원자로에 사용되는 핵연료 (도성합금 연료, 판형태 연료, 나트륨 결합 연료, 사용후 연료)

도시 합금 연료는 금속 구조에 세라믹 연료 입자(보통 우라늄 산화물)가 삽입되는 연료를 말합니다. 도시 합금 연료는 미국 해군의 원자로에서 사용하기 위해 건설되고 있습니다. 이 연료는 매우 높은 열전도도를 가지며 팽창 시 충분히 유지되는 특징을 가지고 있었습니다. 판 연료는 수년 동안 관심을 기울였습니다. 판 연료는 일반적으로 농축된 우라늄 샌드위치이며 금속 코팅은 중앙에 있습니다. 이 연료는 일부 고 중성자 원자로에서 원했습니다. 그 이유는 고온에서 볼 수 있는 실린더형 세라믹 연료를 사용하지 않고, 또는 방사성 동위 원소를 생성하지 않고 금속의 방사선을 연구하는 것이 가능합니다.

 

나트륨 결합 연료는 나트륨을 사용하는 액체 금속 냉각 고속 경로에서 자주 사용되는 액체 나트륨 사이의 연료 슬래그와 클래드 삽입을 나타냅니다. 연료는 EBA-I, EBA-II 및 FFFF에서 사용되었습니다. 이 연료 슬래그는 금속 또는 세라믹으로 만들어지며,이 연료는 연료의 열을 감소시키는 이점이 있습니다. 사용된 핵연료에는 핵분열 생성물, 우라늄, 플루토늄 및 소수의 악티늄 원소가 포함됩니다. 원자로의 고온에서 사용되는 연료봉의 경우, 연료봉은 일반적으로 팔라듐과 같은 백근기 원소의 나노 입자를 포함한 다른 성분으로 변경됩니다. 연료봉이 깨지면 온도가 팽창하는 동시에 융점으로 상승합니다.

사용된 연료봉은 부러질 수 있지만, 물에서 잘 녹지 않고 주요 악티늄 및 핵분열 생성물을 산화우라늄의 결정 격자 구조 내에서 유지할 수 있습니다. 방사성 동위 원소의 붕괴 때문에 전기를 생산하기 때문에 핵 세포와 방사성 동위 원소 배터리를 서로 교환할 수 있습니다. 여기서 사용되는 방사성 동위 원소는 다른 에너지의 저에너지 또는 알파 입자의 베타 입자를 방출합니다. 저에너지 베타 입자는 제동 방사선에의 한 높은 삼투에서 높은 에너지를 방출하기 때문에 차폐벽은 이에 대해 강해야 합니다. 원자력 발전소는 열을 사용하느냐에 따라 두 가지 방법이 있습니다.

열을 사용하지 않는 핵 전지는 설계가 많고 알파 입자와 베타 입자를 사용하여 전력이 만들어진다. 열을 다른 방법으로 사용하는 핵전지는, 방사성 붕괴로부터 붕괴 열을 전기로 변환하는 방법;이 설계는 열전자 변환기, 열전자 셀 및 알칼리 금속을 사용하는 열전 변환기로 구성됩니다. 전형적인 설계는 방사성 동위 원소 열전 발전기를 포함합니다. 방사성 동위 원소 열전 발전기 (RTE)는 방사성 동위 원소 붕괴 열의 쌍의 열전대를 사용하여 전기를 생산하는 간단한 발전기입니다.

238 Pu는 주로 RTE 연료로 사용되며 238 Pu는 산화 플루토늄의 형태로 반감기는 87.7년이며 안정한 에너지 밀도, 특히 저 감마선 및 중성자선의 장점이 있습니다.

러시아에서 개발된 지상 RTE 중 일부는 에너지 밀도가 낮고 반감기가 짧지만 2보다 낮은 가격의 90Sr를 사용합니다.