Tham quan nhà máy sản xuất nhiên liệu hạt nhân Novosibirsk
Thanh nhiên liệu (TNL) hạt nhân chứa nhiên liệu hạt nhân là một trong những thành phần chính trong vùng hoạt vùng hoạt của lò phản ứng hạt nhân. Phản ứng phân hạch hạt nhân ²³⁵U, ²³⁹Pu hay ²³³U (xảy ra trong các thanh nhiên liệu) tỏa ra một lượng nhiệt năng rất lớn. Lượng nhiệt năng này được dẫn ra khỏi vùng hoạt nhờ chất tải nhiệt. Thanh nhiên liệu được cấu tạo từ các viên nhiên liệu, vỏ bọc, nắp và chốt định vị. Cấu trúc của TNL phụ thuộc vào kiểu lò và nhiệm vụ cụ thể của từng lò phản ứng, chất tải nhiệt, chất làm chậm.... TNL phải đảm bảo được khả năng truyền nhiệt từ nhiên liệu hạt nhân sang chất tải nhiệt một cách ổn định và bền vững.
Đa số các lò phản ứng năng lượng công suất lớn hiện nay như VVER hay RBMK đều sử dụng TNL ở dạng ống kín hình trụ có đường kính từ 9,1—13,5 mm với chiều dài khoảng vài mét được lấp đầy bởi các viên nhiên liệu hạt nhân. Vỏ của các TNL này được sản xuất từ các hợp kim đặc biệt (như Zirconi hoặc thép không gỉ,...). Hàng chục TNL được ghép vào nhau một cách chặt chẽ và theo những cấu trúc nhất định tạo nên bó nhiên liệu. (Đối với VVER mỗi bó nhiên liệu (TVS) có 312 thanh nhiên liệu, và trong lò phản ứng có 163 bó như vậy - khoảng 18 triệu viên nhiên liệu)
Sản xuất thanh nhiên liệu cho nhà máy điện hạt nhân
Nhà máy Hóa chất Novosibirsk (Novosibirsk Chemical Concentrates Plant –NCCP) - một trong những nhà máy sản xuất nhiên liệu hạt nhân hàng đầu thế giới, cho các nhà máy điện hạt nhân và lò phản ứng nghiên cứu ở Nga và các nước khác. Đây cũng là nơi duy nhất ở Nga sản xuất được kim loại lithium và muối lithium. Nhà máy trực thuộc Công ty Nhiên liệu "TVEL", thuộc Tập đoàn năng lượng nguyên tử Nga "Rosatom".
Mặc dù thực tế là trong năm 2011, NCCP đã sản xuất và bán ra 70% lượng tiêu thụ toàn cầu của đồng vị lithium-7 (1300kg), các hoạt động chính của nhà máy vẫn là tạo ra nhiên liệu hạt nhân cho lò phản ứng điện hạt nhân và lò phản ứng nghiên cứu.
Khu vực sản xuất bột uranium dioxide (UO₂) bằng phương pháp thủy phân.
Vận chuyển container uranium hexafluoride
Phòng điều khiển quá trình sản xuất bột UO₂ tạo ra các viên nhiên liệu.
Khu vực sản xuất viên uranium - trong những khoang máy hình nón này có chứa bột uranium dioxide được pha trộn với các chất làm dẻo, giúp cho việc nén chặt viên nhiên liệu được tốt hơn.
Viên nhiên liệu trước khi được đem đi đốt cháy trong lò.
Những viên nhiên liệu sẽ được luyện ở nhiệt độ 1750⁰C, giải phóng lửa hydro trong hơn 20 giờ.
Khu vực kiểm tra chất lượng viên nhiên liệu.
Một viên có trọng lượng 4,5g có độ làm giàu 4% ²³⁵U dành cho lò neutron nhiệt, có khả năng giải phóng năng lượng tương đương với 882 kg củi (gỗ đốt), 550 kg than, 500 m³ khí đốt hoặc 500 kg dầu.
Mọi thao tác đều được thực hiện thông qua găng tay chuyên dụng và phòng cách li.
Khu vực sản xuất thanh nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân.
Dây chuyền sản xuất được tự động hóa.
Thanh nhiên liệu zirconium chứa đầy các viên nhiên liệu.
Các thanh nhiên liệu dài khoảng 4 mét.
Di chuyển các thanh nhiên liệu thành phẩm trong container.
Thâm chí cả bánh xe cũng được bọc cẩn thận.
Khu vực lắp ráp các bó nhiên liệu hạt nhân.
Tại đây các thanh nhiên liệu sẽ được phủ một lớp bảo vệ, và được lắp ráp kĩ càng vào hệ thống tải.
Hàn khung, lưới cố định các thanh nhiên liệu vào bó thanh nhiên liệu.
Trong mỗi khung bao gồm 312 thanh nhiên liệu.
Kiểm tra kỹ thuật các thiết bị.
Quy trình tự động bó các thanh nhiên liệu.
Lắp ráp các chùm thanh nhiên liệu.
Kiểm tra kỹ thuật lắp ráp bó thanh nhiên liệu.
Kiểm tra xem khoảng cách giữa các thanh nhiên liệu
Một bó thanh nhiên liệu đã lắp ráp (còn thiếu đầu)
Container bao gồm hai đường ống vận chuyển bó thanh nhiên liệu thành phẩm.
Nhiên liệu hạt nhân sản xuất ở Nhà máy Hóa chất Novosibirsk được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân của Nga, ngoài ra còn có Ukraine, Bulgaria, Trung Quốc, Ấn Độ và Iran.
## xem thêm
