Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Экологические аспекты использования ядерной энергии»

Все доклады секции


ПЕРЕРАБОТКА ОБЛУЧЕННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Алферова А.А.

Озерский технологический институт (филиал) МИФИ

Развитие атомной энергетики требует постоянного совершенствования технологии обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ). Ежегодно в мире только из тепловых реакторов (которых задействовано на АЭС более 400) выгружается около 1000 тонн ОЯТ. Отработавшее топливо — это не ядерные отходы, как их иногда называют, а весьма ценный энергетически насыщенный продукт. Так, после облучения в реакторах типа ВВЭР в ОЯТ остается урана-238 - 95%, а урана-235 - 1% и нарабатывается около 9кг плутония на тонну урана.

Несмотря на большое разнообразие исследуемых для переработки ОЯТ технологических процессов, в настоящее время на всех построенных и эксплуатируемых заводах принят один — экстракционный PUREX?процесс.

Осадительные водные процессы исчерпали свои возможности и сняты с эксплуатации как самостоятельные схемы; сорбционные рассматриваются как вспомогательные для очистки от отдельных радионуклидов и на аффинажных операциях.

Цель работы — сравнение PUREX-процесса и газофторидной технологии, так как именно они дают приемлемые коэффициенты очистки от продуктов деления. Важными характеристиками технологии являются ядерная и экологическая безопасность, а также качество и количество отходов.

Для обеспечения ядерной безопасности в PUREX-процессе необходимо ограничивать геометрические размеры оборудования до безопасных, что не всегда возможно, так как наличие водных растворов на всех стадиях увеличивает вероятность возникновения самопроизвольной цепной реакции (СЦР) при аварийных ситуациях. Отсутствие водных растворов в газофторидной технологии позволяет снизить вероятность протекания СЦР в аналогичных ситуациях.

При использовании PUREX-процесса образуются жидкие, твердые и газообразные отходы. Наиболее проблематично обращение с жидкими радиоактивным отходами. Главным недостатком экстракционной технологии является невозможность обеспечения радикального снижения объема или полного исключения жидких радиоактивных отходов.

Исключение жидких радиоактивных отходов явилось бы одним из решений экологических проблем: промышленные водоемы лишались бы притока новых радиоактивных масс, а само производство существенно упростилось бы за счет исключения многочисленных переделов, связанных с остекловыванием, цементацией, выпариванием и другими процедурами для переработки ЖРО. Это становится возможным при применении для переработки ОЯТ газофторидной технологии.

Газофторидная технология используется на сублиматных производствах отрасли. Выделение и очистка полезных компонентов в процессах газофторидной технологии основаны на их селективном переводе из одной фазы в другую, где управляющим фактором является температура. На всех переделах газофторидной технологии с высокой скоростью идут превращения одной и той же массы технологического продукта, в то время как в PUREX-процессе с каждой операцией масса (и объемы) технологических сред увеличиваются, превышая в конечной фазе процесса в тысячи раз количество исходного продукта.

По сравнению с общепринятым методом переработки ОЯТ (PUREX-процессом) можно говорить о следующих преимуществах газофторидной технологии:

• отсутствие технологических ЖРО;

• существенно более высокий уровень ядерной и радиационной безопасности (малая плотность среды, отсутствие воды);

• значительное увеличение производительности;

• пригодность для переработки всех видов ОЯТ;

• технологические среды не критичны к радиационной нагрузке;

• возможность организации непрерывного процесса, практически полностью замкнутого по основному химическому реагенту — фтору;

• достаточно просто поддается автоматизации и безлюдному дистанционному управлению;

• значительная часть оборудования может быть заимствована из сублиматного производства.

Но, как и у любой технологии, у газофторидной существуют нерешенные проблемы, а именно:

• вскрытие и измельчение твэлов;

• модернизация оборудования и его компоновка для высокоактивных и ядерно-опасных сред.

Литература

1. Пономарев Л.А., Серегин М.Б., Харин В.Ф. и др. Газофторидная технология переработки отработавшего оксидного топлива // Атомная энергия. — 2001. — Т. 90, вып. 3. — с. 212-222.