Топливный цикл на обогащённом уране

АЭС

Существенной особенностью этого цикла является наличие предприятий для обогащения урана изотопом урана-235. Топливный цикл на обогащенном уране состоит из следую­щих основных частей (рис. 1):

- добыча урановой руды, получение концентратов;

- обогащение природного урана или дообогащение реге­нерата, выделенного из отработавшего ядерного горюче­го, изотопом урана-235;

- приготовление горючего из гексафторида обогащенно­го урана в виде металла, окиси, карбида, нитрида в фор­ме порошка, стержней, пластин, таблеток и т. п. и изго­товление тепловыделяющих элементов (твэлов);

- использование горючего в реакторах; переработка отработавшего горючего (отделение остав­шегося   урана   и   накопленного   плутония   от   продуктов деления).

Топливный цикл на обогащенном уране бывает замк­нутым или разомкнутым. Может оказаться экономически целесообразным при небольших начальных обогащениях и больших глубинах выгорания временно или совсем отказаться от химической переработки отработавшего горючего. Однако, как правило, топливный цикл на обо­гащенном уране требует химической переработки отрабо­тавшего горючего, поскольку «добывать» ядерное горючее из отработавшего (особенно при повышенных концентра­циях оставшегося урана и накопленного плутония в отра­ботавшем горючем) дешевле, чем добывать уран.

Рис. 1. Схема уран-плутониевого   цикла  на   обогащенном уране.

 

Топливный цикл на обогащённом уране

 

Применение обогащенного урана в качестве топлива значительно расширяет конструкторские возможности при проектировании реакторов, позволяет использовать в ак­тивной зоне такие материалы, как нержавеющая сталь, обычная вода и т. д. Энергетические реакторы с водой под давлением или кипящей водой в качестве замедлите­ля и теплоносителя, органо-органические реакторы, усо­вершенствованные уран-графитовые реакторы с газовым охлаждением и быстрые реакторы-конвертеры работают по уран-плутониевому циклу на обогащенном уране.

При увеличении процентного содержания урана-235 в топливе уменьшается требуемый объем топлива, а при исполь­зовании легирующих добавок улучшаются свойства метал­лического горючего. Дополнительное количество урана-235 компенсирует вредное действие легирующих добавок в металлическом горючем и низкую плотность двуокиси урана. Появляется возможность увеличения температуры, энерго­напряженности и глубины выгорания горючего. В резуль­тате существенно сокращаются размеры реакторов и коли­чество горючего, циркулирующего через предприятия внешнего топливного цикла, уменьшаются капиталовло­жения в АЭС, заводы по изготовлению твэлов и химиче­ской переработки.