Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Расчеты показывают, что установка производительностью 250 т/год урана с эффективностью цикла адсорбция — элюирование 0,76 потребует примерно 1000 т гуминовой кислоты, фиксированной на 400 млн. носителей—модулей типа описанной выше сетки. Каждые 10 сут (через 90 циклов) носитель должен вновь покрываться гуминовой кислотой, которая хорошо фиксируется на нейлоновых нитях черным торфом.
Оценка стоимости получения урана из морской воды с использованием гуминовой кислоты в качестве адсорбента приведена в табл. 6.15.
Как видно из таблицы, основная доля затрат приходится на оплату адсорбентов и химикатов.
Расчеты английских специалистов показывают, что при использовании в качестве адсорбента оксида титана общие производственные затраты (по ценам 1978 г.) были бы равными .—-3160 дол/кг U3O8.
Выполненные в США расчеты (1982 г.) показали, что при использовании анионитов амидоксимного типа с насыщением по ура-
Таблица 6.15. Оценочная стоимость получения урана из морской воды (250 т в год *)
Статья затрат
Затраты, 10« дол. (%)
Составляющие себестоимости по статьям затрат, дол/кг U3O8
Амортизация и капитальный ремонт средств про-
43 (20,3)
144
изводства
10(4,7)
34
Эксплуатациоииое обслуживание
Замена адсорбентов
58 (27,3)
196
Химикаты и их транспортирование
56 ( 26,4)
190
Энергия
8(3,8)
26
Зарплата
9(4,2)
31
Прочие расходы, включая извлечение ураиа из
28 (13,2)
97
элюата
Итого
212 (100)
^.718 (-^850 дол KrU)
* В пересчете на U3Os примерно 295 т/год.
ну 5000 мг/кг за 3,5 сут стоимость извлечения урана в первый год эксплуатации составит 280 дол/кг U3Os.
Эффективная технология добычи урана из морской воды может быть осуществлена на установках специально оборудованных кораблей. Создание таких установок на берегу с прокачкой через сорбенты гигантских количеств морской воды бесперспективно.
Действительно, морскую воду в этом технологическом процессе можно рассматривать как своеобразный весьма разбавленный "раствор бедной урановой руды, готовый для извлечения урана методом сорбции. Закачиваемая на технологическую установку морская вода предварительно должна пройти через фильтры для очистки от ила, водорослей и морских организмов. Содержание урана в морской воде постоянно и составляет -—3,3 мг/м3. Следовательно, если даже будет обеспечено 80%-ное извлечение, т. е. 2,5 мг/м3, то для получения 1000 т урана в год нужно прокачать через фильтры и сорбенты 400•1O9 т морской воды, или '—50 млн. м3/ч (при работе 8000 ч в год)". Такой расход циркуляционной воды прокачивается через конденсаторы турбин современных АЭС и ТЭС, имеющих суммарную мощность 150—200 млн. кВт.
Общая установленная мощность циркуляционных насосов для прокачки при напоре 6—10 м вод. ст. (0,06—0,10 МПа) и КПД= =0,8 равна 1—1,7 млн. кВт. При среднегодовом коэффициенте использования мощности 0,8 потребление ими энергии составит 8— 14 млрд. кВт-ч, или 8—14 млн. кВт-ч/т U. При коэффициенте извлечения урана около 50% затраты электроэнергии на 1 т урана возрастут в 1,5—1,6 раза.
При прокачке необходимо обеспечение непрерывного подвода свежей воды, несмешивание этого потока свежей воды с водой, прошедшей через сорбционную установку. Удаляемая после сорбции вода является как бы отвалом или «пустой» породой такого урано-
добывающего завода. Высокие капитальные и эксплуатационные затраты и чрезмерное потребление энергии для прокачки воды могут свести на нет выгоду от получаемого по такой технологии урана.
Возникают также большие трудности с удалением значительных отходов в виде гидроокиси титана, карбонатов кальция, магния и др. Для завода производительностью 1000 т урана в год потребуется удалить около 1 млн. т таких отходов.
Для небольших масштабов производства урана из морской воды предлагалось использовать циркуляционную воду АЭС или ТЭС, турбины которых охлаждаются морской водой. Но, как можно видеть из приведенных выше данных, такой путь даст малый эффект.
Английские специалисты подсчитали, что через конденсаторы турбин всех прибрежных электростанций Великобритании прокачивается за год вместе с морской водой только около 70 т растворенного в ней урана. Отсюда следует, что технология с применением принудительной прокачки морской воды через адсорбенты экономически неприемлема и бесперспективна. Поэтому в настоящее время ведутся исследования и разработки установок для извлечения урана из морской воды, размещаемых только на специальных кораблях или плавучих платформах. Заводы можно располагать также на островах, находящихся в зоне постоянных морских течений (Куросио у берегов Японии, течения у Багамских и Антильских островов и др.).
ГЛАВА 7
ОБОГАЩЕННЫЙ УРАН
7.1. ОБОГАЩЕННЫЙ УРАН — КОНЦЕНТРИРОВАННОЕ ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО. МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ УРАНА
Современная ядерная энергетика базируется на реакторах на тепловых нейтронах*, в которых в качестве ядерного топлива используется обогащенный уран, т. е. уран с концентрацией 235U, превышающей его массовое содержание в природном уране (0,711 %•). Применение в реакторах на тепловых нейтронах слабо-обогащенного урана, содержащего до 5 %. 235U, обусловливает большую глубину выгорания топлива, высокую удельную энергопроизводительность с каждой тонны топливной загрузки, компактность активной зоны и прочие важные преимущества. Работа на обогащенном уране позволяет существенно снизить массовые потоки урана во внешнем топливном цикле: в производстве твэлов и
