Nuklearno gorivo – razlika između verzija

Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
Nova stranica: '''Nuklearno gorivo''' je materijal koji sadrži atomske jezgre nekih teških kemijskih elemenata kojima se mogu ostvariti nuklearni procesi za oslobađanje energije. ...
 
Kolega2357 (razgovor | doprinos)
m robot kozmetičke promjene
Red 4:
 
Većina nuklarnih goriva sadrže teške [[Fisija|fisijske]] elemente koji uzrokuju [[Nuklearna lančana reakcija|lančanu reakciju]] nuklearne [[Fisija|fisije]] u nuklarnom reaktoru.
U najčešća nuklearna goriva ubrajaju se tri [[Fisilni materijali |fisilna materijala]] : uranij-235 (<sup>235</sup>U), [[plutonij]]-239 (<sup>239</sup>Pu) i uranij-233 (<sup>233</sup>U). Samo jedan od njih nađen je u prirodi više nego u tragovima, a to je [[izotop]] <sup>235</sup>U. On čini samo oko 0,7% prirodnog elementa uranija, stoga se taj materijal zove prirodno ili primarno nuklearno [[gorivo]]. Druga dva nuklarna goriva, <sup>239</sup>Pu i <sup>233</sup>U, dobivaju se u nuklearnim reaktorima. Bombardiranjem [[Neutroni|neutronima]] od <sup>238</sup>U nastaje <sup>239</sup>Pu, a od <sup>232</sup>Th nastaje <sup>233</sup>U - to su sekundarna nuklearna goriva, a <sup>238</sup>U i <sup>232</sup>Th od kojih nastaju ta sekundarna goriva nazivaju se oplodnim materijalima.
Izvorni materijali za nuklearno gorivo, uranij i [[torij]], široko su rasprostranjeni u Zemljinoj kori te su veliki energetski potencijali. Njihova ukupna količina do dubine od oko 5km procjenjena je na približno 12•10<sup>12</sup>t. Najveći dio tih elemenata rijetko se susreće u koncentracijama ekonomičnim za eksploataciju, međutim, moguće je iz umjereno siromašnih [[ruda]], sa sadržajem od oko 0,1% uranija, dobiti 20 do 30•10<sup>6</sup>t uranija i nekoliko milijuna tona torija. Oni imaju više od deset puta veći energetski potencijal nego sve postojeće zalihe [[Fosilna goriva|fosilnih goriva]] ([[ugljen]], [[nafta]], [[plin]]).
 
Red 11:
 
=== Oksidna goriva ===
==== UOX ====
Iako vrsta keramičkog materijala, promatra se posebno. Sinteriziran [[uranijev dioksid]] najčešće se upotrebljava kao nuklearno gorivo u energetskim nuklearnim rekatorima. Za izradu gorivnih elemenata prah uranijevog dioksida komprimira se u oblik tableta i sinterira sinterira na visokim temperaturama, obično u atmosferi [[vodik|vodika]]a. Uranijev dioksid ima znatnih prednosti u odnosu na metalni uranij:
* može se upotrijebiti na visokim radnim temperaturama,
* otporan je na [[Radijacija|radijacijska]] oštećenja,
* otporniji je na [[Korozija|koroziju]],
* u normalnim uvjetima rada reaktora ne reagira s materijalima od kojih se pravi košuljica gorivog elementa,
* ne reagira s vodom.
Nedostatak mu je, međutim, što ima malu toplinsku vodljivost i relativno malu gustoću u odnosu na metalni uranij.
 
==== MOX ====
Zbog promjene kristalne strukture na dosta niskim temperaturama metalni [[plutonij]] ne upotrebljava se kao nuklearno gorivo, već njegove [[Legura|legure]] ili [[oksidi]]. Obično se upotrebljava sinterirana smjesa uranijeva i plutonijeva dioksida. Posebnu teškoću predstavlja opasnost da se tijekom izrade gorivih elemenata ne stvori kritična masa već s malom količinom plutonija. Zbog emisije jakog [[Zračenje|α-zračenja]], u plutoniju se stalno stvara toplinska energija.
Torij se kao oplodni materijal upotrebljava slično kao <sup>238</sup>U. Torij se obično kombinira s uranijom u obliku čvrste smjese njihovih dioksida ili dikarbida.
 
=== Metalna goriva ===
Čisti metalni uranij rijetko se upotrebljava kao nuklearno gorivo usprokos svojim dobrim osobinama (npr. toplinska vodljivost), jer pri zagrijavanju na dosta niskoj temperaturi mijenja kristalnu strukturu, a time fizička i mehanička svojstva. Legiranjem uranija s drugim metalima: [[Niobij|niobijem]], [[Molibden|molibdenom]], [[Cirkonij|cirkonijem]], [[aluminij|aluminijem]]em i drugima, mogu se poboljšati osobine metalnog uranija kao nuklearnog goriva, ali ne toliko da bi se mogao svrstati u šire upotrebljavana goriva.
 
=== Keramička goriva ===
Keramička goriva imaju bolju toplinsku vodljivost od oksidnih, no sklonija su naticanju uslijed fisijskih produkata, te se o njihovom ponašanju manje zna.
Najčešća su takva goriva [[uranijev karbid]] (UC) i [[uranijev nitrid]] (UN) koji primjenjuje [[NASA]].
 
=== Tekuća goriva ===
==== Taline soli ====
U ovom tipu goriva, fisijski materijal otopljen je u talini neke soli koja služa kao hladilo. Najčešće se radi o fluoridima.
 
==== Otopine soli ====
Gorivo je vodena otopina [[uranilov sulfat|uranilovog sulfata]] ili neke druge soli uranija. Ovaj tip goriva nije se koristio u reaktorima velike snage. Prednost mu je dobra iskoristivost [[neutrona]], a nedostatak najlakša disperzija u slučaju nezgode.