Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Поскольку в будущем предстоит перерабатывать топливо с большой глубиной выгорания (40 000 МВт-сут/т), подвергаются изменениям и усовершенствованиям существующие пьюрекс-: процессы. Ставится задача — преодолеть трудности, связанные с образованием трития в растворах, увеличить пропускную способность оборудования, ограниченную требованиями ядерной безопасности, а также обеспечить высокую пропускную способность технологической линии превращения нитрата плутония в диоксид. Для выполнения значительно более высоких требований ядерной' безопасности и охраны окружающей среды в некоторых случаях используются новые технологические процессы для улавливания 85Kr, 129I и 3H, а также для отверждения или фиксации всех жидких радиоактивных отходов.
Завод проектировался по следующей технологической схеме (рис. 10.15): большая часть топлива будет доставляться на завод в 120-тонных транспортных контейнерах. Время выдержки в бассейнах на АЭС — до трех лет. Вместо применяемой до сих пор выгрузки топлива под водой предполагается использовать сухую выгрузку, что позволит избежать дорогостоящей операции очистки внешней поверхности контейнеров. Сборки будут размещаться в бассейнах на специальных стеллажах. Два бассейна на 700 т урана каждый рассчитаны на максимальные поставки топлива с учетом перерывов в эксплуатации завода. Предусмотрено строительство еще двух бассейнов (вместимостью 1050 т урана каждый) для хранения отработавшего топлива и его накопления до начала эксплуатации завода. При максимальной загрузке бассейна общая активность продуктов деления составит около 8-Ю9 Ки (~3-1020 расп./с). Выделяемое при этом тепло будет отводиться с помощью охлаждающих установок.
* Решение о сооружении этого завода непрерывно откладывается. Пока решено соорудить в Горлебене и Ахуасе только «сухие» хранилища на 1500 т каждое в контейнерах типа «Кастор» (см. § 10.4).
oj
сл
Рис. 10.15. Технологическая схема завода фирмы DWK (ФРГ), рассчитанного на переработку в сутки 5—7 т отработавшего уранового топлива водоохлаждаемых реакторов:
1—прием топлива; 2 — хранилище облученною топлива; 3— рубка TBC н выщелачнванне;4 — система газоочистки; 5—I цикл экстракции; 6 — II урановый цикл экстракции; 7 —III урановый цикл; 8 — очистка урана иа снлнкагеле; 9 — концентрирование жидких высокоактивных отходов (В'АО); 10 — регенерация кислоты из рафннатов I цикла; 11 — 11 плутониевый цикл; /2—111 плутониевый цикл; 13 — получение оксида плутония; 14 — хранилище концентрированного раствора BAO; 15 —регенерация кислоты нз рафинатов II и III уранового н плутониевого циклов; 10— хранилище жндкнх среднеактнвных отходов (CAO); 17 —хранилище ннзкоактнвных отходов (HAO), содержащих тритий; 18 — хдандлнше. квидхрнау 19— .хранилище, ободс-чек;,AQ—.^радмиде, твеетах^йшиша-------—,-----------...... ¦-*— ......піпііУґгм
На первой стадии переработки TBC будут разрезать пресс-ножницами на кускії длиной 20—50 мм, а затем топливо будут растворять в кипящей азотной кислоте. Выделяющиеся при этом газообразные продукті* деления будут отводиться на установку по очистке отходящих газов. Иод предполагается улавливать фильтром из неорганического материала, содержащего серебро. Для улавливания криптона предусмотрен метод низкотемпературной ректификации. Оставшиеся после растворения топлива куски оболочек будут направлять прямо в хранилище твердых отходов, а мелкодисперсные (—1 мкм) нерастворимые частицы отфильтровывать и осветленный раствор подавать на экстракцию.
Проектная схема экстракции предусматривает следующие основные технологические пьюрекс-процессы. В трех циклах экстракции из раствора выделяют уран и плутоний. В I цикле с применением нескольких пульсационных колонн отделяют продукты деления, а также разделяют уран и плутоний. Во II и III циклах экстракции проводят экстракционную очистку растворов нитратов уранила и плутония, которые затем поступают в промежуточное хранилище. Технологическая схема включает в себя вспомогательные процессы регенерации кислоты, очистки экстрагента, приготовления растворов химических реагентов и очистки газообразных отходов. Окончательная очистка урана происходит в си-ликагельных колоннах. Затем раствор с высоким содержанием урана прямо на заводе превращают в UF4, пригодный для промежуточного хранения, который по мере необходимости используют для получения UF6.
Сильнообедненный раствор урана подлежит выпариванию с последующим получением UO3, который хранится на территории завода до отправки на постоянное хранение.
Нитрат плутония сразу же после экстракции превращают в диоксид. Вместимость хранилища PuO2 составляет 7 т. Затем этот продукт можно направлять на установку по изготовлению топлива или в центральное хранилище плутония.
Для промежуточного хранения высокоактивных твердых отходов (куски оболочек, осадки) предназначены специальные хранилища: куски циркалоевых оболочек будут хранить под водой. В дальнейшем эти отходы будут цементировать и отправлять на постоянное хранение. Подобным, образом будут обрабатывать прочие негорючие отходы после их предварительной очистки и измельчения. Горючие твердые отходы будут сжигать, а остатки цементировать и хранить в металлических емкостях.
