Виды, добыча, как работает
Впервые энергию атома в мирных целях попробовали использовать в СССР. И им удалось!
А как вообще там чего делается? Легкий экскурс по теме и факты
Виды ядерного топлива
Сначала в качестве топлива для атомных реакторов использовали металлический уран.
Вообще первые реакторы создавались без тех знаний, которые есть у науки сейчас. В этом плане, металлический уран был опасным вариантом - если внутри реактора вдруг что-то пойдет не так, на решение проблемы закладывалось 30 секунд. Дальше, реакция становиться неуправляемой, такая ситуация может привести к серьезным повреждениям оболочек стержня, корпуса, а затем утечкам.
Сейчас используют разное топливо и постоянно ищут новые варианты. Чаще всего используют фторид урана, он дает время реакции около 45 секунд. Другие виды топлива, плутоний или торий, кажутся перспективными, но обладают своими уникальными параметрами, под которые нужна новые конструкционные материалы. Кстати, чтобы варианты пробовать, существуют специальные исследовательские реакторы.
У всех вариантов есть свои минусы плюсы. Что-то сильно корродирует, что-то сильно взаимодействует с оболочкой. Или наоборот. Например, торий устойчив к радиоактивному распуханию, он не выворачивается и не "пухнет".
Как добывают
Уран - рассеянный элемент. И торий, и плутоний. Это значит, что они не лежат кусками в земле, а распределены в маленьких концентрациях в толще земли, во всех объектах на планете.
Но чтобы уран заработал, нам все таки нужно положить "кусок" в реактор.
Поэтому в месторождениях, где урана содержится побольше, достают руду, в которой очень много разных элементов. Ее прогоняют через большую химическую цепочку, чтобы выделить только один элемент или соединение. Так, из тонны руды получают только несколько килограммов урана.
Как ядерное топливо работает
Ядерное топливо помещают в оболочку, эта система называется стержнем. Стержни с ядерным топливом помещают в реактор - огромную чашку с толстыми специальными стенками с крышкой. Запускают тепловые нейтрончики, которые проникают сквозь оболочку, ударяются об атомы ядерного топлива и запускают реакцию распада. При распаде атом делится и высвобождает энергию и нейтроны. Эти нейтроны очень быстрые, у низ большая энергия, и они не могут снова вступить в реакцию, пока не будут замедлены специальным материалом - замедлителем. Чаще всего замедлителем является графит, тяжелая вода. Замедленные нейтроны уже с более низкой энергией опять могут вступать в реакцию. Так, реакция замыкается и она называется цепной ядерной реакцией.
Энергия греет воду, она превращается в пар, и пар, в свою очередь, под огромным давлением, вращает турбину, которая вырабатывает электроэнергию.
Так как атомы в ядерном топливе беспрерывно делятся, то продукты деления накапливаются, происходит постепенное разрушение оболочки, распухание топлива и такой стержень со временем заменяют. Стержни снятые с эксплуатации называют отработанными, их хранят, чтобы снизить радиоактивность, а затем захоранивают.