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.

Торий-плутонивый цикл

В настоящее время в стадии разработки находится торий-плутониевый цикл (точнее 322Th-U- Pu цикл). Основа нового топлива - торий и оружейный плутоний, смесь которых поставляется в виде топливных сборок на обычные ядерные реакторы, где она и сжигается, попутно производя электроэнергию. В отличие от схемы производства МОКС, производство ториевой комбинации не потребует каких-либо дорогостоящих модификаций и перестроек в реакторах, которые будут использовать ее в качестве топлива - именно это обстоятельство было одним из самых больших препятствий на пути осуществления программы топлива МОКС. Ожидается, что торий-плутониевый цикл окажется существенно дешевле уран-плутониевого цикла. Причем свойства отработанного топлива, получаемого после сжигания в реакторах комбинации тория и плутония, исключают возможность повторного использования оружейного плутония. Новое топливо можно производить на уже имеющихся у России предприятиях. Сторонники проекта утверждают, что могут начать первый цикл сжигания ториевых сборок в обычных российских реакторах серии ВВЭР-1000 уже в 2006 году.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ СТАДИИ ЯТЦ

Ядерная энергетика, не сопровождающаяся появлением парникового эффекта, позволяет уменьшить риск глобальных климатических изменений. Образование и выбросы всех газов при ядерном топливном цикле во много раз меньше, чем при любом ином способе выработки электроэнергии. Например, АЭС США в 1973-1994 позволили на 1,5 млрд. т сократить выбросы соединений углерода.

Разработанный МАГАТЭ долгосрочный мировой сценарий развития ядерной энергетики до 2050 года предусматривает доведение суммарной мощности АЭС до 1000 ГВт (эл.) по сравнению с 350 ГВт (эл.) в настоящее время. По такому сценарию мировое использование первичных энергоносителей к 2050 составит 14 Гт условного топлива (нефтяной эквивалент): при этом суммарное производство электроэнергии достигнет 23000 ТВтч, в том числе 7850 ТВтч на АЭС, что составляет 35% (в настоящее время 17%). Потребность в природном уране будет зависеть от выбора типа реакторов и топливного цикла.

Ключевыми вопросами, влияющими на будущее ядерной энергетики, являются конкурентоспособность, безопасность, управление радиоактивными отходами с их захоронением, проблема нераспространения. Эти области находятся в фокусе научно-исследовательских программ, связанных с топливным циклом и эксплуатацией реакторов. Хотя экономические параметры атомной энергетики улучшаются, АЭС в настоящее время сталкиваются с обостряющейся конкуренцией со стороны ТЭС, работающих на газе. Проектируемое снижение себестоимости электроэнергии меняется в широких пределах от страны к стране ив зависимости от выбранной технологии. Для угольных ТЭС это снижение составляет от 3 до 34%, для газовых -от 16 до 54%, а для АЭС - от 2 до 27%. На АЭС на стоимость топлива приходится примерно одна четверть себестоимости отпускаемой электроэнергии.

Первоочередной задачей является удлинение кампании реакторов (хотя бы до 18 месяцев) при уменьшении числа остановов каждого блока, снижение коллективной дозы облучения, а также повышение готовности станции при одновременном снижении эксплуатационных затрат. Принципиально важными направлениями совершенствования топлива в предстоящее десятилетие можно считать следующие:

обеспечение высокой надежности топлива и снижение аварийности, вызываемой деформациями топливных сборок;

производство топлива для современных реакторов, которые лучше функционируют с точки зрения взаимодействия топливных элементов с оболочкой, в результате чего несколько уменьшаются эксплуатационные осложнения;

расширение производства топлива с использованием вторично переработанных оксидов урана и/или плутония (МОХ-топлива и обогащенного вторичного урана - ERU-топлива), позволяющее получать такой же выход энергии при такой же глубине выгорания, что и при использовании обогащенного природного урана;

разработка в предстоящем десятилетии топлива, позволяющего достичь глубины выгорания 60 ГВт-сут/т с целью улучшения экономических показателей активной зоны без создания помех эксплуатации реактора и без снижения требований к его безопасности или к надежности твэлов (такими свойствами должен обладать европейский реактор с водой под давлением - EPWR).

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