4.2. Топливо для АЭС.

Главное отличие АЭС от ТЭС состоит в использовании ядерного горючего вместо органического топлива. Ядерное горючее получают из природного урана, который добывают либо в шахтах (Нигер, Франция, ЮАР), либо в открытых карьерах (Австралия, Намибия), либо способом подземного выщелачивания (Канада, Россия, США). Уран широко распространён в природе, но богатых по содержанию залежей урановых руд нет. Уран содержится в различных горных породах и воде в рассеянном состоянии. Природный уран это смесь в основном неделящегося изотопа урана 238^U (более 99%) и делящегося изотопа ²³⁵U (примерно 0,71%), который и представляет собой ядерное горючее (1 кг ²³⁵U выделяет энергию равную теплоте сгорания примерно 3000 т каменного угля).
Для работы реакторов АЭС требуется обогащение урана. Для этого природный уран направляется на обогатительный завод, после переработки, на котором 90% природного обеднённого урана направляется на хранение, а 10% обогащается до 3,3 — 4,4 %.
Из обогащённого урана (точнее диоксида урана UO₂ или окиси-закиси урана U₂O₂) изготавливают тепловыделяющие элементы — ТВЭЛы — цилиндрические таблетки диаметром 9 мм и высотой 15-30 мм. Эти таблетки помещают в герметические циркониевые (поглощение нейтронов цирконием в 32,5 раза меньше чем сталью) тонкостенные трубки длиной около 4 м. ТВЭЛы собирают в тепловыделяющие сборки (ТВС) по несколько сотен штук.
Все дальнейшие процессы расщепления ядер ²³⁵U с образованием осколков деления, радиоактивных газов и т.д. происходят внутри герметичных трубок ТВЭЛов.
После постепенного расщепления ²³⁵U и уменьшения его концентрации до 1,26%, когда мощность реактора существенно уменьшается, ТВС извлекают из реактора, некоторое время хранят в бассейне выдержки, а затем направляют на радиохимический завод для переработки.
Таким образом, в отличие от ТЭС, где топливо стремятся сжигать полностью, на АЭС невозможно расщепить ядерное топливо на 100%. Поэтому на АЭС нельзя рассчитать КПД по удельному расходу условного топлива. Для оценки эффективности работы энергоблока АЭС используется КПД нетто

где — выработанная энергия, - выделившееся в реакторе тепло заодно и тоже время.
Подсчитанный таким образом КПД АЭС составляет 30 — 32 %, но сравнивать его с КПД ТЭС, составляющим 37 — 40 %, не вполне правомочно.
Кроме изотопа урана 235 в качестве ядерного топлива также используются:
• изотоп урана 233 ( ²³³U);
• изотоп плутония 239 ( ²³⁹Pu);
• изотоп тория 232 (^{232Th) (посредством преобразования в 233U).}