TVEL ist Detaillierte Analyse

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Der Artikel spricht darüber, was ein TVEL ist, wofür er benötigt wird, wo er verwendet wird, wie er entsteht und ob es Reaktoren gibt, die keinen TVEL verwenden.

Atomzeit alter

Der wohl jüngste Energiezweig ist die Kernenergie. Erst Ende des 19. Jahrhunderts konnten Wissenschaftler teilweise verstehen, was Radioaktivität, radioaktiver Zerfall ist und welche Stoffe diese Eigenschaften haben. Und dieses Wissen kostete viele Menschenleben, da die schädliche Wirkung von Strahlung auf lebende Organismen lange Zeit unbekannt war.

Viel später wurden radioaktive Stoffe sowohl im zivilen Leben als auch im Militär eingesetzt. Derzeit haben alle entwickelten Länder ihre eigenen Atomwaffen und Atomkraftwerke, die es Ihnen ermöglichen, unabhängig von fossilen Brennstoffen oder natürlichen Ressourcen wie Wasser (wir sprechen von Wasserkraftwerken) viel Energie zu gewinnen.

TVEL ist…

Aber um einen Kernreaktor für die Stromerzeugung oder andere Zwecke zu bauen, muss man zuerst den geeigneten Brennstoff herstellen, denn natürliches Uran hat zwar Radioaktivität, aber seine Energie reicht nicht aus. Daher verwenden die meisten Reaktortypen Brennstoffe auf der Basis von angereichertem Uran, und zwar inwird wiederum in spezielle Geräte namens TVEL geladen. TVEL ist ein spezielles Gerät, das Teil eines Kernreaktors ist und Kernbrennstoff enthält. Wir werden ihr Design und ihre Brennstoffart genauer analysieren.

Design

Je nach Reaktortyp können einige Parameter der Brennelemente variieren, ihre allgemeine Konstruktion und ihr Geräteprinzip sind jedoch gleich. Vereinfacht ausgedrückt ist ein TVEL ein hohles Rohr aus einer Legierung von Zirkonium mit einigen anderen Metallen, in dem Pellets aus Urandioxid-Brennstoff eingebaut sind.

Treibstoff

Uran ist das am meisten "reisende" radioaktive Material; auf seiner Basis werden viele andere Isotope hergestellt, die sowohl in der Industrie als auch in Waffen verwendet werden. Seine Gewinnung unterscheidet sich nicht wesentlich von der Gewinnung von Kohle, und in seinem natürlichen, natürlichen Zustand ist es für den Menschen absolut sicher. Die Geschichten über Uranminen, in die lebenslange Gefangene geschickt werden, sind also nichts weiter als ein Mythos. Ein Mensch stirbt lieber an Sonnenlichtmangel und harter Arbeit im Bergwerk als an Strahlenkrankheit.

Uran abzubauen ist sehr einfach - Explosionen brechen das Gestein, danach wird es an die Oberfläche befördert, wo es sortiert und weiterverarbeitet wird. Der Prozess der Urananreicherung kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, aber in Russland wird dies mit Gaszentrifugen durchgeführt. Zunächst wird Uran in einen gasförmigen Zustand überführt, danach wird das Gas in Zentrifugen unter Einwirkung der Zentrifugalkraft abgeschieden unddie gewünschten Isotope werden getrennt. Danach werden sie in Urandioxid umgewandelt, zu Tabletten gepresst und in einen Brennstab geladen. Dies ist die gebräuchlichste Art, Brennstoff für Brennstoffzellen herzustellen.

Bewerbung

Die Anzahl der Brennstäbe in einem Reaktor hängt von seiner Größe, Art und Leistung ab. Nach der Herstellung werden sie in einen Reaktor geladen, wo die nukleare Zerfallsreaktion beginnt, wodurch eine starke Freisetzung einer großen Wärmemenge auftritt, die als Energiequelle dient. Auch die Reaktorleistung kann durch die Anzahl der Brennelemente im Arbeitsbereich gesteuert werden. Je nach Gebrauch werden sie von Zeit zu Zeit durch neue ersetzt, durch „frische“Urandioxid-Tabletten. Jetzt wissen wir also, was TVEL bedeutet, wie sie hergestellt werden und warum sie überhaupt benötigt werden. Allerdings benötigen nicht alle Kernreaktoren solche Elemente, und dies sind RTGs.

RTG

Ein thermoelektrischer Radioisotopengenerator ist ein Gerät, das im Prinzip Kernreaktoren ähnelt, aber ihr Prozess basiert nicht auf einer Kettenreaktion des Atomzerfalls, sondern auf Wärme. Einfach ausgedrückt handelt es sich um eine große Anlage, die mit radioaktivem Material viel Wärme erzeugt, die wiederum direkt in Strom umgewandelt wird. Im Gegensatz zu Kernreaktoren haben RTGs keine beweglichen Teile, sie sind zuverlässiger, kompakter und langlebiger. Aber gleichzeitig haben sie einen viel geringeren Wirkungsgrad.

Sie wurden hauptsächlich dort eingesetzt, wo es unmöglich ist, Energie auf andere Weise zu gewinnen, oder diese Methoden sehr schwierig sind. In den Jahren der UdSSR wurden RTGs an die Forschung geliefert undmeteorologische Stationen des Hohen Nordens, Leuchttürme an der Küste, Seebojen usw.

Aktuell ist ihre Lebensdauer abgelaufen, aber einige von ihnen verbleiben noch an ihren ursprünglichen Standorten und sind oft nicht einmal in irgendeiner Weise geschützt. Infolgedessen kommt es zum Beispiel zu Unfällen, Buntmetalljäger versuchten, mehrere solcher Anlagen zu demontieren und erhielten starke Strahlung, und in Georgien nutzten Anwohner sie als Wärmequellen und litten auch unter Strahlenkrankheit.

Nun kennen wir also den Aufbau von Brennelementen und deren Definition. TVEL sind wichtige Bestandteile des Reaktors, ohne die ein Betrieb nicht möglich ist.