تصنيع الوقود Fuel Fabrication

عند استخدام اليورانيوم أو البلوتونيوم كوقود للمفاعلات فإن هذه المواد تصبغ على شكل حبيبات Pellets وذلك في حالة أكسيد اليورانيوم UO₂. وذلك كما في حالة مفاعلات الماء الخفيف LWR والماء الثقيل HWR ومفاعلات الغاز المتقدمة AGR. وفي حالات قليلة يمكن أن تشكل هذه الأكاسيد أو كربيد اليورانيوم على شكل جسيمات Particles وذلك كما في حالة مفاعلات الغاز عالية الحرارة HTGR . يستخدم كربيد اليورانيوم (UC) هنا كوقود وذلك في حالة المفاعلات التي تعمل عند درجات حرارة عالية جداً وذلك لأنها مستقرة عند درجات الحرارة العالية كما وأنها تتمتع باستقرارية أبعاد عالية عند تعرضها للإشعاع.

ولصناعة حبيبات الوقود فإن مسحوق أكسيد اليورانيوم UO₂ يضغط ليشكل حبيبة قطرها cm 1 وبكثافة متوسطة تبلغ حوالي 10.4 جم/سم³. ثم توضع هذه الكريات في أنابيب (أغطية Cladding) من الزركانيوم طولها حوالي 3.9 متراً وتقفل هذه جيداً بعد وضع غاز الهيليوم المضغوط مع الكريات تعرف هذه الأنابيب بقضبان الوقود. تختار هذه الأنابيب (الأغطية) لأنها تتمتع بمساحة مقطع امتصاص منخفض للنيوترونات وفي نفس الوقت توفر خصائص ميكانيكية جيدة ثم تلحم هذه الأنابيب مع بعضها البعض وترتب في مجموعات تعرف بعناصر الوقود (Fuel Element).

يبين الشكل (1 .أ) عناصر الوقود المختلفة يعتمد قطر العنصر على الانتقال الحراري وأسعار التكلفة أما سمك الغطاء فيجب أن يكون كافياً لمقاومة التآكل الداخلي والخارجي ومقاومة الضغط الناتج عن الغازات الناتجة عن الانشطار (في حالة استخدام الصلب فإن السمك يتراوح بين  mm 0.4 ,0.3).

الشكل (1)