TVEL je Podrobná analýza

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Článek hovoří o tom, co je TVEL, k čemu je potřeba, kde se používá, jak vzniká a zda existují reaktory, které TVEL nepoužívají.

Atomový věk

Pravděpodobně nejmladším odvětvím energetiky je jaderná energetika. Teprve na konci 19. století byli vědci schopni částečně pochopit, co je radioaktivita, radioaktivní rozpad a jaké látky mají tyto vlastnosti. A toto poznání stálo mnoho životů, protože škodlivý účinek záření na živé organismy zůstával dlouho neznámý.

Mnohem později byly radioaktivní materiály používány jak v civilním životě, tak v armádě. V současné době mají všechny vyspělé země vlastní jaderné zbraně a jaderné elektrárny, které umožňují získat spoustu energie bez ohledu na fosilní paliva nebo přírodní zdroje jako je voda (mluvíme o vodních elektrárnách).

TVEL je…

Abyste ale mohli postavit jaderný reaktor na výrobu elektřiny nebo jiné účely, musíte nejprve vyrobit vhodné palivo, protože přírodní uran má sice radioaktivitu, ale jeho energie nestačí. Proto většina typů reaktorů používá palivo na bázi obohaceného uranu a to vse zase nahrává do speciálních zařízení zvaných TVEL. TVEL je speciální zařízení, které je součástí jaderného reaktoru a obsahuje jaderné palivo. Jejich konstrukci a typ paliva rozebereme podrobněji.

Design

V závislosti na typu reaktoru se mohou některé parametry palivových článků lišit, ale jejich obecná konstrukce a princip zařízení jsou stejné. Zjednodušeně řečeno, TVEL je dutá trubka vyrobená ze slitiny zirkonia s některými dalšími kovy, ve které jsou instalovány pelety paliva z oxidu uraničitého.

Fuel

Uran je nejvíce „cestující“radioaktivní materiál, na jeho základě se vyrábí mnoho dalších izotopů používaných jak v průmyslu, tak ve zbraních. Jeho těžba se příliš neliší od těžby uhlí a ve svém přirozeném, přírodním stavu je pro lidi naprosto bezpečná. Příběhy o uranových dolech, kam jsou posíláni doživotně odsouzení vězni, tedy nejsou ničím jiným než mýtem. Člověk by raději zemřel na nedostatek slunečního světla a tvrdou práci v dole než na nemoc z ozáření.

Důlní uran je velmi jednoduchý – výbuchy rozbíjejí horninu, načež se dostává na povrch, kde se třídí a dále zpracovává. Proces obohacování uranu lze provádět různými způsoby, ale v Rusku se tak děje pomocí plynových odstředivek. Nejprve se uran převede do plynného skupenství, načež se plyn oddělí v odstředivkách působením odstředivé síly apožadované izotopy se oddělí. Poté jsou přeměněny na oxid uraničitý, lisovány do tablet a vloženy do palivové tyče. Toto je nejběžnější způsob výroby paliva pro palivové články.

Aplikace

Počet palivových tyčí v reaktoru závisí na jeho velikosti, typu a výkonu. Po výrobě jsou naloženy do reaktoru, kde začíná reakce jaderného rozpadu, v důsledku čehož dochází k silnému uvolnění obrovského množství tepla, které slouží jako zdroj energie. Výkon reaktoru lze také řídit počtem palivových článků v pracovní oblasti. Čas od času, jak se používají, jsou nahrazeny novými, s „čerstvými“tabletami oxidu uraničitého. Nyní tedy víme, co znamená TVEL, jak se vyrábí a proč je vůbec potřeba. Ne všechny jaderné reaktory však takové prvky potřebují, a to jsou RTG.

RTG

Radioizotopový termoelektrický generátor je zařízení, které je principiálně podobné jaderným reaktorům, ale jejich proces není založen na řetězové reakci atomového rozpadu, ale na teple. Jednoduše řečeno, jedná se o velké zařízení, které produkuje velké množství tepla s radioaktivním materiálem, který se zase přeměňuje přímo na elektřinu. Na rozdíl od jaderných reaktorů nemají RTG pohyblivé části, jsou spolehlivější, kompaktnější a odolnější. Ale zároveň mají mnohem nižší účinnost.

Byly používány především v těch podmínkách, kde není možné získat energii jinými způsoby, nebo jsou tyto způsoby velmi obtížné. V letech SSSR byly RTG dodávány do výzkumu ameteorologické stanice Dálného severu, pobřežní majáky, mořské bóje atd.

V současné době jejich životnost vypršela, ale některé z nich stále zůstávají na svých původních základnách a často ani nejsou nijak chráněny. V důsledku toho dochází k nehodám, například lovci neželezných kovů se pokusili rozebrat několik takových zařízení a dostali silné záření a v Gruzii je místní obyvatelé používali jako zdroje tepla a také trpěli nemocí z ozáření.

Takže nyní známe konstrukci palivových článků a demontovali jsme jejich definici. TVEL jsou důležité součásti reaktoru, bez kterých je provoz nemožný.