Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Следует отметить, что для изготовления одной активной зоны такого реактора, как РБМК-1000, требуется около 200 000 комплектующих деталей из циркониевых сплавов, обработанных по высокому классу точности, а также свыше 14 млн. спеченных таблеток из диоксида урана, отшлифованных по наружному диаметру с допуском ±0,025 мм. При изготовлении твэлов для одной комплектной активной зоны реактора РБМК-1000 выполняется около 240 000 индивидуально контролируемых герметичных швов. Все это обусловливает большую зависимость стоимости изготовления твэлов от уровня технологии и контроля и от объемов производства.
9.В. ЗАТРАТЫ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТВЭЛОВ И TBC ДЛЯ РЕАКТОРОВ НА ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНАХ
Затраты на изготовление твэлов в общей стоимости твэлов могут составлять для реакторов на тепловых нейтронах, работающих на слабообогащенном уране, значительную долю. Эта доля тем выше, чем ниже цены на обогащенный уран, т. е. чем дешевле природный уран, меньше цена 1 ЕРР, меньше обогащение, а следовательно, и необходимая работа разделения. Затраты на изготовление твэлов из природного и тем более отвального урана при известных условиях могут превосходить стоимость содержащегося в твэлах топлива. Поэтому важно иметь с каждого килограмма топлива, заложенного в твэл, более высокую энергоотдачу, т. е. большую глубину выгорания.
Затраты на изготовление твэлов принято относить к 1 кг урана, загруженного в твэлы. Эти затраты зависят от многих технических и производственных факторов и в первую очередь от принятой конструкции твэлов и ТВС, материала оболочек и топливной композиции сердечника твэла, от масштабов производства (проектной производительности предприятия и фактической мощности, на которой оно работает) и от инженерно-технического оснащения всех технологических процессов, включая контрольные операции.
Таким образом, затраты на изготовление твэлов определяются выбранным типом реактора и твэлов и могут быть сопоставлены лишь для твэлов, близких по конструкции и топливной композиции. Наиболее широко используются в настоящее время (и будут
Таблица 9.6. Структура затрат, %, при изготовлении твэлов из UO2 в зависимости от производственной мощности завода
Производственная мощность, т/год
Компоненты затрат
(по обогащенному урану)
100
250
500
Подготовка порошка UO2
5,2
4,6
4,5
Производство таблеток
9,1
7,4
6,3
Подготовка стержней (оболочек) твэ-
10,0
9,8
9,5
лов и концевых деталей
Снаряжение твэлов топливными таб-
3,9
3,7
3,5
летками
Контрольные операции
8,2
7,4
6,6
Анализы
1,2
1,0
1,1
Утилизация отходов
2,4
2,3
2,5
Потери урана (~0,8%)
3,0
3,3
3,5
Амортизация (5,5% и год)
10,6
9,8
8,5
Конструкционные материалы (оболочки,
46,4
50,7
54,0
комплектующие сборочные детали)
Примечание. Таблица составлена по данным доклада Д. Гупта н К. Фишера
(ФРГ) на симпозиуме МАГАТЭ. Снижение стоимости изготовления (%), отнесенное на
1 кг урана, зависит от масштаба производства. Если принять за 100% затраты на 1 т
продукции при производстве 100 т/год, то при 250 и 500 т/год затраты составят 90 и 83% соответственно.
использоваться в ближайшее десятилетие) твэлы с сердечниками из слабообогащенного диоксида урана в тонкостенных трубах-оболочках из циркониевых сплавов или нержавеющих сталей. Они применены в корпусных реакторах (ВВЭР, PWR, BWR), в реак-fopax канального типа (РБМК, CANDU, SGHWR), в газографитовых английских реакторах AGR, в охлаждаемых жидким натрием реакторах на быстрых нейтронах, т. е. практически во всех типах реакторов, на которых ныне базируется промышленное развитие ядерной энергетики в ведущих промышленных страна? (СССР, США, Великобритании, Франции, Канаде, ФРГ, ГДР, ЧССР и др.). При производстве и эксплуатации твэлов с диоксидом урана накоплен значительный опыт, проведены широкие экспериментальные исследования, созданы методики расчета, технология массового производства.
В качестве иллюстрации в табл. 9.6 приведены некоторые данные по экономике изготовления твэлов, опубликованные за рубежом и характеризующие реальные соотношения в структуре и величине затрат при изготовлении ядерного топлива для АЭС. Они основаны на относительно стабильной базе цен и затрат периода до 1973 г. и отражают технические и технологические особенности конструкций твэлов и TBC и производственных процессов, применяемых при их изготовлении, которые, по существу, мало изменились.
При современном уровне требований доля затрат на материалы оболочек (трубки, заглушки) в общих затратах на изготовление твэлов значительна (табл. 9.6) и составляет почти 50 %. 326
Стоимость изготовления тонкостенных труб из циркониевых сплавов и нержавеющих сталей, применяемых для оболочек твэлов, характеризует весьма высокие технические требования к качеству металла (по химическому составу, содержанию примесей и включений), к допускам на геометрические размеры труб. Значительное удорожание оболочечных труб обусловлено большим объемом необходимого контроля (включая ультразвуковую дефектоскопию) и очень высокими требованиями к качеству поверхности (отсутствие рисок, царапин и других технологических дефектов) .
