náhled|304x304pixelů|Hexagonální palivový soubor pro VVER-1000 Palivový soubor nebo palivová kazeta () je označení pro seskupení palivových elementů (zpravidla palivových proutků), které se využívají jako palivo ve většině jaderných reaktorů. Kromě samotného paliva jsou jejich součástí i konstrukční prvky a úchyty pro řídící orgány a instrumentaci. Fabrikace palivových souborů je posledním krokem přední části palivového cyklu.
Konstrukce Hlavní složkou palivového souboru je štěpný materiál, například uran, plutonium nebo thorium, ve kterém dochází ke štěpné jaderné reakci. Bývají zpravidla ve formě slinovaného prášku oxidu, ale používají se i nitridy, karbidy nebo kovová paliva. V případě proutkového paliva jsou desítky proutků spojeny do mříže každého palivového souboru. Součástí souboru jsou také horní a dolní nátrubky pro uchycení proutků a manipulaci se souborem, distanční mřížky pro uchycení, mísící mřížky s lopatkami pro lepší chlazení paliva a vodící trubky pro instrumentaci a regulační orgány. Součástí souboru mohou být i vodící trubky pro vyhořívající absorbátory a neutronové zdroje. Jako konstrukční materiál s dříve používala nerezová ocel, dnes se využívají speciální slitiny zirkonia pro své neutronické a materiálové vlastnosti. Palivové soubory se mohou lišit svými rozměry, geometrií mříže, obohacením, chemickým složením atd.
Druhy palivových souborů
Palivo pro VVER Palivo pro VVER se od paliva pro PWR výrazně liší svou trojúhelníkovou geometrií rozložení jak palivových proutků v rámci palivového souboru, tak i souborů v rámci aktivní zóny. S výjimkou dodávek paliva Westinghouse do Temelína do roku 2010, vyráběl palivo pro reaktory VVER výhradně ruský TVEL. V reakci na kauzu Vrbětice a ruskou invazi na Ukrajinu byla výroba v roce 2024 společnostmi Westinghouse a Framatome znovu zahájena.
VVER-1000 náhled|263x263pixelů|Pohled na palivový soubor pro VVER-1000, vystouplé otvory jsou vodící trubky Palivo je tvořeno 312 palivovými proutky, 18 vodícími trubkami a jednou instrumentační trubkou uprostřed. Délka souboru je 4584 mm, šířka 234 mm a obsahuje 564 kg paliva. V aktivní zóně se nachází 163 palivových souborů. Tento typ paliva se používá například v JE Temelín.
VVER-440 Palivo pro VVER-440 je unikátní jednak obálkovým provedením, jednak způsobem regulace pomocí havarijních regulačních kazet (HRK). Soubor je obalený v obálce ze zirkoniové slitiny a obsahuje centrální instrumentační trubku. HRK jsou ve spodní části vyplněny palivem a v horní části jsou vyplněny borovou ocelí, která pohlcuje neutrony. Aktivní zóna obsahuje 312 palivových souborů a 37 HRK, které slouží k regulaci reaktivity během provozu, odstavování a v případě havárie. Palivový soubor je oproti palivu pro VVER-1000 výrazně menší, obsahuje 126 palivových proutků a měří 3214 mm na výšku a 144 mm na šířku, obsahuje 120 kg paliva. Toto palivo je použito v JE Dukovany. náhled|243x243pixelů|Čtvercová palivový soubor pro tlakovodní reaktor
Palivo pro PWR Západní tlakovodní reaktory jako například AP1000, EPR a APR1000 používají čtvercové palivové soubory od společnosti Westinghouse. Palivové soubory mají 14×14 až 17×17 palivových proutků o průměru kolem 1 cm a délce přibližně 4 metry. Palivové proutky jsou tvořeny slinovanými tabletami z UO2, případně MOX paliva, v pokrytí ze slitiny zirkonia.
Palivo pro BWR Jelikož dochází ve varných reaktorech k varu přímo v aktivní zóně, jsou na palivo kladeny jiné nároky. Palivové soubory jsou tvořené palivovými proutky uspořádanými v čtvercové geometrii 6×6 až 10×10 ukrytými v zirkoniovém plášti podobném obálce souborů VVER-440. V souboru jsou také vodní kanály pro lepší moderaci a zkrácené proutky s palivem pouze ve spodní části. Reaktor je regulován řídícími tyčemi ve tvaru kříže, které se zasouvají ze spodu mezi čtyři palivové soubory. Délka palivového souboru je kolem 4 metrů a v aktivní zóně se jich nachází 368 až 800 v závislosti na rozměru souboru a výkonu reaktoru.
Palivo pro CANDU náhled|209x209pixelů|Palivové soubory pro reaktor CANDU Soubory pro reaktory CANDU jsou tvořeny 37 palivovými proutky uspořádanými do kruhu. Délka souboru je 50 cm, průměr 102,4 mm hmotnost 24 kg. Jako palivo je použit přírodní nebo mírně obohacený uran ve formě UO2. V reaktoru se nachází 4500 až 6500 těchto souborů. Řídící tyče jsou zasouvány vertikálně, kolmo na palivo a nejsou proto součástí palivových souborů.
Odkazy
Reference
Kategorie:Jaderná energetika Kategorie:Jaderná paliva Kategorie:Jaderná energie Kategorie:Uran (prvek) Kategorie:Plutonium