Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
При используемом в настоящее время в легководных реакторах типа ВВЭР ядерном топливе, обогащаемом до 3,6—4,4%, и при содержании 235U в отвале, равном, например, 0,2 %', на каждую тонну обогащенного урана, отправляемого на завод по изготовлению твэлов, на складах разделительного завода будет оседать 6—7,5 т обедненного продукта, т. е. 86—88 °/о всей массы переработанного природного урана. Этот отвальный уран в топливном цикле реакторов на тепловых нейтронах далее не участвует и может быть использован когда-либо как сырьевой воспроизводящий материал для получения из него плутония при облучении быстрыми нейтронами в реакторах-размножителях или, в перспективе, в гибридных термоядерных реакторах или в электроядерных реакторах-размножителях.
Коэффициент расхода природного урана fo (кг природного
иг„/кг обогащенного Vx) для получения 1 кг обогащенного урана с концентрацией 235U, равной х, при содержании 235U в
отвале обедненного урана у, вычисляется (без учета потерь) по формуле
Вывод формулы см. в § 7.2; в табл. 7.2 содержатся расчетные значения /о и разделительной работы для различных значений хну.
Обогащение урана является второй важнейшей стадией ЯТЦ, предшествующей изготовлению ядерного топлива в виде твэлов и TBC на специализированном заводе.
Экономические показатели технологии обогащения урана оказывают весьма значительное влияние на стоимость топлива и топливную составляющую себестоимость энергии, производимой на АЭС, АТЭЦ и ACT.
Стоимость обогащения урана методом газовой диффузии высока. В настоящее время (1986 г.) она превышает 125 дол. за единицу разделительной работы (EPP). При действующих на мировом рынке ценах затраты на обогащение урана сравнимы со стоимостью природного урана, расходуемого на получение обогащенного. Например, при обогащении до 3,6—4,4 % требуемая работа разделения соответственно равна 5,64—7,46 EPP на 1 кг обогащенного продукта, а коэффициент расхода природного урана 6,65—8,21 (при г/=0,2%). Освоенная в ряде стран технология разделения изотопов урана методом центрифугирования более экономична, чем газодиффузионным методом, она позволяет уже теперь — при наличии малых мощностей — снизить затраты на разделительную работу до 90 дол/ЕРР и ниже. Прогнозируется, что до 2000 г. на основе технического прогресса (развитие центрифужной и лазерной технологии) произойдет дальнейшее снижение-цены разделительной работы до 60 дол/ЕРР и ниже (рис. 5.2), Большие надежды в отношении снижения удельных затрат возлагаются на новый разработанный в США лазерный метод разделения, находящийся пока в стадии экспериментальной проверки и доработки технологии на опытно-промышленных модулях *.
Изготовление ядерного топлива — твэлов и TBC — завершает начальную стадию ЯТЦ. На заводах по изготовлению твэлов и TBC выпуском комплектной продукции для загрузки в реакторы завершаются процессы производства ядерного топлива, поступающего на АЭС. Ядерное топливо изготовляется с применением высокомеханизированной и автоматизированной технологии в условиях крупносерийного и массового производства с обеспечением весьма высоких технических требований к каждой операции и качеству каждого твэла и каждой ТВС. Механическую
* Подробное изложение вопросов современной технологии и экономики обогащения урана и путей дальнейшего прогресса этой технически сложной и важнейшей стадии ЯТЦ содержится в гл. 7 и 8.
8*
115
2/0 \-1-1-1-1
msr. mor. i9SSr. гооог. zoosr.
Рис. 5.2. Прогнозируемая Министерством энергетики США стоимость разделительных работ по обогащению урана иа период 1985—2005 гг. (по курсу доллара 1985 г.)
обработку и сборку на поточных линиях проходят сотни тысяч деталей.
На завод по изготовлению топливных сердечников, твэлов и TBC обогащенный уран поступает с разделительного завода в виде UF6, который затем подвергается конверсии в диоксид (UO2) или в металлический уран. Стоимость изготовления твэлов и TBC для современных водоохлаждаемых реакторов типов PWR и ^-BWR в различных капиталистических странах оценивается (1985 г.) в 150—210 дол. на 1 кг урана, размещенного в твэлах. Это не дешево.
При ежегодной перегрузке одной трети всех ТВС, загруженных в реактор PWR электрической мощностью 1000 МВт и содержащих до 30 т обогащенного урана, затраты только на фабрикацию твэлов и TBC (без стоимости самого топлива) для такой перегрузки составят 5—6 млн. дол. в год. Более 50 % этих затрат относятся на применяемые в твэлах и TBC конструкционные материалы (циркониевые трубы, концевые детали и т. п.).
Заказы на поставку ядерного топлива заводами-поставщиками TBC выполняются в соответствии с договорами, заключенными с заказчиком, на основе технических условий на изготовление и поставку.
В отпускной цене ТВС, поставляемых на АЭС, находят отражение затраты и издержки производства топлива на всех изложенных выше стадиях ЯТЦ.
Использование топлива в ядерном реакторе АЭС —центральная стадия ЯТЦ. Она проходит на территории АЭС и определяет общую эффективность энергетического использования ядерного топлива, поскольку именно на этой стадии суммируются затраты на ядерное топливо и оценивается эффективная его отдача.
