Pan fydd pobl yn meddwl am orsafoedd ynni niwclear, mae eu meddyliau cyntaf yn aml yn troi at strwythurau enfawr fel llestri cyfyngu, pibellau pwysedd adweithyddion, a generaduron stêm. Fodd bynnag, y cydrannau gwirioneddol hanfodol mewn gwirionedd yw'r "gwialenni bach" diymhongar hynny sydd wedi'u lleoli'n ddwfn yng nghraidd yr adweithydd.
Gelwir yr eitemau hyn yn rhodenni tanwydd niwclear. Dim ond tua thri i bedwar metr o hyd y mae pob rhoden yn mesur -trwch bys dynol yn fras. Ac eto, mae un o'r rhodenni anamlwg hyn yn cynhyrchu digon o ynni i bweru cartref cyffredin am ddegawdau.
Mae Gwaith Pŵer Niwclear Rostov yn Rwsia yn Dechrau Profi Gwasanaethau Tanwydd Uwch
Ni ellir Defnyddio Tanwydd Niwclear Yn Syth i'r Tir
Mae llawer o bobl yn tybio bod tanwydd niwclear yn union fel glo-rhywbeth y gellir ei gloddio allan o'r ddaear a'i losgi ar unwaith. Nid yw hyn yn wir o gwbl.
Mae mwyn wraniwm naturiol yn cynnwys dau isotop yn bennaf: Wraniwm-238 ac Wraniwm-235. Yr isotop sy'n gallu mynd trwy ymholltiad niwclear yw Wraniwm-235; fodd bynnag, mae'n cyfrif am lai nag 1% o wraniwm naturiol. Mae'r gweddill yn gyfan gwbl o Wraniwm-238, na ellir ei ddefnyddio'n uniongyrchol fel tanwydd.
Mae'n debyg iawn i fod eisiau bwyta hadau blodyn yr haul: efallai bod gennych chi fag cyfan o hadau, ond dim ond ychydig sy'n cynnwys cnewyllyn bwytadwy, tra bod y gweddill yn gragen yn unig.
O ganlyniad, unwaith y bydd mwyn wraniwm yn cael ei echdynnu o'r mwynglawdd, rhaid iddo fynd trwy gyfres gymhleth o brosesau: malu, malu, trwytholchi, echdynnu, dyodiad, cyfoethogi, a mwy -nad yw'r un ohonynt yn dasgau syml. Mae'r cam cyfoethogi, yn arbennig, yn gofyn am ddefnyddio centrifugau cyflymder uchel i wahanu Wraniwm-235 oddi wrth Wraniwm-238-dau sylwedd sydd bron yn union yr un fath yn ffisegol. Mae hon yn dechnoleg soffistigedig y mae dim ond llond llaw o genhedloedd ledled y byd wedi'i meistroli'n llawn.
Diwydiant Wraniwm Tsieina yn Cyflawni Cychwyn Cadarn i Fentrau Allweddol
Mae tanwydd ar gyfer adweithyddion dŵr dan bwysau yn debyg i "bensiliau ynni"
Ar hyn o bryd, mae'r mwyafrif helaeth o orsafoedd ynni niwclear ledled y byd yn defnyddio Adweithyddion Dŵr dan Bwysedd (PWRs). Y prif danwydd niwclear a ddefnyddir yn yr adweithyddion hyn yw wraniwm deuocsid.
Mae wraniwm deuocsid yn ddeunydd cerameg. Mae'n cael ei wasgu i mewn i belenni silindrog bach-yr un maint yn fras i bilsen feddyginiaethol, gyda diamedr o tua un centimedr ac uchder ychydig yn fwy nag un centimedr. Gelwir y silindrau bach hyn yn "belennau" tanwydd niwclear.
Dull a Phroses ar gyfer Paratoi Wraniwm Deuocsid
Yna caiff y pelenni hyn eu llwytho i mewn i diwb metel main, hirgul. Nid yw'r tiwb hwn wedi'i wneud o fetel cyffredin, ond yn hytrach o aloi zirconiwm. Mae gan aloi zirconium eiddo arbennig o hynod: ychydig iawn o niwtronau y mae'n ei amsugno. Mae'n hanfodol bod niwtronau'n mynd trwy ddeunydd y tiwb heb fawr o amsugno fel y gallant daro'r atomau Wraniwm-, a thrwy hynny gynnal yr adwaith ymholltiad niwclear. Pe bai deunydd gwahanol-un â chynhwysedd cryf ar gyfer amsugno niwtronau-yn cael ei ddefnyddio yn lle hynny, ni fyddai'r adweithydd yn gallu gweithio.
Nid yw waliau'r tiwbiau aloi zirconiwm hyn ond ychydig o ddegau o drwch milimetr-yn deneuach, mewn gwirionedd, na cherdyn banc safonol. Eto i gyd, rhaid iddynt wrthsefyll yr amodau eithafol o fewn yr adweithydd: tymereddau sy'n uwch na 300 gradd , gwasgedd dros 100 atmosffer, a peledu niwtronau yn ddi-baid, am dymor hir. Mae'r broses weithgynhyrchu yn gofyn am y fath drachywiredd rhyfeddol fel y gellir, yn Tsieina, nifer y mentrau sy'n gallu ei weithredu ar un llaw.
Mae un wialen danwydd yn cynnwys cannoedd o belenni tanwydd wedi'u pentyrru un ar ben y llall.
Mae'r broses lwytho yn debyg i edafu ffrwythau candi ar sgiwer.
Yn gyntaf, mae pelenni wraniwm deuocsid yn cael eu gosod fesul un yn y tiwbiau aloi zirconium; gall un tiwb gynnwys tua 300 o belenni. Ni ellir gosod y pelenni mewn cysylltiad uniongyrchol â'i gilydd; rhaid gadael bwlch bychan rhyngddynt, gan y bydd y pelenni yn ehangu yn ystod yr adwaith niwclear. Yna caiff pennau'r tiwb eu selio'n hermetig â phlygiau diwedd trwy weldio, ac mae'r tu mewn wedi'i ôl-lenwi â nwy heliwm. Mae gan heliwm ddargludedd thermol rhagorol, sy'n hwyluso trosglwyddo gwres a gynhyrchir gan y pelenni o'r tu mewn i'r tiwb i'r amgylchedd allanol.
Yn y modd hwn, cwblheir gwialen tanwydd sengl.
Fodd bynnag, nid dim ond un neu ddwy wialen tanwydd sydd ei angen ar adweithydd niwclear, na hyd yn oed un neu ddau gant. Gan gymryd miliwn{2}}kilowat{-dosbarth nodweddiadol domestig fel Adweithydd Dŵr Gwasgedd (PWR) fel enghraifft, rhaid i graidd yr adweithydd gynnwys rhwng 40,000 a 50,000 o wialenau tanwydd.
Yn logistaidd, mae'n amhosibl gosod 40,000 i 50,000 o wialen yn unigol; byddai dull o'r fath yn cymryd llawer gormod o amser a byddai'n atal gosodiad strwythurol priodol. O ganlyniad, mewn arfer peirianneg, mae'r gwiail hyn yn cael eu cydosod yn "gynulliadau tanwydd."
Mae cydosodiad tanwydd fel arfer ar y ffurf ganlynol: mae bwndel o dros 200 o wialenau tanwydd wedi'u rhwymo at ei gilydd-gan ymgorffori platiau pen uchaf ac isaf yn ogystal â gridiau bylchwr-i ffurfio bwndel unionlin, taclus. Mae'r gridiau gwahanu yn gydrannau arbennig o allweddol; maent yn angori'r rhodenni 200-plus yn gadarn yn eu safleoedd manwl, dynodedig tra'n cynnal bylchau munud rhwng y rhodenni i sicrhau llif dirwystr y dŵr oeri.
Mae craidd un adweithydd fel arfer yn cynnwys mwy na 150 o gydosodiadau tanwydd o'r fath.
Ymchwilio a Dadansoddi Efelychu o Weddill Traul mewn Gwasanaethau Tanwydd
Manwl Gweithgynhyrchu ar yr un lefel â Safonau Awyrofod
Mae llawer o bobl yn tybio nad yw gwneuthuriad tanwydd niwclear yn golygu dim mwy na pheiriannu a chydosod syml; mewn gwirionedd, fodd bynnag, mae'r gofynion manwl gywirdeb yn syfrdanol o uchel.
Ystyriwch y gridiau gwahanu, er enghraifft: maent yn cynnwys miloedd o ffynhonnau ac allwthiadau, y mae'n rhaid rheoli goddefgarwch dimensiwn pob un ohonynt o fewn maint trwch blewyn dynol. Pe bai wedi bod ychydig i ffwrdd, byddai'r grymoedd cynnal ar y rhodenni tanwydd wedi bod yn anwastad; dros gyfnod o -weithrediad hirdymor, gallai hyn fod wedi arwain at anffurfio a dirgrynu.
Yna mae mater rheoli dwysedd y pelenni tanwydd. Rhaid gwasgu pelenni wraniwm deuocsid i ddwysedd digonol-ond nid *rhy* drwchus. Os yw'r dwysedd yn rhy isel, mae effeithlonrwydd adwaith niwclear yn dioddef; os yw'n rhy uchel, nid oes digon o le i ehangu o dan arbelydru, a all achosi i'r cladin gracio. Mae'r ystod "iawn" hon yn hynod o gul, sy'n gofyn am brosesau gweithgynhyrchu aeddfed iawn i sicrhau cynhyrchu sefydlog.
**Llinell Gynhyrchu Fwyaf Ein Cenedl ar gyfer Gwasanaethau Tanwydd Adweithyddion Dŵr Pwysedd: Lle mae Angerdd y Cyfnod yn Llifo**
O safbwynt gweithgynhyrchu uwch, mae gwneuthuriad tanwydd niwclear, yn ei hanfod, yn integreiddiad uchel o ddisgyblaethau lluosog. Meteleg powdr, peiriannu manwl gywir, weldio arbenigol, profion nad ydynt yn ddinistriol{-mae pob cam unigol yn cynrychioli uchafbwynt rhagoriaeth dechnolegol.
**Ble Mae Gwario Tanwydd yn Mynd?**
Mae tanwydd niwclear fel arfer yn aros mewn adweithydd am dri i bum cylchred, gyda phob cylchred yn para tua deunaw mis. Yn ystod y cyfnod hwn, mae'r Wraniwm-235 yn cael ei fwyta'n raddol, tra bod niwclidau newydd - fel Plwtoniwm-239 - yn cael eu cynhyrchu ar yr un pryd. Unwaith y bydd y potensial ynni wedi'i ddisbyddu i raddau helaeth, mae'r tanwydd hwn yn dod yn yr hyn a elwir yn "danwydd wedi'i wario."
Nid yw gweddillion tanwydd yn wastraff. Mae'n dal i gynnwys Wraniwm heb ei losgi-235 yn ogystal â Phlwtoniwm-239 sydd newydd ei gynhyrchu - y ddau ohonynt yn adnoddau niwclear gwerthfawr. Yn rhyngwladol, mae rhai cenhedloedd yn ailbrosesu i adennill ac ailddefnyddio'r deunyddiau hyn. Mae ein gwlad hefyd yn dilyn dull "cylch caeedig": tynnu'r cydrannau defnyddiol o weddillion tanwydd i wneud cynulliadau tanwydd newydd.
**Caenau Cludo Tanwydd Gwariedig a Gynhyrchir yn y Cartref ar fin Torri Monopoli Tramor: Mae Prototeip yn Pasio Prawf Derbyn ac yn Barod ar gyfer Masgynhyrchu**
**Cwestiwn gwerth ei feddwl**
Wrth i mi ysgrifennu hwn, mae meddwl yn digwydd i mi: mae'r galw byd-eang am danwydd niwclear newydd yn ddegau o filoedd o dunelli bob blwyddyn; eto, o ran cydrannau craidd-megis tiwbiau aloi zirconium manylder uchel a gridiau bylchwr perfformiad uchel-dim ond llond llaw o genhedloedd sydd â'r gallu i'w gweithgynhyrchu.
Dros yr ychydig flynyddoedd diwethaf, mae ein galluoedd domestig wedi datblygu'n gyflym; rydym wedi newid o fod yn gwbl ddibynnol ar fewnforion i allu gweithgynhyrchu'r rhan fwyaf o'r cydrannau hyn ein hunain. Serch hynny, ar gyfer rhai graddau penodol o aloion zirconium-yn ogystal â rhai mathau o offer archwilio-rydym yn dal i ganfod ein bod angen eu caffael o dramor.
Rwyf bob amser wedi credu, ym myd gwneuthuriad tanwydd niwclear, mai’r penderfynydd llwyddiant yn y pen draw yw sylfaen sylfaenol cenedl mewn diwydiannau sylfaenol. Heb dechnegau meteleg powdr uwch, ni ellir codi ansawdd pelenni tanwydd; heb alluoedd peiriannu manwl uchel, ni all y gridiau lleoli fodloni'r safonau gofynnol; a heb system rheoli ansawdd drylwyr, ni ellir hyd yn oed clirio'r cydrannau i'w gosod mewn adweithydd niwclear.
Yn y pen draw, mae cystadleurwydd craidd gweithgynhyrchu uwch yn gorwedd nid yn unig yn y gallu i gynhyrchu cydran benodol, ond yn hytrach yn y gallu i integreiddio'r gadwyn ddiwydiannol gyfan yn llawn a sicrhau ei weithrediad sefydlog, dibynadwy.
