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:

Плановая остановка энергоблока №1

News image

Для того чтобы провести плановые работы по ТО, был отключен и остановлен от энергосистемы Энергоблок №1 Ростовской АЭС. Конечно, мощность бытового кон...

Семьдесят две семьи энергодарцев получили ключи от новы

News image

Сегодня, пожалуй, трудно найти город, где бы строилось бесплатное жилье. Энергодар – счастливое исключение, потому что благодаря настойчивости и пос...

Новости с ЧАЭС:

ООН готова уделить особое внимание Чернобылю

News image

Организация объединенных наций намерена всемерно поддерживать мероприятия, направленные на преобразование объекта Укрытие в экологически безопасну...

Миссия ВАО АЭС

News image

С 7 по 11 декабря 2009 года в рамках технического сотрудничества между Всемирной ассоциацией организаций, эксплуатирующих атомные станции (ВАО А...

Отгрузка оборудования для Калининской АЭС

News image

Украинский «Турбоатом» завершил первые четыре модуля для Калининской АЭС. Отгрузка отдельных узлов уже началась. Первый акт уже ...

База ядерной энергетики Даявань уже 3 года подряд поставляет

News image

База ядерной энергетики Даявань уже 3 года подряд поставляет в электросеть свыше 30 млрд кВтч электричества в год. Об этом ста...

Румыния заинтересована в долгосрочных поставках урана из Каз

News image

Румыния заинтересована в заключении долгосрочного контракта с Казахстаном на поставки природного урана, требующегося для обеспеч...

Ривненская АЭС выведет второй энергоблок на минимальный уров

News image

«Госатомрегулирования» уже согласовал и решил осуществить выдачу разрешения, чтобы вывести установки второго энергоблока на ми...

Южная Корея: ядерный реактор остановлен, причины неизвестны

Государственная компания Южной Кореи Korea Hydro & Nuclear Power - оператор АЭС в Ульджине, сообщила об остановке ядерного реа...

На заглушенной АЭС Крюммель перемены

News image

Недавний инцидент на германской АЭС Крюммель (Kruemmel) повлёк за собой кадровые изменения. Владельцы освободили от занимаемо...

Германия желает избавиться от отключенных АЭС

News image

В Германии до наступления 2022 года, в обязательном порядке должны быть отключены все семнадцать атомных электростанции. После и...

Повышению безопасности труда на ЧАЭС – первоочередное вниман

News image

В здании учебно-тренировочного центра (УТЦ) в г.Славутич состоялась презентация курса обучения по безопасной эксплуатации грузоп...