Make your own free website on Tripod.com

NUKLEARNO GORIVO

Nuklearno gorivo, materija koja podlije`e fisionoj ili fuzionoj lan~anoj reakciji pritom osloba|a energiju atomske jezgre. Zasad se me|utim u tehni~ke svrhe koristi samo energija fisije. U prirodi postoji samo jedan element - uran - koji spontano podlije`e fisionoj lan~anoj reakciji. Uran se sastoji od izotopa U-234, U-235 i U-238, od kojih se samo izotop U-235 mo`e iskoristiti za fisionu lan~anu reakciju. U~e{}e izotopa U-235 u prirodnom uranu iznosi oko 0,712%; ostatak tvori izotop U-238, jer je udio izotopa U-234 prakti~ki bezna~ajan. Procenat u~e{}a U-235 mogu}e je umjetno pove}ati (tako dobiveno nuklearno gorivo naziva se oboga}eno gorivo), ali taj je proces veoma skup. Umjetnim putem, pomo}u neutronskog ozra~ivanja, mogu se proizvesti jo{ dva izotopa prikladna za fisionu lan~anu reakciju i to iz U-238 izotop plutonija Pu-239, a iz Th-232 izotop U-233.

Mogu}nost energetskog iskori{tenja nuklearnog goriva ovisi o vremenu ozra~ivanja goriva, a izra`ava se tehini~kom jedinicom megavat-dan (1MWd=24 000 kWh). Teoretska energetska vrijednost 1 g izotopa U-235 iznosi oko 1MWd. Ta je vrijednost pribli`no jednaka i za Pu-239 i U-233. Budu}i da je izotop U-238 preko Pu-239 prikladan za fisionu lan~anu reakciju teoretski bi bilo moguce iskoristiti cjelokupni uran kao gorivo. Me|utim prakti~na granica iskoristivosti nuklearnog goriva kre}e se zasada u prosjeku od 0,003 do 0,01 MWd/g goriva ({to ovisi o izabranoj vrsti goriva, stupnju oboga}enja i o moderatoru), tj. najvi{e 1% njegove ukupne kalori~ne mo}i.

Ograni~enje iskoristivosti goriva uvjetovano je uglavnom slijede}im pojavama: zatrovanjem goriva (fisioni produkti gomilaju se u gorivu kao vanredno jaki apsorberi neutrona pa se s vremenom dovode do prekida lan~ane reakcije); tehnolo{kim o{te}enjima gorivog materijala (cijepanje jezgri i intenzivno razorno bombardiranje neutronima uzrokuje promjene u kristalnoj re{etki materijala); o{te}enjima ostalih materijala u jezgri reaktora uslijed intenzivnog ozra~ivanja, korozije i sl.

Nuklearno gorivo, koje se ugra|uje u reaktore, izvodi se u raznim oblicima, npr. kao cijevi, plo~e, `ice i sl., na bazi metalnog urana i njegovih legura, i u raznim drugim oblicima na bazi oksida, karbida i sl. Metalni uran podnosi temperaturu do najvi{e oko 660 st.C, pri kojoj temperaturi nastaje prekristalizacija, {to mo`e dovesti i do razaranja gorivog elementa, dok goriva na bazi oksida podnose temperaturu i do

2000 st.C, a na bazi keramike (cermeta) jo{ i vi{e. Zasad se jo{ uvijek kao nuklearno gorivo primjenjuje najvi{e metalni uran i uranov oksid. Gorivi elementi se sklapaju u sve`njeve, koji mogu obuhvatiti i po 100 pojedina~nih, a ugra|uju se u reaktorsku jezgru kao sekcije.

Nuklearno gorivo, obla`e se za{titnom ko{uljicom, da bi se sprije~ilo izbijanje fisionih produkata, korozija i rasipanje goriva. U tu svrhu upotrebljavaju se legure aluminija, nerdajuci ~elik, grafit i dr., ve} prema tipu reaktora.

Va`nost nuklearnog goriva za privredu mo`e se sagledati kroz energetski ekvivalent, odnosno kroz koli~inu uobi~ajenih goriva, koja daju jednaku energiju. U praksi 1t nuklearnog goriva (prirodni uran) zamjenjuje oko 6000 t teku}eg goriva ili oko 75.000 t lignita.