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:

Сотрудник Запорожской АЭС стал лауреатом премии Кабинет

News image

В преддверии Дня молодежи лауреатом Премии Кабинета Министров Украины за особые достижения молодежи в развитии Украины стал работник Запорожской АЭС...

Размещение на территории СХОЯТ Запорожской АЭС более со

News image

Руководство СХОЯТ представили на общее обозрение, специально оборудованную площадку, укрытую бетоном, которая хранит в себе контейнеры с использова...

Новости с ЧАЭС:

Украина и Япония будут сотрудничать в вопросах, всязанн

News image

Как сообщают РИА Новости, Премьер-министр Японии Наото Кан заявил о том, что Япония готова принять участие в международной конференции 25 лет Черно...

Чернобыль: увидеть своими глазами

News image

Такую задачу поставили перед собой журналисты региональных СМИ, посетившие недавно Славутич, Чернобыльскую АЭС, Чернобыль и Припять. 26 корреспонден...

На Запорожской АЭС работали представители Еврокомиссии

News image

Со 2 по 4 июня на Запорожской АЭС работали представители Еврокомиссии, МАГАТЭ, Министерства топлива и энергетики, ГП НАЭК «Эне...

Ростовская АЭС была признана как лучшее предприятие ТЭК, бла

News image

Ростовская АЭС смогла победить во всероссийском конкурсе под названием "Лучшие российские предприятия. Ответственность. Динамика...

Глубина выгорания в западных реакторах станет для Великобрит

News image

Глубина выгорания топлива в реакторах AP-1000 и EPR-1600 может оказаться слишком высокой для Великобритании и вступит в противор...

Китай различными путями получает урановое сырье

News image

Китай является страной, в которой в настоящее время ведется самое крупномасштабное в мире строительство в сфере атомной энергети...

Еврокомиссия достаточно благосклонна к проекту Висагинской А

News image

Европейская Комиссия решила высказать свое мнение относительно проекта строительства Висагинской АЭС. Согласно словам Альгирдас...

Китай будет сокращать не объемы выброса парниковых газов, а

News image

Китай не намерен сокращать выброс парниковых газов и готов лишь сдерживать темпы роста их эмиссии, пишет в четверг газета Чайна...

Решение строить АЭС в Островце Гродненской области окончател

News image

Решение о строительстве Белорусской атомной электростанции в Островце (Гродненская область) принято окончательно, заявил президе...

Теперь на Саратовской ГЭС проходят работы в штатном режиме

News image

С Нового Года по 11 января этого года, станция осуществляла свою работу на полной мощности. И на протяжении этого времени не было ...