КМ3 / Топливные циклы

Ядерное топливо – это смесь делящихся и воспроизводящих нуклидов. В зависимости от нуклидного состава этой смеси ядерные топливные циклы делятся на уран-плутониевый и торий-урановый топливные циклы

Уран-плутониевый топливный цикл – это цикл, в котором воспроизводящим нуклидом является 238U, а делящимся – 239Pu, т. е. цикл,

вкотором при облучении ядер 238U нейтронами в реакторе получаются ядра 239Pu. Чтобы практически реализовать уран-плутониевый топливный цикл,

вкачестве исходного ядерного топлива берется смесь делящихся нуклидов 235U и воспроизводящих нуклидов 238U.

Торий-урановый топливный цикл – это цикл, в котором воспроизводящим нуклидом является 232Th, а делящимся – 233U, т. е. цикл, в котором при облучении ядер 232Th нейтронами в реакторе получаются ядра 233U. Чтобы практически реализовать торий-урановый топливный цикл, в качестве исходного ядерного топлива можно взять смесь делящихся нуклидов 235U (или 239Pu) и воспроизводящих нуклидов 232Тh.

2

Внастоящее время по экономическим соображениям используется только уран-плутониевый цикл.

Взависимости от подпитки активной зоны ядерного реактора делящимися нуклидами в количестве, компенсирующем их выгорание при сжигании ЯТ, ядерные топливные циклы подразделяются на за крытый ЯТЦ и открытый ЯТЦ.

Закрытый ядерный топливный цикл – это ЯТЦ, при котором отсутствует необходимость использования сторонних делящихся нуклидов.

Открытый ядерный топливный цикл – ЯТЦ, при котором существует потребность в сторонних делящихся нуклидах.

3

Открытый ядерный топливный цикл

По характеру обращения с ОЯТ открытый ЯТЦ подразделяется на

незамкнутый, частично замкнутый и замкнутый.

Открытый ЯТЦ – ЯТЦ, в котором ОЯТ является РАО и подлежит окончательному удалению. Незамкнутый открытый ЯТЦ характеризуется следующим циклом:

–добыча природного урана;

–обогащение природного урана;

–изготовление ЯТ из обогащенного урана;

–сжигание ЯТ в ядерном реакторе;

–хранение ОЯТ;

–удаление РАО (ОЯТ);

–добыча природного урана и т.д. по новому кругу (циклу).

Частично замкнутый ЯТЦ – ЯТЦ, в котором из его ОЯТ извлекаются делящиеся и воспроизводящие нуклиды для производства ЯТ, а ПД и минорные актиниды подлежат окончательному удалению. Другими словами, частично замкнутый ЯТЦ – это ЯТЦ, замкнутый только по делящимся и воспризводящим нуклидам.

4

Открытый ядерный топливный цикл

Частично замкнутый открытый ЯТЦ характеризуется следующим циклом:

–добыча природного урана;

–обогащение природного урана;

–изготовление ЯТ из обогащенного урана и ОЯТ;

–сжигание ЯТ в ядерном реакторе;

–хранение ОЯТ;

–переработка ОЯТ;

–удаление РАО (ПД и МА);

–добыча природного урана и т.д.

5

Открытый ядерный топливный цикл

Замкнутый открытый ЯТЦ – открытый ЯТЦ, в котором из ОЯТ извлекаются делящиеся и воспроизводящие нуклиды для производства ЯТ, а МА – для дожигания (трансмутации) в ЯР (либо в составе ЯТ, либо в нейтральных матрицах).

Замкнутый открытый ЯТЦ характеризуется следующим циклом:

–добыча природного урана;

–обогащение природного урана;

–изготовление ЯТ из обогащенного урана и ОЯТ;

–сжигание ЯТ (с МА) в ядерном реакторе;

–хранение ОЯТ;

–переработка ОЯТ;

–удаление РАО (ПД);

–добыча природного урана и т.д.

6

Закрытый ядерный топливный цикл

По характеру обращения с минорными актинидами закрытый ЯТЦ подразделяется на классический и трансмутационный.

Классический закрытый ЯТЦ – закрытый ЯТЦ, в котором МА подлежат окончательному удалению.

Классический закрытый ЯТЦ характеризуется следующим циклом:

–добыча природного урана;

–изготовление ЯТ из ОЯТ и природного урана;

–сжигание ЯТ в ядерном реакторе;

–хранение ОЯТ;

–переработка ОЯТ;

–удаление РАО (ПД и МА);

–изготовление ЯТ из ОЯТ и природного урана и т.д.

7

Закрытый ядерный топливный цикл

Трансмутационный закрытый ЯТЦ – закрытый ЯТЦ, в котором МА подлежат пережиганию (трансмутации) в ЯР (либо в составе ЯТ, либо в нейтральных матрицах).

Трансмутационный закрытый ЯТЦ характеризуется следующим циклом:

–добыча природного урана;

–изготовление ЯТ из ОЯТ и природного урана;

–сжигание ЯТ (с МА) в ядерном реакторе;

–хранение ОЯТ;

–переработка ОЯТ;

–удаление РАО (ПД);

–изготовление ЯТ из ОЯТ и природного (или отвального) урана и т.д.

8

Закрытый ядерный топливный цикл

Трансмутационный закрытый ЯТЦ – закрытый ЯТЦ, в котором МА подлежат пережиганию (трансмутации) в ЯР (либо в составе ЯТ, либо в нейтральных матрицах).

Трансмутационный закрытый ЯТЦ характеризуется следующим циклом:

–добыча природного урана;

–изготовление ЯТ из ОЯТ и природного урана;

–сжигание ЯТ (с МА) в ядерном реакторе;

–хранение ОЯТ;

–переработка ОЯТ;

–удаление РАО (ПД);

–изготовление ЯТ из ОЯТ и природного (или отвального) урана и т.д.

9