Ядрено гориво цикъл (цикъл на горивата ядрена) - набор от дейности за експлоатацията на ядрените реактори, внедрена в системата на предприятия, свързани помежду си поток на ядрените материали и включително урановите мини и заводи за обработка на уранова руда, преобразуване на уран изотопно обогатяване и производство на гориво растения, ядрени реактори , заводи за преработка на хранилище за отработено ядрено гориво на отработено ядрено гориво, заводи за преработка на отработено ядрено гориво и междинно съхранение и погребване на радиоактивни отпадъци полигон нас за депониране на отпадъци.
Има три вида вида цикли:
1) цикъл уран гориво, където ядрен материал е 235 U, и 238 U. възпроизвеждане уран гориво, произведено от природен уран 235 U 0.72%, ниско обогатен уран 235 U 1-5% или 93% ВОУ 235 U. първите два вида гориво, използвани в топлинни реактори, трети на - в реакторите бързо неутронни, работещи в режим на конвертор.
2) цикъл на уран-плутоний гориво. Гориво този цикъл се състои от природен или obednennogo0,2-0,3%, допълнена с 235 U 239 Pu в количество, еквивалентно на съответното обогатяване на 235 U. Това гориво може да се използва като топлинни реактори и реактори в бързо неутрони. Суровина 238 служи тук U.
3) цикъл торий-уран гориво. Материалът на делящ се - 235 U или 233 U, сурови - 232 Th. В промишлен мащаб използва главно ураново гориво.
цикъл ураново гориво
По отношение на цикъла на уран ядрено гориво (NFC) - набор от технологични операции на предприятия ядрената промишленост (на първо място - в атомните електроцентрали), включително добив на уранова руда, производство на уран концентрат (под формата на уран oktooksida (III) U3 O8 или натриев диуранат Na2 U2 О7); преобразуване на (производство на уранов хексафлуорид UF6) уран и нейното обогатяване на 235 U; производство на гориво (уран метални оксиди или уран нитриди, керамика), горивни елементи (Fe) и горивните касети (FA) за ядрени реактори; изгаряне на ураново гориво в ядрените реактори за производство на електро- и топлоенергия (в някои случаи - за производството на качествен плутоний или други делящи се изотопи); обработка (съхраняване или обезвреждане) на отработено ядрено гориво (ОЯГ), време за работа с радионуклиди на науката, промишлеността, медицината, транспорта (транспорт) на радионуклиди, рециклиране на отпадъци, съхранение, обезвреждане или трансмутация (унищожаване) на радиоактивни отпадъци, извеждане от експлоатация на ядрени реактори, ядрена демонтаж , атомни подводници и други обекти от зоните за ядрена промишленост, обеззаразяване и рекултивационни.
ОЯГ
Съхранение на отработено ядрено гориво първоначално извършва директно в отделението на реактора. Отработеното гориво може да бъде преместен в специални складове "сухо съхранение" или дълбоко разположените съхранение.
често се използва за изчисляване на необходимото количество гориво:
. където G е годишната търсенето на уран тона / годишно, NT - топлинна мощност на реактора, # 966; - коефициент на натоварване на реактора, В - изгаряне на ядреното.
Tab.5 радиоактивната характеристика на уранови изотопи.
Основният интерес за делене енергия ядрен е 235 U. реакция, известна около 100 различни изотопи с масови числа от около 90 до 145, в резултат на делене на 235 U. ядро Три типичен делене реакция сърцевина 235 U имат формата:
Датчик 235 U може да е други изотопи на барий, ксенон, стронций, рубидий, и така нататък. Г.
→ → преобразуване обогатяване Пренасочване
Превръщането на уран (преобразуване уран) - химичен процес превръщане на уран, съдържащ материал (главно уран оксид) в хексафлуорид UF6 уран.
Тъй като всички изотопи на уран имат почти идентични химични свойства, увеличаване на дела на 235 U в проба зависи от разликата в атомни масови изотопи.
Методи за разделяне на изотопи:
· Газ-динамични (аеродинамично отделяне)
Електроцентрала за обогатяване на уран, за да се увеличи процентът на 235 U е представена в единици, наречени килограм на разделното работни единици (ЮЗУ) (разделното работни единици - ЮЗУ). В предприятия, производство на ниво силови уредби, обикновено вариращи от няколко стотин до няколко хиляди метрични тона ЮЗУ (MTERR) годишно. (1 MTERR = 1000 ЕНП.) Звено операция разделяне - е комплекс единица, която зависи както от съотношението на 235 U, който иска да получи обогатен поток и от това колко от 235 U на изходния материал остава в поток обеднен даден изотоп ,
P - в размер на 235 кг U, W - брой кг обеднения уран. Np - процент обогатяване на 235 U, NF - процентът на природен обогатяване на уран (0,71%), СЗ - процент на примеси. Функция V (х) = (2х-1) LN (х / (1-х))
ЕНП единица (ЮЗУ), могат да се разглеждат като разходи, които трябва да бъдат направени, за да се постигне определен степента на обогатяване. По-малко от 235 U на изходния материал трябва да се остави в обеднен уран, по-голямата ЮЗУ необходимо за постигане на желаната степен на обогатяване.
Номер ЮЗУ условие инсталация концентратор, това зависи от консумираната енергия на тази настройка. Най-често срещаният обогатяване технология две към днешна дата се различава значително в своето потребление на енергия. За съвременните газ дифузия инсталации обикновено изискват от 2400 до 2500 киловатчаса електроенергия за 1 ЮЗУ, докато газова инсталация за генериране на центрофуга консумират само 50-60 киловат часа електроенергия за 1 ЕНП.
За да се гарантира стандартната светлина ядрен реактор с вода с капацитет от 1000 мегавата електроенергия, като се използва обогатен уран като гориво, то изисква около 100 000-120 000 обем на обогатяване на уран услуги в ЮЗУ годишно.
В допълнение кг ЮЗУ, там е друг важен параметър - масата на природен уран, което е необходимо за получаване на желаната маса на уран. Що се отнася до количество ЮЗУ необходимото количество суровина също ще зависи от желаната степен на обогатяване, но също така и върху размера на 235 U, което остава в обеднен уран. Необходимото количество природен уран ще бъде намалена с намаляване на дела на 235U. които следва да се остави в обеднен уран.
Когато LEU обогатяване за лека вода ядрен реактор в обогатен поток обикновено съдържа 3.6% 235 U (в сравнение с 0,7% в природен уран), докато в слаб поток съдържа от 0,2 до 0,3% 235 U. За вземане един килограм това LEU изисква 8 кг на природен уран и 4.5 ЮЗУ разрешава, ако съотношението на 235 U в потока от уран-обеднен е 0.3%. От друга страна, ако постно поток ще бъде само 0,2% 235 U, а след това се нуждае от само 6,7 кг на естествения уран, обаче - около 5,7 ЮЗУ за обогатяване.
За един килограм високо обогатен уран с 90% 235 U, 193 изисква повече ЮЗУ и почти 219 кг на природен уран при условие, че в обеднен уран остава 0,3% 235 U. Ако допустимото фракция от 235 U в обеднен уран ще бъде 0, 2% Тя изисква почти 228 ЮЗУ и повече от 176 килограма природен уран.
скорост на центрофугиране, об / сек.
Tab. 8 за обогатяване на уран на растенията.
Методът на газообразен дифузия.
Процесът използва за дифузията на газовете обогатяване на почти всички ниско и високо обогатен уран, който се произвежда в САЩ. Този метод е разработен за първи път през 1940 г., като част от проекта Манхатън и е частично прилага в обогатяването на уран за бомба пусната над Хирошима.
И петте известни ядрени страни-членки на Договора за неразпространение на ядрено оръжие (ДНЯО) за даден период от време, въведена в експлоатация газодифузионния растение, но към днешна дата тези обекти да продължат да функционират само в Съединените щати и Франция. За процеса на дифузия за качване на уран е в газообразно състояние, чрез голям брой порести бариери - високо енергоемко процес. Фактът, че две визуализации obogatiteltnyh завод в САЩ консумира около 10% от електроенергията, произведена в САЩ.
Уранов хексафлуорид UF6 е на газ и следователно могат да участват в разпространението на технологичен газ. Молекулите на уранов хексафлуорид, съдържащ атоми на 235 U, е малко по-лесно ще се движат през всеки бариера с малко по-висока степен на отделяне от тези, които съдържат атоми на 238 U.
Газът във всеки етап се пропуска през пропускливата бариера след всеки такъв етап газ, който преминава към страната с ниско налягане на преградата (т.е. страна надолу) има по-висок процент от 235 U, в сравнение с това, което беше в предишния етап. Разликата в масите, и по този начин ускорява UF6 молекули. съдържаща 235 U и 238 U, от порядъка на един процент. Ето защо, за да обогатят големите промишлени обеми на обогатяването на уран, необходими хиляди стъпки.
газодифузните централа построена сцена в "каскади", които ви позволяват да увеличите обогатяване на предишната стъпка, както и по-ефективното използване на обеднен уран поток на всеки етап. За да се разбере мащаба на производството, е необходимо да се знае, че по време на изграждането на газовата дифузия завод, който е построен в началото на 1940-те години в град Оук Ридж, Тенеси, САЩ, това е най-големият промишлен обект в света.
Най-трудната задача в изграждането на газова дифузия растение е производството на пропускливи бариери, които са необходими за дифузори. Материал за тези бариери трябва да бъде в състояние да поддържа висока якост и еднакъв диаметър на порите в рамките на няколко години работа на уреда. Това е много трудна задача, когато се използва хексафлуорид газ уран, който е с високо корозивна собственост. Дебелината на типичните бариери е само 5 мм, и техните отвори само 30-300 пъти диаметъра на един уран атом.
Освен това, по време на работа на инсталацията изисква големи количества електроенергия, газ дифузия произвежда компресори също генерират много топлина, която трябва да се разсее. В американски инсталации, пренос на топлина се осъществява с помощта на озоноразрушаващи хлорфлуорвъглеводороди (CFC), като CFC-114 охладител (фреон-114). Производство, внос и употреба на CFC са строго ограничени през 1987 г., Монреалския протокол за веществата, които нарушават озоновия слой (Монреалски протокол за веществата, които нарушават озоновия слой).
Свързани статии