Изготовление топлива для АЭС

В качестве материала для ядерного топлива на АЭС с реакторами типа ВВЭР и РБМК используется спечённая двуокись урана , которая имеет более высокую температуру плавления по сравнению с металлическим ураном (см. п. 3.2), химическую устойчивость, совместимость с различными конструкционными материалами, в том числе с циркониевыми сплавами. В то же время топливные таблетки из как керамическое вещество имеют низкую теплопроводность, которая сильно уменьшается с ростом температуры.

Обогащенный уран поступает с разделительных заводов в виде газообразного и проходит стадию превращения (конверсии) в порошок , например, путем осаждения при пропускании через водный раствор карбоната аммония с последующим прокаливанием получившегося при этом осадка.

Топливные таблетки получают прессованием порошка при высоких давлениях в металлических пресс-формах и спеканием при температуре 1600–1700 °С и размещают в трубчатых оболочках твэлов.

В качестве конструкционного материала оболочек тепловыделяющих элементов в реакторах на тепловых нейтронах в настоящее время используются сплавы на основе циркония (1,5 % ниобия Nb, остальное – цирконий Zr). Они имеют незначительное вредное поглощение нейтронов (по сравнению, например, с нержавеющей сталью), но выдерживают температуру не более 350 °С (нержавеющая сталь – до 600–650 °С), что накладывает ограничения на параметры паротурбинных установок АЭС.

Твэлы собираются в кассеты и тепловыделяющие сборки (ТВС), которые после контрольных стендовых испытаний транспортируются на АЭС, где хранятся до загрузки в активную зону реактора.