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

Переработка ядерного 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

Замыкающей стадией ураи-плутониевого ядерного топливного цикла является химическая переработка отработавшего ядерного топлива (см. рис. 13.1). Для возвращения отработавшего топлива в цикл ядерной энергетики необходимо создать промышленный радиохимический завод. При этом, однако, возникают трудности технологического, экономического характера, выбора площадки, защиты окружающей среды.
13.10.1. Радиохимический завод и связанные с ним установки. Блок- схема радиохимического завода и установок показана на рис. 13.15. Центральное место в схеме занимает комплекс установок по переработке (или разделению) топлива. Регенерированный уран можно использовать в тепловых энергетических реакторах; смешанное уран-плутониевое топливо — в быстрых реакторах-размножителях.
С учетом дальнейшего использования урана в тепловых энергетических реакторах регенерированный уран переводится в одно из химических соединений: UF6, UO2 или UO3. UF6 служит питанием для завода по обогащению топлива. UO2 прямо направляется на изготовление твэлов для тепловых энергетических реакторов. Так как UO3 пригоден для длительного хранения и может быть в дальнейшем преобразован в UF6 или UO2, имеет смысл часть регенерированного урана переводить в форму UO3.
Что касается использования смешанного уран-плутониевого топлива в быстрых реакторах-размножителях, то в этом случае смесь регенерированных урана и плутония переводится в форму UO2 • PuO2 или (U, Pu) O2 и направляется в реакторы типа LMFBR. Для этих целей может оказаться полезной разработка процесса соосаждения урана и плутония.

Рис. 13.15. Заключительные стадии ядерного топливного уран-плутониевого цикла 


Рис. 13.16. Зависимость удельной стоимости переработки топлива, изготовления твэлов из смешанного топлива (U, Pu)O2 и обращения с отходами от производительности радиохимического завода при ежегодных процентных отчислениях 12,5 (при стоимости отработавшего топлива 1000 долл/кг) :
1 — общая удельная стоимость; 2 —  переработка отработавшего топлива; 3 —  обращение с отходами; 4 —  изготовление твэлов
Рис. 13.17. Зависимость удельной стоимости переработки топлива, изготовления твэлов из смешанного топлива (LT, Pu)O2 и обращения с отходами от производительности радиохимического завода при ежегодных процентных отчислениях 25 (обозначения те же, что и на рис. 13.16)

Следует напомнить, что первичными продуктами экстракционного процесса являются растворы нитрата урана U(NO3)4 и плутония Pu(NO3)4. Соответствующим процессом прокаливания эти соединения можно перевести в UO2 и PuO2 для их дальнейшего использования в быстрых реакторах-размножителях.

  1. Производительность завода и относительная стоимость продукта. Несмотря на недостаточность информации, возможно провести сравнительные оценки стоимостей радиохимических заводов путем применения последовательного стоимостного анализа.

Стоимостный анализ часто называют нормализацией или минимизацией стоимости.
Стоимость радиохимического завода по переработке топлива состоит из общих капитальных затрат и затрат на эксплуатацию и обслуживание. Общие капитальные затраты включают в себя; возврат ссуды банку и все процентные налоговые отчисления (банковский процент, страховка и т. д.). На рис. 13.16 и 13.17 представлены зависимости относительных удельных стоимостей переработки топлива и обращения с отходами для ежегодных процентных отчислений, равных соответственно 12,5 и 25%. Все удельные стоимости рассчитаны на 1 кг переработанного отработавшего топлива и произвольно выражены в единицах 1000 долл./кг. Значения удельных стоимостей при промежуточных значениях (между 12,5 и 25%) процентных отчислений можно получить интерполяцией графиков на этих двух рисунках.

При сравнении рис. 13.16 и 13.17 видно, что удельная стоимость очень чувствительна к размеру процентных отчислений; все удельные стоимости уменьшаются при увеличении производительности завода и достигают равновесия при определенном значении производительности; удельная стоимость переработки топлива значительно выше удельной стоимости изготовления твэлов и переработанного топлива (рефабрикация). Расчетные данные аналогичны приведенным результатам: удельные стоимости, капитальные затраты, затраты на эксплуатацию и обслуживание уменьшились с увеличением производительности завода [35, 36]. В целом произведение общей удельной стоимости на производительность радиохимического завода равно общей стоимости радиохимического завода по производству топлива.



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