Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ядерный топливный цикл




ядерна€ энергетика

ядерна€ энергетика занимает особое место среди других источников энергии, давно вошедших в жизнь людей и ставших традиционными.

ядерна€ энерги€, используетс€ в атомных энергетических установках стационарного и нестационарного типов, играет весьма ощутимую роль в производстве, в получении электрической энергии. ѕеред другими видами энергии, особенно химической, €дерна€ энерги€ обладает огромным преимуществом в св€зи с очень высокой концентрацией на единицу массы топлива. Ѕлагодар€ высокой удельной концентрации €дерное топливо (уран) оказываетс€ наиболее дешЄвым видом топлива дл€ электростанций, несмотр€ на сложность его добычи и очень малое содержание урана в руде. “ак, экономически эффективными дл€ добычи урана считаютс€ месторождени€ с содержанием урана в руде всего лишь 0,1%, а иногда и меньше.

¬ наше врем€ электроэнерги€ стала жизненно важным фактором в де€тельности человека. Ёто в первую очередь относитс€ к развитым странам и несколько меньше, к развивающимс€.

«начение электрической энергии дл€ человечества необыкновенно велико. Ѕез электрической энергии нельз€ представить себе завод, фабрику, производство, а так же многоквартирный жилой дом без света, воды, лифта. Ёлектроэнерги€ на предпри€ти€х, в городах и сЄлах Ц повседневный быт. Ѕез электроэнергии невозможно представить жизнь современного человека.

— чего начинаетс€ производство электроэнергии? Ёто электростанции со сложным комплексом сооружений, зданий, с электротехническим оборудованием, это трансформаторные подстанции по местам потреблени€ энергии и пр. ¬ то же врем€ производство электроэнергии св€зано с большим расходом разнообразного топлива, необходимого дл€ превращени€ воды в пар, направление пара на турбины, дл€ последующего получени€ электроэнергии.

“радиционное использование органического топлива сопровождаетс€ образованием огромного количества отходов, загр€зн€ющих среду обитани€ человека.

 

ядерный топливный цикл

ѕо мнению специалистов, в насто€щее врем€ атомным электростанци€м нет альтернативы с точки зрени€ производства электроэнергии с минимальным воздействием на окружающую природу.

јЁ— Ц это огромный комплекс, включающий €дерный реактор и соответствующее оборудование и предназначенный дл€ преобразовани€ €дерной энергии в электрическую. Ќо јЁ— Ц только часть сложного, многостадийного комплекса самых различных производств. ¬ нашем городе на заводе Ёћ  Ђјтоммашї производ€т теплообменное оборудование, запорную арматуру на трубопроводы јЁ—. »жорский завод выпускает уникальные €дерные реакторы (их уникальность, пожалуй, еще и в том, что это штучный товар, хот€ мы подразумеваем серийные реакторы нового поколени€). «аводы Ќѕќ Ђ“¬ЁЋї изготовл€ют топливные материалы. Ќа јЁ— топливо поступает уже в виде конструкционных узлов Ц “¬—, готовых к монтажу в активной зоне реактора. ќднако прежде чем добываемый из руд уран попадет в реактор, он должен пройти целый р€д технологический процессов на предпри€ти€х, вход€щих в состав топливно-энергетического комплекса.   ним относ€тс€, например, предпри€ти€, осуществл€ющие добычу топлива, его переработку, транспортировку и т.д.

ядерный топливный цикл - это вс€ последовательность повтор€ющихс€ производственных процессов, начина€ от добычи топлива (включа€ производство электроэнергии) и конча€ удалением радиоактивных отходов (рис 1). ¬ зависимости от вида €дерного топлива и конкретных условий €дерные топливные циклы могут различатьс€ в детал€х, но их обща€ принципиальна€ схема сохран€етс€.

ядерным топливом дл€ реакторов €вл€етс€ уран. ѕоэтому все стадии и процессы €дерного топливного цикла определ€ютс€ физико-химическими свойствами этого элемента.

”ран Ц это элемент с пор€дковым номером 92, самый т€желый из встречающихс€ в природе. »спользовалс€ он еще в начале нашей эры: осколки керамики с желтой глазурью (содержащие более 1% оксида урана) находились среди развалин ѕомпеи и √еркуланума. Ќа –уси соли урана использовали дл€ придани€ стеклу разнообразных оттенков от светло-желтого до зеленовато-коричневого. ”ран был открыт в 1789 году в урановой смолке немецким химиком ћартоном √енрихом  лапротом, назвавшего его в честь планеты уран, открытой в 1781 году. ¬первые металлический уран получил французский химик ёджин ѕелиго в 1841, восстановив безводный тетрахлорид урана калием. ¬ 1896 году јнтуан-јнри Ѕеккерель открывает €вление радиоактивности урана случайным засвечиванием фотопластинок ионизирующим излучением от оказавшегос€ поблизости кусочка соли урана.

 

–удник
> ѕереработка руды (ѕроизводство урановых концентратов)
> јффинаж
> ѕроизводство UF6(газ)
> –азделение изотопов
> ќбогащение урана
> ѕроизводство топлива
> »зготовление твэлов и “¬—
> јЁ—
> Ѕассейн
> –адиохимический завод или «ахоронение отработавшего топлива
> «ахоронение радиоактивных отходов

 

–ис.1 ѕроизводства €дерного топливного цикла

 

”ран очень т€желый, серебристо-белый гл€нцеватый металл. ¬ чистом виде он немного м€гче стали, ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами. ”ран имеет три фазовых структуры кристаллической решетки: альфа (призматическа€, стабильна до 667,7 ∞C), бета (четырехугольна€, стабильна от 667,7 до 774,8 ∞C) и гамма (с объемно центрированной кубической структурой, существующей от 774.8 ∞C до точки плавлени€), в которых уран наиболее податлив и удобен дл€ обработки. јльфа-фаза - очень примечательный тип призматической структуры, состо€щей из волнистых слоев атомов в чрезвычайно асимметричной призматической решетке. “ака€ анизотропна€ структура затрудн€ет сплав урана с другими металлами. “олько молибден и ниобий могут создавать с ураном твердофазные сплавы.

ќсновные физические свойства урана:

- температура плавлени€ 1132,2∞C (+/- 0.8);

- температура кипени€ 3818 ∞C;

- плотность 18,95 (в альфа-фазе);

- удельна€ теплоемкость 6,65 кал/моль/∞C (при 25о—);

’имически уран очень активный металл. Ѕыстро окисл€€сь на воздухе, он покрываетс€ радужной пленкой оксида. ћелкий порошок урана самовоспламен€етс€ на воздухе, он зажигаетс€ при температуре 150-175∞C, образу€ U3O8. ѕри 1000∞C уран соедин€етс€ с азотом, образу€ желтый нитрид урана. ¬ода способна разъедать металл: медленно при низкой температуре, и быстро при высокой. ”ран раствор€етс€ в сол€ной, азотной и других кислотах, образу€ четырехвалентные соли, но не взаимодействует с щелочами. ”ран вытесн€ет водород из неорганических кислот и солевых растворов таких металлов как ртуть, серебро, медь, олово, платина и золото. ѕри сильном встр€хивании металлические частицы урана начинают светитьс€.

”ран имеет четыре степени окислени€ - III-VI. Ўестивалентные соединени€ включают в себ€ триокись уранила UO3 и уранилхлорид урана UO2Cl2. “етрахлорид урана UCl4 и диоксид урана UO2 - примеры четырехвалентного урана. ¬ещества, содержащие четырехвалентный уран обычно нестабильны и обращаютс€ в шестивалентные при длительном пребывании на воздухе. ”раниловые соли, такие как уранилхлорид, распадаютс€ в присутствии €ркого света или органики.

”ран имеет 14 изотопов, при этом только три из них встречаютс€ в природе. ѕримерный изотопный состав природного урана следующий:

 

»зотоп ћассовый процент јтомный процент ѕериод полураспада

U-234 0.0054% 0.0055% 247 тыс. лет (-распад)

U-235 0.7110% 0.7202% 710 млн. лет (-распад)

U-238 99.2836% 99.2742% 4.51млрд. лет (-распад)

 

 

’от€ содержание изотопа U-235 в общем посто€нно, в различных рудах имеютс€ некоторые колебани€ его количества, т.к. со временем произошло обеднение руды из-за реакций делени€, котора€ происходила, когда концентраци€ U-235 была много выше, чем сегодн€. —амый известный такой природный Ђреакторї, возрастом 1,9 миллиарда лет, обнаружен в 1972 году в шахте ќкло в √абоне.  огда этот реактор действовал, в природном уране содержалось примерно 3% U-235, т.е. столько же, сколько в современном топливе дл€ атомных электростанций. “еперь €дро шахты выгорело, и обедненна€ руда содержит лишь 0,44% U-235. ≈стественные реакторы в ќкло и открытые поблизости, €вл€ютс€ единственными в своем роде до сих пор.

 

ƒобыча руды

Ќачальна€ стади€ топливного цикла Ц горнодобывающее производство, т.е. урановый рудник, где добываетс€ уранова€ руда.

—одержание урана в гранитных породах вполне достаточное, чтобы радиоактивный газ радон, продукт распада, представл€л серьезную биологическую опасность в местах выхода гранита на поверхность. ”ран обнаружен и в морской воде в концентрации 150 мкг/м3.

”ран входит в достаточной концентрации в 150 различных минералов, и в небольшом количестве - еще в 50. ѕервоначально его нашли в магматических гидротермальных жилах и пегматитах, включа€ уранинит и смол€ную обманку. ¬ этих рудах уран содержитс€ в виде диоксида. –уды, имеющие экономическое значение Ц аутанит, гидраткальциевый уранильный фосфат, тобернит, гидратмедный уранильный фосфат, коффинит, гидратированный силикат урана, карнотит, гидраткалиевый уранильный ванадат. ”рановые руды имеютс€ по всему миру. «апасы и коммерческие сделки выражаютс€ в эквивалентных массах U3O8. ќдин килограмм U3O8 стоит в среднем около 40$.

ћесторождени€ смол€ной обманки, самой богатой ураном руды, располагаютс€ главным образом в  анаде,  онго и —Ўј. Ѕольшинство из добывающегос€ в —Ўј урана вырабатываетс€ из получаемого в штатах ёта,  олорадо, Ќью-ћексико, јризона. ћинерал, названный коффинит, открытый в 1955 году в  олорадо, - очень богата€ руда: содержание урана примерно 61%. ¬последствии коффинит нашли в ¬айоминге и јризоне.

—реднее содержание урана в земной коре довольно велико и оцениваетс€ различными авторами как (3÷4)x10-4%. ”рана приблизительно в 1000 раз больше, чем золота, в 30 раз больше, чем серебра и почти столько же, сколько свинца и цинка. ƒл€ урана характерна значительна€ рассе€нность в горных породах, почвах, воде морей и океанов. Ћишь относительно небольша€ часть сконцентрирована в месторождени€х, где содержание урана в сотни раз превышает его среднее содержание в земной коре. ”рановые руды отличаютс€ исключительным разнообразием состава. ¬ большинстве случаев уран в рудах представлен не одним, а несколькими минеральными образовани€ми.

¬ажнейший показатель качества и ценности руды - содержание в руде урана. Ќа каждом этапе развити€ науки и техники существует определЄнна€ оценка минимального содержани€ урана в руде, при котором месторождение ещЄ выгодно разрабатывать. Ёта оценка непрерывно измен€етс€ (со временем).

ƒобыча урановой руды, так же как других полезных ископаемых, осуществл€етс€ в основном либо шахтным, либо карьерным способом в зависимости от глубины залегани€ пластов.

 

ѕереработка руды

»звлеченна€ из земли уранова€ руда содержит рудные минералы и пустую породу. ƒальнейша€ задача состоит в том, чтобы руду переработать: отделить полезные минералы от пустой породы и получить химические концентраты урана. ќб€зательные стадии при получении урановых химических концентратов Ц дробление и измельчение исходной руды (перевод урана из руды в раствор), селективное выделение урана из растворов. ќчень часто перед выщелачиванием руду обогащают - различными физическими методами увеличивают содержание урана. Ќаиболее часто примен€ютс€ три метода обогащени€ руды: радиометрический, основанный на основе радиоактивности урана и продуктов его распада, гравитационный, использующий разницу плотностей минералов урана (6,5-10,5г/см3) и минералов пустой породы (2,5-2,7 г/см3), и флотационный, основанный на различии в смачиваемости минералов.

ѕри добыче руд с содержанием урана, например 0,1%, дл€ получени€ 1т U3O8 необходимо извлечь из недр примерно 1000т руды, не счита€ колоссального количества пустой породы от вскрытых и проходческих выемок. “акую огромную массу руды лучше всего переработать и обогатить ураном в непосредственной близости от рудника. Ёто позволит уменьшить загрузку транспорта и существенно снизить транспортные расходы. ѕоэтому обычно гидрометаллургические заводы (процессы выщелачивани€ и последующего селективного извлечени€ металлов из растворов называютс€ гидрометаллургическими процессами), располагаютс€ в непосредственной близости с открытыми карьерами.

 

јффинаж

Ќа всех этапах переработки урановых руд проходит определЄнна€ очистка урана от примесей. ќднако полной очистки получаемых химических концентратов достичь не удаетс€.

Ќекоторые концентраты содержат всего 60-80 %, другие 95-96 % U3O8, а остальное - различные примеси. “акой уран не пригоден в качестве €дерного топлива, поэтому об€зательна следующа€ стади€ €дерного топливного цикла Ц аффинаж, в котором завершаетс€ очистка соединений урана от примесей и, особенно, от элементов, обладающих большим сечением захвата нейтронов (гафний, бор, кадмий, европий, гадолиний, самарий и т.д.).

ћетоды аффинажа урана разнообразны. Ќаибольшее распространение получили следующие способы очистки:

- пероксидный (выделение пероксида урана UO4ХH2O из раствора уранилнитрата UO2(NO3)2 под действием пергидрол€ H2O2);

- карбонатный (добавл€ют бикарбонат аммони€ NH4HCO3,уран осаждают в виде очень устойчивого комплексного соединени€ Ц уранилтрикарбоната аммони€);

- экстракционный растворител€ми (уранова€ руда удал€етс€ из щелока от выщелачивани€ подкисленной породы при помощи смеси растворителей).

ѕрокаливание полученных при аффинаже осадков урановых солей позвол€ет получить чистые оксиды урана. ¬ажнейшие промежуточные продукты уранового производств Ц UO3, U3O8.

 

ѕроизводство UF6: разделение изотопов

—овременна€ €дерна€ энергетика с реакторами на тепловых нейтронах, за исключением канадских т€желоводных реакторов CANDU, базируетс€ на слабообогащенном (2Ч5%) 235U урановом топливе. ¬ реакторах на быстрых нейтронах, а также в исследовательских и транспортных реакторах используетс€ уран с более высоким содержанием 235U (до 93%). —ледовательно, прежде чем изготавливать топливо природный уран, содержащий только 0,72% 235U, необходимо обогатить Ц разделить изотопы 235U и 238U. ’имические реакции слишком малочувствительны к атомной массе реагирующих элементов. ѕоэтому они не могут быть использованы дл€ обогащени€ урана; необходимы физические методы разделени€ изотопов.

ќсновные используемые методы разделени€ изотопов:

Х Ёлектромагнитное разделение.

Х √азова€ диффузи€.

Х ∆идкостна€ термодиффузи€.

Х √азовое центрифугирование.

Х јэродинамическа€ сепараци€.

Х AVLIS (atomic vapor laser isotope separation) - испарение с использованием лазера.

Х ’имическое обогащение.

Х ƒистилл€ци€.

Х Ёлектролиз.

 

Ёффективности различных методов разделени€:

ћетод разделени€ U-235/238

’имическое обогащение 1.0015

ƒистилл€ци€ -

√азова€ диффузи€ 1.00429

÷ентрифугирование (250 м/с) 1.026

÷ентрифугирование (600 м/с) 1.233

Ёлектролиз -

 

¬ насто€щее врем€ основным, а до недавнего времени единственным, промышленным методом производства обогащенного урана был газодиффузионный.

Ётот метод использует различие в скорост€х движени€ различных по массе молекул газа. ¬ещество должно находитьс€ в газообразном состо€нии.

ѕри различных скорост€х движени€ молекул, если заставить их двигатьс€ через тонкую трубочку, более быстрые и легкие обгон€т более т€желые. ƒл€ этого трубка должна быть настолько тонка, чтобы молекулы двигались по ней поодиночке. “аким образом, ключевой момент здесь - изготовление пористых мембран дл€ разделени€. ќни должны не допускать утечек, выдерживать избыточное давление.

 

ƒл€ некоторых легких элементов степень разделени€ может быть достаточно велика, но дл€ урана - только 1.00429 (выходной поток каждой ступени обогащаетс€ в 1.00429 раза). ѕоэтому газодиффузионные обогатительные предпри€ти€ Ц огромные по размерам, состо€т из тыс€ч ступеней обогащени€.

¬ 1980 г. на долю газодиффузионных заводов приходилось 98% всех мощностей по обогащению. ¬ последние годы получает все большее распространение конкурирующий с ним центробежный метод, основанный на использовании высокоскоростных газовых центрифуг. ¬ обоих методах примен€ют уран в виде гексафторида UF6. √ексафторид урана обладает интересными и важными дл€ технологии физическими свойствами. ¬о-первых, UF6 Ч единственное урансодержащее вещество, существующее при обычной температуре, но при пониженном давлении в газообразном состо€нии. ¬о-вторых, гексафторид урана при обычных услови€х легко возгон€етс€, т.е. превращаетс€ в газ из твердого состо€ни€, мину€ жидкую фазу. ѕри температуре 56,5 ˚C давление пара UF6 над твЄрдым продуктом составл€ет 760 мм рт. ст. и гексафторид Ђкипитї. ѕри повышенном давлении UF6 может существовать в жидкой фазе. ≈го тройна€ точка соответствует температуре 64,05 ˚— при давлении пара 1134 мм рт. ст.

Ќекоторые свойства гексафторида урана создают трудности при его промышленном использовании и требуют специального подбора материалов в технологическом оборудовании. UF6Чвещество химически активное. ѕри взаимодействии UF6 с водой, органическими веществами и металлами возникают нелетучие соединени€ урана (например, тетрафторид уранаЧзелена€ соль), осаждающиес€ на стенках оборудовани€.

ќсновной промышленный способ получени€ UF6 -фторирование различных соединений урана. Ќаиболее часто отдают предпочтение методам, основанным на фторировании тетрафторида уранаUF4. ѕредварительно тетрафторид урана получают из оксидов с помощью HF.

ѕроцесс фторировани€ и значительной степени €вл€етс€ аффинажным, поскольку попутно получаемый гексафторид урана дополнительно очищаетс€ от примесей других химических элементов, которые остаютс€ в твердых осадках фторировани€ (Ђзолеї, Ђогаркахї, Ђтвердых отходахї) вместе с непрореа-гировавшим UF.  оличество твердых отходов около 0, 5%, но они радиоактивны, так как содержат продукты распада урана (изотопы тори€ и протактини€), и €вл€ютс€ интенсивными источниками γ-излучени€.

ќбогащение урана методом газовой диффузии основано на €влении молекул€рной диффузии через пористую перегородку с мельчайшими отверсти€ми. ¬ замкнутом пространстве при тепловом равновесии все молекулы газовой смеси обладают одной и той же кинетической анергией. ћенее т€желые молекулы 235UF6 обладают большей средней скоростью теплового движени€ и поэтому чаще удар€ютс€ о перегородку, чем более т€желые молекулы 235UF6. ¬ результате через отверсти€ перегородки чаще будут проникать (диффундировать) более легкие молекул 235UF6. —оответственно молекулы т€желого изотопа будут концентрироватьс€ перед перегородкой. ќтношение концентрации легких и т€желых молекул до и после перегородки (коэффициент обогащени€)

α = √M1 / M2 = √352/349 = 1,0043,

где M1 и ћ2 Ч соответственно массы молекул 238U и 235U.

”становки по изотопному разделению газодиффузионными и центробежными методами состо€т из набора элементов, в которых UF6 раздел€етс€ на фракцию, обогащенную 235U, и отвальную фракцию (или просто отвал), обедненную 235U. ќдни или несколько разделительных элементов, соединенных параллельно между собой, называют разделительной ступенью. ¬о всех элементах одной ступени исходный продукт, продукци€ и отвал имеют один и тот же изотопный состав. Ќеобходимое обогащение урана достигаетс€ многократным соединением нескольких ступеней. “ака€ компоновка называетс€ разделительным каскадом. Ќа разделительных заводах и основном используютс€ противоточные каскады, в которых отвал одной ступени используетс€ как исходный продукт в предыдущей ступени. ѕоскольку при газодиффузионном методе коэффициент разделени€ одной ступени очень мал, дл€ получени€ обогащенного урана требуетс€ огромное число ступеней каскада. Ќапример, дл€ получени€ из природного урана смеси, обогащенной до 2,4 % по 235U, и концентрации 235U в исходном уране (отвале) 0,3 % требуетс€ около 840 ступеней и 3000Ч5000 ступеней дл€ получени€ высокообогащенного (90% 235U) урана.

ћетод газовой диффузии чрезвычайно дорогосто€щий, так как требует огромных площадей и большого количества достаточно сложного оборудовани€.  роме того, газодиффузионные заводы потребл€ют очень много электроэнергии.

 ак и в любом другом технологическом процессе, при обогащении урана существуют некоторые материальные потери продукта, ¬ частности, несколько дес€тых частей процента общей массы обогащаемого урана остаетс€ внутри разделительного оборудовани€ и трубопроводов, накаплива€сь в виде твердых отложений. ѕри остановках и ремонтах разделительных установок твердые отложени€, конечно же, извлекаютс€ из технологического оборудовани€. Ёти потери неизбежны и их заранее предусматривают, Ќапример, в контрактах на обогащение урана диффузионными заводами —Ўј оговариваютс€ потери 0,5 %. Ќесмотр€ на то, что потери продукта малы, они существенны с точки зрени€ обеспечени€ радиационной безопасности на заводах.

¬ насто€щее врем€ отвал поступает дл€ хранени€ на склады до того времени, когда его можно будет использовать как воспроизвод€щий материал в реакторах-размножител€х дл€ производства плутони€.

 

»зготовление топлива

ќбогащЄнный уран служит исходным сырьЄм дл€ изготовлени€ топлива €дерных реакторов. ядерное топливо примен€етс€ в реакторах в виде металлов, сплавов, оксидов, карбидов, нитридов и других топливных композиций, которым придаЄтс€ определЄнна€ конструкционна€ форма.  онструкционной основой €дерного топлива в реакторе €вл€етс€ тепловыдел€ющий элемент Ц твэл, состо€щий из сердечника (топлива) и оболочки (покрыти€). ¬ каждом из реакторов ¬¬Ё– и –Ѕћ  содержитс€ около 50 000 твэлов, заполненных таблетками из диоксидов урана. ќпределенное количество твэлов собирают вместе в единую конструкцию Ц тепловыдел€ющую сборку (“¬—). ќсновные предпри€ти€, которые зан€ты в производстве “¬— Ц это машиностроительный завод ЂЁлемашї (г. Ёлектросталь), Ќовосибирский завод химконцентратов, „епецкий механический завод.

√отовые “¬— доставл€ют на јЁ— в специальных контейнерах железнодорожным, автомобильным или морским транспортом. ¬ отдельных случа€х используют воздушный транспорт.

—овременные предпри€ти€, производ€щие реакторное топливо, представл€ют собой промышленные комплексы, технологический цикл которых включает следующие этапы:

- получение порошка диоксида урана из UF6;

- изготовление спеченных таблеток;

- подготовку трубчатых оболочек твэлов и концевых деталей;

- упаковку топливных таблеток в оболочки;

- установку концевых деталей, герметизацию (сваркой);

- подготовку и комплектование деталей дл€ “¬—;

- изготовление “¬—;

- разборку забракованных твэлов и “¬— и переработку отходов.

“оварной продукцией на данной стадии топливного цикла €вл€етс€ €дерное топливо в виде, пригодном дл€ непосредственного использовани€ в реакторе.

–ассмотренные до сих пор производства составл€ют начальную стадию €дерного топливного цикла. «атем топливо поступает в €дерный реактор и обеспечивает производство заданного количества электроэнергии. ѕроцессы, происход€щие в €дерном реакторе, сопровождаютс€ выгоранием €дер урана, накоплением продуктов делени€ (новые химические элементы), воспроизводством плутони€. Ќо на этом топливный цикл на јЁ— не заканчиваетс€: отработавшие “¬— необходимо выгрузить из реактора, поместить в бассейн выдержки дл€ уменьшени€ остаточного тепловыделени€ и снижени€ радиоактивности, а затем либо надЄжно и безопасно хранить (открытый топливный цикл), либо переработать (замкнутый топливный цикл).

ћирова€ потребность топлива в перерасчете на природный уран дл€ работы более четырехсот блоков јЁ— возросла к 2000 году до 64,2 тыс. тонн. — учетом энергетических установок флотов, военных и исследовательских реакторов эта цифра значительно выше. ѕо оценкам экспертов ”ранового института (ћеждународна€ ассоциаци€ по €дерной энергии), ресурсов урана более чем достаточно, чтобы удовлетворить потребности развити€ €дерной энергетики до 2020 года. »сход€ из потребности в 60-80 тыс. т урана в год в ближайшие 20 лет мировые ресурсы пор€дка 3 млн т урана по цене извлечени€ ниже 80 долларов —Ўј за килограмм урана могут обеспечить 30-40 лет потреблени€. —огласно данным ћеждународного Ёнергетического јгенства рентабельной считаетс€ цена извлечени€ до 130 долларов за килограмм. “аких запасов урана по оценкам более 15 млн тонн. —егодн€шнее мировое производство (около 36 тыс. т) лишь на 60% покрывает потребности рынка. Ѕаланс достигаетс€ за счет вторичных источников урана: запасы в хранилищах оцениваютс€ в 215 тыс. т, военный уран (от 7 до10 тыс.т), обедненный (отвальные Ђурановыеї хвосты) и регенерированный уран. «начительна€ дол€ этих вторичных запасов относитс€ к –оссии. ќгромные перспективы отвод€тс€ использованию ћќ’-топлива.

— распадом ———– разведанных урановых запасов на территории –оссии оказалось 27%, а относительно дешевого урана (стоимость до 40 долл/кг) менее 6%. ќсновна€ часть запасов осталась в  азахстане, ”збекистане и на ”краине, а более 60% всех установленных мощностей јЁ— сосредоточены в –оссии. »з восьми горнодобывающих предпри€тий бывшего ———– в –оссии осталс€ единственный Ц ѕриаргунское производственное горно-химическое объединение, производственна€ мощность которого 2,5-3 тыс.т в год. ѕуск в строй предпри€тий подземного скважинного выщелачивани€ на ƒолматовском и ’иагдинском месторождени€х позволит суммарно получать до 4,5 тыс.т в год.

—огласно аналитическим исследовани€м, проведенным институтом Ђ÷Ќ»»атоминформї, удорожание €дерного топлива происходит в основном за счет роста стоимости его производства, в основном, за счет удорожани€ передельных затрат в топливном цикле.

¬ результате работы атомной энергетики, как и при любой индустриальной де€тельности, образуютс€ продукты, которые не €вл€ютс€ целью данного производства. ќтработавшее €дерное топливо, которое экологи пытаютс€ отнести к радиоактивным отходам, содержит очень много ценных элементов, которые после соответствующей переработки могут повторно использоватьс€ в реакторах или дл€ других целей.

’имико-металлургический передел €дерного топлива включает в себ€ конверсию гексафторида урана, экстракционную очистку урансодержащих смесей от примесей, получение закиси-окиси урана (U3O8), двуокиси урана (UO2), металлического урана (U) и его сплавов (UX). ƒействующие на ќјќ ЂЌ«’ ї (Ќовосибирский завод химконцентратов) химические технологии позвол€ют получать варьируемое обогащение и контролировать химический состав примесей выпускаемых урановых продуктов.

ѕомимо гексафторида урана, производственный цикл изготовлени€ исследовательского €дерного топлива может начинатьс€ с растворени€ урансодержащих оборотов, образующихс€ в процессе производства твэлов, что позвол€ет возвращать технологические отходы в качестве одного из компонентов исходного сырь€. Ёто делает технологию производства твэлов с диоксидным топливом практически безотходной.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-10-01; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 488 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—вобода ничего не стоит, если она не включает в себ€ свободу ошибатьс€. © ћахатма √анди
==> читать все изречени€...

1352 - | 1246 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.05 с.