История искусства Экология энергетики Инженерная графика и машиностроительное черчение Математика решение задач и примеров Курс лекций по физике и электротехнике
Топливо для ядерных реакторов Урановый цикл Уран-ториевый цикл Уран-плутонивый цикл оружейный плутоний Торий-плутонивый цикл Добыча урановой руды Обогащение урана Временное хранение ОЯТ Транспортировка радиоактивных веществ Твэлы

Простейшим топливным циклом является цикл с однократным сжиганием, когда загрузка топлива сжигается в реакторе только один раз, после чего топливо либо полностью удаляется из реактора, либо перерабатывается с отделением или без отделения делящегося вещества для возможного использования в другой загрузке.

 Возможности обогащения плутония

Применение технологий обогащения урана для удаления нежелательных изотопов плутония технически возможно. Оно осложнено присутствием множества изотопов, отличающихся друг от друга всего одной атомной единицей массы ( U и U отличаются на 3) - значительно снизится и без того небольшой коэффициент сепарации. Может потребоваться двухпроходное разделение - сначала удаляются тяжелые изотопы - 240Pu и выше, а затем (в зависимости от начального содержания и нежелательности нагрева), отделяется 238Pu. Токсичность, нейтронное излучение и самонагрев плутония во входном и выходном потоках, в обогащенном продукте - все эти факторы еще больше усложняют технологию разделения плутония по сравнению с ураном. Есть и облегчающий процесс обогащения момент - масса сырья, которая должна быть переработана, более чем на два порядка меньше, чем при разделении природного урана. Это происходит из-за высокого изначального содержания 239Pu (60 - 70% по сравнению с 0.72% у урана) и из-за меньшей критической массы плутония (6 против 15 кг). Даже со всеми указанными выше сложностями, завод по обогащению плутония будет много меньше уранового безотносительно к используемой технологии разделения. Довольно-таки легко производить оружейный плутоний из реакторного на электромагнитных сепараторах. Вследствие очень высокого коэффициента разделения потребовалось бы всего одна стадия очистки, и производительность сепаратора определялась бы концентрацией 239Pu в сырье. Электромагнитный сепаратор, способный нарабатывать 0.5 урановой бомбы в год (аналогичный планировался Ираком до войны 1991 года), способен на производство 100 плутониевых бомб из реакторного плутония. Газовая диффузия и центрифугирование тоже жизнеспособные кандидаты. Свойства гексафторида плутония сходны с гексафторидом урана и требуют лишь незначительных изменений в центрифугах или диффузионных мембраннах. Если подать на вход 60% Pu/25% 240Pu плутоний, задаться выходом 94% 239Pu и терять в шлаке половину поступающего с сырьем 239Pu, то потребуется мощность всего в 2 МПП-кг для производства 1 кг оружейного плутония. Это менее 1 % от ресурсов, нужных для производства 1 кг 90% 235U из природного урана. Технология AVLIS (испарение с использованием лазера) создает возможность недорогого разделения и может использоваться с реакторным плутонием в качестве исходного материала.

Ядерный топливный цикл - система ядерных объектов, связанных между собой потоком ядерного материала. Характеристики топливных циклов могут значительно отличаться в различных странах. Такая система может состоять из урановых рудников, заводов по обработке руды, конверсионных заводов, заводов по обогащению и изготовлению топлива, реакторов, хранилищ отработавшего топлива, заводов по переработке и связанных с ними хранилищ
Ядерные топливные циклы производство топлива для ядерных реакторов