Главная - Теория АЭС - Оценка проработанности проблем применения ториевого топлива в ядерных реакторах
Оценка проработанности проблем применения ториевого топлива в ядерных реакторах
АЭС - Теория АЭС

оценка проработанности проблем применения ториевого топлива в ядерных реакторах

Практически каждый тип реактора в то или иное время изучался с точки зрения применения в нем ториевого топлива. В большей степени проблемы использования ториевого топлива изучены применительно к высокотемпературным (HTR), тяжеловодным (PHWR) и легководным (LWR) реакторам на тепловых нейтронах.

Следует отметить, что, несмотря на возможные положительные спектральные особенности ториевого топлива, преимущества его применения в каждом ядерном реакторе должны быть взвешены с различных позиций, включая процессы обогащения топлива, его переработки и фабрикации, существующей базы технологического оборудования.

Ториевый топливный цикл представляет заметный интерес для реакторов на тепловых нейтронах, поскольку основной делящийся изотоп этого топливного цикла U-233 дает в тепловом спектре нейтронов примерно 0,2 «дополнительных» нейтрона (по сравнению с U-235 и Pu-239), которые можно использовать для повышения эффективности топливного цикла. Вследствие этого существуют убеждения, что можно создать такие реакторы на тепловых нейтронах и соответствующие уран-ториевые топливные циклы, которые позволят получить коэффициент воспроизводства ядерного топлива.

Но такие убеждения несколько оптимистичны и преувеличивают перспективность ториевого топливного цикла. Связано это с тем, что U-233 получается в результате распада Pa-233, который образуется при захвате нейтронов Th-232. Изотоп Pa-233 имеет достаточно длительный период полураспада (27 дней), и за это время, присутствуя в активной зоне, он может захватить нейтрон, перейдет в Pa-234 и быстро распадется в U-234. Этот эффект заметно ухудшает эффективность топливоиспользования в ториевом топливном цикле, особенно при увеличении плотности потока нейтронов в активной зоне.

С точки зрения переработки топлива ториевый цикл также обладает некоторыми недостатками. В процессе выгорания в топливе накапливается изотоп U-232, в цепочке распада которого в свинец присутствуют изотопы Bi-210 (g с энергией 1,6Мэв), Po-212 (g с энергией 2,6Мэв) и особенно неприятный изотоп Tl-208 (энергия g-частиц 2,6 МэВ). Работа с таким облученным топливом требует развития технологий дистанционной переработки и изготовления топлива. Кроме этого, происходит увеличение радиотоксичности тория за счет появления сравнительно короткоживущих изотопов тория, что может усложнить рециклирование тория.

Указанные обстоятельства и пока достаточные ресурсы относительно дешевого природного урана (это, наверное, более веский аргумент) сдерживают внедрение ториевого топливного цикла, хотя некоторые страны (например, Индия), в силу особенностей собственной ресурсной базы, ориентируются на развитие именно этого топливного цикла.

Для открытого ториевого топливного цикла (без переработки топлива) дополнительные нейтроны от U-233 можно постараться эффективно использовать, увеличивая глубину выгорания топлива. Однако изотопа U-233 в природе нет, и даже в этом случае потребуется формировать стартовые топливные загрузки реакторов либо на основе высокообогащенного урана, либо на основе плутония. Для первого варианта (использование высокообогащенного урана) необходимо иметь развитую структуру предприятий по обогащению природного урана, и получить заметные экономические преимущества от замены сырьевого изотопа U-238 на Th-232. Такая перспектива представляется сейчас не очень заманчивой. Во-первых, высокообогащенный уран это дополнительная головная боль в проблеме нераспространения, во-вторых, заметно поднять выгорание ториевого топлива не удастся, т.к. по-прежнему основным делящимся изотопом будет U-235.

Другой вариант – ориентация на использование стартовых плутониевых загрузок. Скорее всего, он более перспективен. Для реализации этой стратегии на первом этапе можно использовать оружейный плутоний или плутоний из облученного топлива тепловых реакторов. В перспективе можно рассчитывать на плутоний из экранов быстрых реакторов. Использовать плутоний целесообразно лишь на начальном этапе наращивания мощностей. Далее, при полном замыкании топливного цикла, в том числе и по U-233, следует переходить на топливные загрузки с U-233, который будет нарабатываться как в тепловых реакторах, так и в бланкетах быстрых реакторов.

Все эти варианты имеют право на рассмотрение, и, возможно, какие-нибудь из них достигнут стадии практического внедрения, в зависимости от перспектив развития атомной энергетики, развития прогрессивных технологий, региональных особенностей.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новости с ЗАЭС:

На Южно-Украинской АЭС будет осуществляться противоавар

News image

С шестого по седьмое июня на Южно-Украинской АЭС будут осуществляться вместе с дирекцией ГП НАЭК «Энергоатом» противоаварийная тренировка в области ...

На ЗАЭС уже сорок дней как энергоблок находится на плпн

News image

Уже сорок дней как на Запорожской АЭС на третьем энергоблоке протекает плавно-предупредительный ремонт. Запланированные работы проходят строго по гр...

Новости с ЧАЭС:

Текущее состояние ГСП ЧАЭС

News image

Состояние блоков №1, 2 и 3 регламентное. Персонал ГСП ЧАЭС выполняет все необходимые работы по поддержанию блоков в безопасном состоянии. Показатели...

НБК: Рабочие будни

News image

В настоящее время на площадке ЧАЭС в рамках контракта SIP 08-1-001 “Проектирование, строительство, ввод в эксплуатацию нового безопасного конфайнмен...

Проверка ГП НАЭК «Энергоатом»

News image

На Запорожской АЭС прошла комплексная проверка ГП НАЭК «Энергоатом» по противопожарной безопасности В конце марта т.г. на Зап...

МАГАТЭ положительно оценивает работу Беларуси по подготовке

News image

Эксперты МАГАТЭ положительно оценивают работу Беларуси по подготовке к созданию АЭС. Об этом сообщил сегодня журналистам замести...

Westinghouse примет участие в проектировании CAP-1400

News image

Компания Westinghouse поддержит работу китайских специалистов по созданию проекта реактора CAP-1400 - модификации реактора AP-...

На площадке АЭМ-технологии, которая находится в Волгодонске,

News image

На производственной площадке, которая принадлежит филиалу «АЭМ-технологии», располагающейся в городе Волгодонск, начали осущес...

Отклонение вне шкалы произошло на Козлодуе-5

News image

Отклонение от режима нормальной эксплуатации произошло 21 февраля 2011 года на блоке №5 АЭС Козлодуй в Болгарии. Как сообща...

Ижорские заводы сделали гайковерт главного разъема, который

News image

Ижорские заводы, которые входят в Группу ОМЗ, с успехом закончили испытания относительно гайковерта главного разъема корпуса реа...

В планах Великобритании создать новое поколение АЭС

News image

Великобритания намерена дальше продолжать строительство новейшего поколения атомных электростанций. Именно об этом сегодня сообщил...

Атомэнергопроект в 2011г планирует подготовить генплан второ

News image

ОАО Атомэнергопроект , российская атомная инжиниринговая компания, в 2011 году планирует подготовить генеральный план сооружени...