Я́ДЕРНОЕ ТО́ПЛИВО

Я́ДЕРНОЕ ТО́ПЛИВО, ма­те­ри­ал, ис­поль­зуе­мый для ра­бо­ты ядер­но­го ре­ак­то­ра. Со­дер­жит ра­дио­нук­ли­ды ²³⁵U, ²³⁹Pu, ²³²Th и др., спо­соб­ные под­дер­жи­вать са­мо­про­из­воль­ную ядер­ную цеп­ную ре­ак­цию де­ле­ния. В Я. т. ис­поль­зу­ют ра­дио­нук­ли­ды (как при­род­ные, напр. ²³⁵U, так и по­лу­чен­ные в ядер­ных ре­ак­то­рах, напр. ²³⁹Pu) в ви­де ме­тал­лов, в со­ста­ве ок­си­дов, кар­би­дов, нит­ри­дов, их сме­сей и др. В рас­твор­ных ре­ак­то­рах Я. т. слу­жит вод­ный рас­твор ура­нил­суль­фа­та или ура­нил­нит­ра­та.

До­ля ра­дио­нук­ли­дов в Я. т. мо­жет со­став­лять от 1,6 до 90%. Я. т. с со­дер­жа­ни­ем ²³⁵U до 20% на­зы­ва­ют низ­ко­обо­га­щён­ным, вы­ше 20% – вы­со­ко­обо­га­щён­ным.

Я. т. по­сле тех­но­ло­гич. об­ра­бот­ки ис­поль­зу­ет­ся в ви­де таб­ле­ток, пла­стин, стерж­ней, тру­бок, сфер и др. Для удоб­ст­ва ис­поль­зо­ва­ния в ядер­ных ре­ак­то­рах они со­би­ра­ют­ся в те­п­ло­вы­де­ляю­щие эле­мен­ты (твэ­лы). Обо­лоч­ка твэ­лов со­сто­ит из ма­те­риа­лов, про­пус­каю­щих ней­тро­ны: цир­ко­ния, алю­ми­ния, маг­ния и их спла­вов, не­ржа­вею­щей ста­ли и т. п. Темп-ра внут­ри таб­лет­ки Я. т. со­став­ля­ет ок. 1500 °С (на по­верх­но­сти – ок. 470 °С), по­это­му ма­те­ри­ал дол­жен вы­дер­жи­вать без рас­трес­ки­ва­ния та­кой пе­ре­пад темп-ры. В про­цес­се ра­бо­ты ядер­но­го ре­ак­то­ра в Я. т. на­ка­п­ли­ва­ют­ся вто­рич­ные (ос­ко­лоч­ные) ра­дио­нук­ли­ды (в т. ч. га­зо­об­раз­ные), вы­ход ко­то­рых за пре­де­лы ядер­но­го ре­ак­то­ра не­до­пус­тим по ус­ло­ви­ям безо­пас­ной экс­плуа­та­ции. По­это­му го­то­вые эле­мен­ты Я. т., по­лу­чен­ные в ре­зуль­та­те сме­ше­ния ра­дио­нук­ли­дов с др. ве­ще­ст­ва­ми, пред­став­ля­ют со­бой ту­го­плав­кий ма­те­ри­ал, спо­соб­ный удер­жи­вать внут­ри се­бя ос­ко­лоч­ные ра­дио­нук­ли­ды. Твэ­лы со­би­ра­ют­ся в бо­лее круп­ные жё­ст­кие кон­ст­рук­ции – те­п­ло­вы­де­ляю­щие сбор­ки (ТВС), ко­то­рые ус­та­нав­ли­ва­ют­ся в ак­тив­ную зо­ну ядер­но­го ре­ак­то­ра.

Я. т., от­ра­бо­тав­шее в ядер­ном ре­ак­то­ре, по­ме­ща­ют в спец. хра­ни­ли­ща на вре­мя спа­да ос­та­точ­но­го энер­го­вы­де­ле­ния и ра­дио­ак­тив­но­сти. Че­рез неск. лет вы­держ­ки эти ма­те­риа­лы от­прав­ля­ют на пе­ре­ра­бот­ку, за­клю­чаю­щую­ся в вы­де­ле­нии ос­тав­ше­го­ся Я. т., при­год­но­го к по­втор­но­му при­ме­не­нию в но­вых твэ­лах. См. так­же Ядер­ный то­п­лив­ный цикл.