oma rivaalile järele jõuda ja sellest üle saada. Siin on lühike kokkuvõte - mis tahes tuumaelektrijaama efektiivsus, läbipõlemise sügavus ja ICUM sõltuvad kriitiliselt kütusegraanulist, selle materjalist. Keemik, kes muudab uraanfluoriidgaasi uraandioksiidi pulbriks, pidage meeles - tuumaenergia tulevik sõltub teie oskusest!

Kütuse tabletid - samm-sammult

Lihtsate sõnadega on palju seletatav, kuid sellist harjutust on võimatu teha, et kirjeldada keemikute tööd sõnast "üldiselt", nii et olge valmis. Uraaniumfluoriid lastakse kõigepealt läbi vesilahuse ja saadakse uranüülfluoriid, mis segatakse ammoniaagi ja süsihappe happelise jäägiga. Selle tulemusena saadakse ammooniumuranüülkarbonaat, mis sadestub - arvestage, et pool tööd on juba tehtud, meil on vähemalt midagi tahket, mitte gaasilist. Suspensioon lastakse läbi filtri, pestakse ja suunatakse keevkihi ahju, kus kõrge temperatuuri tõttu lagunevad kõik mittevajalikud lisandid ning kuivjäägis saadakse uraanitrioksiidipulber (selles molekulis on 1 uraaniaatomi kohta kolm hapnikuaatomit). See on kõik, nüüd on ta peaaegu meie oma!

Jaotis uraandioksiidipulbri tootmiseks kõrgel temperatuuril pürohüdrolüüsi teel

Temperatuur on jälle kõrge - 500 kraadi, kuid juba koos vesiniku vooluga, mis võtab täiendava hapniku aatomi, ja keemikud lahkuvad rahulikult oma lõunapausi, võimaldades füüsikutel võtta ihaldatud uraandioksiidi. Kuid nad rõõmustavad varakult - nad löövad kohe välja sirutatud haaravatele kätele ... metallurgid, kuna kütusegraanuleid toodetakse pulbrimetallurgia meetodil. Keemikute töö tulemusena saadud pulber purustatakse, sõelutakse ja saadakse peen pulber - see purustatakse peaaegu tolmuks. Pärast sideainete ja määrdeainete lisamist surutakse tabletid kokku ja saadetakse mittevajalike lisandite kõrvaldamiseks uuesti lõõmutamiseks. Pärast seda tõuseb temperatuur 1'750 kraadini, tabletid muutuvad tihedamaks, raskemaks - nüüd saab neid juba mehaaniliste meetoditega töödelda. Nõutavate mõõtmete saamiseks tuleb mängu silindriline lihvimismasin - see on ka kõik.

Uraanigraanulite tootmiskoht

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

Tuumkeraamiliste kütusegraanulite tootmine ja tehniline kontroll

Venemaa tuumaettevõtetes toodetud tablettide nomenklatuur TVEL kütuseettevõte - rohkem kui 40 sorti, erineva suurusega, erineval määral rikastatud uraani-235. Kuid üks asi jääb muutumatuks - tuumaenergia kasutab jätkuvalt kütusena täpselt uraandioksiidi, mis on iseenesest üks radioaktiivsuse leviku tõkkeid. Töötemperatuuril hoiab see materjal 98% lagunemisproduktidest sees, vähendades tihenduskoormust miinimumini. Selleks, et kütus täidaks oma "tõkkefunktsioone", on oluline, et kütuse ja jahutusvedeliku koostoime oleks minimaalne - vastasel juhul on radioaktiivsetel lagunemistoodetel võimalus põgeneda väliskeskkond kõigi järgnevate ebameeldivate tagajärgedega.

Kütusevarras pole lihtsalt "pikk toru"

Olgu, pillid on tehtud, mis edasi saab? Tuumareaktori idee on lihtne - jahutusvedelik peab “eemaldama” kogu tuumareaktsioonide tulemusena eralduva soojuse. Eemaldage rohkem kui üks kord, see eemaldamine peaks toimuma kogu kütuseseansi vältel - reaktorisüdamikus kulutatud aeg. VVER reaktorites teostatakse seda tööd südamest kõrge rõhu all läbiva veega. Visata kütusegraanulid südamikku, nagu pelmeenid keevasse vette? Pole võimalus, palju targem on tagada kütusegraanulite statsionaarne asend, mida mööda veevool rõhu all läbib, võttes ära tuumareaktsioonide käigus moodustunud soojusenergia... Järelikult vajame mingit tüüpi lukku, mis on ette nähtud kütuse statsionaarse paigutuse tagamiseks - see on õõnes õhukese seinaga toru, mille sees asuvad kütusegraanulid - kütuseelement, kütuseelement.

Kütuseelemendid (kütusevardad), Foto: wikimedia.org

Miks õhukese seinaga? Nii et kütusegraanulites tekkivat soojust saab veega peaaegu takistamatult "eemaldada", see tähendab, et kütusevarraste seinte materjali esimene nõue on võimalikult kõrge soojusjuhtivus. Võttis - andis, võttis - andis. Teine nõue on samuti üsna ilmne - kütuseelemendi seinte väliskülg on pidevalt vees, seetõttu ei tohiks selle materjal korrosiooni karta. Kolmas tingimus on samuti ilmne - materjal peab taluma pidevat kõrget radioaktiivsust, kahjustamata seejuures peamisi tuumaprotsesse. See peab neelama võimalikult vähe neutroneid, et mitte katkestada tuumareaktsiooni, et mitte sundida suurema rikastusega uraani tootmist isotoopis-235. Toru läbimõõt, nagu ka kütusegraanulite läbimõõt, peaksid olema võimalikult väikesed, vastasel juhul ei jõua keskmistesse segmentidesse tekkiv soojus jahutusvedelikuni. See on nõuete kogum, millele peab vastama selline "lihtne" asi nagu kütuseelemendi õhuke sein.

Tuumaenergia tekkimise etapis sai roostevabast terasest selline materjal, kuid see ei kestnud kaua - selgus, et teras võtab liiga palju vabu neutroneid, vaja on midagi vähem õelat. Selleks ajaks olid aatomiteadlased põhjalikult tööd teinud ja leidnud minimaalse neutronite püüdmise ristlõikega metalli - tsirkooniumi. Sellisel juhul asendab sõna "lõikamine" sõna "tõenäosus". Tõenäosus, et mööduv neutron jääb tsirkooniumi aatomi tuuma poolt tema lõksudesse, on minimaalne, samas kui tsirkooniumil on suurepärane soojusülekandetegur, see ei suhtle veega, see sulab ainult temperatuuril üle 1855 kraadi, sellel on väga madal soojuspaisumistegur - mitte kuumutamisel "paisuma", "lihtsalt valab" soojuse väliskeskkonda. Nõus - see on lihtsalt ideaalne materjal tuumaenergia jaoks, kui suudate selle tootmise saavutada täiusliku keemilise puhtusega, kuna mis tahes lisand püüab vabu neutroneid aktiivselt "ära süüa".

Kütusevarraste ja kütusekomplektide tootmise pood

Niipea kui metallurgid teatasid, et on õppinud selle ülesandega toime tulema, läks tuumaenergeetika üle tsirkooniumile. Ainus Venemaa ja üks kolmest ettevõttest, millel on tsirkooniumi ja selle sulamite täielik tootmistsükkel, on Chepetski mehaanikatehas (Glazov, Udmurtia), mis kuulub TVEL kütuseettevõttesse. Alates 1986. aastast on ChMP läinud üle kütuseelementide kestade valmistamisele sulamist E-110 - tsirkooniumile lisatakse üks protsent nioobiumi ja see väike tõus suurendab oluliselt materjali korrosioonikindlust. Veelgi paremad on praegu kasutatava sulami E-365 mehaanilised omadused, mis lisaks tsirkooniumile ja nioobiumile sisaldavad rauda ja tina. Iga etapp kütuseelementide tootmisel on äärmiselt oluline, nende elementide olemasolu võimaldab teil paremini toime tulla keevitamise, muude liitmismeetoditega erinevad materjalid... Venemaal toodetud kütuseelemendid vastavad kõigile IAEA nõuetele, näitavad suurepäraseid tööomadusi ja võimaldavad tõsta tuumaenergia majandusnäitajaid.

Mis võib tunduda “lihtsa mehaanilise osana”, pole muidugi nii.

Kütuseelement sektsioonis, joonis: heuristic.su

Siin lühike kirjeldus kütusevarras sisuga. Pikkus - 3,8 meetrit, välisläbimõõt - 9,1 mm. Sees on uraandioksiidi tabletid, mille välisläbimõõt on 7,57 mm ja kõrgus 20 mm, iga tableti keskel on auk läbimõõduga 1,2 mm. Pellet ei puuduta kütusevarda seinu, pelletite vahe ja auk on kavandatud nii, et kütusevarras suudaks enda sees hoida tuuma lagunemise käigus tekkinud radioaktiivseid gaase. Pelletid kinnitatakse kütuseelemendi sisse puksidega, pelletikolonni kogupikkus on 3,53 meetrit, kütuseseansi ajal suureneb pikkus 30 mm. Jah, kõike mõõdetakse millimeetrites ja isegi nende murdosades - aatomienergia tegeleb ju kõige väiksemate aineosakestega.

Siin on alla 8 mm läbimõõduga tablett - näib, mis võiks selles huvitavat olla? Kuid tuumareaktsioonide ajal jõuab tableti keskosas temperatuur 1 500–1 600 kraadini ja välispinnal vaid 470 kraadini. Tuhande kraadine vahe 3-4 millimeetri kaugusel, metall muutub gaasiks - sellised imed on pisikese sees tabletid.

Alates kütuseelemendist kuni kütuse kokkupanekuni

Pillid tehti, pandi kütusevardasse - kas see on kõik? Muidugi mitte - toru koos kütusega kaalub ainult 2,1 kg, selline uraani mass peal pikk töö ei piisa. Tuumkütuse moodustamise järgmine etapp on kütusekomplektide, kütusekomplektide moodustamine. Seni Venemaal kõige levinuma reaktori VVER-1000 jaoks on kokku pandud 312 kütusevarda ühte kütusekomplekti, jättes nende vahele tühimikke juhtimis- ja kaitsesüsteemi varraste sisenemiseks, mis on täidetud sellise tõhusa neutroniabsorberiga nagu boor. Kütusesõlme alumises osas on nn vooder - koht, kuhu kütusevardad kinnitatakse.

Raami valmistamine - kanalite ja vahevõrkude keevitamine

Ülemises osas kinnitatakse kütusevardad vedruploki kaudu pea külge - see kaitseb kütusevardaid reaktori töötamise ajal ujumise eest. Jah, uraan on raske element, tsirkooniumi ei saa ka kergeks nimetada, kuid tasub meeles pidada, et nominaalne veevool läbi kütusekomplekti on 500 kuupmeetrit tunnis, vesi liigub mööda kütusevarrasid kiirusega 200 km / h alt ülespoole - selline vool sunnib pop up mis iganes. Kütusevardad eraldatakse üksteisest, kasutades vahevõrke, mis hoiavad neid torusid tavalistes kohtades, tagades kõige tõhusama soojuse eemaldamise. Eri kujundusega kütusekomplektide vahevõrgud - 12–15 tükki, ainult selline arv neist võimaldab vees kasuliku soojuse eemaldamise tööd teha.

Kanalid ja vahetükid, kvaliteedikontroll

Sellegipoolest ei päästnud isegi see meid täielikult kütusevarraste ja kütusekomplektide painutamise probleemist. Meie sõlmed ei pidanud vastu mehaanilistele aksiaalsetele koormustele - peaaegu nelja meetri pikkune kest 0,65 mm kestaga, võimas veevool, kõrged temperatuurid tegid oma töö. 1993. aastal sai lõplikult selgeks - selle probleemiga tuleb midagi ette võtta, kuidas sellest lahti saada. Minatom esitas IAEA-le vastava taotluse - kuidas on selle probleemiga lood lääneriigid... IAHTE viis vastava uuringu koos tegutsevate organisatsioonidega läbi ega leidnud sensatsiooni - Lääne tuumateadlastel on see probleem, nad otsivad ka võimalusi sellega toime tulla.

Vabandage mind nüüd, kuid veel kord peame puudutama liberaalse majanduse peamist müüti - eraomaniku efektiivsust võrreldes kohmakate, inertsete majandussektoritega. Läänes ja eriti USA-s on palju tuumaelektrijaamade eraomanikke, kuid nad ei suutnud probleemi lahendada. Minatom tegutses vastavalt keskmise masinaehituse ministeeriumi traditsioonidele - usaldas probleemi lahendamise korraga kahele disainibüroodele, nii et kahe vahelise võitluse tulemusena head projektid võit läks parimale. Kapitalistlikul konkursil osalesid Podolski disainibüroo (eksperimentaalse projekteerimisbüroo) "Gidropress" ja Nižni Novgorodi OKBM (masinaehitusbüroo), mille nimi oli V.I. Afrikantova. Mõlemad disainibürood on praegu osa masinaehitusettevõttest "Atomenergomash", kuid see ei vähenda vähimalgi määral võistluse intensiivsust.

Konkurents on progressi mootor

Nižni Novgorodi elanikud töötasid välja TVSA kujunduse, mis sai lühendi TVSA, kui arendus edenes, ilmusid üksteise järel TVSA-12, TVSA-PLUS, TVSA-T modifikatsioonid. Selle peamine iseloomulik omadus on see, et konstruktsiooni jäikuse suurendamiseks keevitati nurkadesse vahevõrkudele, kuid Gidropress ei nõustunud selle kontseptsiooniga - liigne tsirkooniumi kogus, millest südamikus on nurgad, võivad ekspertide sõnul mõjutada aktiivse reaktori tsoon. Gidropressis loodud modifikatsioon lühendiga UTVS (Advanced Fuel Assembly) ei kasuta vaherõngaste ja juhtkanalite jäika keevitamist; Kudankulam ". Kuid väita, et selle arenduse tegid ainult OKB "Gidropress" töötajad, on vale, selles töös osalesid Kurtšatovi Instituut, Obninski Füüsika- ja Energiainstituut, Novosibirski keemiliste kontsentraatide tehas, N.N. Bochvara. Kuid tulemus on oluline - Rostovi AE pilootkatse näitas suurepäraseid tulemusi, väliskliendid olid UTSSi töökindluse suurenemise üle ülimalt rahul.

Kimpude kokkupanek

Kahe disainibüroo võitluse üksikasjade vaatamine on põnev vaatepilt, kuid tehnilisi detaile on nii palju, et see nõuab professionaalsete tõlkijate jõupingutusi. Võred on laiad ja kitsad, haruldased võrgud, turbulaatorid ja deflektorid, kaldus kanalitega võrgud, soojusülekande võimendid, kassettide südamikku laadimise kiirus, koos laadimismasinate tööga, hüdrodünaamika ja termomehaanika terminoloogia - see on tõesti üsna omaette keel ... Tuumaenergia jaoks on see oluline mõlema disainibüroode saavutatud tulemus, mille teaduslik ja loominguline vaidlus jätkub tänapäeval. Parandused ja modifikatsioonid võimaldavad kasutada uraani-235 sisalduse suurema rikastusega kütust - see näitaja VVER-1000 puhul on tõusnud 3,77% -lt 4,95% -ni. Tundub, et erinevus on täiesti tühine, kuid selle tulemusena kasvas kütuse kulumise sügavus 40 MW-lt päevas uraani kilogrammi kohta 58 MW-ni kilogrammi kohta, peaaegu 50%. Kuid see tulemus on juba väga märkimisväärne, see võimaldab võidelda võrdsetel tingimustel süsivesinikuenergiaga toodetud elektri hinnaga, muudab tuumaenergia väljavaated üha julgustavamaks. Üks saavutustest - VVER-reaktorite töötamise võimsuse suurenemine 4–7% ilma nende konstruktsiooni muutmata põhineb just tuumakütuse ja kütusekomplektide optimeerimisel. konkurentsieelis rahvusvahelisel turul.

Valmis kütuse kokkupanek

Muidugi ei saanud UTVS-st kütusekomplektide täiustamise omamoodi "finaal". UTVS-i peamise eelise võrreldes eelmise põlvkonna kütusega andis üleminek roostevabast terasest tsirkooniumile sulamile E-110. Arendajad suutsid suurendada konstruktsiooni jäikust ilma nurki kasutamata - nad tugevdasid vahetükke ja hakkasid töötamise ajal deformatsioonikindluse suurendamiseks kasutama punktkeevitust. Neil õnnestus kütusekolonni pikkust suurendada - nüüd asetatakse reaktori südamikku rohkem uraani, kütuseseansid on pikenenud, tankimist saab teha harvemini, mis tähendab ICUM-i kasvu.

Uus kütus Iraanile

Alates 2014. aasta algusest algas nende vahel läbirääkimisprotsess TVEL ja Iraani klient, keda esindab Iraani Aatomienergiaorganisatsioon (AEOI) ja Iraani tuumaenergia tootmine ja arendamine (NPPD) Bushehri tuumaelektrijaama ülemineku kohta uutele kütusekomplektidele - TVS-2M. Läbirääkimiste protsessi tagamiseks TVEL töötas välja Bushehri tuumaelektrijaamas TVS-2Mi juurutamise teostatavusuuringu, milles kliendile esitati kogu ülemineku kohta analüüsimiseks ja otsuste tegemiseks täielik teave. Enamik parim viis potentsiaalse kliendi veenmine ei ole pealetükkiv turundus, tuumaenergia valdkonnas ei too see lähenemine peaaegu kunagi tulemusi. Venemaa kütuseettevõte koondas lihtsalt TVS-2M kasutuselevõtu tulemuste analüüsi Venemaa VVER-1000 ja Tianwani tuumaelektrijaamas Hiinas - sama tüüpi reaktorid, mis töötavad Bushehri tuumaelektrijaamas. Hiinas töötavad Tianwani tuumaelektrijaama kaks esimest üksust TVS-2M-is 18-kuulise kütusetsükliga. Iraani tuumateadlased suutsid veenduda, et kütuse põletamise sügavus, kütusekampaaniate kestus pikenes ja ICUM kasvas.

Pärast saadud tulemuste analüüsimist ja kohapeal kontrollimist tegid Iraani kliendid vastumeetme - nad töötasid välja Venemaa ettevõtete tööde loendi, mis on vajalik uue kütuse litsentsimise tagamiseks tuumajärelevalve asutustes. Edasine töö oli juba ühine - meie ja Iraani spetsialistid koostasid koos nimekirja Bushehri tuumaelektrijaama jõuüksuse seadmete vajalikest täiendustest, mis tuli teha selleks, et reaktor saaks TVS-2M südamikku vastu võtta. Tegelikult näitas meie VVER-1000 töötamine uue kütusega selliseid tulemusi, et täielik üleminek TVS-2M-ile muutus lihtsalt paratamatuks - kütuse põletamine suurenes 20% ja elektritootmise kulude kütusekomponent vähenes peaaegu 9%.

Iraani kliendiga peetud läbirääkimiste tulemus on üsna loogiline. Sel aprillil TVEL allkirjastatud AEOI ja NPPD Bushehri tuumaelektrijaama praeguse kütusetarnelepingu lisakokkulepe - alates 2020. aastast TVEL hakkab TVS-2Mi Iraanile tarnima. Ei kiirustata, pole mingit kära - vaid meie ja Iraani toetatavad tuumaprojektid arenevad jätkuvalt järjepidevalt, pakkudes tarbijatele elektrit vajalikus koguses. Mida arvavad India ja Hiina kliendid sellest, saame kindlasti teada lähitulevikus. Kasv majandusnäitajad jõuallikad uue kütuse kasutamise tõttu ilma seadmekomplekti oluliste muudatusteta on nii suunavad, et on kindel, et peegeldused ei kesta kaua. Me peame lihtsalt järgima edasine areng sündmusi ja õnnitleda uuesti TVEL, OKB "Gidropress" ja kogu arendajate meeskond sellega, et nende uus kütus on nüüdseks saanud rahvusvahelise tunnustuse.

Muidugi pole tänane lugu tuumakütuse arendamisest kaugeltki täielik - selles osas toimuvad muutused pidevalt. VVER-1200 kütus on välja töötatud, kütus muud tüüpi reaktorite jaoks on väljatöötamisel, TVEL jätkab koos Prantsuse partneritega kütuse tootmist Lääne projekteeritud reaktorite jaoks; TVEL iseseisvalt välja töötatud TVS-Kvadrati kütus, mida katsetatakse Rootsi Ringhalsi tuumajaamas ja millel on Ameerika turule litsents. Ettevõtted TVEL nad toodavad kütust BN-800 jaoks, on toodetud katsepartii REMIX-kütust, paljutõotava pliijahutusvedelikuga reaktori jaoks on nitriidkütuse arendamine lõpule jõudmas - Rosatom ega usu, et saaks endale loorberitele puhkama jääda.

Tuumakütus on tuumaenergia süda ja on kasulik jälgida, kuidas uut tüüpi kütus luuakse ja milliseid tulemusi need nende kasutamisel annavad, kuna see võimaldab võrrelda elektrienergia tootmise kulusid tuumajaamades ja soojuselektrijaamades. Lisaks ei puudutanud me seekord tulemusi, mida OKBM-i uut tüüpi kütusearendajad nimetasid. Afrikantov - ja nende ideid kasutatakse ka väga aktiivselt Rosatom... Ühesõnaga, tõenäoliselt ei jää tänane lugu tuumakütusest ainsaks.

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

Kontaktis kasutajaga

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

Ahelreaktsioon

Tuumahela reaktsiooni käigus jaguneb tuum kaheks osaks, mida nimetatakse lõhustumise fragmentideks. Samal ajal vabaneb mitu (2-3) neutronit, mis põhjustavad järgnevate tuumade lõhustumise. Protsess toimub siis, kui neutron satub algse aine tuuma. Lõhustumise fragmentidel on kõrge kineetiline energia. Nende ainega aeglustumisega kaasneb tohutu soojuse eraldumine.

Lõhustumise fragmente koos lagunemissaadustega nimetatakse lõhustumistoodeteks. Tuumasid, mis jagavad mis tahes energia neutroneid, nimetatakse tuumakütuseks. Reeglina on need ained, millel on paaritu arv aatomeid. Mõned tuumad lõhustuvad puhtalt neutronite kaudu, mille energiad ületavad teatud künnist. Need on peamiselt paarisarvuliste aatomitega elemendid. Selliseid tuumasid nimetatakse tooraineks, kuna lävetuumaga neutronite püüdmise hetkel moodustuvad kütusetuumad. Kütuse ja tooraine kombinatsiooni nimetatakse tuumakütuseks.

Klassifikatsioon

Tuumkütus jaguneb kahte klassi:

1. Looduslik uraan. See sisaldab uraani-235 lõhustuvaid tuuma ja toorainet uraani-238, mis on võimeline moodustama neutronit püüdes plutoonium-239.
2. Mittelooduslikult esinev sekundaarkütus. Siia kuulub muu hulgas plutoonium-239, mida saadakse esimesest kütuseliigist, samuti uraan-233, mis tekib siis, kui toorium-232 tuumad püüavad kinni neutroneid.

Vaatenurgast keemiline koostis, on selliseid tuumakütuse tüüpe:

1. Metallik (ka sulamid);
2. Oksiid (näiteks UO2);
3. Karbiid (näiteks PuC1-x);
4. Segatud;
5. Nitriid.

TVEL ja TVS

Tuumareaktorite kütust kasutatakse väikeste graanulite kujul. Need paigutatakse hermeetiliselt suletud kütuseelementidesse (kütusevardad), mis omakorda on mitusada ühendatud kütusekomplektideks (kütusekomplektideks). Tuumakütusel on kõrged nõuded ühilduvusele kütuseelementide kattega. Sellel peaks olema piisav sulamis- ja aurustumistemperatuur, hea soojusjuhtivus ja neutronkiirguse all ei tohiks see oluliselt suureneda. Samuti võetakse arvesse tootmise valmistatavust.

Rakendus

Kütus jõuab tuumaelektrijaamadesse ja muudesse tuumaseadmetesse kütusekomplektidena. Neid saab reaktorisse laadida nii selle töö ajal (läbipõlenud kütusekomplektide asemel) kui ka remondikampaania ajal. Viimasel juhul vahetatakse kütusekomplekte suurtes rühmades. Sellisel juhul asendatakse täielikult ainult kolmandik kütusest. Enim läbipõlenud sõlmed laaditakse maha reaktori keskosast ja nende asemele pannakse osaliselt läbipõlenud sõlmed, mis varem asusid vähem aktiivsetes piirkondades. Järelikult paigaldatakse viimase asemele uued kütusekomplektid. Seda lihtsat permutatsiooniskeemi peetakse traditsiooniliseks ja sellel on mitmeid eeliseid, millest peamine on tagada voolu ühtlane vabastamine. Muidugi on see tingimusdiagramm, mis annab protsessist ainult üldise ettekujutuse.

Väljavõte

Pärast kasutatud tuumkütuse eemaldamist reaktori südamikust suunatakse see kasutatud tuumkütuse basseini, mis asub tavaliselt läheduses. Fakt on see, et kasutatud tuumkütuse sõlmed sisaldavad tohutul hulgal uraani lõhustumise fragmente. Pärast reaktorist mahalaadimist sisaldab iga kütuseelement umbes 300 tuhat kuriooni radioaktiivseid aineid, mis eraldavad energiat 100 kW / h. Tänu sellele on kütus isekuumenev ja muutub väga radioaktiivseks.

Hiljuti mahalaaditud kütuse temperatuur võib ulatuda 300 ° C-ni. Seetõttu hoitakse seda 3-4 aastat veekihi all, mille temperatuuri hoitakse määratud vahemikus. Kui seda hoitakse vee all, väheneb kütuse radioaktiivsus ja selle jääkheidete võimsus. Umbes kolme aasta pärast jõuab kütusekomplekti isekuumenemine 50-60 ° C-ni. Seejärel eemaldatakse kütus basseinidest ja saadetakse töötlemiseks või kõrvaldamiseks.

Uraan metall

Uraanmetalli kasutatakse tuumareaktorite kütusena suhteliselt harva. Kui aine jõuab temperatuurini 660 ° C, toimub faasimuutus, millega kaasneb muutus selle struktuuris. Lihtsalt uraan paisub, mis võib viia kütuseelemendi hävimiseni. Pikaajalise kokkupuute korral temperatuuril 200–500 ° C puutub aine kokku kiirguse kasvuga. Selle nähtuse olemus seisneb kiiritatud uraanivarda pikenemises teguriga 2-3.

Metallilise uraani kasutamine temperatuuril üle 500 ° C on selle turse tõttu keeruline. Pärast tuuma lõhustumist moodustub kaks fragmenti, mille kogumaht ületab just selle tuuma mahtu. Mõnda lõhustumistükki esindavad gaasiaatomid (ksenoon, krüptoon jne). Gaas koguneb uraani pooridesse ja moodustab siserõhu, mis temperatuuri tõustes suureneb. Suurendades aatomite mahtu ja suurendades gaaside rõhku, hakkab tuumakütus paisuma. Seega viitab see tuuma lõhustumisega seotud suhtelisele mahu muutumisele.

Tursejõud sõltub kütusevarda temperatuurist ja läbipõlemisest. Põletuse suurenemisega suureneb lõhustumisfragmentide arv ning temperatuuri ja läbipõlemise korral gaaside siserõhk. Kui kütusel on kõrgemad mehaanilised omadused, siis on see tursele vähem altid. Uraanium ei kuulu selliste materjalide hulka. Seetõttu piirab selle kasutamine tuumareaktorite kütusena läbipõlemist, mis on sellise kütuse üks peamisi omadusi.

Uraani mehaanilised omadused ja kiirgustakistus paranevad materjali legeerimisega. See protsess hõlmab alumiiniumi, molübdeeni ja muude metallide lisamist sellele. Dopantide tõttu väheneb ühe püüdmise jaoks vajalike lõhustumisneutronite arv. Seetõttu kasutatakse nendel eesmärkidel materjale, mis neelavad nõrgalt neutroneid.

Tulekindlad ühendid

Teatavaid tulekindlaid uraaniühendeid peetakse heaks tuumakütuseks: karbiidid, oksiidid ja metallidevahelised ühendid. Kõige tavalisem neist on uraandioksiid (keraamika). Selle sulamistemperatuur on 2800 ° C ja tihedus 10,2 g / cm 3.

Kuna sellel materjalil ei ole faasisiireid, on see vähem paisutatav kui uraanisulamid. Tänu sellele funktsioonile saab läbipõlemistemperatuuri tõsta mitu protsenti. Kõrgel temperatuuril ei puutu keraamika kokku nioobiumi, tsirkooniumi, roostevaba terase ja muude materjalidega. Selle peamine puudus on madal soojusjuhtivus - 4,5 kJ (m * K), mis piirab reaktori erivõimsust. Lisaks on kuum keraamika lõhenemisele altid.

Plutoonium

Plutooniumi peetakse madala sulamistemperatuuriga metalliks. See sulab 640 ° C juures. Kehvade plastiliste omaduste tõttu ei sobi see praktiliselt mehaaniliseks töötlemiseks. Aine toksilisus raskendab kütusevarraste tootmise tehnoloogiat. Tuumatööstuses on korduvalt tehtud katseid plutooniumi ja selle ühendeid kasutada, kuid neid pole edu kroonitud. Plutooniumi sisaldava kütuse kasutamine tuumaelektrijaamades on ebapraktiline, kuna kiirendusperiood on vähenenud umbes 2 korda, mis ei ole mõeldud reaktori standardsete juhtimissüsteemide jaoks.

Tuumakütuse tootmiseks kasutatakse tavaliselt plutooniumdioksiidi, plutooniumi sulameid mineraalidega ja plutooniumkarbiidi segu uraankarbiididega. Dispersioonkütustel, milles uraani osakesed ja plutooniumiühendid on paigutatud molübdeeni, alumiiniumi, roostevaba terase ja muude metallide metallmaatriksisse, on suured mehaanilised omadused ja soojusjuhtivus. Dispersioonkütuse kiirgustakistus ja soojusjuhtivus sõltuvad maatriksi materjalist. Näiteks koosnes dispersioonkütus esimeses tuumaelektrijaamas uraanisulami osakestest 9% molübdeeniga, mis olid täidetud molübdeeniga.

Mis puutub tooriumikütusesse, siis täna seda kütuseelementide tootmise ja töötlemise raskuste tõttu ei kasutata.

Kaevandamine

Oluline kogus uraani, tuumkütuse peamist toorainet, on koondunud mitmesse riiki: Venemaale, USA-sse, Prantsusmaale, Kanadasse ja Lõuna-Aafrikasse. Selle ladestusi leidub tavaliselt kulla ja vase lähedal, nii et kõik need materjalid kaevandatakse samaaegselt.

Arenduses töötavate inimeste tervis on suur oht. Fakt on see, et uraan on mürgine materjal ja selle ekstraheerimisel eralduvad gaasid võivad põhjustada vähki. Ja seda hoolimata asjaolust, et maak sisaldab seda ainet mitte rohkem kui 1%.

Saamine

Tuumakütuse tootmine uraanimaagist hõlmab järgmisi etappe:

1. Hüdrometallurgiline töötlemine. See hõlmab leostamist, purustamist ja ekstraheerimist või sorptsiooni taastamist. Hüdrometallurgilise töötlemise tulemuseks on puhastatud oksiuraanoksiidi, naatriumdiuranaadi või ammooniumdiuranaadi suspensioon.
2. Aine ülekandmine oksiidilt tetrafluoriidile või heksafluoriidile, mida kasutatakse uraan-235 rikastamiseks.
3. Ainete rikastamine tsentrifuugimise või gaasilise termilise difusiooni teel.
4. Rikastatud materjali muundamine dioksiidiks, millest saadakse kütusevarraste tabletid.

Taastumine

Tuumareaktori töötamise ajal ei saa kütus täielikult läbi põleda, seetõttu reprodutseeritakse vabu isotoope. Sellega seoses tuleb kasutatud tuumkütuse elemente taaskasutamiseks regenereerida.

Täna lahendatakse see probleem puhtprotsessi abil, mis koosneb järgmistest etappidest:

1. Kütusevarraste lõikamine kaheks osaks ja lahustamine lämmastikhappes;
2. Lahuse puhastamine lõhustumistoodetest ja kestadest;
3. Puhta uraani ja plutooniumi ühendite eraldamine.

Pärast seda kasutatakse saadud plutooniumdioksiidi uute südamike tootmiseks ja uraani - rikastamiseks või ka südamike valmistamiseks. Tuumkütuse ümbertöötlemine on keeruline ja kulukas protsess. Selle maksumus mõjutab märkimisväärselt tuumaelektrijaamade kasutamise majanduslikku otstarbekust. Sama võib öelda ka regenereerimiseks sobimatute tuumkütuse jäätmete kõrvaldamise kohta.

Tööpõhimõte ja TYRD struktuur

Praegu on välja pakutud kaks TNRE kujunduse varianti:

TNRD, mis põhineb magnetilise plasma sulgemisega sulandreaktoril

Esimesel juhul näevad tööpõhimõte ja TNRP-seade välja järgmised: mootori põhiosa on reaktor, milles toimub juhitav termotuumasünteesireaktsioon. Reaktor on ühelt küljelt avatud õõnes silindrikujuline "kamber", nn. "avatud lõksuga" termotuumasünteesirajatis (nimetatakse ka "magnetpudeliks" või "peegelelemendiks"). Reaktori "kamber" pole üldse vajalik (ja isegi ebasoovitav) peaks olema täielikult suletud, tõenäoliselt on see kerge mõõtmetelt stabiilne sõrestik, mis kannab magnetisüsteemi mähiseid. Praegu on kõige lootustandvam skeem nn. "Ambipolaarne sulgemine" või "magnetpeeglid" (eng. tandempeeglid), ehkki võimalikud on ka muud sulgemisskeemid: gaasidünaamilised lõksud, tsentrifugaalpiirangud, pöördmagnetväli (FRC). Kõrval praegused hinnangud, on reaktsiooni "kambri" pikkus 100 kuni 300 m läbimõõduga 1-3 m. Reaktorikambris luuakse tingimused, mis on piisavad valitud kütusepaari komponentide termotuumasünteesi alustamiseks (temperatuurid suurusjärgus sadu miljoneid kraadi, Lawsoni kriteeriumi tegurid). Termotuumakütus - eelsoojendatud plasma kütusekomponentide segust - juhitakse reaktorikambrisse, kus toimub pidev liitumisreaktsioon. Südamikku ümbritsevad magnetväljade (ühe või teise konstruktsiooniga magnetpoolid) generaatorid loovad reaktorikambrisse kõrge intensiivsusega ja keeruka konfiguratsiooniga väljad, mis hoiavad kõrgel temperatuuril termotuuma plasmat kokkupuutel reaktori struktuuriga ja stabiliseerivad selles toimuvaid protsesse. Termotuuma "põlemistsoon" (plasmapõleti) moodustatakse piki reaktori pikitelge. Saadud plasma voolab magnetjuhtimissüsteemide juhtimisel reaktorist välja läbi düüsi, tekitades reaktiivjõu.

Tuleb märkida TNRE "mitmerežiimilise" töö võimalust. Süstides plasmatõrviku joa sisse suhteliselt külma ainet, on võimalik dramaatiliselt suurendada mootori üldist tõukejõudu (konkreetse impulsi vähenemise tõttu), mis võimaldab TNRE-ga kosmoseaparaadil tõhusalt manööverdada massiivsete taevakehade, näiteks suurte planeetide gravitatsiooniväljades, kus sageli on vaja mootori suurt tõukejõudu. Üldiste hinnangute kohaselt võib sellise skeemi TNRD arendada tõukejõudu mitmest kilogrammist kuni kümneteks tonnideks konkreetse impulsiga 10 000 kuni 4 miljonit sekundit. Võrdluseks võib öelda, et kõige arenenumate keemiliste raketimootorite spetsiifiline impulssindeks on umbes 450 sek.

TNRD, mis põhineb inertsiaalsetel termotuuma reaktoritel

Teist tüüpi mootor on inertsiaalse impulssiga termotuumamootor. Sellises reaktoris toimub kontrollitud termotuumareaktsioon impulssrežiimis (mikrosekundite fraktsioonid sagedusega 1-10 Hz), termotuumakütust sisaldavate mikro-märklaudade perioodilise kokkusurumise ja kuumutamisega. Esialgu pidi see kasutama laser-termotuumamootorit (LTNRD). Sellist LTNARD-i pakuti välja eelkõige Daedaluse projekti tähtedevahelise automaatse sondi jaoks. Selle põhiosa on impulssreaktor. Termotuumakütus (näiteks deuteerium ja triitium) suunatakse reaktori sfäärilisse kambrisse sihtmärkidena - keerukate sfääride kujundus, mis on valmistatud külmutatud kütusekomponentide segust mitme millimeetri läbimõõduga kestas. Kambri välisküljel on võimsad - sadades teravatides suurusjärgus - laserid, mille nanosekundiline kiirgusimpulss tabab sihtmärki läbi kambri seinte optiliselt läbipaistvate akende. Sellisel juhul luuakse sihtmärgi pinnale koheselt üle miljoni miljoni kraadi temperatuur umbes miljoni atmosfääri rõhul - termotuumareaktsiooni alustamiseks piisavad tingimused. Toimub termotuuma mikroplahvatus, mille maht on TNT ekvivalendis mitusada kilogrammi. Selliste plahvatuste sagedus kambris on Daedaluse projektis umbes 250 sekundis, mis nõudis EM-kahurit kasutades kütusemärkide tarnimist kiirusega üle 10 km / s. Laienev plasma voolab reaktorikambri avatud osast välja sobiva konstruktsiooniga düüsi kaudu, tekitades reaktiivjõu. Nüüd on see teoreetiliselt ja praktiliselt tõestatud lasermeetod mikrosihtmärkide kokkusurumine / kuumutamine on tupiktee - sealhulgas on sellise võimekusega lasereid piisava ressursiga peaaegu võimatu ehitada. Seetõttu peetakse praegu inertsiaalse sünteesi jaoks ioonkiirega kokkusurumise / mikrosihtmärkide kuumutamise võimalust tõhusamaks, kompaktsemaks ja palju pikema ressursiga.

Sellegipoolest on olemas arvamus, et inertsimpulsi põhimõttel põhinev TNRE on selles ringlevate väga suurte jõudude tõttu liiga tülikas, spetsiifilise impulsi ja tõukejõuga halvem kui magnetilise sulgemisega TNRE-l, mille põhjuseks on selle impulsi perioodiline tüüp ... Ideoloogiliselt on Orioni projekti tüüpi termotuumalaengute abil töötavad lõhkeained kõrvuti inertsiaal-impulsil põhineva TNRE-ga.

Reaktsioonitüübid ja termotuumasünteesikütus

TYARD saab kasutada erinevaid termotuumareaktsioonid sõltuvalt kasutatud kütuse tüübist. Praegu on põhimõtteliselt teostatavad järgmist tüüpi reaktsioonid:

Deuteerium + triitiumi reaktsioon (D-T kütus)

2 H + 3 H \u003d 4 He + n energia väljundvõimsusel 17,6 MeV

Selline reaktsioon on tänapäevaste tehnoloogiate seisukohast kõige hõlpsamini teostatav, annab märkimisväärse energiakulu ja kütusekomponendid on suhteliselt odavad. Selle puuduseks on soovimatu (ja tõukejõu otseseks loomiseks kasutu) neutronkiirguse väga suur saagikus, mis võtab ära suurema osa reaktsioonivõimest ja vähendab järsult mootori efektiivsust. Tritium on radioaktiivne, selle poolestusaeg on umbes 12 aastat, see tähendab, et selle pikaajaline säilitamine on võimatu. Samal ajal on võimalik deuteerium-triitiumi reaktorit ümbritseda liitiumit sisaldava kestaga: viimane, neutronvoo abil kiiritatuna, muutub triitiumiks, mis teatud määral sulgeb kütusetsükli, kuna reaktor töötab sordiaretaja (aretaja) režiimis. Seega toidavad D-T reaktorit tegelikult deuteerium ja liitium.

Deuteerium + heelium-3 reaktsioon

2 H + 3 He \u003d 4 He + p. energia väljundiga 18,3 MeV

Tingimused selle saavutamiseks on palju keerulisemad. Heelium-3 on ka haruldane ja äärmiselt kallis isotoob. Praegu ei toodeta seda tööstuslikus ulatuses. Ehkki energiatoodang d-T reaktsioonid D-3 He reaktsioonil on järgmised eelised:

Vähendatud neutronivoog, reaktsiooni võib omistada "neutronivabale",

Vähem kaalu kiirguskaitsega,

Vähem reaktori magnetpoolide massi.

D-3 He reaktsioonis neutronite kujul vabaneb ainult umbes 5% võimsusest (võrreldes D-T reaktsiooniga 80%). Röntgenkiirguses eraldub umbes 20%. Kogu muud energiat saab otseselt kasutada reaktiivjõu loomiseks. Seega on D-3He reaktsioon TNRP reaktoris kasutamiseks palju lootustandvam.

Muud tüüpi reaktsioonid

Deuteeriumituumade (D-D, monokütus) reaktsioon D + D -\u003e 3 He + n energia saagisega 3,3 MeV ja

D + D -\u003e T + p + energia väljundiga 4 MeV. Selle reaktsiooni neutronite saagis on väga märkimisväärne.

Võimalikud on ka mõned 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

Eespool nimetatud reaktsioonides neutronite saagis puudub.

Kütuse valik sõltub paljudest teguritest - selle kättesaadavus ja madal hind, energiasisaldus, termotuumasünteesi reaktsiooniks vajalike tingimuste (kõigepealt temperatuur) saavutamise lihtsus, reaktori nõutavad konstruktsioonilised omadused jne. Kõige perspektiivikamad on TNRE rakendamisel nn. "Neutronivabad" reaktsioonid, kuna termotuumasünteesil (näiteks deuteerium-triitiumi reaktsioonis) tekkiv neutronivoog kannab ära olulise osa võimsusest ja seda ei saa kasutada tõukejõu tekitamiseks. Lisaks tekitab neutronkiirgus reaktori ja laeva struktuuris indutseeritud radioaktiivsust, mis kujutab endast ohtu meeskonnale. Deuteerium-heelium-3 reaktsioon on paljutõotav ka neutronitoodangu puudumise tõttu. Praegu on välja pakutud veel üks TNRE kontseptsioon - väikestes kogustes antiaine kasutamine termotuuma reaktsiooni katalüsaatorina.

TNRE ajalugu, hetkeseis ja väljavaated arenguks

TNRD loomise idee tekkis peaaegu kohe pärast esimeste termotuumareaktsioonide rakendamist (termotuumalaengute testid). 1958. aastal avaldatud J. Rossi artikkel oli üks esimesi turbiinimootori väljatöötamist käsitlevaid väljaandeid. Praegu on käimas sellist tüüpi mootorite teoreetiline väljatöötamine (eelkõige lasers termotuumasünteesil põhinev) ja üldiselt ulatuslikud praktilised uuringud juhitava termotuumasünteesi valdkonnas. Seda tüüpi mootorite lähitulevikus kasutuselevõtmiseks on kindlad teoreetilised ja tehnilised eeldused. Tuginedes TNRP konstruktsiooniomadustele, suudavad sellised mootorid tagada päikesesüsteemi arendamiseks kiire ja tõhusa planeetidevahelise transpordi loomise. Kuid TNRP-de tegelikke proove pole veel loodud (2012).

Vaata ka

Lingid

• XXI sajandi kosmonautika: termotuumamootorid // ajaleht "For Science", 2003
• Uus teadusruum (23.01.2003): tuumasüntees võib kasutada NASA kosmoseaparaati (eng.)
• Füüsiline entsüklopeedia, v.4, artikkel “termotuumareaktsioonid”, lk 102, Moskva, “Suur Vene entsüklopeedia”, 1994, 704 lk.