Что представляет собой ядерное топливо? (по материалам МАГАТЭ)
Ядерное топливо — это материал, используемый в ядерных реакторах для получения тепла в результате ядерного деления: процесса расщепления атомов, при котором высвобождается огромное количество энергии. Это тепло используется для получения пара, который приводит в движение турбины, вырабатывающие электроэнергию.
В отличие от ископаемого топлива, ядерное топливо не подвергается процессу горения — химической реакции с кислородом, в ходе которой выделяется тепло и образуются вредные выбросы. Вместо этого происходят преобразования на атомном уровне, что делает его мощным низкоуглеродным источником энергии.
Существует несколько видов ядерного топлива, выбор которых зависит от типа реактора, исходного материала и целей использования. К основным видам ядерного топлива, применяемым в настоящее время или находящимся на стадии разработки, относятся следующие виды такого топлива.
1. Топливо на основе оксида урана. Природный уран содержит около 0,7% изотопа урана-235 (U-235) — делящегося изотопа, способного поддерживать ядерную цепную реакцию, необходимую для выработки атомной энергии. Для большинства энергетических реакторов требуется обогащение, чтобы увеличить содержание изотопа U-235 по сравнению с его естественной концентрацией. Выделяют два основных вида обогащенного урана: низкообогащенный и высокообогащенный. Они используются для различных целей в зависимости от концентрации изотопа U-235 и типа реактора.
2. Низкообогащенный уран (НОУ). Содержит 3–5% изотопа U-235. Используется на большинстве коммерческих атомных электростанций.
3. Высокообогащенный уран (ВОУ). Содержит более 20% изотопа U-235. Применяется преимущественно в исследовательских реакторах. Из-за рисков распространения ядерных материалов он находится под строгим международным контролем.
4. Смешанное оксидное топливо (MOX-топливо). Представляет собой смесь урана и плутония, полученного в результате переработки отработавшего ядерного топлива. Это позволяет повторно использовать материалы, в том числе плутоний, который образуется в реакторах как побочный продукт.
5. Ториевое топливо. Хотя торий-232 сам по себе не является делящимся материалом (то есть не может поддерживать цепную реакцию), внутри реактора он может превращаться в уран-233 — изотоп, который, подобно U-235, способен к делению. Некоторые виды топлива на основе тория все еще находятся на стадии разработки, однако они обладают значительным долгосрочным потенциалом.
Иллюстрация МАГАТЭ