Стартовая >> Архив >> Генерация >> Материалы ядерных энергетических установок

Материалы, используемые в процессах переработки отработавшего топлива - Материалы ядерных энергетических установок

Оглавление
Материалы ядерных энергетических установок
Ядерная энергия и материалы
Легководный реактор LWR
Тяжеловодный реактор HWR
Реактор типа LMFBR
Перспективы использования термоядерной энергии
Радионуклидное производство энергии и ее использование
Требования, предъявляемые к выбору ядерных материалов
Свойства реакторных материалов
Анализ специфических свойств материалов при их выборе для ядерных реакторов
Выбор материалов и анализ конструкции с помощью ЭВМ
Компоненты и материалы ядерных реакторов деления
Ядерные топливные материалы
Конструкционные материалы
Материалы органов регулирования, теплоносители
Материалы защиты, системы аварийной защиты
Атомная электростанция (с реактором деления)
Фундаментальные радиационные явления в материалах
Радиационное повреждение нейтронами
Влияние облучения на реакторные материалы
Влияние облучения на физические свойства материалов
Влияние облучения на механические свойства материалов
Влияние облучения на коррозию, свелинг
Отжиг радиационных повреждений, влияние облучения на свойства при низких температурах
Металлический уран
Коррозия урана
Сплавы урана
Влияние облучения на урановое топливо
Керамический уран
Диоксид урана
Радиационное распухание оксидного топлива
Радиационная ползучесть оксидного топлива
Выделение газообразных продуктов деления из оксидного топлива
Монокарбид урана
Нитрид, силицид и сульфиды урана
Коррозия керамического урана, техника безопасности
Плутоний
Металлические сплавы плутония
Керамические соединения плутония
Смешанное керамическое уран-плутониевое топливо
Коэффициент воспроизводства, избыточный коэффициент и время удвоения плутония
Радиационные эффекты плутония
Коррозионные эффекты плутония
Меры безопасности при работе с плутонием
Торий
Свойства тория
Получение и сплавы тория
Керамические соединения тория
Радиационные и коррозионные эффекты тория
Радиоактивный распад в торий-урановом топливном цикле
Конструкционные материалы: металлы
Конструкционные материалы: бериллий и его соединения
Конструкционные материалы: магний
Конструкционные материалы: алюминий
Конструкционные материалы: цирконий
Конструкционные материалы: нержавеющая сталь и никелевые сплавы
Конструкционные материалы: керамика и керметы
Влияние облучения на конструкционные материалы
Коррозия конструкционных материалов
Материалы замедлителя и отражателя
Графит
Материал бланкета
Материал теплоносителя
Материалы систем регулирования, защиты и аварийной защиты
Защита реактора
Системы аварийной зашиты реактора и используемые в них материалы
Материалы в топливных циклах, процессах обогащения и переработки топлива
Обогащение топлива
Переработка топлива
Материалы, используемые в процессах переработки отработавшего топлива
Переработка ядерного топлива
Топливные материалы, участвующие в U-Pu-топливном цикле
Тепловыделяющие элементы
Связующий материал твэлов
Материалы, применяемые при изготовлении твэлов
Каналы для теплоносителя и системы трубопроводов
Корпуса реакторов под давлением
Радиационные эффекты при работе материалов ядерного топлива и конструкционных материалов
Коррозия и трещины материалов твэлов, коррозия каналов теплоносителя
Образование коррозионных и усталостных трещин и течей в каналах для теплоносителей, трубопроводах
Материалы радионуклидных генераторов энергии и термоядерных реакторов
Радионуклидное топливо
Материалы оболочек, материалы и теплоносители радионуклидных генераторов
Концептуальные проекты термоядерных реакторов
Компоненты и материалы термоядерных реакторов
Материалы для изготовления магнитной системы и системы безопасности термоядерных реакторов
Взаимодействие материалов с первой стенкой термоядерного реактора
Материалы первой стенки термоядерного реактора и влияние на них облучения

МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОЦЕССАХ ПЕРЕРАБОТКИ
ОТРАБОТАВШЕГО ТОПЛИВА И ПРИ ОБРАЩЕНИИ
С РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ

  1. Материалы, используемые в процессах переработки топлива. Материалы, вовлеченные в процессы переработки, делятся на материалы топлива и оболочек отработавших твэлов; механические устройства и химические растворы для разделки и растворения отработавших твэлов; основное оборудование переработки топлива, а также материалы трубопроводных систем, разделительные колонны для U и Pu, испарители, тугоплавкие тигли и т. п.

Материалы топлив и оболочек различных отработавших твэлов реакторов деления приведены в первых двух столбцах табл. 13.1. Основными материалами оболочек служат сплав циркония или циркалой, алюминий или его сплав и аустенитная нержавеющая сталь. Относительно реже используются в качестве оболочек топливных элементов сплав магния - магнокс для английских газоохлаждаемых реакторов (GCR) и сплав никеля для материала покрытия топлива из карбидов.
Механические средства удаления покрытия из магнокса и оболочек из алюминия широко применяются для разделения отработавших твэлов газоохлаждаемых (GCR) и легководных исследовательских реакторов. Основными материалами для изготовления машин и инструментов для прокатки, резки и других механических операций служат углеродистые стали (как с низким, так и с высоким содержанием углерода), стальные сплавы и др.
Химические средства удаления оболочек и растворения отработавших твэлов большинства энергетических реакторов приведены в третьем столбце табл. 13.1 и 13.2. Такие химические растворители, как HNO3, NaNO3 и NH4F, применяются также при разделении топлива.
Основное оборудование системы переработки топлива, такое как трубопроводы, растворные емкости, экстракционные колонны, колонны разделения урана и плутония, изготавливается из нержавеющих сталей, никелевых и некоторых специальных сплавов. К основным требованиям, предъявляемым к этим материалам, относятся химическая стойкость к применяемым растворителям и растворам и высокая коррозионная стойкость к водным растворам.
Нужно отметить, что после жидкостной экстракции полезные продукты деления и радионуклиды, такие как 90Sr,137Cs и 238Pu, помещаются в капсулы из нержавеющей стали или никелевых сплавов, которые химически инертны и обладают коррозионной стойкостью.
Оборудование, применяемое в процессе фракционной перегонки фторидов, - трубопроводы, растворные емкости, фтораторы, емкости для очистки урана - также изготавливаются из нержавеющей стали, никелевых и специальных сплавов. Нелетучие фториды плутония и продуктов деления удаляются промывкой и растворением фторидов в соответствующем водном растворе по методу жидкостной экстракции. Оборудование и материалы, применяемые для регенерации плутония и полезных продуктов деления по фторидному методу, аналогичны тем, которые используются в процессе жидкостной экстракции. Так как в процессе перегонки фторидов выделяют UF6, который служит питанием заводов по обогащению, например газодиффузионных, то материалы, применяемые в этих процессах, сходны с материалами, используемыми в газодиффузионных процессах.
В пирометаллургическом процессе, связанном с реактором, такое оборудование, как система обращения с топливом (загрузка, выгрузка и транспортировка), тугоплавкие тигли, система трубопроводов, изготавливается из обычных или специальных материалов. Тигли делаются из ZrO2 или другого тугоплавкого материала. Манипуляторы и трубопроводы соответственно из обычных и нержавеющих сталей и никелевых сплавов.

  1. Материалы, используемые в процессах обработки и хранения радиоактивных отходов. Материалы, применяемые для обработки и хранения радиоактивных отходов, к которым предъявляются требования химической инертности и высокой коррозионной стойкости, делятся на: 1) материалы контейнеров для хранения жидких радиоактивных отходов; 2) материалы контейнеров для транспортировки радиоактивных отходов; 3) материалы для обработки жидких отходов; 4) материалы для промежуточного хранения твердых отходов; 5) материалы контейнеров для окончательного захоронения отходов.

Жидкие радиоактивные отходы высокой, средней и низкой активности и материалы контейнеров для их хранения приведены в табл. 13.4 [33, 34].
Различные типы нержавеющих сталей используются для изготовления контейнеров (или канистр) для радиоактивных отходов.
Коррозия трубопроводов для жидких отходов может привести к образованию трещин и утечке этих отходов, а значит, и радиоактивному заражению окружающей среды. Поэтому такие линии обычно помещаются в двойную оболочку из нержавеющей стали. Катодная защита применяется для предотвращения гальванической коррозии трубопровода во время истечения жидких отходов.

Таблица 13.4. Жидкие радиоактивные отходы и материалы для их хранения

Таблица 13.5. Процессы и материалы для прокаливания жидких отходов с получением тугоплавких продуктов

Материалы, применяемые при обращении с жидкими отходами в процессах выпаривания, ионного обмена, выжигания и прокаливания, меняются от процесса к процессу. Используемые в процессе выпаривания испарители обычно изготавливаются из нержавеющих сталей 304ELC, 309SCb, 304L или инконель-825, титана 75А и сплавов нитроник-50. Для сооружения ионообменных колонн обычно применяются нержавеющие стали 304L и 347. Поток жидких отходов проходит через ионообменный слой неорганических соединений, состоящий из титанатов, ниобатов или цирконатов, которые поглощают катионные радионуклиды. В процессе выжигания горючие отходы окисляются горением в атмосфере воздуха или действием смеси горячих серной и азотной кислот. Печь для выжигания обкладывается огнеупорным кирпичом или другим жаростойким материалом.
Жидкие радиоактивные отходы обычно подвергают отверждению в форме оксидов или стекла. Для этой цели применяются методы кальцинации или прокаливания: прокаливание в форсунке, прокаливание в тигле, прокаливание во вращающейся печи, прокаливание в кипящем слое. Материалы, применяемые для различных процессов прокаливания, приведены в табл. 13.5 [4, 33, 34].
Для промежуточного хранения высокоактивных твердых отходов (после прокаливания) применяются контейнеры из нержавеющих сталей 304, 310 или инколой-800.
Захоронение отвержденных высокоактивных отходов, помещенных в канистры из нержавеющей стали или никелевого сплава, производится в подземных штольнях или зонах геологических формаций на глубине около 1000 м.
Основными материалами, используемыми при переработке отработавшего топлива и обращении с радиоактивными отходами, являются нержавеющие стали и сплавы никеля (см. § 10.7) в сочетании с углеродом, бетоном (или битумом), боросиликатным стеклом, полиэтиленом и т. д.



 
« Магнитный фильтр-сепаратор в схеме очистки производственного конденсата   Метод определения параметров тепловой изоляции паротурбинных блоков ТЭС »
электрические сети