История искусства Экология энергетики Инженерная графика и машиностроительное черчение Математика решение задач и примеров Курс лекций по физике и электротехнике
Топливо для ядерных реакторов Урановый цикл Уран-ториевый цикл Уран-плутонивый цикл оружейный плутоний Торий-плутонивый цикл Добыча урановой руды Обогащение урана Временное хранение ОЯТ Транспортировка радиоактивных веществ Твэлы

Важной характеристикой топливного цикла является энергонапряженность активной зоны. Увеличение энергонапряженности при постоянном ядерном соотношении рс / рм и продолжительности приводит к уменьшению количества ежегодно перерабатываемого ядерного топлива, а также размеров активной зоны и капитальных затрат, но повышает температуру ядерного топлива и затраты энергии на прокачку теплоносителя.

Таким образом, после обогащения 15% от первоначального количества представляет собой обогащенный уран, содержащий 3.5% изотопа 235U. Методы обогащения основаны на использовании малой разности в массах атомов 235U и 238U. Большинство существующих установок используют процесс газообразной диффузии, при котором газообразный UF6 пропускается через длинный ряд мембранных барьеров, которые позволяют молекулам, содержащим U, преодолевать их быстрее чем, молекулам, содержащим U. Современные заводы используют высокооборотные центрифуги для разделения молекул, содержащих эти два изотопа. Обогащенный уран далее поступает на завод по изготовлению тепловыделяющих элементов. UF6 преобразовывается в двуокись урана, керамический материал, и формируется в малые цилиндрические таблетки, приблизительно 2 см по высоте и 1.5 см в диаметре. Эти таблетки помещаются в специальные трубки, изготовленные из нержавеющей стали (или из сплава циркония), длиной 4 метра и называются тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ). Трубки собирают в связки, площадью, приблизительно, 30 кв. см, которые и образуют, так называемые, реакторные топливные сборки. В реактор мощностью в 1000 МВт погружают, примерно, 75 тонн топлива в таких сборках. В реакторе топливо остается в реакторе в течение трех лет. Кроме теплоты, выделяемой при реакции расщепления U, реактор  производит расщепляющийся плутоний /239т-» \ ( Pu), который накапливается в топливных элементах.

Рис. 2 Закрытый ядерный топливный цикл. А) Блок-схема замкнутого ЯТЦ (РТ-2 - завод по переработке твэлов любых реакторов, который собираются построить в России, ОТСВ - отработанные тепловыделяющие сборки)

По истечению примерно трех лет, содержание продуктов деления и других материалов, поглощающих нейтроны, возрастает настолько, что цепная реакция деления замедляется. Отработанные топливные сборки в этом случае удаляют и заменяют новыми. Одну третью часть топлива заменяют каждый год. После удаления из реактора, отработанное ядерное топливо (ОЯТ) сохраняет радиоактивность и выделяет тепло. Поэтому в течение некоторого времени такое топливо выдерживают в бассейнах под водой для отвода теплоты и защиты от ионизирующего
излучения. Следующим шагом может быть переработка отработанного ядерного топлива для закрытия топливного цикла или окончательное захоронение - открытый топливный цикл. Хранение отработанного ядерного топлива первоначально осуществляется непосредственно в реакторном отделении. Затем оно может быть перемещено в другое место, например, на специальные склады «сухого хранения».

Реакторы деления неизбежно высокорадиоактивны, их топливный цикл радиационно опасен, и значительная часть радиоактивных отходов ( активностью - 1 ГКи в момент перегрузки топлива в реакторах тепловой мощностью 1 ГВт) требует глубинного захоронения на тысячи лет
Ядерные топливные циклы производство топлива для ядерных реакторов