Ядерный топливный цикл
Большинство современных энергетических реакторов используется топливо, основным компонентом которого является уран-235. Наряду с урановым топливом в ряде европейских стран (например, во Франции) производится и используется МОХ-топливо, в котором основным расщепляющимся материалом является плутоний.
Природный уран содержит примерно 0,7% урана-235, т. е. изотопа урана с массовым числом 235, и 99,3% урана-238. Из них только уран-235 способен поддерживать цепную реакцию деления, в результате которой происходит выделение энергии. Осуществить реакцию деления взрывного характера в естественном уране невозможно, поэтому его нельзя использовать для создания оружия. А уран с концентрацией урана-235 больше 20% по определению МАГАТЭ является материалом прямого использования для создания сравнительно компактного взрывного устройства. Уран с обогащением более 90% по урану-235 класси- фицируется как материал «оружейного» качества и используется в ядерном оружии. Получение урана с концентрацией урана-235 выше естественной требует применения достаточно сложной технологии разделения изотопов. Плутоний в природе отсутствует и является элементом искус- ственного происхождения. Он образуется в результате захвата ядром урана-238 нейтрона и последующей цепочки распадов короткоживущих изотопов урана-239 и нептуния-239 в плуто- ний-239. Наиболее подходящим устройством для производства плутония является ядерный реактор, работающий на топливе из естественного или низкообогащенного урана. За счет вышеопи- санного процесса при работе реактора в топливе накапливается плутоний, который может быть выделен в результате химической переработки ОЯТ. ЯТЦ принято условно разделять на две стадии: начальную (front-end) и конечную (back-end). Подобные стадии применяются, когда осуществляется срочный выкуп аварийных битых авто после ДТП.
Начальная стадия ЯТЦ начинается с добычи урановой руды и производства уранового концентрата U3 O8 . Затем урановый концентрат проходит процесс конверсии, в результате которой получают гексафторид урана UF 6 . Он поступает на обогатитель- ные предприятия, где осуществляется процесс обогащения по урану-235, способному поддерживать цепную ядерную реакцию. Продукт обогатительного производства направляется на пред- приятия, где осуществляется его перевод в оксид урана UO2 , ко- торый, в свою очередь, используется для изготовления ядерного топлива. Для топлива энергетических коммерческих реакторов на тепловых нейтронах, как правило, используется уран с обога- щением не выше 5%.
Отработанное ядерное топливо содержит в основном уран с обогащением около 1%, плутоний и продукты распада. Со- держание плутония в ОЯТ достигает значений 5—8 кг на тон- ну топлива. Конечная стадия ЯТЦ включает выдержку отра- ботавшего ядерного топлива в бассейнах с целью понижения его температуры. После 3—5 лет выдержки в зависимости от принятой схемы обращения ОЯТ направляется либо на радио- химическую переработку, либо на постоянное хранение. Про- дуктами переработки являются уран, плутоний и высокоактив- ные отходы. Последние отправляются на захоронение, а уран и плутоний могут быть использованы вновь в производстве ядерного топлива. Важно отметить, что элементы урановой цепочки ЯТЦ на его начальной стадии абсолютно те же, что и в технологии получе- ния расщепляющихся материалов оружейного качества. Однако не все стадии ЯТЦ одинаково критичны с точки зрения режима нераспространения. Наиболее чувствительными из них являются обогащение урана и переработка ОЯТ.
В настоящее время в промышленности используются две обогатительные технологии: в основе одной лежит метод газо- вой диффузии, в основе другой — разделение изотопов в га- зовых центрифугах. Для сравнения эффективности различных технологий и характеристики мощности предприятий по обо- гащению урана вводится специальный термин — единица раз- делительной работы (ЕРР). Так, для производства килограмма урана оружейного качества требуется примерно 200 ЕРР, а для производства килограмма топливного урана с обогащением порядка 5% — 7—8 ЕРР.
Другие новости и статьи
Будущее сетецентрических войн »
Запись создана: Вторник, 2 Октябрь 2012 в 0:29 и находится в рубриках Новости.
Темы Обозника:
COVID-19 В.В. Головинский ВМФ Первая мировая война Р.А. Дорофеев Россия СССР Транспорт Шойгу армия архив война вооружение выплаты горючее денежное довольствие деньги жилье защита здоровье имущество история квартиры коррупция медикаменты медицина минобороны наука обеспечение обмундирование оборона образование обучение оружие охрана патриотизм пенсии подготовка помощь право призыв продовольствие расквартирование реформа русь сердюков служба спецоперация сталин строительство управление финансы флот эвакуация экономика