З. Вторичные ресурсы. Отработавшее ядерное топливо

В результате работы атомной энергетики, как и при любой другой индустриальной деятельности, образуются продукты, которые не являются целью данного производства (производство электроэнергии из ядерного топлива, используемого в ядерных реакторах). Однако отработавшее ядерное топливо, которое экологи пытаются отнести к радиоактивным отходам, по сути не является ими, так как выгружаемые из реакторов отработавшие ТВС содержат очень много ценных элементов (уран, плутоний, нептуний, америций, кюрий и др.), которые после соответствующей технологической переработки могут повторно использоваться в реакторах и для других целей.

Во время работы реактора загруженное в него ядерное топливо постепенно выгорает, число делящихся ядер в нем уменьшается и одновременно образуются продукты деления, часть которых сильно поглощает нейтроны, отрицательно влияя тем самым на процесс деления в реакторе (рис. 1.13). Ввиду этого после определенного срока, называемого кампанией топлива (3—4 года), ТВС должна быть выгружена из реактора. Сборки, извлеченные из реактора, называются облученными тепловыделяющими сборками (ОТВС), а находящееся в них ядерное топливо — отработавшим ядерным топливом (ОЯТ).

Примерное изменение изотопного состава ядерного топлива в зависимости от глубины выгорания (начальное обогащение по урану-235—4 %)

Рис. 1.13. Примерное изменение изотопного состава ядерного топлива в зависимости от глубины выгорания (начальное обогащение по урану-235—4 %): I — плутоний-240; 2 — плутоний-239; 3 — уран-236

В результате работы ядерного реактора мощностью 1000 МВт (эл.) типа ВВЭР-1000 с коэффициентом использования установленной мощности 75% ежегодно образуется примерно 21 т ОЯТ.

В настоящее время в мире существуют два основных промышленно-реализованных варианта обращения с отработавшим топливом:

  • • однократный цикл, при котором топливо используется только один раз, после чего утилизируется как отходы;
  • • цикл с частичным повторным использованием, при котором ОЯТ перерабатывается с извлечением урана и плутония для их дальнейшего использования в реакторах, благодаря чему обеспечивается частичное замыкание топливного цикла.

На сегодняшний день заводы по переработке ОЯТ эксплуатируются во Франции, Индии, Японии, Российской Федерации и Великобритании; опытно-промышленные установки небольшой мощности имеются также в Китае. В той или иной форме переработку ОЯТ осуществляли или осуществляют Бельгия, Франция, Германия, Индия, Япония, Нидерланды, Российская Федерация, Швейцария и Великобритания.

Общемировая мощность установок по переработке отработавшего топлива составляет приблизительно 5150 т тяжелого металла (ТМ) в год, без учета завода «Роккашо-Мура» в Японии, ввод в эксплуатацию которого обеспечит дополнительную мощность около 800 т ТМ/год. Из указанной установленной мощности реально используется приблизительно 3000 т ТМ/год. Поскольку количество ежегодно выгружаемого из реакторов ОЯТ составляет около 10500тТМ уже на протяжении нескольких лет, то очевидно, что в настоящее время перерабатывается лишь около 30% отработавшего топлива [12].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >