Tuumk├╝tus

Tuumajaamade k├╝tuseks on tavaliselt uraan, t├Ąpsemalt uraandioksiidist pressitud pelletid,

uraandioksiidist pressitud pelletid

mis asetatakse erisulamist k├╝tusevarrastesse.

k├╝tusevarras

Need vardad keevitatakse kinni ja seatakse kimpu, mida nimetatakse k├╝tusekoostuks.

k├╝tusekoostu

Vardaid reaktoris ├╝ksteise suhtes kindlasse asendisse liigutades k├Ąivitub varraste sees olevates k├╝tusepelletites kontrollitud ahelreaktsioon, mis v├Ąljendub eralduvas soojusenergias, mis kandub reaktoris olevasse vette ning selle vee soojusenergia muudetakse auruks. Aur juhitakse turbiinile, ning turbiin k├Ąitab elektrit tootvat generaatorit.

Pea k├Áikides t├Ąnap├Ąeva reaktorites kasutatav tuumk├╝tus on uraandioksiid

See t├Ąhendab, et tuumk├╝tus koosneb kahest keemilisest elemendist ÔÇô uraanist ja hapnikust. Uraandioksiid on keraamiline materjal, kuid erinevalt meile tuttavatest keraamilistest materjalidest on ta v├Ąrvuselt s├╝simust.

Sarnaselt kodukapis leitavale keraamikale on tuumk├╝tus k├Áva materjal ning talub v├Ąga k├Árget ÔÇô tuhandeid kraade ÔÇô kuumust. Lisaks on tuumk├╝tus v├Ąga raske materjal ÔÇô veest ligi 11 korda raskem. Elektri tootmisel on just see omadus v├Ąga kasulik, kuna v├Ąga v├Ąikese k├╝tuse mahu juures on v├Áimalik toota v├Ąga palju elektrit. See t├Ąhendab ka, et j├Ą├Ątmete maht on tegelikult v├Ąga v├Ąike.

Uraandioksiidi toodetakse maagist, mida on maailmas palju ning mis on laialt levinud. Veelgi rohkem leiab uraani ├╝le maailma mereveest. Ka Eestis on uraan nii maap├Áues kui merevees levinud.

Sellest hoolimata on odavam uraani osta riikidest, kus selle kontsentratsioon maagis on keskmisest palju k├Árgem. Hoolimata uraani p├Ąritolumaast on vaid v├Ąike osa sellest, alla ├╝he protsendi, enamikes t├Ąna eksisteerivates reaktorites l├Áhustatav.

See tuleneb sellest, et uraan kui keemiline element koosneb erinevatest isotoopidest ning vaid ├╝hte neist on v├Áimalik enamikes t├Ąnap├Ąeva reaktorites efektiivselt l├Áhustada. Seet├Áttu tuleb uraani rikastada, ehk t├Ásta selle ├╝he kasuliku isotoobi osakaalu ligi viiele protsendile.

Nii uraani maagi kui ka selle t├Â├Âtlemise ja rikastamise turg on rahvusvaheline. Enamikku maailma 450 reaktoritest varustatakse uraaniga Austraaliast, Kasastanist, Nigerist, Kanadast v├Ái Namiibiast.

Rikastamine

Rikastamine toimub tihti aga hoopis Jaapanis, Prantsusmaal, USAs v├Ái Venemaal. Lisaks on m├Áned riigid otsustanud oma k├╝tust ├╝mber t├Â├Âdelda, et oluliselt t├Ásta elektri tootmise efektivisust kaevandatud uraani tonni kohta.

Tuumk├╝tus saab alguse uraanimaagist, mis puhastamise j├Ąrel jahvatatakse – tulemuseks on “kollakook” ehk uraani pulbriline kontsentraat, mis tegelikkuses v├Áib olla ka rohekas, pruunikas v├Ái peaaegu musta v├Ąrvi.

Kollakook

Kollakook vajab enne jaamas kasutamist t├Ąiendavat t├Â├Âtlemist – looduslik uraan koosneb peamiselt U-238 isotoobist, kuid ca 0,711% ka U-235 isotoobist, mis ongi tuumajaama k├╝tuse “aktiivseks” osaks. Selle isotoobi osakaalu t├Ástmist nimetataksegi rikastamiseks, see toimub n├Ąiteks gaasilise uraan-heksafluoriidi tsentrifuugimise teel – raskem U-238 eraldub gravitatsioonij├Áu m├Ájul kergemast U-235 sisaldusega gaasist. P├Ąrast rikastamist muudetakse saadus taas tahkeks uraandioksiidiks. Uraandioksiidi pulber pressitakse ning kuumutatakse pelletiteks ning valimis pelleteid kasutatakse k├╝tusevarraste t├Ąitmiseks.

Iga pellet on ├╝he ├╝sna v├Ąikese s├Árme otsa suurune ÔÇô umbes ├╝ks sentimeeter k├Árge ja ├╝he sentimeetrise l├Ąbim├Á├Áduga ÔÇô ning annab v├Ąlja sama palju energiat kui 800 kilo s├Âe v├Ái 540 liitri ├Áli p├Áletamine. Erinevalt fosiilsetest k├╝tustest ei tooda aga tuumk├╝tuse ÔÇťp├ÁletamineÔÇŁ kasvuhoonegaase.

K├╝tusevardad

K├╝tusevardad on sisuliselt seest ├Á├Ánsad ├Áhukesed metalltorud, mis on tihedalt ├╝ksteise otsas istuvaid pelleteid t├Ąis pikitud. K├╝tusevarraste otsad keevitatakse kinni, et neisse jahutusvesi sisse ei p├Ą├Ąseks.

K├╝tusevardad koondatakse mitme kaupa ├╝hte konstruktsiooni ÔÇô k├╝tuseelementi ÔÇô et k├╝tuse transport ja laadimine oleks lihtsam. Erinevalt fossiilk├╝tusest on tuumk├╝tusel pikk kasutusaeg. Iga k├╝tuseelementi kasutatakse soojuse tootmiseks reaktoris umbes 4-5 aastat, kusjuures umbes korra aastas vahetatakse k├╝tuse positsiooni reaktoris.

P├Áhjus selleks on sama nagu aegajalt l├Ákkes s├╝te segamisel, ehk et p├Álemine oleks ├╝htlane. Oma kasuliku eluea l├Áppedes liigutatakse k├╝tuseelemendid reaktorist v├Ąlja esmalt samas hoones asuvasse k├╝tusebasseini, ning transporditakse seej├Ąrel j├Ą├Ątmete ladestamisjaama.

Ei ole olemas ├╝hte ├Áiget k├╝tuseelementi, vaid konkreetsed detailid varieeruvad reaktori t├╝├╝bist ning k├╝tuse tootjast olenevalt. Kuid t├╝├╝piliselt on ├╝ks k├╝tusevarras on umbes nelja meetri pikkune ning mahutab ligi 400 pelletit. T├╝├╝piliselt on ├╝ks k├╝tuseelement veidi ├╝le nelja meetri k├Árge, on ruudukujulise l├Ąbil├Áikega, mahutab 17 x 17 k├╝tusevarrast ning kaalub ligi 700 kilo.