Ядерное топливо

Ядерное топливо - вещество, которое используется в ядерных реакторах для осуществления цепной ядерной реакции деления.

Оно существенно отличается от других видов топлива:

• ядерное топливо гораздо сложнее в применении;
• требует множества специальных технических и организационных мер при его использовании;
• необходима высокая квалификация персонала.

Добыча топлива для ядерных реакторов осуществляется 3^мя основными способами:

• открытая разработка - применяется в случае, если залежи ископаемого залегают недалеко от поверхности земли;
• шахтный тип разработки - если залежи находятся на большой глубине;
• скважинно - подземное выщелачивание (СПВ) - химический процесс, который проводится под землей при помощи доставляемых реактивов, с экономической точки зрения он является самым выгодным из номенклатуры промышленных методов:
• бурится 1 скважина, в которую закачивается реактив;
• бурится несколько скважин, из которых откачивается раствор вместе с ураном;
• уран извлекается из раствора, а остаток пополняют новой порцией реагента, после чего снова закачивают в недра: система работает практически в замкнутом цикле. 1
• среди преимуществ СПВ: отсутствие изменения геологического состояния недр, из-за отсутствия выемки горнорудной массы; нет нарушения земной поверхности, радиоактивность рудного тела остается под землей,
• для СПВ не подходят низкопроницаемые коллекторы, поскольку через сланцевые породы сложно прокачивать растворы.

Ядерное топливо делится на 2 вида:

• природное урановое, содержащее делящиеся ядра 235U, а также сырье 238U, способное при захвате нейтрона образовывать плутоний 239Pu;
• вторичное топливо, которое не встречается в природе, в т. ч. 239Pu, получаемый из топлива 1^го вида, а также изотопы 233U, образующиеся при захвате нейтронов ядрами тория 232Th.

По химическому составу, ядерное топливо может быть:

• металлическим, включая сплавы;
• оксидным (например, UO2);
• карбидным (например, PuC1-x);
• нитридным;
• смешанным (PuO₂ + UO₂).

Ядерное топливо используется в ядерных реакторах, где оно обычно располагается в герметично закрытых тепловыделяющих элементах (ТВЭЛ) в виде таблеток размером в несколько сантиметров.
Высокими теплопроводностью и механическими свойствами обладает дисперсионное топливо, в котором мелкие частицы UC, PuO₂, UO₂ и других соединений урана и плутония размещают гетерогенно в металлической матрице из алюминия, молибдена, нержавеющей стали и др.
Материал матрицы и определяет радиационную стойкость и теплопроводность дисперсионного топлива.
Например, дисперсионное топливо 1^й АЭС состояло из частиц сплава урана с 9% молибдена, залитых магнием.