28. Mavzu: aes larda ishlatib bo’lingan yadro yoqilg’isining radioaktivligini kamaytirish usullari. Yoqilg’i siklida muhandislik va ekologik xavfsizlik masalalari

Jadval 7.16 Aralashgan uran-plutoniy yoqilg'isining qiymati, og'irligi / kg ga og'ir.

Затраты	Обогащенный уран	Смешанное топливо*
Природный уран	400	–
Обогащение урана (до 4,4% по 235U)	600
Выделение плутония из облученного топлива**		5600 7–800 дол./кг тяж.ат.)
Коммерциализация генерированного урана (обогащение 1,2% по 235TJ		420 (7–60 дол./кг тяж. ат.)
Изготовление ТВС	300	1300
Всего	1300	6480

Energiya plutoni.
** 1 kg aralash uchun 7 kg nurlantirilgan yoqilg'i kerak.
Mumkin bo'lgan tsikllardan birida faqat uranni qayta ishlatish va chiqindilarda plutoniyni qoldirish taklif etiladi. Bunday holda, chiqindilarda plutoniy konsentratsiyasi juda yuqori bo'ladi; plutoniyning parchalanish mahsulotlariga nisbati 10:35 (kg / t U) ni tashkil qiladi.


Bunday chiqindilar hali o'rganilmagan. WWR reaktorlarida plutoniyni qayta ishlatish faqat 15% Pu va aralash oksidlar yoki karbidlar ko'rinishidagi 85% uranni o'z ichiga olgan faol zona reaktorlari ishlab chiqilgunga qadar vaqtinchalik bo'ladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, termal neytron reaktorlari tizimidagi yopiq yonilg'i aylanishi atrof-muhit muammosini to'liq hal eta olmaydi, plutoniyni radioaktiv chiqindilardan chiqarib, uni MOX yoqilg'isi yordamida engil suvli reaktorlarda qayta ishlash. Qayta ishlash jarayonida 239 Pu va 241 Pu singan plutoniy izotoplari yondiriladi va yuqori radiotoksik elementlar to'planishi davom etmoqda - neytronlarning termal spektrida 240 Pu va 242 Pu bo'lgan parchalanmaydigan izotoplar va aktinidlar, ularning parchalanish energiya darajasi 1 MeV ga teng. Parchalanish energiyasini olish va uranning energiya manbalaridan foydalanishni anglash uchun bu holda imkoniyatlarning faqat bir qismi ishlatiladi. Bundan tashqari, sarf qilingan yadro yoqilg'isini qayta ishlash va uran-plutoniy aralash aralashmasini ishlab chiqarish xarajatlari kutilganidan ~ 4 baravar yuqori bo'ldi, shu sababli nurli reaktorlarda NFC yopilishi zararlidir (7.16-jadval).

Shunga qaramay, yirik radiokimyoviy stantsiyalarni qurgan davlatlar (Frantsiya, Angliya, Yaponiya, Rossiya) yadro yoqilg'isini engil suv reaktorlaridan qayta ishlashni davom ettirmoqdalar, bu esa elektr stantsiyalari tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasining narxini (~ 0,3 tsent / kVt / soat) oshirish orqali. Shu bilan birga, Qo'shma Shtatlar va ba'zi boshqa davlatlar ishlatilgan yadro yoqilg'isini qayta ishlashdan bosh tortadilar va undan uzoq vaqt foydalanishni afzal ko'rishadi, bu arzonroq (AES tariflari 0,1 tsent / kVt), kelajakda sarf qilingan yadro yoqilg'isining yakuniy yo'q qilinishiga umid qilib, hali hech qaysi mamlakat tomonidan amalga oshirilmagan. Shu bilan birga, yuqori faol radioaktiv chiqindilarning to'planishi tufayli ekologik xavf ortadi.

Sarflangan yadro yoqilg'isini radiatsiyaviy qayta ishlash tizimini takomillashtirish. Maxsus omborxonalarda sarf qilingan yadro yoqilg'isini doimiy ravishda to'plash imkoniyati ko'plab mamlakatlarda jamoatchilik tomonidan keskin e'tirozlarga sabab bo'lmoqda. Shu sababli, ko'plab davlatlar radioaktiv chiqindilarning haddan tashqari ko'p to'planishiga yo'l qo'ymaslik va ekologik xavflarni kamaytirish uchun uni qayta ishlash uchun qo'shimcha xarajatlarni olishga tayyor. Atom sanoatining ta'sirini minimallashtirish bilan bog'liq ekologik muammolar yopiq yoqilg'i tsiklini yaratish orqali hal qilinishi kerak. Yadro yoqilg'isi tsiklining yopilishi tabiiy uranni iste'mol qilishni sezilarli darajada pasayishiga va aktinidlarning to'liq yo'q qilinishiga olib keladi.

Ushbu vazifa yadroviy energetikani rivojlantirishning strategik rejasida dolzarbdir, uning echimi yadro energetikasining atom elektr stantsiyalari tarkibiga eng uzoq umr ko'radigan aktinidlar - Pu, Np, Am, Cmni qayta ishlashga qodir bo'lgan neytronlarning tez spektriga ega bo'lgan yadroviy energiya stantsiyalarini qisqa umrga ajratish mahsulotlariga aylantirishdan iborat. Dunyo mutaxassislari - atom elektr stantsiyalarini ishlab chiqaruvchilar hamjamiyati bu yo'ldan bormoqda.

Transuran elementlarini ishlab chiqarish odatda yadroviy energiyaning muqarrar yomonligi sifatida qabul qilinadi. Shu bilan birga, ulardan tezkor reaktorlarning yadrosida samarali foydalanish mumkin.

Uran va plutoniy oksidi aralashmasi shaklida standart yonilg'i tarkibini ishlatadigan BN-600 yoki BN-800 (Rossiya) rusumidagi reaktorlar hozirgi paytda va keyingi o'n yillikda aktinidlarni yoqishga qodir. Ushbu yoqilg'i aralashmasida VVER1000 reaktorida ishlab chiqarilgan energiya plutoni (1,5% 238Pu; 60% 239Pu;; 22% 240Pu; l2% 241Pu; 4,5% 242Pu) BN tipidagi reaktorda nurlanishdan so'ng, 10% yonish bilan. Yoqilg'i aralashmasidagi og'ir atomlar yuqori miqdordagi radiotoksikligi yuqori bo'lgan sezilarli miqdordagi yangi aktinidlarda (Am, Cm, 238 Pu) paydo bo'ladi. Bunday holda, nafaqat yonish, balki plutoniyning ko'payishi ham sodir bo'ladi.

Rasm 7.46. Issiqlik va tezkor reaktorlar yordamida yadroviy energiya tizimining sxematik diagrammasi