polttoainesauvoista

Polttoainesauvat ovat ydinvoimalaitosten polttoaineen perusyksiköitä. Jokainen sauva on pitkä, kapea metalliputki, jonka sisällä on polttoainepellettejä. Pelleteissä uraani on tavallisesti uraanitoksidina (UO2) ja uraania rikastetaan yleisesti noin 3–5 prosenttiin U-235:stä. Vaihtoehtoisesti käytetään MOX-polttoainetta, jossa osa uraanista on korvattu plutoniumin oksidilla. Sauvan ulkokuori on suunniteltu kestämään reaktorin korkeita lämpötiloja ja säteilyä.

Polttoainesauvat yhdistetään polttoainesarjoiksi ja asennetaan reaktoriytimeen. Jäähdytys- ja moderointivesi kiertää sauvojen ympärillä, jolloin lämpö saadaan siirtymään pois ja neutronien liike säilytetään hallittuna. Sauvojen määrä ja asettelu määrittelevät reaktioyhteyden ja voimantuotannon.

Toimintaperiaate perustuu fission vapauttamaan lämpöön: neutronien törmätessä uraani-ytimiin alkaa fuusioitumisprosessi, jolloin energiaa vapautuu, ja samalla syntyy fission tuotteita. Polttoaineen teho vähenee ajan myötä burnupin kasvaessa, jolloin sauvat poistetaan ytimestä ja tilalle asennetaan uusia. Polttoainesauvojen käyttöikä on useita kuukausia tai vuosia riippuen reaktorityypistä ja operoinnista.

Käytön jälkeen sauvat ovat erittäin radioaktiivisia ja generaattoreita lämpöä tuottavia. Ne jäähdytetään ensin säiliöissä reaktorin tiloissa, ja myöhemmin ne siirretään kuivajäähdytteisiin varastointijärjestelmiin. Joissakin maissa polttoaine voidaan käsitellä uudelleen uraanin ja mahdollisesti plutoniumin talteen ottamiseksi, mutta lopullinen sijoitus tapahtuu geologiseen loppusijoituspaikkaan.