Слайд 1
МГТУ им. Н.Э.Баумана
Факультет Энергетического машиностроения
Кафедра Э7:
«Ядерные реакторы и
установки»
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА
Лектор:
ТОЧЁНЫЙ Лев Васильевич
2014
Слайд 2«Основы физики ядерного топливного цикла»
Квалификация: Инженер-физик
Специальность:
140305 «Ядерные
реакторы и энергетические установки»
25
Технологии и оборудование ядерного топливного цикла
Предполагаемые области работы:
Разработка, проектирование и исследования ЯЭУ и их компонентов для:
Ядерной электроэнергетики России;
Морского транспорта;
Оборонной тематики;
Исследовательского комплекса;
Для внешне -торговой деятельности.
Слайд 3«Основы физики ядерного топливного цикла»
это включает:
Реактор – активная зона, пристанционные
системы: преобразования энергии, ядерной и радиационной безопасности, топливообеспечения,
и
Ядерный топливный
цикл – топливообеспечение от добычи урановой руды до захоронения РАО, включая транспорт и переработку.
Слайд 4«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ИЗУЧИТЬ, ПОНЯТЬ, ОСВОИТЬ:
Ядерное топливо – что происходит с ним в реакторе
Как реактор откликается на эти изменения
Судьба ОЯТ – выдержка, перевозка, хранение, переработка
Замкнутый ЯТЦ (плутоний, торий)
РАО – переработка, трансмутация, захоронение
ТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ ЯТЦ – хранилище, контейнеры
Экономика, ресурсы, безопасность, нераспространение
Варианты, оптимизация, экзотика
Что в Мире ? – планы, программы, МАГАТЭ, «Поколение IV»...
Слайд 5«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ИЗУЧИТЬ, ПОНЯТЬ, ОСВОИТЬ:
Структуру ЯТЦ, его стадии, компоненты и характеристики;
Слайд 6«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ПРОИНФОРМИРОВАТЬ:
Топливные
ресурсы энергетики, ядерной энергетики
Слайд 7«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ПРОИНФОРМИРОВАТЬ:
Структура
ЯТЦ, его стадии, компоненты и характеристики;
Обогащение урана:
диффузионно-обогатительный каскад, завод
Слайд 8«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ИЗУЧИТЬ, ПОНЯТЬ И ОСВОИТЬ:
ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО В РЕАКТОРЕ:
- изменение изотопного состава актинидов
Th – Pa - U – Np – Pu – Am - Cm
- накопление продуктов деления (газы, твердые)
- стойкость топлива, твэла (рад. повреждения, коррозия)
Слайд 9«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ИЗУЧИТЬ, ПОНЯТЬ И ОСВОИТЬ:
ЯТЦ – урановый, уран-плутониевый (МОХ), торий-урановый
Типы топлива –
металл, окись, карбид, нитрид, вибро-уплотненное, соли и др.
Типы твэлов – таблетки, стержни, шаровые, и т.д.
Ядерные реакции в топливе и их последствия:
Деление, захват нейтрона, распады
Ядерные превращения
Энерговыделение
Структурные изменения
Материальные изменения
Изменения баланса нейтронов в реакторе
Слайд 10«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ИЗУЧИТЬ, ПОНЯТЬ И ОСВОИТЬ:
Ядерные
реакции в топливе : (n,f), (n,), (n, 2n), (n,3n)..(A,p), (A,),
(A, ),
Слайд 11«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
Характеристики выгорания топлива
Отклик реактора на выгорание топлива :
Реактивность
Безопасность (эффекты реактивности)
Изменение полей энерговыделения
Улучшение
(оптимизация) режима выгорания
Выравнивание, профилирование
Стабилизация
Перегрузки
Слайд 12«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ИЗУЧИТЬ:
Обращение с облученным
ядерным топливом (ОЯТ):
Состав и характеристики ОЯТ (рад. опасность, энерговыделение)
Выдержка ОЯТ
(реактор, бассейн выдержки)
Переработка (регенерированное топливо)
Перевозка, хранение, захоронение РАО (! Контейнер !)
Слайд 13«Основы физики ядерного топливного цикла»
пункты временной локализации радиоактивных отходов
Обращение
с облученным ядерным топливом (ОЯТ) и РАО
Слайд 14«Основы физики ядерного топливного цикла»
Контейнеры РАО
Контейнеры железобетонные невозвратные защитные НЗК-МР
Слайд 15«Основы физики ядерного топливного цикла»
Технологический комплекс ОАО «345 механический завод»
Технологический комплекс ОАО «345 механический завод»
Слайд 16«Основы физики ядерного топливного цикла»
Контейнеры "CONSTOR" для ОЯТ реактора РБМК-1500
Масса
загруженного контейнера–96,5 т
Высота–5950 мм
Наружный диаметр корпуса –2340 мм
Толщина стенки–430 мм
Слайд 17«Основы физики ядерного топливного цикла»
Вместимость ТУК-128 – 20 ОТВС типа
ИРТ и 48 ОТВС типа ВВР-М
Слайд 18«Основы физики ядерного топливного цикла»
ТУК - ПРИМЕР
КООПЕРАЦИИ
ОАО «Инженерный Центр Ядерных Контейнеров»
«Атомспецтранс»,
НПО ЦКТИ им. И.И.
Ползунова,
ВНИПИЭТ (расчеты ядерной и радиационной безопасности),
ЗАО «Петрозаводскмаш»,
ЦНИИТМАШ (материаловедение),
«Радиевый Институт им Хлопина» (контроль герметичности),
КБСМ (бросковые испытания),
НИЦ БТС (огневые испытания),
ВНИИЭФ ( экспертиза),
ГНЦ ФЭИ (экспертиза),
ЗАО РезЦентр (экспертиза),
«Инженерный центр прочности НИКИЭТ» (экспертиза),
Слайд 19«Основы физики ядерного топливного цикла»
Работа с контейнером на АЭС
В хранилище
отработавших ТВС
Капсула для ОЯТ
Слайд 20«Основы физики ядерного топливного цикла»
Перевозка контейнера с ОЯТ
Слайд 21«Основы физики ядерного топливного цикла»
Транспортный комплекс «ТК-13» для перевозки ОЯТ
по железной дороге
Слайд 22«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ИЗУЧИТЬ:
Замкнутый ядерный топливный
цикл – будущее ЯЭ
Слайд 23Цель Курса:
ИЗУЧИТЬ, ПОНЯТЬ И ОСВОИТЬ:
Замкнутый ядерный топливный цикл
– будущее ЯЭ:
Воспроизводство делящегося топлива
Уран-плутониевый цикл – реакторы на быстрых
нейтронах:
использование природного урана,
накопление и использование плутония
Торий-урановый цикл – реакторы на тепловых нейтронах
использование природного тория,
накопление и использование урана-233
«Основы физики ядерного топливного цикла»
ТР
Pu-240
БР
Pu-239
Pu-239
U-235
Слайд 24«Основы физики ядерного топливного цикла»
Гора радиоактивных отходов – не выдумки
экологов, а пугающая реальность.
Сегодня в Нововоронеже состоятся общественные слушания
по созданию на промплощадке Нововоронежской АЭС временного хранилища твёрдых радиоактивных отходов на 10 000 бочек.
БЕСПОКОЙСТВО:
Слайд 25«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
Что предлагается :
«Радиационно-эквивалентный ЯТЦ»,
трансмутация МА и ПД,
компактирование РАО
Слайд 26«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
Слайд 27«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ПОЗНАКОМИТЬ :
Какие ещё варианты уничтожения РАО?
Специальные реакторы- «выжигатели»
Ускорительные комплексы с подкритическими бланкетами
Термоядерные «гибридные» системы
Удаление в Космос ????
Поземные ядерные взрывы?
Слайд 28«Основы физики ядерного топливного цикла»
Трансмутация МА и ПД в подкритических
системах
ФЭИ, Обнинск:
Пилотная Pb-Bi мишень, 1 MВт, (2002)
PSI, Цюрих: “MegaPie”
Pb-Bi мишень
1 MВт (2006)
SCK/CEN (Моль, Бельгия): MYRRHA –
подкритическая система для трансмутации МА
(с ускорителем, мишень Pb-Bi) 2007-2011
Слайд 29«Основы физики ядерного топливного цикла»
Цель Курса:
ПОЗНАКОМИТЬ :
А что в
России?
БН-600, БН-800, МБИР, БРЕСТ-300, СВБР
Межд. Банк топлива
А что за рубежом?
МАГАТЭ – ИНПРО
«Поколение – IV» (GIF-IV)
GNEP
Нераспространение ?!
Слайд 33ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА
Л. В. TОЧЁНЫЙ,
Д.т.н., профессор
Общий план
курса лекций
(два семестра, лекции, упражнения, самостоятельная работа)
Слайд 35МГТУ им. Н.Э.Баумана,
Кафедра Э-7
Курс:
«Основы физики ядерного топливного цикла»
ДО
ВСТРЕЧИ !
Слайд 36Основы физики ядерного топливного цикла