Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Синев Н.М. -> "Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд." -> 61

Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.

Синев Н.М. Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд.: Экономика АЭС: Учеб. пособие для вузов — M.: Энергоатомиздат, 1987. — 480 c.
Скачать (прямая ссылка): atomnaya-energetika.djvu
Предыдущая << 1 .. 55 56 57 58 59 60 < 61 > 62 63 64 65 66 67 .. 209 >> Следующая


5.9. НАКОПЛЕНИЕ 236U И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЭКОНОМИКУ ЯТЦ

Рассматривая ресурсы природного урана, экономику ЯТЦ и материальный баланс 235U в ядерном топливе, необходимо учитывать необратимые потери 235U в реакторах, вызванные захватом им нейтронов без деления. Действительно, в активных зонах реакторов, работающих на урановом топливе, не все ядра 235U делятся. Существенная часть 235U не делится, а превращается в результате радиационного захвата нейтронов в искусственный неделящийся радиоактивный изотоп 236U.

В физических расчетах реакторов на тепловых нейтронах принимается, что вероятность образования 236U из 235U соответствует отношению сечения радиационного захвата 235U (о„т «98ч-100 б для тепловых нейтронов) к сумме сечений радиационного захвата и деления (о^~580 б). Таким образом, в балансе 235U, загруженного в активную зону реактора, нужно учитывать не только расход ядер 235U, подвергшихся делению, но и убыль еще ~15°/о ядер, которые будут необратимо потеряны как ядерное топливо, превратившись в 236U.

На рис. 5.12 приведена зависимость накопления 236U в водо-водяном реакторе современной АЭС при различном начальном обогащении от глубины выгорания топлива. При накоплении 236U в активной зоне реактора происходят процессы, приводящие к некоторому расходу его за счет захвата нейтронов и образования ценных элементов: 237Np и 238Pu. При большом содержании 236U в.некоторый момент достигается состояние равновесия: количество вновь возникшего 236U становится равным его убыли. При построении кривых рис. 5.12 учтено влияние этих процессов.

OA



















2,Z















О 5 10 15 20 . 25 ЗО Средняя глудцна Ьыгораш, 10}71 Вт-идут

Рис. 5.12. Зависимость содержания 236U в топливе от глубины выгорания при различном начальном обогащении

Разделительная радо/па, EPP/w

Рис. 5.13. Зависимость содержания изотопов урана в обогатительной части каскада от удельной разделительной работы

Видно, что в топливе водо-водяных реакторов на тепловых нейтронах при глубине выгорания (25—30)-103 МВт-сут/т и начальном обогащении ~3,4 % будет накоплено 0,35—0,4 % 236U.

Еще более высокие необратимые потери 235U будут происходить в реакторе на быстрых нейтронах, работающем в конверторном "режиме.

При многократных возвратах в топливный цикл регенерируемого уранового топлива в обогащенном уране, получаемом из регенерата, будет накапливаться неотделимая химическим путем примесь — 236U, а также 234U. Из рис. 5.13* следует, что на диффузионной или ином разделительном заводе по ходу процесса обогащения с увеличением затрачиваемой разделительной работы наряду с ростом содержания 235U в обогащенном уране в потоке легкой фракции будет расти и содержание 236U. Например, при разделительной работе, равной 5 ЕРР, которая необходима для получения 1 кг топлива, обогащенного 235U до 3,3%, из регенерированного урана с содержанием 235U, равным природному, при z/==0,2 % количество 236U вырастет в ~3,8 раза, 235U — в 4,7 раза. Таким образом, если подвергать дообогащению до3,3%) регенерат урана (глубина выгорания ~30-103МВт-сут/т), содержащий ~0,4% 236U1 то в нем содержание 236U будет поднято до 1,5 % •

Чтобы снизить столь высокое содержание 236U, предлагается разбавлять регенерат урана при его повторных обогащениях свежим природным ураном, например, в отношении 6: 1 или

* На рис. 5.13 обращает на себя внимание увеличение содержания самого легкого изотопа 234U в обогащенном уране. Как известно, содержание этого изотопа в природном уране незначительно (54 г на 1 т), но он обладает высокой удельной активностью, превышающей в 30 тыс. раз удельную радиоактивность 235U. В обогащенном уране (независимо от его обогащения) может практически полностью концентрироваться весь 234U. Но и 230U также обладает высокой радиоактивностью— примерно в 300 раз большей, чем 235U. Это обстоятельство будет осложнять обращение с обогащенным ураном, получаемым из регенерата.

10 : 1, что позволит в 6—10 раз уменьшить начальную концентрацию 236U-

Каково влияние 236U на процессы и экономику ЯТЦ? Проведенные фирмой «Дженерал электрик» расчеты показали, что с ростом содержания 236U в обогащаемом топливе снижается коэффициент обогащения 235U. Например, при содержании 236U 0,4 % в получаемом отборе ^содержание 235U на 0,15 % будет ниже, чем при отсутствии 236U; при содержании 236U1 равном 1,0%, содержание 235U в отборе снижается на 0,3%. Кроме того, физические расчеты указывают на заметное влияние 236U на реактивность топлива и на глубину выгорания (рис. 5.14).

При содержании 236U в активной зоне 0,12% потеря достижимой глубины выгорания составит около 103 МВт-сут/т, при

0,4%--2,5-103 МВт-сут/т, при 1%--5-103 МВт-сут/т. Если

учесть, что в существующих легководных энергетических реакторах глубине выгорания, равной 103 МВт-сут/т, соответствует обогащение ~0,1 % 235U (с учетом вклада в деление некоторой части образующегося плутония), то при наличии в активной зоне 236U для компенсации его отрицательного влияния на реактивность и для получения заданных характеристик реактора нужно повысить среднее начальное обогащение, т. е. затратить больше исходного сырья, больше разделительной работы и, следовательно, увеличить стоимость ЯТЦ. Таков «штраф» за лишнее содержание в активной зоне 236U помимо потерь в балансе 235U.
Предыдущая << 1 .. 55 56 57 58 59 60 < 61 > 62 63 64 65 66 67 .. 209 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed