Характеристика ОЯТ

При использовании для загрузки ядерных реакторов низкообога- щенного урана ОЯТ обычно содержит ~i% 23su. Такой уран может быть до- обогащен до первоначального содержания его в ядерном топливе, и возвращен в ЯТЦ. Восстановление реактивности ядерного топлива может быть осуществлено добавлением в него других делящихся нуклидов - 239ри или 2ззи, т.е. вторичного ядерного топлива.

Для технологии регенерации ядерного топлива важны характеристики выгружаемого из реактора топлива: химический и радиохимический состав, содержание делящихся материалов, уровень активности. Эти характеристики ядерного топлива определяются мощностью реактора, глубиной выгорания топлива в реакторе, продолжительностью кампании, коэффициентом воспроизводства вторичных делящихся материалов, времени выдержки топлива после выгрузки его из реактора, типом реактора.

Выгорание ядерного топлива - деление ядер урана или плутония с освобождением энергии и образованием осколочных нуклидов. Накопление большого количества этих продуктов деления приводит к нарушениям работы режима работы реактора. Так, среди осколочных продуктов имеются нуклиды с большим сечением захвата нейтронов (например, >35Хе, ^Sm) - «нейтронные яды». Накопление этих продуктов может привести к резкому уменьшению плотности потока нейтронов в активной зоне реактора и, в итоге, к прерыванию цепной ядерной реакции. Нарушения режима работы реактора могут наступить вследствие накопления в ТВЭЛах газообразных продуктов деления. При высокой температуре внутри реактора накопление их приводит к резкому повышению давления внутри ТВЭЛов, к распуханию и разручнению оболочек. Вследствие этого реактор не может работать на одной загрузке до полного выгорания топлива. После определённого периода времени ОЯТ выгружают из реактора и заменяют свежим.

КПД энергетических реакторов ~зо%. Это означает, что для обеспечения электрической мощности юоо МВт необходим реактор с тепловой мощностью 3300 МВт, т.е. в течение одного года должно выгореть 1,3 т 235U. В реальных учцювиях уранового топливного цикла это значение ниже, так как сучцествениый вклад в выработку энергии вносит образующийся при работе реактора 239Ри. По мере его накопления в топливе возрастает вероятность деления ядер плутония. При обычных режимах работы реакторов на тепловых нейтронах примерно половина всех актов ядерного деления приходится на долю 2з9Ри. Плутоний - полноценное ядерное топливо даже при загрузке в реактор чистого уранового топлива. Вклад плутония в вырабатываемую на АЭС энергию составляет «50%. С учётом деления 239Ри в реактор мощностью юоо МВт (эл.) необходимо загрузить 670 кг/год

235U, что при з%-ном обогащении равно -22 т U. При продолжительности кампании, равной трём годам, загрузка составляет 66 т U. Чтобы при этом обеспечить з%-ную глубину выгорания, начальное обогащение 235U должно быть 3,5*4,5%. Загруженные 70 т урана нужно постепенно, в течение трех лет, заменить свежим топливом. Поэтому из легководного реактора мощностью юоо МВт (эл) выгружается и поступает на переработку 20*30 т U в год. Тепловая энергия реактора = 3300 МВт (тепл) = 40 ГВт-сут/т. Реактор ВВЭР-юоо мощностью 1 ГВт при загрузке 66 т U с обогащением 3,34-4,4% рассчитан на выгорание топлива 27000*40000 МВт сут/т U. ОЯТ имеет значительную радиоактивность за счёт содержания большого количества продуктов деления (для реакторов ВВЭР -300000 Ки в каждом ТВЭЛе).

Выгорание ядерного топлива - снижение концентрации любого нуклида в ядерном топливе, вследствие ядерных превращений этого нуклида при работе реактора

Глубина выгорания топлива - выраженная в процентах доля первоначального количества ядер данного типа, которые испытали ядерное превращение в реакторе при воздействии нейтронов.

Выгруженное из реакторов ОЯТ передаётся на переработку только после выдержки в хранилищах в течение времени, достаточного для распада основного количества короткоживущих радионуклидов. (В процессе выдержки активность радионуклидов изменяется во времени по довольно сложному закону, но в целом - уменьшается). Это значительно облегчает организацию биологической защиты, снижает радиационное воздействие на химические реагенты и растворители в процессе переработки ОЯТ и уменьшает набор элементов, от которых должны быть очищены основные продукты. Так, после двух-трёхлетней выдержки активность облученного топлива определяют долгоживущие продукты деления: Zr, Nb, Sr, Се и другие РЗЭ, Ru и a-активные трансурановые элементы. 96% ОЯТ - это ^su и 2з8и, -1% - 239Ри, 2*3% - радиоактивные осколки деления.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >