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 энергоблоке № 1 ЗАЭС закончен плановый средний ремон

News image

16 июня 2009 года в 12 ч. 24 мин. энергоблок №1 раньше намеченного срока введен в строй после окончания планового среднего ремонта. Достижение высо...

Всеукраинский открытый конкурс рефератов по ядерной эне

News image

С 13 по 14 января 2011 года в г. Киев состоялся финал ежегодного Всеукраинского открытого конкурса рефератов по ядерной энергетике и ядерной физике ...

Новости с ЧАЭС:

Россия планирует строить АЭС в Финляндии

News image

Российская компания «Росатом» приступила к реализации контракта по строительству Атомных электростанций на территории Финляндии. Как стало известно...

Проблемами пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС

News image

Первое заседание Совета управляющих Центра Экология и здоровье состоялось в Европарламенте в Страсбурге. Как сообщил АСИ советник РАН, председател...

Срок службы британской АЭС Уилфа продлён на полгода

News image

Единственная в Уэльсе АЭС Уилфа (Wylfa) получила в своё распоряжение ещё полгода жизни. Сроки закрытия станции были перенесены...

Константин Бесчетнов: строительство АЭС "Бушер" близится к у

News image

Сегодня депутатом Госдумы России Константином Бесчетновым был констатирован тот факт, что реализация проекта АЭС «Бушер» происхо...

Westinghouse намерен бороться за возвращение своего топлива

News image

Westinghouse будет бороться за право возобновить поставки своего топлива на блоки №№1-2 АЭС Темелин в Чешской Республике, пи...

Всеукраинский открытый конкурс рефератов по ядерной энергети

News image

С 13 по 14 января 2011 года в г. Киев состоялся финал ежегодного Всеукраинского открытого конкурса рефератов по ядерной энергети...

Состояние атомных электростанций в Украине

News image

Важная роль в энергообеспечении Украины принадлежит атомным станциям. Пока альтернативы в Украине им нет. Так, в стране функцио...

Еврокомиссия - Украине

News image

3 июня на Чернобыльской АЭС состоялось совещание Наблюдательного Совета для Украины (USB) по программе INSC Европейской Комиссии...

Россия вступает в Агентство по ядерной энергии (далее АЯЭ) О

News image

АЯЭ ОЭСР изучает вопросы, связанные с поданной РФ заявкой на вступление в данную организацию. Положительное решение этого вопрос...

Облучение работников Фукусимы

News image

Проведенные исследования японских работников атомной станции подтвердили, что 170 человек, облучились дозой радиации, при котор...