Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
Работа разделения урана и процентное содержание изотопа Z35U, взятые из новейших проектных разработок для реакторов PWR и BWR, приведены в табл. 1.2. Сделаны допущения, что обогатительные заводы работают с концентрацией 235U 0,25 % в отвале и что коэффициент загрузки реакторов составляет 80%. Регенерация топлива не учитывается.
На основе данных табл. 1.2 могут быть оценены разделительные мощности, необходимые для обеспечения энергетических потребностей, приведенных в табл. 1.1. Однако для более точных оценок надо учитывать конструкции реакторов. Поэтому данные табл. 1.2 приведены с определенными пределами вариации для реакторов, начавших работать в различное время.
Оценки потребностей в разделительных мощностях, основанные на последних данных [2], приведены (округленно) в табл. 1.3.
Разделительные заводы, которые должны будут обеспечивать потребности в обогащенном топливе в период от настоящего времени до 1990 г., основаны
Таблица 1.2. Работа разделения и изотопный состав урана
в легководных реакторах
Характеристика PWR BWR
Начальная загрузка, кг ЕРР/МВт Содержание 235U, % Последующие загрузки, кг ЕРРДМВт-год) Содержание 335U, % 227 1,9 —3,3 109 3,2 230 1,7 —2,7 100 2,75
7
Таблица 1.3. Прогнозы годовых потребностей в разделительных мощностях по капиталистическим странам (тыс. т ЕРР)
Страны 1980 г. 1985 г. i960 г.
ЕЭС 5 10 15 — 23
Страны Западной Европы (остальные) 2 4 6 — 9
США 9 17,5 26 — 34,5
Япония 2 4 6,5 —7,5
Остальные капиталистические страны 1 2,5 4,5 — 8
Всего 19 38 58-82
главным образом на методе газовой диффузии, хотя центробежный метод будет Давать все более возрастающий вклад. Не исключено, что другие методы (например, основанные на аэродинамических процессах разделения) могут также достичь промышленной стадии.
Прогнозы роста разделительных мощностей приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4. Разделительные мощности в капиталистических странах (тыс. т ЕРР/год)
Страна 1980 г. 1985 г. 1900 г.
Страны Европы:
газовая диффузия 4,5 10,8 10,8-21,6
центробежный метод США: 0,4 2,0 3,5 —7,5
газовая диффузия 24,6 27,3 27,3
центробежный метод Япония: 8,8
центробежный метод Остальные капиталистические страны: центробежный и аэродинамический методы 0,1 0,5 1,0—6,0 2,5 —7,5
Всего 29,5 40,7 53,9 — 78,7
Из данных табл. 1.3 и 1.4 можно видеть, что существующие и проектируемые мощности должны обеспечить потребности в топливе в рассматриваемый период времени. Избыток продукции в начале этого периода может удовлетворить потребности даже на том этапе, когда спрос начинает превышать предложение.
1.2. ПРОМЫШЛЕННЫЕ И ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ЗАВОДЫ
1.2.1. Газовая диффузия
Полная коммерческая зрелость достигнута пока только для метода газовой диффузии, тогда как другие — центробежный и сопловой — вступили или вступают в демонстрационную фазу.
Таблица 1.5. Действующие и вводимые в действие газодиффузионные заводы в капиталистических странах
Страна Производительность, тыс. т ЕРР'год Состояние
США: Ок-Ридж, Падьюка, Портсмут 17,2 Действуют в настоящее время на пониженных мощностях
Прирост вследствие усовершенствования оборудования на тех же заводах 10,1 Постепенно вводятся в действие (1974— 1985 гг.)
Всего в США 27,3
Франция: Пьерлатт Трикастен Великобритания Кейпенхбрст 0,4 — 0,6* 10,8 0,4 — 0,6* Действуют » »
* Данные, взятые из литературнь'К источников.
Имеющиеся в наличии и вводимые мощности газодиффузионных заводов в различных странах приведены в табл. 1.5. Суммарные мощности действующих газодиффузионных заводов составляют 98 % всех разделительных мощностей капиталистических стран. В 1985 г. они будут составлять 95 %.
Доступная информация о газодиффузионном методе весьма ограничена, особенно в таких важнейших областях, как технология изготовления пористых фильтров. Опубликованные экспериментальные данные о характеристиках пористых фильтров можно найти только в старой литературе; небольшое исключение представляют работы, подобные японским сообщениям об эффективности и проницаемости никелевых, алюминиевых и тефлоновых пористых фильтров, опубликованным в 1977 г. в Зальцбурге [1, 3].
Из общего рассмотрения развития разделительного процесса в США и Франции можно видеть, что в этих двух странах со времени ввода в строй первых обогатительных каскадов (Ок-Ридж, 1945 г. и Пьерлатт, 1967 г. соответственно) был достигнут значительный прогресс.
Этот прогресс обусловлен внедрением более эффективных пористых фильтров, усовершенствованием отдельных элементов и общей схемы заводов.
Новые пористые фильтры позволяют работать при более высоком давлении газа и имеют более высокую пропускную способность, сохраняя достаточно высокий уровень эффективности разделения. Уже сообщалось [1.4], что у новых пористых фильтров, которые должны быть установлены на американских заводах, производительность в 23 раза выше, чем у тех, что были установлены ранее. Их разделительная эффективность остается удовлетворительной при повышении давления газа в девять раз по сравнению с первоначальными проектными значениями.
Современные заводы проектируют для работы при давлении газа выше атмосферного. Представляется, что здесь открываются потенциальные возмож-
