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:

ЗАЭС работает надежно и стабильно

News image

Запорожская атомная электростанция продолжает работать в нормальном режиме эксплуатации, не снижая производственных показателей. Выработан первый ми...

На Запорожской электростанции добавлен новый программн

News image

Программно – технический комплекс – это оборудование, которое включает в себя регулятор мощности и ускоряет предупредительную защиту. Такое оборудов...

Новости с ЧАЭС:

Визит Первого вице-премьер-министра Украины на Чернобыл

News image

23 сентября Первый вице-премьер-министр Украины Андрей Клюев, исполняющий обязанности Министра МЧС Михаил Болотских и члены Межведомственной комисси...

Строим новый безопасный конфайнмент

News image

Как сообщил заместитель руководителя проекта НБК ГУП ПОМ Виктор Зализецкий, по состоянию на 15 января 2011 года в целом выполнен большой объём работ...

На энергоблоке № 6 Запорожской АЭС закончен плановый средний

News image

20 июня 2010 года в 18 ч. 32 мин. энергоблок № 6 Запорожской АЭС после окончания планового среднего ремонта подключен к энергосе...

Бангладеш подготавливает кадры для эксплуатации будущей АЭС

News image

Сейчас МАГАТЭ приняло решение отправить своих руководителей в Россию, чтобы они обучились национальным ядерных программа в дру...

Кольская АЭС планирует увеличить производство электроэнергии

News image

На Кольской АЭС в прошлом 2011 году не зарегистрировали никаких учетных нарушений относительно радиационных последствии. Но в целя...

Строительство новых блоков на АЭС Уилфа

News image

Американские и европейские компании могут создать консорциум для строительства новых блоков на АЭС Уилфа Американская группа ...

«Атомэнергоремонт» в Забайкалье решил открыть филиал

News image

Между «АРМЗ» Урановым холдингом и «Атомэнергоремонтом» был подписан специальный договор.

Китай частично признал проблемы на своих AP-1000

News image

Китай частично признал рост стоимости и затягивание сроков строительства блоков с AP-1000, хотя утверждения официальных лиц КНР ...

Строительство АЭС даст возможность вывести из эксплуатации н

News image

После того, как запустили АЭС, то её мощность составляла 2130 МВт, и это полностью соответствует 25 процентам установленной мощнос...

Оператор из АЭС "Фукусима-1" заявил о том, радиоактивная вод

News image

На сей момент японское руководство АЭС "Фукусима-1" ТЕПКО приняли решение отказаться от своих планов относительно сброса воды в...