Meta n-nies jaħsbu dwar l-impjanti tal-enerġija nukleari, l-ewwel ħsibijiet tagħhom ħafna drabi jduru għal strutturi massivi bħal reċipjenti ta 'konteniment, tankijiet ta' pressjoni tar-reattur, u ġeneraturi tal-fwar. Madankollu, il-komponenti tassew kritiċi huma fil-fatt dawk il-"vireg żgħar" bla preżunzjoni li jinsabu fil-fond fil-qalba tar-reattur.
Dawn l-oġġetti huma magħrufa bħala vireg tal-fjuwil nukleari. Kull virga tkejjel biss madwar tlieta sa erba' metri fit-tul-bejn il-ħxuna ta' subgħajha umana. Madankollu, waħda waħda minn dawn il-vireg li ma jidhrux tiġġenera biżżejjed enerġija biex tħaddem dar medja għal għexieren ta 'snin.
L-Impjant tal-Enerġija Nukleari ta’ Rostov tar-Russja jibda jittestja Assemblaġġi Avvanzati tal-Fjuwil
Il-Fjuwil Nukleari Ma jistax Jintuża Dritt mill-Art
Ħafna nies jassumu li l-fjuwil nukleari huwa bħall-faħam-xi ħaġa li tista' titħaffer mill-art u tinħaraq immedjatament. Dan assolutament mhuwiex il-każ.
Il-mineral tal-uranju naturali fih primarjament żewġ iżotopi: Uranju-238 u Uranju-235. L-iżotopu li kapaċi jgħaddi minn fissjoni nukleari huwa l-Uranju-235; madankollu, jammonta għal inqas minn 1% tal-uranju naturali. Il-bqija jikkonsisti kompletament f'Uranju-238, li ma jistax jintuża direttament bħala fjuwil.
Huwa simili ħafna li trid tiekol żerriegħa tal-ġirasol: jista 'jkollok borża sħiħa ta' żerriegħa, iżda ftit biss fihom qlub li jittieklu, filwaqt li l-bqija hija biss qoxra.
Konsegwentement, ladarba l-mineral tal-uranju jiġi estratt mill-minjiera, għandu jgħaddi minn serje kumplessa ta' proċessi: tgħaffiġ, tħin, lissija, estrazzjoni, preċipitazzjoni, arrikkiment, u aktar-l-ebda wieħed minnhom mhu kompiti sempliċi. L-istadju ta' arrikkiment, b'mod partikolari, jeħtieġ l-użu ta' ċentrifugi ta'-veloċità għolja biex jisseparaw l-Uranju-235 mill-Uranju-238-żewġ sustanzi li huma fiżikament kważi identiċi. Din hija teknoloġija sofistikata li ftit nazzjonijiet madwar id-dinja biss ħakmu bis-sħiħ.
L-Industrija tal-Uranju taċ-Ċina Tikseb Bidu qawwi għal Inizjattivi Ewlenin
Fjuwil għal Reatturi tal-Ilma Pressurizzati Tixbaħ "Lapsijiet tal-Enerġija"
Bħalissa, il-maġġoranza l-kbira tal-impjanti tal-enerġija nukleari madwar id-dinja jużaw Reatturi tal-Ilma Pressurizzati (PWRs). Il-fjuwil nukleari primarju użat f'dawn ir-reatturi huwa d-dijossidu tal-uranju.
Id-dijossidu tal-uranju huwa materjal taċ-ċeramika. Jiġi ppressat f'gerbub ċilindriċi żgħar-kull wieħed bejn wieħed u ieħor daqs pillola mediċinali, b'dijametru ta 'madwar ċentimetru wieħed u għoli li jaqbeż xi ftit ċentimetru. Dawn iċ-ċilindri żgħar huma magħrufa bħala "pellets" tal-fjuwil nukleari.
Metodu u Proċess għall-Preparazzjoni tad-Diossidu tal-Uranju
Dawn il-gerbub imbagħad jitgħabbew f'tubu tal-metall irqiq u tawwali. Dan it-tubu mhuwiex magħmul minn metall ordinarju, iżda pjuttost minn liga taż-żirkonju. Il-liga taż-żirkonju għandha proprjetà partikolarment notevoli: tassorbi ftit newtroni. Huwa essenzjali li n-newtroni jgħaddu mill-materjal tat-tubu b'assorbiment minimu sabiex ikunu jistgħu jolqtu l-Uranju-235 atomu, u b'hekk isostnu r-reazzjoni tal-fissjoni nukleari. Jekk minfloku jintuża materjal differenti-wieħed b'kapaċità qawwija għall-assorbiment tan-newtroni, ir-reattur ma jkunx jista' jaħdem.
Il-ħitan ta' dawn it-tubi tal-liga taż-żirkonju huma biss ftit minn għaxra ta' millimetru ħoxnin-irqaq, fil-fatt, minn karta tal-bank standard. Madankollu, iridu jifilħu l-kundizzjonijiet estremi fir-reattur: temperaturi li jaqbżu t-300 grad, pressjonijiet li jaqbżu l-100 atmosfera, u l-bumbardament bla waqfien u fit-tul tan-newtroni. Il-proċess tal-manifattura jitlob preċiżjoni tant straordinarja li, fi ħdan iċ-Ċina, in-numru ta 'intrapriżi kapaċi jeżegwitu jista' jingħadd fuq naħa waħda.
Virga waħda tal-fjuwil tikkonsisti f'mijiet ta' gerbub tal-fjuwil f'munzelli wieħed fuq ieħor.
Il-proċess tat-tagħbija jixbah lill-kamin tal-frott konfettura fuq skewer.
L-ewwel, il-gerbub tad-dijossidu tal-uranju jiddaħħlu wieħed wieħed fit-tubi tal-liga taż-żirkonju; tubu wieħed jista' jakkomoda madwar 300 gerbub. Il-gerbub ma jistgħux jitqiegħdu f'kuntatt dirett ma' xulxin; għandu jitħalla vojt żgħir bejniethom, peress li l-gerbub se jespandu matul ir-reazzjoni nukleari. It-truf tat-tubu mbagħad jiġu ssiġillati ermetikament b'tappijiet tat-tarf permezz tal-iwweldjar, u l-intern huwa mimli lura bil-gass tal-elju. Elju jippossjedi konduttività termali eċċellenti, li jiffaċilita t-trasferiment tas-sħana ġġenerata mill-gerbub minn ġewwa tat-tubu għall-ambjent ta 'barra.
B'dan il-mod, jitlesta virga waħda tal-fjuwil.
Madankollu, reattur nukleari jeħtieġ mhux biss vireg tal-fjuwil wieħed jew tnejn-u lanqas mija jew mitejn. Jekk tieħu bħala eżempju Reattur tal-Ilma Pressurizzat (PWR) domestiku tipiku ta' miljun-kilowatt-, il-qalba tar-reattur trid tospita bejn 40,000 u 50,000 vireg tal-fjuwil.
Huwa loġistikament impossibbli li tiddaħħal 40,000 sa 50,000 vireg individwalment; metodu bħal dan jieħu wisq ħin-u jipprekludi l-iffissar strutturali xieraq. Konsegwentement, fil-prattika tal-inġinerija, dawn il-vireg huma mmuntati f'"assemblaġġi tal-fjuwil."
Assemblaġġ tal-fjuwil tipikament jieħu l-forma li ġejja: mazz ta' aktar minn 200 vireg tal-fjuwil huwa marbut flimkien-li jinkorpora pjanċi tat-tarf ta' fuq u t'isfel kif ukoll gradilji ta' l-ispazjar-biex jiffurmaw mazz pulit u rettilineari. Il-grilji tal-ispazjar huma komponenti partikolarment kritiċi; jankraw b'mod sod il-vireg ta 'aktar minn 200 fil-pożizzjonijiet preċiżi u magħżula tagħhom filwaqt li jżommu lakuni minuti bejn il-vireg biex jiżguraw il-fluss bla xkiel ta' ilma li jkessaħ.
Qalba waħda ta' reattur tipikament takkomoda aktar minn 150 assemblaġġ ta' fjuwil bħal dan.
Riċerka u Analiżi ta 'Simulazzjoni ta' Ilbes Fretting f'Assemblaġġi tal-Fjuwil
Preċiżjoni tal-Manifattura bl-istess mod mal-Istandards Aerospazjali
Ħafna nies jassumu li l-fabbrikazzjoni tal-fjuwil nukleari ma tinvolvi xejn aktar minn sempliċi makkinar u assemblaġġ; fir-realtà, madankollu, ir-rekwiżiti ta 'preċiżjoni huma xokkanti għolja.
Ikkunsidra l-grilji tal-ispazjar, pereżempju: għandhom eluf ta 'molol u sporġenzi, li t-tolleranza dimensjonali ta' kull wieħed minnhom trid tkun ikkontrollata fil-kobor tal-ħxuna ta 'xagħar uman. Kieku kien ftit off, il-forzi ta 'appoġġ fuq il-vireg tal-fjuwil kienu jkunu irregolari; matul il-kors ta' operazzjoni fit-tul-, dan seta' wassal għal deformazzjoni u vibrazzjoni.
Imbagħad hemm il-kwistjoni tal-kontroll tad-densità tal-gerbub tal-fjuwil. Il-gerbub tad-dijossidu ta' l-uranju għandhom jiġu ppressati għal densità suffiċjenti-għalhekk mhux *dens* wisq. Jekk id-densità hija baxxa wisq, l-effiċjenza tar-reazzjoni nukleari tbati; jekk ikun għoli wisq, ma jkunx hemm spazju biżżejjed għall-espansjoni taħt irradjazzjoni, li tista 'tikkawża li l-kisi jinqasam. Din il-firxa "id-dritt" hija estremament dejqa, li teħtieġ proċessi ta 'manifattura maturi ħafna biex tiġi żgurata produzzjoni stabbli.
**L-Akbar Linja ta' Produzzjoni tan-Nazzjon tagħna għal Assemblaġġi ta' Fjuwil ta' Reatturi tal-Ilma Pressurizzat: Fejn Tgħaddi l-Passjoni tal-Era**
Mill-perspettiva ta' manifattura avvanzata, il-fabbrikazzjoni tal-fjuwil nukleari hija, essenzjalment, integrazzjoni ta'-livell għoli ta' dixxiplini multipli. Il-metallurġija tat-trab, il-magni ta' preċiżjoni, l-iwweldjar speċjalizzat, l-ittestjar mhux-distruttiv-kull stadju individwali jirrappreżenta l-quċċata tal-eċċellenza teknoloġika.
**Fejn imur il-fjuwil użat?**
Il-fjuwil nukleari tipikament jibqa' f'reattur għal tlieta sa ħames ċikli, b'kull ċiklu jdum madwar tmintax-il xahar. Matul dan il-perjodu, l-Uranju-235 jiġi kkunsmat gradwalment, filwaqt li nuklidi ġodda, bħall-Plutonju-239, jiġu ġġenerati fl-istess ħin. Ladarba l-potenzjal tal-enerġija jkun ġie eżawrit fil-biċċa l-kbira, dan il-fjuwil isir dak li hu magħruf bħala "fjuwil użat."
Il-fjuwil użat mhuwiex skart. Għadu fih Uranju-235 mhux maħruq kif ukoll Plutonju-239 iġġenerat ġdid - it-tnejn li huma riżorsi nukleari ta' valur. Internazzjonalment, xi nazzjonijiet jidħlu fl-ipproċessar mill-ġdid biex jirkupraw u jerġgħu jużaw dawn il-materjali. Pajjiżna qed isegwi wkoll approċċ ta’ “ċiklu magħluq”: estrazzjoni tal-komponenti utli mill-fjuwil użat biex jiffabbrika assemblaġġi ġodda tal-fjuwil.
**Btieti tat-Trasport tal-Fjuwil Użat Prodotti Domestikament Issettjati biex Jkissru Monopolju Barrani: Il-Prototip jgħaddi mill-Ittestjar tal-Aċċettazzjoni u huwa Lest għall-Produzzjoni tal-Massa**
**Mistoqsija ta' min wieħed jaħseb**
Waqt li nikteb dan, iseħħ lili ħsieb: id-domanda globali għal fjuwil nukleari ġdid tammonta għal għexieren ta 'eluf ta' tunnellati fis-sena; madankollu, meta niġu għall-komponenti tal-qalba-bħal tubi ta' liga taż-żirkonju ta'-preċiżjoni għolja u-grids tal-ispazjar ta' prestazzjoni għolja-ftit nazzjonijiet biss għandhom il-kapaċità li jimmanifatturawhom.
Matul l-aħħar ftit snin, il-kapaċitajiet domestiċi tagħna avvanzaw malajr; aħna għamilna tranżizzjoni milli niddependu għal kollox fuq l-importazzjonijiet biex inkunu nistgħu nimanifatturaw il-maġġoranza ta 'dawn il-komponenti aħna stess. Madankollu, għal ċerti gradi speċifiċi ta' ligi taż-żirkonju-kif ukoll għal ċerti tipi ta' tagħmir ta' spezzjoni-għadna nsibu li għandna bżonn niksbuhom minn barra.
Dejjem emmint li, fil-qasam tal-fabbrikazzjoni tal-fjuwil nukleari, id-determinant aħħari tas-suċċess huwa l-pedament sottostanti ta 'nazzjon fl-industriji bażiċi. Mingħajr tekniki superjuri tal-metallurġija tat-trab, il-kwalità tal-gerbub tal-fjuwil ma tistax tiġi elevata; mingħajr kapaċitajiet ta' magni ta'-preċiżjoni għolja, il-grilji tal-ippożizzjonar ma jistgħux jilħqu l-istandards meħtieġa; u mingħajr sistema rigoruża ta 'ġestjoni tal-kwalità, il-komponenti lanqas biss jistgħu jiġu kklerjati għall-installazzjoni f'reattur nukleari.
Fl-aħħar mill-aħħar, il-kompetittività ewlenija tal-manifattura avvanzata tinsab mhux biss fil-kapaċità li tipproduċi komponent speċifiku, iżda pjuttost fil-kapaċità li tintegra bis-sħiħ il-katina industrijali kollha u tiżgura l-operat stabbli u affidabbli tagħha.
