일반적으로 핵 연료는 다음 구성 요소로 구성됩니다.
1. 핵심 물질 : 핵연료의 주요 성분은 핵분열 물질입니다. 이것은 핵분열을 겪고 많은 양의 에너지를 방출하는 물질입니다. 상업용 원자로에 사용되는 가장 일반적인 핵분열 물질은 우라늄 -235 (U-235)입니다. Plutonium-239 (PU-239)와 같은 다른 균열 재료도 사용할 수 있습니다.
2. 비옥 한 물질 : 핵 연료는 종종 비옥 한 물질을 함유하며, 이는 중성자 포획 및 후속 방사성 붕괴를 통해 핵분열 물질로 전환 될 수 있습니다. 원자로에 사용되는 가장 흔한 비옥 한 물질은 우라늄 -238 (U-238)입니다. U-238은 그 자체로 핵심이 아니지만 중성자를 포착하면 핵분열 플루토늄 -239로 변환됩니다.
3. 클래딩 : 균열 및 비옥 한 물질은 클래딩이라는 보호 층에 캡슐화된다. 이 클래딩은 몇 가지 목적을 제공합니다.
- 방사성 물질이 반응기 냉각수로 빠져 나오는 것을 방지합니다.
- 연료를 안전하게 처리하고 운반 할 수 있습니다.
- 원자로 내부에 존재하는 극한 조건 하에서 연료 구조와 무결성을 유지하는 데 도움이됩니다.
클래딩 재료는 일반적으로 지르코늄 합금과 같은 부식 내성 금속입니다.
4. 중성자 중재자 : 일부 반응기 설계에서, 중성자 중재자는 핵분열 동안 생성 된 중성자를 늦추는 데 사용됩니다. 느린 중성자가 비옥 한 물질에 의해 포획 될 가능성이 높아서 핵 물질의 생산을 증가시키고 반응기의 연료 효율을 향상시키기 때문에 이것은 중요합니다. 일반적인 중성자 중재자에는 일반적인 물, 헤비 워터 및 흑연이 포함됩니다.
중성자 흡수기 : 핵 연료는 또한 중성자 흡수제를 함유 할 수 있으며, 이는 중성자를 쉽게 포착하고 핵 사슬 반응 속도를 제어하는 데 도움이되는 재료입니다. 중성자 흡수제는 일반적으로 카드뮴, 붕소 및 하프 늄과 같은 재료로 만들어집니다.
핵 연료의 조성 및 설계는 특정 유형의 원자로 및 원하는 성능 특성에 따라 달라질 수 있습니다.
