Главная | Обратная связь

Дерный топливный цикл, замкнутый по урану

хранение плутония ^ и захоронение РАО j. ^ (продуктов деления)

отработанное ядерное топливо

возвращение U

переработка на радиохимиче­ском заводе

добыча урановой руды

Конверсия

Сто вопросе-- и ответов об атомной энергетике

80 Сто вопросов и ответов об атомной энергетике

т

"^о

На какое время хватит человечеству делящихся материалов в различных сценариях развития ядерной энергетики?

вопрос

заключается в том, что, в отличие от урана, один из природных изотопов которого (уран-235) делится нейтронами низких энергий и поэтому может быть непосредственно ис­пользован в качестве ядерного топлива, при­родный торий таких изотопов не содержит. Он целиком состоит из единственного неделя-щегося изотопа - тория-232, который сам по себе цепной ядерной реакции не поддержива­ет и в этом смысле подобен урану-238. Одна­ко, как из урана-238 в реакторе образуется но­вый делящийся материал - плутоний-239, так из тория-232 - уран-233. Как ядерное топливо он не уступает урану-235, а по ряду показате­лей - и превосходит. Однако его использо­вание в этом качестве требует значительной модификации существующих ЯТЦ - вплоть до создания принципиально новых.

Используются ли в качестве ядерного топлива другие делящиеся материалы, кроме урана? Какие и как именно?

В настоящее время в ряде стран внедряется техно­логия производства и использования «смешан­ного» или МОКС-топлива (от МОХ - Mixed-Oxide Fuel), включающего плутоний («энергетический», выделенный в ходе переработки ОЯТ или «ору­жейный», признанный избыточным для целей национальной обороны) в смеси с ураном.

Опытные образцы ТВС с МОКС-топливом созданы и в России. Их пробная эксплуатация дала хорошие результаты. В отличие от стран Запада, где МОКС-топливо загружается в уже действующие реакторы на тепловых нейтро­нах, в России его с самого начала предпола­гается использовать в реакторах на быстрых нейтронах. Это позволит многократно расши­рить топливную базу ядерной энергетики.

Сто вопросов и ответов об атомнбЕ^нергетике

педует также иметь в виду возможность ее расширения и за счеттория. Трудность здесь

Это зависит от выбора варианта ЯТЦ (см. стр. 80). При доминировании открытого либо замкнутого по урану ЯТЦ на основе лишь ре­акторов на тепловых нейтронах, сжигающих лишь «редкий» уран-235 (0,71% в естественной смеси изотопов урана), ядерная генерация уже в середине текущего века столкнется с ограни­ченностью сырьевой базы на разумном уровне рентабельности добычи урана. Это вызовет по­степенный естественный спад ядерной энерге­тики и ее практическое исчезновение к 2080 -2090 гг. Использование регенерированного плутония в составе МОКС-топлива способно отодвинуть этот срок лишь на 15-20 лет.

Более оптимистично выглядит вариант масштабного включения в ЯТЦ тория, запасы «второго на Земле в 3-4 раза превышают ура­новые. При оптимальной организации тори-^евого ЯТЦ с ежи га н ием^ YB.3,н Э; 233, нарабаты-

 

вопрос

4 31

ваемого из тория-232 в реакторах на тепловых нейтронах, в таких же реакторах ядерная ге­нерация может быть выведена на постоянный уровень, однако до удовлетворения с ее по­мощью большей части растущих потребностей человечества в электроэнергии очень далеко.

Положение меняется только при вклю­чении в ЯТЦ реакторов-размножителей на быстрых нейтронах (бридеров) с топли­вом на основе плутония-239. Они произ­водят из неделящегося урана-238 больше плутония-239, чем сжигают. Это позволяет, во-первых, вовлечь в топливный цикл все поч­ти неиспользуемые в открытом ЯТЦ запасы урана-238 и, во-вторых, наиболее эффек­тивно вовлечь в топливный цикл имеющиеся и накапливаемые запасы плутония. Правиль­ная организация ЯТЦ с оптимальным сочета­нием реакторов на тепловых нейтронах и бри-

Сто вопросов и ответов об атомной энергетике

 

Ft.

 

Период полураспада строго индивиду­ален, искусственно изменить его нельзя. Для некоторых ядер он огромен. Например, пе­риод полураспада урана-235 - 710 миллионов лет, тория-232 -14 миллиардов лет. На практике значимы типы радиоактив­ности, которые сопровождаются испусканием (эмиссией) ионизирующего излучения, - аль­фа- и бета-распад. Альфа-излучение - это эмиссия альфа-частиц (ядер гелия-4), облада­ющих скоростью около ТО7 м/с. Оно характерно для наиболее тяжелых ядер таблицы Менделе­ева - в том числе урана, тория и плутония. Про­никающая способность альфа-излучения мала, оно полностью задерживается несколькими

Сто вопросов и ответе об атомной энергетике о5

деров позволит удовлетворить потребности человечества в энергии в течение тысяч лет. Именно поэтому развитие новой техно­логической платформы российской атомной

энергетики, предусмотренное Федеральной целевой программой «Ядерные энерготехно­логии будущих поколений», рассматривает данное направление в качестве приоритетного.