Автор Тема: Загрузка ядерного топлива в реактор БН-800 началась на Белоярской АЭС  (Прочитано 4876 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн GASАвтор темы

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6039
  • Карма: +33/-3
  • Андрей, г. Владимир
    • Просмотр профиля
    • Минералы для начинающих камневедов

Оффлайн GASАвтор темы

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6039
  • Карма: +33/-3
  • Андрей, г. Владимир
    • Просмотр профиля
    • Минералы для начинающих камневедов

Оффлайн GASАвтор темы

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6039
  • Карма: +33/-3
  • Андрей, г. Владимир
    • Просмотр профиля
    • Минералы для начинающих камневедов

Оффлайн GASАвтор темы

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6039
  • Карма: +33/-3
  • Андрей, г. Владимир
    • Просмотр профиля
    • Минералы для начинающих камневедов
МОСКВА, 1 ноя — РИА Новости. Новейший энергоблок №4 Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах БН-800 введен в промышленную эксплуатацию, сообщает концерн "Росэнергоатом".
https://ria.ru/atomtec/20161101/1480433471.html

Оффлайн GASАвтор темы

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6039
  • Карма: +33/-3
  • Андрей, г. Владимир
    • Просмотр профиля
    • Минералы для начинающих камневедов

Оффлайн GASАвтор темы

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6039
  • Карма: +33/-3
  • Андрей, г. Владимир
    • Просмотр профиля
    • Минералы для начинающих камневедов
Тут на фоне истерики с рутением стали познавательные статейки попадаться :)

Неочевидные тонкости ЗЯТЦ: толика алхимии

ОЯТ (отработанное ядерное топливо) принципиально состоит из трёх компонентов. Это:

- топливо - либо сгорающее в реакторе, либо способное с захватом нейтрона превратиться в то, что сгорит. Тяэёлые металлы - уран, плутоний, нептуний, кюрий и т.д. Именно на этом делают акцент при описании ЗЯТЦ, именно это извлекают;

- нейтральные атомы (всякие кислороды, нужные для получения из того же урана нейтральной прочной керамики, металл сборок - цирконий или сталь, и т.п.). Они могут быть (и часто есть) активированы, поэтому зачисляются в радиоактивный мусор, несмотря на то, что их активность (относительно) невелика;

- продукты деления, осколки, чрезвычайно радиоактивный супчик из половины таблицы Менделеева. Это сгоревшее попливо, из которого извлекли энергию. Их в ОЯТ тепловых реакторов примерно 1-4% по массе, а для будущих реакторов на быстрых нейтронах ожидается хотя бы 6-11% (да, увы, сжечь за один проход в среднем хотя бы 10% топлива сейчас - недостижимо высокая планка даже для БН). Это то, что называется "ядерными отходами", ибо "а что с ними делать-то?".

Вот об этом хотелось бы чуток сказать.

Деление тория, урана, плутония, нептуния и далее всех трансуранов происходит на два неравных осколка - один со средней массой около 90, второй - со средней массой около 140:



Выход осколков немного (именно, что очень немного) зависит от того, какой именно тяжёлый элемент делится (у тория будет чуть более лёгких осколков, у калифорния - чуть более тяжёлых) и от спектра нейтронов (быстрые нейтроны дают чуть более гладкие "холмы"), но в целом картина распределения гадости в ОЯТ - примерно как на картинке выше (обратите внимание: шкала по вертикали - логарифм, в натуральном выражении "холмы" куда более острые). Процесс распада ядра истинно случаен, поэтому тут идёт речь только о вероятностях и распределениях.

И вот внутри этих холмов намешано кучей всего - и короткоживущее, и долгоживущее, и стабильное. Понятное дело, что с радиоактивной дрянью иметь дело не очень хочется (активность осколков такова, что свежее ОЯТ выдаст человеку абсолютно смертельную дозу за секунды и даже доли секунды). Но если мы уже копаемся в этой дряни, перерабатываем ОЯТ и отделяем топливо от отходов, то нет ли и среди отходов чего ценного, что можно отделить?

Есть.

Рутений - редкий благородный металл платиновой группы, широко используется как катализатор и в куче хай-течных изделий, где как химический элемент буквально незаменим (например, один из видов солнечных батарей с прямой наработкой водорода светом невозможен без рутения), с нынешней биржевой стоимостью около 5000$/кг.

Рутений имеет аж 7 стабильных изотопов от Ru-96 до Ru-104 со средней массой 101.7. Все они образуются при делении. Вместе со стабильными изотопами (бери да пользуй) образуется много активных с полураспадом от микросекунд до 373 суток (рутений-106). Через 35 лет, когда рутения-106 станет в 10 000 000 000 раз меньше, стабильным будет весь рутений. Он станет отвечать самым строгим санитарным нормам и превратится в простой биржевой товар - металл платиновой группы. Примерно каждый килограмм осколков (отходов! не путать с ОЯТ, в которых осколков сейчас где-то 3%) содержит где-то 60г рутения (где-то 300$). Не внушает? Наверное, нет.

Второй кандидат на извлечение - родий. Изотопов родия примерно 13 грамм с каждого кило осколков, и при нынешней цене где-то в 50 000$/кг это ещё около 650$ на кг осколков. Увы, родий имеет Rh-102m с полураспадом в 2.9 лет, поэтому асбсолютно безопасен он станет лет через 60-70, после того как топливо вытащили из реактора. Но это всё ещё вполне "человеческие" размерности, поддающиеся коммерческому планированию.

Тритий (который таки образуется и на обычной АЭС) распадается в гелий-3, товар очень дорогой и весьма полезный (экстремальная криогеника, детекторы нейтронов). Гелий-3 стОит 900$/литр при н.у., так что его в килограмме осколков всего-то на несколько долларов, но всё ж-таки.

Что там есть ещё хорошего, в хорошо выдержанном, отлежавшемся ОЯТ? Стронций, цезий, иттрий, благородные газы (криптон и ксенон), гелий-3 (да, тритий - хотя и мало - образуется и в обычном ядерном реакторе, где-то на несколько долларов-десятков долларов на кило осколков). К сожалению, всё это, кроме гелия-3, требует сильно бОльшей выдержки.

Я сознательно не трогаю гораздо более дорогие активные изотопы, которые имеют свой отдельный самостоятельный рынок: этот рынок имеет тенденцию быстро меняться, да и основная цена там - в обращении с этими штуками, а не производство элементов как таковых. Но посмотрите только на эти два металла платиновой группы: около тысячи долларов в виде платиновых металлов лежит в каждом килограмме осколков, который будет извлечён из каждых 30 кило ОЯТ, сейчас лежащих на складах. Количество ОЯТ же на складах измеряется сотнями тысяч тонн, и уже сейчас рутений из ОЯТ 1987-го года и ранее готов к извлечению и использованию.

Нет, переработка осколков и тем более ОЯТ в целом сейчас не окупается только за счёт этих металлов (переработка килограмма ОЯТ стОит около 500$/кг, переработка осколков будет стОить ещё больше). Но сейчас переработка ОЯТ находится на очень примитивном уровне, не сильно выше оригинального PUREX, изобретённого в 1940-х. По мере разработки продвинутых методов (мироэлектрохимия, плазменная переработка) цена может меняться. И это - ещё одна копеечка, которая при массовом ЗЯТЦ может улучшить его экономику. Вплоть до радикальной самоокупаемости.

Собссно, в том числе поэтому хранение и переработка ОЯТ может стать золотым дном. Уран и плутоний - не всё, что там лежит интересного. Вопрос лишь в том, как это интересное аккуратно и безопасно извлечь. В этом смысле особенно интересны методы ионной или продвинутой плазменной переработки, с одновременным не завязанным на химию извлечением всех целевых изотопов, как активных, так и стабильных.

https://aftershock.news/?q=node/588301

Оффлайн GASАвтор темы

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6039
  • Карма: +33/-3
  • Андрей, г. Владимир
    • Просмотр профиля
    • Минералы для начинающих камневедов
ВНИИАЭС: завершён важный этап системных исследований по проблемам создания двухкомпонентной ядерной энергетики России.

ВНИИАЭС, ОПУБЛИКОВАНО 15.02.2019
На заседании научно-технического совета АО "ВНИИАЭС" подведены итоги значимого этапа научно-исследовательских работ, выполняемых по заказу АО "Концерн Росэнергоатом" в рамках темы "Комплексные технико-экономические исследования в обоснование системных требований к совершенствованию энергоблоков с реакторными установками БН и ВВЭР с учетом их работы в составе двухкомпонентной ядерной энергетической системы (ЯЭС) с замкнутым ядерным топливным циклом".
Структура двухкомпонентной ЯЭС, помимо генерирующих мощностей атомных станций с тепловыми и быстрыми реакторами, предусматривает наличие централизованных предприятий инфраструктуры замкнутого ядерного топливного цикла (ЯТЦ).
Эти предприятия должны обеспечить переработку отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и многократный комбинированный рецикл регенерированных ядерных материалов в замкнутом ЯТЦ, а также кондиционирование, удаление из топливного цикла и изоляцию от экосистемы радиоактивных отходов (РАО).
Создание двухкомпонентной ЯЭС с реакторами ВВЭР и БН, работающими в замкнутом ядерном топливном цикле, относится к стратегическим приоритетам научно-технической деятельности госкорпорации "Росатом".
Это рассматривается как становление нового технологического уклада атомной энергетики, базирующегося на успешном многолетнем опыте создания и эксплуатации АЭС с реакторами ВВЭР, реализации программы усовершенствования технологии ВВЭР, в совокупности с передовым отечественным технологическим и эксплуатационным опытом по быстрым натриевым реакторам (БН, 150 реакторо-лет) и технологиям ядерного топливного цикла.
Двухкомпонентная ЯЭС на очередном этапе развития атомной энергетики призвана обеспечить устойчивое, экономически эффективное производство электроэнергии, в условиях нарастающих глобальных ограничений природных ресурсов органического топлива и экологически вредных выбросов углеводородной энергетики.
Наряду с этим возможности такой ЯЭС, при безусловном выполнении требований ядерной, радиационной безопасности и ядерного нераспространения, позволят реализовать потенциал повышения коммерческой привлекательности атомной энергетики.
В том числе за счёт оказания широкого спектра дополнительных услуг замкнутого ЯТЦ - как в сфере обращения с РАО (выжигание радиоактивных отходов), так и в сфере производства радиоизотопов и использования ядерных излучений в промышленных и медицинских приложениях.
Успех этого направления научно-технической деятельности будет существенным образом зависеть от результатов выполняемых ориентированных поисковых НИР, прикладных НИОКР и достигнутого уровня технологической готовности разработок к промышленному использованию.
Научное обеспечение работ по технико-экономическому обоснованию двухкомпонентной ЯЭС с реакторами ВВЭР и БН в централизованном замкнутом ЯТЦ уже с 2013 года осуществляется тематической группой при АО "ВНИИАЭС".
В её состав входят специалисты НИЦ "Курчатовский институт" - как научного руководителя разработки реакторов типа ВВЭР, АО "ГНЦ РФ - ФЭИ" - как научного руководителя разработки реакторов типа БН, и АО "ВНИИАЭС" - как научного руководителя эксплуатации реакторов обоих типов.
Актуальными задачами работ тематической группы в 2018 году являлись расчётно-аналитические исследования по системному анализу оптимальных сценариев технологического развития в рамках проработки и обоснования "Основных положений Стратегии развития атомной энергетики до 2050 года и перспективы на период до 2100 года".
Были разработаны методология и комплексные методики перевода атомной энергетики России на уран-плутониевое топливо путем внедрения быстрых реакторов в её структуру и поэтапного замыкания ЯТЦ.
Проведена оценка технологической готовности и экономической целесообразности поэтапного замыкания ЯТЦ, сформирована методика экономической оценки и приоритезации технологических развилок в сценариях стратегического развития атомной энергетики России.
Обобщены доступные технические данные высокотемпературных реакторных установок российского дизайна для энерготехнологического применения.
Расширены возможности анализа изотопной кинетики и организации материальных потоков в ЯТЦ, номенклатура типов перспективных реакторных установок и видов ядерного топлива.
В 2019-2020 годы планируется продолжение работ с акцентом на практической реализации результатов предыдущих этапов: внедрение в стандарты разработанных методических, регламентирующих документов, разработка и государственная регистрация прав на программное обеспечение и базы данных по двухкомпонентной ЯЭС, экспертиза и обоснование технических решений и организационных мероприятий по минимизации затрат при обращении с ОЯТ и РАО.

http://atominfo.ru/newsy/z0132.htm