Видобувають уран двома основними способами:
1) Пряма видобуток в кар'єрах або шахтах, якщо дозволяє глибина залягання урану. З цим методом, сподіваюся, все зрозуміло.
2) Підземне вилуговування. Це коли на тому місці, де знайдено уран, буряться свердловини, в них закачується слабкий розчин сірчаної кислоти, а вже розчин взаємодіє з ураном, з'єднуючись з ним. Потім вийшла суміш відкачується наверх, на поверхню, і з неї хімічними методами виділяється уран.
Уявімо, ніби ми вже видобули на руднику уран і підготували його для подальших перетворень. На фото нижче - так званий "жовтий кек", U3O8. У бочці для подальшого перевезення.
Потім газ UF6 перетворюють назад в UO2, у вигляді порошку. Хімія, все-таки, дуже корисна наука і дозволяє нам творити такі дива.
Однак цей порошок в реактор так просто не засипати. Вірніше, засипати-то можна, але нічого доброго з цього не вийде. Його (порошок) треба привести до такого вигляду, щоб ми могли надовго, на роки, опустити його в реактор. При цьому саме пальне не повинно контактувати з теплоносієм і виходити за межі активної зони. І ще до всього цього паливо повинне витримувати дуже і дуже суворі тиску і температури, які виникнуть в ньому при роботі всередині реактора.
Забув, до речі, сказати що порошок теж не аби який - він повинен бути певних розмірів, щоб при спрессовиваніе і спіканні не утворювалося непотрібних порожнеч і тріщин. Спочатку з порошку роблять таблетки, шляхом спрессовиванія і довгого випікання (технологія дійсно непроста, якщо її порушити - паливні таблетки не будуть придатні до використання). Варіації таблеток покажу на фото нижче.
Отвори і виїмки на таблетках потрібні для компенсації теплового розширення і радіаційних Формозміна. У реакторі з часом таблетки пухнуть, вигинаються, змінюють розміри, і якщо нічого не передбачити - можуть зруйнуватися, а це погано.
Готові таблетки потім упаковують в металеві трубки (зі сталі, цирконію та його сплавів і інших металів). Трубки закривають з обох кінців і герметизують. Готова трубка з паливом називається ТВЕЛ - тепловиділяючих елемент.
Для різних реакторів потрібні твели різної конструкції і збагачення. ТВЕЛ РБМК, наприклад, довжиною 3.5 метра. Твели, до речі, бувають не тільки стрижневі. як на фото. Вони бувають пластинчасті, кільцеві, море різних видів і модифікацій.
Твели потім об'єднують в тепловиділяючі збірки - ТВС. ТВС реактора РБМК складається з 18 твелів і виглядає приблизно ось так:
ТВС реактора ВВЕР виглядає ось так:
Як видно, ТВС реактора ВВЕР складається з набагато більшої кількості твелів, ніж у РБМК.
Готове спецвиробів (ТВС) потім з дотриманням запобіжних заходів доставляється на АЕС. Навіщо обережності? Ядерне пальне, хоч поки і нерадіоактивних, дуже цінне, дороге, і при дуже недбалому поводженні здатне викликати багато проблем. Потім проводиться фінальний контроль стану ТВС і - завантаження в реактор. Все, уран пройшов довгий шлях від руди під землею до високотехнологічного пристрою всередині ядерного реактора. Тепер у нього інша доля - кілька років тужитися всередині реактора і виділяти дорогоцінне тепло, яке у нього буде забирати вода (або будь-який інший теплоносій).
