Уранове паливо

Уранове ядерне паливо отримують переробкою руди. Процес відбувається у декілька етапів:

• Для бідних родовищ: У сучасній промисловості через відсутність багатих уранових руд (винятки становлять канадські родовища незгоди, де концентрація урану доходить до 30 % і австралійських з вмістом урану до 3 %) використовується спосіб підземного вилуження руди. Це виключає дорогий видобуток руди. Попередня підготовка йде безпосередньо під землею. Через закачні труби під землю над родовищем закачується сірчана кислота, іноді з додаванням солей тривалентного заліза (для окислення урану U(IV) до U(VI)), хоча руди часто містять залізо і пиролюзит, які полегшують окислення. Через відкачні труби спеціальними насосами розчин сірчаної кислоти з ураном піднімається на поверхню. Далі він безпосередньо поступає на сорбційне, гідрометалургійне витягання і одночасна концентрування урану.

• Для рудних родовищ: використовують збагачення руди і радіометричне збагачення руди.

• Гідрометалургійна переробка — дроблення, вилуговування, сорбційне або екстракційне витягання урану з отриманням очищеного закису-окислу урану U₃O₈ або діураната натрію Na₂U₂O₇ або діураната амонія.

• Перевод урану з оксиду в тетрафторид UF₄, або з оксидів безпосередньо для отримання гексафторида UF₆, який використовується для збагачення урану по ізотопу 235.

• Збагачення методами газової термодифузії або центрифугуванням (Розділення ізотопів) UF₆, збагачений по 235 ізотопу переводять в двоокис UO₂, з якого виготовляють «пігулки» ТВЕЛів або отримують інші сполуки урану з цією ж метою.

Торієве паливо

Торій в наш час як сировина для виробництва ядерного палива не застосовується через такі причини:

1. Запаси урану досить великі;

2. Витягання торія складніше і дорожче через відсутність багатих родовищ;

3. Утворення ²³²U, який, у свою чергу, утворює γ-активні ядра ²¹²Bi, ²⁰⁸Te, що утрудняють виробництво ТВЕЛів;

4. Переробка опромінених торієвих ТВЕЛів складніша і дорожча за переробку уранових.

Плутонієве паливо

Плутонієве ядерне паливо в наш час також не застосовується, що пов'язане з його украй складною хімією. За багаторічну історію атомної промисловості неодноразово робилися спроби використання плутонію як у вигляді чистих з'єднань, так і в суміші із сполуками урану, проте успіхом вони не увінчалися. Паливо дляАЕС, що містить плутоній, називається MOX-паливо. Застосування його в реакторах ВВЕР недоцільно через зменшення приблизно в 2 рази періоду розгону^[1], на що не розраховані штатні системи управління реактором.

1. ↑ Період розгону реактора — час, за який потужність ядерного реактора змінюється в E (2,7.) разів.

Регенерація. При роботі ядерного реактора, паливо вигоряє не повністю, має місце процес відтворення окремих ізотопів (Pu). У зв'язку з цим, відпрацьовані ТВЕЛи направляють на переробку для регенерації палива і повторного його використання.

В даний час для цих цілей найширше застосовується пюрекс-процес (Plutonium and Uranium Recovery by EXtraction), суть якого полягає в наступному: ТВЕЛи розрізають на частини і розчиняють в азотній кислоті, далі розчин очищають від продуктів ділення і елементів оболонки, виділяють чисті з'єднання U і Pu. Потім, отриманий діоксид плутонію PuO₂ направляють на виготовлення нових сердечників, а уран або на виготовлення сердечників, або на збагачення ²³⁵U.

Переробка і регенерація високорадіоактивних речовин — складний і дорогий процес. ТВЕЛи після витягання з реакторів проходять витримку протягом декількох років (зазвичай 3—6) в спеціальних сховищах. Труднощі викликає також переробка і поховання відходів, непридатних до регенерації. Вартість всіх цих заходів надає істотний вплив на економічну ефективність атомних електростанцій

Електричний генератор 

Електричний генератор - пристрій, призначений для перетворення енергії механічного руху в енергію електричного струму, здебільшого використовуючи принцип електромагнітної індукції. Електричний генератор є електричною машиною з функцією, протилежною функції електродвигуна. Роль джерела механічної енергії для генератора можуть виконувати парова машина чипарова турбіна, потік води, що обертає колесо, вітер, двигун внутрішнього згорання або навіть сила людини.

Типи Генераторів. Генератори поділяються на генератори змінного струму й генератори постійного струму. Більшість генераторів використовує механічну енергію обертання. На відміну від них магнітогідродинамічні генераторивикористовують пряме розділення зарядів в потоці гарячого газу крізь магнітне поле, а тому не мають в своїй будові

Генератор змінного струму — система з нерухомого статора (складається із сталевого осердя та обмотки) і ротора (електромагніт із сталевим осердям), який обертається всередині нього.

Через два контактних кільця, до яких притиснуті ковзні контакти щітки, проводиться електричний струм. Електромагніт створює магнітне поле, яке обертається з кутовою швидкістю обертання ротора та збуджує в обмотці статора ЕРС індукції.

Щоб ротор обертався і створював магнітне поле, яке викликає у статорі ЕРС індукції, йому необхідно надавати енергію. Ротор обертається у електростанціях за допомогоюпари (ТЕС та АЕС) або гідротурбін (ГЕС).

Генера́тор пості́йного стру́му — електрична машина постійного струму (генератор), що перетворює механічну енергію на електричну. Дія генератора постійного струму ґрунтується на явищі електромагнітної індукції: збудженні змінної електрорушійної сили в обмотці ротора (якоря), при його обертанні в основному магнітному полі, створюваному обмоткою збудження на полюсах. Обмотка ротора з'єднана з колектором (механічним перетворювачем змінної ерс на постійну напругу), по пластинах якого ковзають контактні щітки, підключаючи обмотку до зовнішнього електричного кола. Розрізняють генератори постійного струму з незалежним збудженням (від стороннього джерела струму) і з залежним збудженням (самозбудженням), зумовленим залишковим магнетизмом у станині й полюсах. Потужність генераторів постійного струму — від кількох ват до десятків тисяч кіловат, напруга — від одиниць до сотень і тисяч вольт. ККД їх при повному навантаженні — від 0,7 (малопотужні генератори) до 0,96 — генератори великої потужності. Генератори постійного струму застосовують для живлення постійного струму електродвигунів, у зварювальних пристроях, електричних установках літаків, тепловозів, автомобілів, у пристроях автоматики (мікрогенератори постійного струму), для електролізу тощо.

Будова та принцип дії. Електричний генератор складається з двох частин: рухомої - ротора й нерухомої - статора. Одна з цих частин, індуктор, використовується для створення магнітного поля, на іншій, якорі, змонтовані обмотки, з яких знімається електричний струм. Для створення магнітного поля використовуються постійні магніти, або електромагніти. Згенерований великий струм зручніше знімати з нерухомої обмотки, тому в генераторах змінного струму магніти змонтовані здебільшого на роторах.

Автоматичний вимикач 

Автоматичний вимикач — це контактний комутаційний апарат, що спроможний вмикати, проводити та вимикати струм, коли електричне коло у нормальному стані, а також вмикати, проводити протягом певного встановленого часу і вимикати струм при певному аномальному стані електричного кола. Автоматичний вимикач призначений для нечастих вмикань, а також для захисту кабелів та кінцевих споживачів від перевантаження і короткого замикання.

Автоматичні вимикачі виконують одночасно функції захисту та управління. Незалежно від виконуваних функції автоматичні вимикачі поділяються за власним часом спрацьовування t_с, у (часу з моменту подачі команди до початку розмикання контактів) на:

• Нормальні (t_c = 0,02-0,1 с),

• Селективні (t_c, регулюється до 1 с)

• Швидкодіючі, що володіють струмообмежуючім ефектом (t_с, не більше 0,005 с).

• Автоматичний вимикач для монтажу на DIN-рейку конструктивно виконаний у діелектричному корпусі. Включення-відключення проводиться важелем (1 на малюнку), проводи приєднуються до гвинтових клем (2). Засувка (9) фіксує корпус вимикача на DIN-рейці і дозволяє при необхідності легко його зняти (для цього потрібно відтягнути засувку, вставивши викрутку в петлю засувки). Комутацію ланцюга здійснюють рухомий (3) і нерухомий (4) контакти. Рухомий контакт підпружинений, пружина забезпечує зусилля для швидкого розчеплення контактів. Механізм розчеплення приводиться в дію одним з двох розчеплювачів:

• Тепловий роз'єднувач являє собою біметалеву пластину (5), що нагрівається протікаючим струмом. При протіканні струму вище допустимого значення біметалічна пластина вигинається і приводить в дію механізм розчеплення. Час спрацьовування залежить від струму (часострумова характеристика) і може змінюватися від секунд до години. Мінімальний струм, при якому має спрацьовувати за час не більше 1 години (приI _n ≤ 63 А) або 2 годин (приI _n > 63 А). ГОСТ Р 50345-99, розділ 8.6.1. тепловий роз'єднувач, становить 1,45 від номінального струму запобіжника. Налаштування струму спрацьовування виконується в процесі виготовлення регулюючим гвинтом (6). На відміну від плавкого запобіжника, автоматичний вимикач готовий до наступного використання після охолодження пластини.

• Магнітний (миттєвий) роз'єднувач представляє собою соленоїд (7), рухомий сердечник якого також може приводити в дію механізм розчеплення. Струм, що проходить через запобіжник, тече по обмотці соленоїда і викликає втягування осердя при перевищенні заданого порогу. Миттєвий роз'єднувач, на відміну від теплового, спрацьовує дуже швидко (частки секунди), але при значно більшому перевищенні струму: в 2 ÷ 10 разів від номіналу, залежно від типу (автоматичні вимикачі поділяються на типи A, B, C і D залежно від чутливості миттєвого розчеплювача).

Під час розчеплення контактів може виникнути електрична дуга, тому контакти мають особливу форму і знаходяться поряд з дугогасною камерою (8).

ГОСТ 9098-78 — встановлює таку класифікацію автоматичних вимикачів

1. За родом струму головного ланцюга: постійного струму; змінного струму; постійного і змінного струму.

Номінальні струми головних ланцюгів вимикачів, призначених для роботи при температурі навколишнього повітря 40 ° C, повинні відповідати ГОСТ 6827. Номінальні струми для головних ланцюгів вимикача вибирають з ряду: 6,3; 10, 16, 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 А. Додатково можуть випускатися вимикачі на номінальні струми головних ланцюгів вимикачів: 1500; 3000; 3200 А.

Номінальні струми максимальних розщіплювачем струму вимикачів, призначених для роботи при температурі навколишнього повітря 40 ° C, повинні відповідати ГОСТ 6827. Допускаються номінальні струми максимальних розщіплювачем струму: 15; 45; 120; 150; 300; 320; 600; 1200; 1500; 3000; 3200 А

2. За кількістю полюсів головного ланцюга: однополюсні; двополюсні; триполюсні; чотириполюсним.

3. За наявністю струмообмеження: струмообмежуючі; струмонеобмежуючі.

4. За видами розчеплювача: з максимальним розчеплювачем струму; з незалежним розчеплювачем; з мінімальним або нульовим розчеплювачем напруги.

5. За характеристикою витримки часу розчеплювачем струму: без витримки часу; з витримкою часу, незалежною від струму; з витримкою часу, залежною від струму; з поєднанням зазначених характеристик.

6. За наявності вільних контактів («блок-контактів» для вторинних ланцюгів): з контактами; без контактів.

7. За способом приєднання зовнішніх провідників: з заднім приєднанням; з переднім приєднанням; з комбінованим приєднанням (верхні затискачі із заднім приєднанням, а нижні — з переднім приєднанням або навпаки); з універсальним приєднанням (переднім і заднім).

8. По виду приводу: з ручним; з моторним; з пружинним.

9. За наявністю і ступеня захисту вимикача від впливу навколишнього середовища та від дотику з частинами вимикача, що рухаються та (або) знаходяться під напругою, розташованими всередині оболонки відповідно до вимог ГОСТ 14255.