Во 2011 година, фабриката за хемиски концентрати во Новосибирск произведе и продаде 70% од светската потрошувачка на изотоп литиум-7 (1300 кг), поставувајќи нов рекорд во историјата на фабриката. Сепак, главниот производ произведен од NCCP е нуклеарното гориво.

Оваа фраза има импресивен и застрашувачки ефект врз свеста на жителите на Новосибирск, принудувајќи ги да замислат нешто за претпријатието: од работници со три нозе и посебен подземен град до радиоактивен ветер.

Значи, што всушност се крие зад оградите на најмистериозната фабрика во Новосибирск, која произведува нуклеарно гориво во градот?

OJSC фабриката за хемиски концентрати во Новосибирск е еден од водечките светски производители на нуклеарно гориво за нуклеарни централи и истражувачки реактори во Русија и во странски земји. Единствениот руски производител на метален литиум и неговите соли. Тој е дел од компанијата ТВЕЛ за гориво на државната корпорација Росатом.

Дојдовме до работилницата каде што се прават склопови за гориво - склопови за гориво, кои се натоваруваат во реактори за нуклеарна енергија. Ова е нуклеарно гориво за нуклеарните централи. За да влезете во производството, треба да облечете наметка, капа, ткаенини навлаки за чевли и „Петал“ на лицето.

Целата работа поврзана со материјали што содржат ураниум е концентрирана во работилницата. Овој технолошки комплекс е еден од главните за NCCP (склоповите на гориво за нуклеарни централи заземаат приближно 50% од структурата на продадените производи на NCCP OJSC).

Контролната соба, од каде што се контролира процесот на производство на ураниум диоксид во прав, од кој потоа се прават пелети за гориво.

Работниците вршат рутинско одржување: во одредени интервали, дури и најновата опрема се запира и проверува. Во самата работилница секогаш има многу воздух - издувната вентилација постојано работи.

Во такви бикони се складира ураниум диоксид во прав. Тие ги мешаат прашокот и пластификаторот, што овозможува таблетата подобро да се компресира.

Инсталација која ги компресира горивните пелети. Како што децата прават велигденски колачи од песок со притискање на калап, така еве: таблета ураниум се пресува под притисок.

Брод од молибден со таблети кои чекаат да бидат испратени во печката за жарење. Пред варењето, таблетите имаат зеленикава нијанса и различна големина.

Контактот со прав, таблети и околината е минимизиран: целата работа се изведува во кутии. За да се поправи нешто внатре, во кутиите се вградени специјални ракавици.

Факелите на врвот горат водород. Таблетите се варат во печки на температура од најмалку 1750 степени во средина за намалување на водородот повеќе од 20 часа.

Црните кабинети се водородни печки со висока температура во кои бродот од молибден поминува низ различни температурни зони. Амортизерот се отвора, а брод од молибден влегува во печката, од каде избувна пламенот.

Готовите таблети се полираат бидејќи мора да бидат со строго дефинирана големина. И на излезот, инспекторите ја проверуваат секоја таблета за да се уверат дека нема чипови, пукнатини или дефекти.

Една таблета со тежина од 4,5 g е еквивалентна во ослободување на енергија на 640 kg огревно дрво, 400 kg јаглен, 360 кубни метри. м гас, 350 кг нафта.

Таблети ураниум диоксид по жарење во водородна печка.

Овде, циркониумските цевки се полни со пелети од ураниум диоксид. На излезот имаме завршени прачки за гориво (околу 4 m во должина) - елементи за гориво. Прачките за гориво веќе се користат за склопување на склопови на гориво, со други зборови, нуклеарно гориво.

Вакви фонтани со сода повеќе нема да најдете на градските улици, можеби само во NZHK. Иако во советско време тие беа многу чести.

Во оваа машина, стаклото може да се измие, а потоа да се наполни со газирана, мирна или разладена вода.

Според оценката на Одделението за природни ресурси и заштита на животната средина во 2010 година, NCCP нема значително влијание врз загадувањето на животната средина.

Пар такви чистокрвни кокошки постојано живее и несе јајца во висококвалитетно дрвено куќиште, кое се наоѓа на територијата на работилницата.

Работниците ја заваруваат рамката за склопот на гориво. Рамките се различни, во зависност од модификацијата на склопот на горивото.

Во фабриката се вработени 2.277 луѓе, просечната возраст на персоналот е 44,3 години, 58% се мажи. Просечната плата надминува 38.000 рубли.

Големите цевки се канали за системот за контрола на заштитата на реакторот. Во оваа рамка потоа ќе се вградат 312 прачки за гориво.

До NCCP има CHPP-4. Во врска со еколозите, претставниците на централата известија: годишно една термоцентрала испушта 7,5 пати повеќе радиоактивни материи од NCCP.

Монтажниот механичар Виктор Пустозеров, ветеран од фабриката и нуклеарната индустрија, има 2 Ордени на трудова слава

Глава и стебло за склопови на гориво. Тие се инсталирани на самиот крај, кога сите 312 шипки за гориво се веќе во рамката.

Конечна контрола: завршените склопови на гориво се проверуваат со специјални сонди, така што растојанието помеѓу прачките за гориво е исто. Контролорите најчесто се жени, ова е многу макотрпна работа.

Во такви контејнери, склоповите на гориво се испраќаат до потрошувачот - 2 касети во секоја. Внатре имаат свој пријатен кревет од филц.

Горивото за нуклеарните централи произведено во АД NCCP се користи во руските нуклеарни централи и се доставува и во Украина, Бугарија, Кина, Индија и Иран. Цената на склоповите на гориво е деловна тајна.

Работењето во NCCP не е поопасно од работењето во кое било индустриско претпријатие. Здравствената состојба на работниците постојано се следи. Во последниве години не е идентификуван ниту еден случај на професионални заболувања кај работниците.

Нуклеарна централа е комплекс од потребни системи, уреди, опрема и структури наменети за производство на електрична енергија. Станицата користи ураниум-235 како гориво. Присуството на нуклеарен реактор ги разликува нуклеарните централи од другите електрани.

Во нуклеарните централи има три меѓусебни трансформации на енергетските форми

Нуклеарна енергија

оди во топлина

Топлинска енергија

оди во механички

Механичка енергија

претворена во електрична

1. Нуклеарната енергија се претвора во топлинска енергија

Основата на станицата е реакторот - структурно доделен волумен во кој се вчитува нуклеарното гориво и каде се одвива контролирана верижна реакција. Ураниум-235 е фисилен со бавни (термички) неутрони. Како резултат на тоа, се ослободува огромна количина на топлина.

ГЕНЕРАТОР НА ПАРЕНА

2. Топлинската енергија се претвора во механичка енергија

Топлината се отстранува од јадрото на реакторот со течност за ладење - течна или гасовита супстанција што минува низ неговиот волумен. Оваа топлинска енергија се користи за производство на водена пареа во генератор на пареа.

ЕЛЕКТРИЧЕН ГЕНЕРАТОР

3. Механичката енергија се претвора во електрична енергија

Механичката енергија на пареата се насочува кон турбогенератор, каде што се претвора во електрична енергија и потоа се пренесува преку жици до потрошувачите.

Од што се состои нуклеарната централа?

Нуклеарна централа е комплекс од згради во кои се сместени технолошка опрема. Главната зграда е главната зграда, каде што се наоѓа реакторската сала. Во него се наоѓа самиот реактор, базен за ладење на нуклеарно гориво, машина за претовар (за полнење гориво), а сето тоа го надгледуваат операторите од контролната соба (контролната соба).

Главниот елемент на реакторот е активната зона (1). Сместен е во бетонска шахта. Задолжителни компоненти на секој реактор се систем за контрола и заштита што овозможува да се случи избраниот режим на контролирана верижна реакција на фисија, како и систем за заштита од итни случаи за брзо запирање на реакцијата во случај на вонредна состојба. Сето ова е монтирано во главната зграда.

Има и втора зграда во која е сместена турбинската сала (2): генератори на пареа, самата турбина. Следни по технолошкиот синџир се кондензаторите и високонапонските далноводи кои одат подалеку од локацијата на станицата.

На територијата има зграда за претовар и складирање на потрошено нуклеарно гориво во посебни базени. Дополнително, станиците се опремени со елементи на рециркулирачки систем за ладење - кули за ладење (3) (бетонска кула се стеснува на врвот), езерце за ладење (природен резервоар или вештачки создаден) и базени со прскање.

Какви видови нуклеарни централи постојат?

Во зависност од типот на реакторот, нуклеарната централа може да има 1, 2 или 3 кола за течноста за ладење. Во Русија најраспространети се нуклеарните централи со двојни кола со реактори од типот VVER (водено ладен моќен реактор).

НПП СО РЕАКТОРИ СО 1-КОЛО

НПП СО РЕАКТОРИ СО 1-КОЛО

Шемата со едно коло се користи во нуклеарни централи со реактори од типот RBMK-1000. Реакторот работи во блок со две кондензациони турбини и два генератори. Во овој случај, самиот реактор што врие е генератор на пареа, што овозможува да се користи коло со едно коло. Колото со едно коло е релативно едноставно, но радиоактивноста во овој случај се шири на сите елементи на единицата, што ја комплицира биолошката заштита.

Во моментов, во Русија работат 4 нуклеарни централи со реактори со едно коло

НПП СО РЕАКТОРИ 2-КОЛО

НПП СО РЕАКТОРИ 2-КОЛО

Шемата со двоен кола се користи во нуклеарни централи со реактори за вода под притисок од типот VVER. Водата се снабдува под притисок во јадрото на реакторот и се загрева. Енергијата на течноста за ладење се користи во генераторот на пареа за да се создаде заситена пареа. Второто коло е нерадиоактивно. Единицата се состои од една кондензациона турбина од 1000 MW или две турбини од 500 MW со придружни генератори.

Во моментов, во Русија работат 5 нуклеарни централи со реактори со двоен кола

НПП СО РЕАКТОРИ СО 3 КОЛО

НПП СО РЕАКТОРИ СО 3 КОЛО

Шемата со три кола се користи во нуклеарни централи со брзи неутронски реактори со натриумова течност за ладење од типот BN. За да се спречи контакт на радиоактивен натриум со вода, се конструира второ коло со нерадиоактивен натриум. Така, колото се покажува како три кола.

Нуклеарната енергија се состои од голем број претпријатија за различни намени. Суровините за оваа индустрија се ископуваат од рудниците за ураниум. Потоа се доставува до погоните за производство на гориво.

Горивото потоа се транспортира до нуклеарните централи, каде што влегува во јадрото на реакторот. Кога нуклеарното гориво ќе го достигне крајот на својот корисен век, тоа е предмет на отстранување. Вреди да се напомене дека опасниот отпад се појавува не само по преработката на горивото, туку и во која било фаза - од ископување ураниум до работа во реакторот.

Нуклеарно гориво

Постојат два вида гориво. Првиот е ураниум кој се ископува во рудници, кој е од природно потекло. Содржи суровини кои можат да формираат плутониум. Второто е гориво кое се создава вештачки (секундарна).

Нуклеарното гориво е исто така поделено според неговиот хемиски состав: метално, оксидно, карбид, нитрид и мешано.

Ископување ураниум и производство на гориво

Голем дел од производството на ураниум се случува во само неколку земји: Русија, Франција, Австралија, САД, Канада и Јужна Африка.

Ураниумот е главниот елемент за гориво во нуклеарните централи. За да влезе во реакторот, тој поминува низ неколку фази на обработка. Најчесто наоѓалиштата на ураниум се наоѓаат веднаш до златото и бакарот, па неговото извлекување се врши со екстракција на благородни метали.

Во рударството, здравјето на луѓето е изложено на голем ризик бидејќи ураниумот е токсичен материјал, а гасовите што се појавуваат при неговото ископување предизвикуваат различни форми на рак. Иако самата руда содржи многу мала количина на ураниум - од 0,1 до 1 процент. Населението кое живее во близина на рудниците за ураниум е исто така изложено на голем ризик.

Збогатениот ураниум е главно гориво за нуклеарните централи, но по неговата употреба останува огромно количество радиоактивен отпад. И покрај сите негови опасности, збогатувањето ураниум е составен процес на создавање нуклеарно гориво.

Во својата природна форма, ураниумот практично не може да се користи никаде. За да се користи, мора да се збогати. За збогатување се користат гасни центрифуги.

Збогатениот ураниум се користи не само во нуклеарната енергија, туку и во производството на оружје.

Транспорт

Во која било фаза од циклусот на гориво има транспорт. Се изведува со сите достапни средства: по копно, море, воздух. Ова е голем ризик и голема опасност не само за животната средина, туку и за луѓето.

За време на транспортот на нуклеарно гориво или неговите елементи, се случуваат многу несреќи, што резултира со ослободување на радиоактивни елементи. Ова е една од многуте причини зошто се смета за небезбедна.

Демонтирање на реакторите

Ниту еден од реакторите не е демонтиран. Дури и озлогласениот Чернобил Целата поента е дека, според експертите, трошоците за демонтирање се еднакви, па дури и ги надминуваат трошоците за изградба на нов реактор. Но, никој не може да каже точно колку пари ќе бидат потребни: трошокот беше пресметан врз основа на искуството од демонтирање на мали станици за истражување. Експертите нудат две опции:

1. Ставете ги реакторите и потрошеното нуклеарно гориво во складишта.
2. Изградете саркофази над деактивираните реактори.

Во следните десет години, околу 350 реактори ширум светот ќе го достигнат својот крај на животот и мора да бидат исфрлени од употреба. Но, бидејќи не е измислен најсоодветен метод во однос на безбедноста и цената, ова прашање сè уште се решава.

Во моментов ширум светот работат 436 реактори. Се разбира, ова е голем придонес за енергетскиот систем, но е многу небезбеден. Истражувањата покажуваат дека за 15-20 години нуклеарните централи ќе можат да бидат заменети со станици кои работат на енергија од ветер и соларни панели.

Нуклеарен отпад

Како резултат на активностите на нуклеарните централи се создава огромна количина нуклеарен отпад. Повторната обработка на нуклеарното гориво остава и опасен отпад. Сепак, ниту една од земјите не најде решение за проблемот.

Денес, нуклеарниот отпад се чува во привремени складишта, во базени со вода или се закопува плитко под земја.

Најбезбеден метод е складирањето во посебни складишта, но и овде е можно истекување на радијација, како и кај другите методи.

Всушност, нуклеарниот отпад има одредена вредност, но бара строго почитување на правилата за негово складирање. И ова е најгорливиот проблем.

Важен фактор е времето во кое отпадот е опасен. Секој од нив има свој период на распаѓање во текот на кој е токсичен.

Видови нуклеарен отпад

За време на работата на која било нуклеарна централа, нејзиниот отпад влегува во животната средина. Ова е вода за ладење турбини и гасовити отпад.

Нуклеарниот отпад е поделен во три категории:

1. Ниско ниво - облека на вработените во нуклеарната централа, лабораториска опрема. Таков отпад може да дојде и од медицински установи и научни лаборатории. Тие не претставуваат голема опасност, но бараат почитување на безбедносните мерки.
2. Средно ниво - метални контејнери во кои се транспортира гориво. Нивното ниво на радијација е доста високо, а оние кои се блиску до нив мора да бидат заштитени.
3. Високото ниво е потрошено нуклеарно гориво и неговите производи за преработка. Нивото на радиоактивност рапидно се намалува. Отпадот на високо ниво е многу мал, околу 3 проценти, но содржи 95 проценти од целата радиоактивност.

Поради фактот што нуклеарното гориво е поефикасно од сите други видови на гориво што ги имаме денес, голема предност се дава на сè што може да работи со помош на нуклеарни централи (нуклеарни централи, подморници, бродови и сл.). Ќе зборуваме понатаму за тоа како се произведува нуклеарното гориво за реакторите.

Ураниумот се ископува на два главни начини:
1) Директно ископување во каменоломи или рудници, доколку тоа го дозволува длабочината на ураниумот. Со овој метод, се надевам дека сè е јасно.
2) Ин-situ лужење. Ова е кога бунарите се дупчат на местото каде што е пронајден ураниум, во нив се пумпа слаб раствор на сулфурна киселина, а растворот влегува во интеракција со ураниумот, комбинирајќи се со него. Потоа добиената смеса се испумпува на површината, а ураниумот се одвојува од него со помош на хемиски методи.

Да замислиме дека веќе сме извадиле ураниум од рудникот и го подготвивме за понатамошни трансформации. На фотографијата подолу е прикажан таканаречениот „жолт колач“, U3O8. Во буре за понатамошен транспорт.

Сè би било во ред и теоретски овој ураниум би можел веднаш да се искористи за производство на гориво за нуклеарните централи, но за жал. Природата, како и секогаш, ни даде работа. Факт е дека природниот ураниум се состои од мешавина од три изотопи. Тоа се U238 (99,2745%), U235 (0,72%) и U234 (0,0055%). Овде нè интересира само U235 - бидејќи совршено ги дели термалните неутрони во реакторот, токму тој ни овозможува да ги уживаме сите придобивки од верижната реакција на фисија. За жал, неговата природна концентрација не е доволна за стабилна и долгорочна работа на модерен реактор за нуклеарна централа. Иако, колку што знам, апаратот RBMK е дизајниран на таков начин што може да се лансира на гориво направено од природен ураниум, но стабилноста, издржливоста и безбедноста на работа на такво гориво воопшто не се гарантирани.
Треба да го збогатиме ураниумот. Односно, зголемете ја концентрацијата на U235 од природна на онаа што се користи во реакторот.
На пример, реакторот RBMK работи на 2,8% збогатен ураниум, VVER-1000 - збогатен од 1,6 до 5,0%. Морските и поморските нуклеарни централи трошат гориво збогатено до 20%. И некои истражувачки реактори работат на гориво со 90% збогатување (на пример, IRT-T во Томск).
Во Русија збогатувањето ураниум се врши со помош на гасни центрифуги. Односно, тој жолт прав што беше на фотографијата порано се претвора во гас, ураниум хексафлуорид UF6. Овој гас потоа се внесува во каскада од центрифуги. На излезот од секоја центрифуга, поради разликата во тежината на јадрата U235 и U238, добиваме ураниум хексафлуорид со малку зголемена содржина на U235. Процесот се повторува многу пати и на крајот добиваме ураниум хексафлуорид со збогатувањето кое ни е потребно. На фотографијата подолу можете само да ја видите скалата на каскадата на центрифуги - ги има многу и тие се протегаат на далечни растојанија.

Гасот UF6 потоа се претвора назад во UO2, во форма на прав. На крајот на краиштата, хемијата е многу корисна наука и ни овозможува да создаваме такви чуда.
Сепак, овој прав не може лесно да се истури во реакторот. Или подобро кажано, можете да заспиете, но ништо добро нема да излезе од тоа. Тој (прашокот) мора да се доведе до таква форма да можеме да го спуштаме во реакторот долго време, со години. Во овој случај, самото гориво не треба да дојде во контакт со течноста за ладење и да оди подалеку од јадрото. И згора на сето ова, горивото мора да ги издржи многу, многу тешките притисоци и температури што ќе се појават во него при работа во реакторот.
Патем, заборавив да кажам дека пудрата исто така не е секаков вид - мора да биде со одредена големина за да не се формираат непотребни празнини и пукнатини при пресување и синтерување. Прво, таблетите се прават од прашокот со притискање и печење долго време (технологијата е навистина тешка, ако се прекрши, таблетите за гориво нема да бидат употребливи). Варијациите на таблетите ќе ги покажам на фотографијата подолу.

Потребни се дупки и вдлабнатини на таблетите за да се компензира термичката експанзија и промените на зрачењето. Во реакторот, со текот на времето, таблетите отекуваат, се виткаат, менуваат големини и ако ништо не е предвидено, тие можат да се срушат, а тоа е лошо.

Готовите таблети потоа се пакуваат во метални цевки (изработени од челик, циркониум и неговите легури и други метали). Цевките се затворени на двата краја и запечатени. Завршената цевка со гориво се нарекува елемент за гориво - елемент за гориво.

Различни реактори бараат горивни елементи со различен дизајн и збогатување. На пример, прачките за гориво RBMK се долги 3,5 метри. Елементите за гориво, патем, не се само шипки. како на фотографијата. Тие доаѓаат во тип на чинија, тип на прстен и различни видови и модификации.
Елементите на горивото потоа се комбинираат во склопови на гориво - FA. Склопот на гориво на реакторот RBMK се состои од 18 шипки за гориво и изгледа вака:

Склопот на гориво на реактор VVER изгледа вака:
Како што можете да видите, склопот на гориво на реакторот VVER се состои од многу поголем број на шипки за гориво од оној на RBMK.
Готовиот специјален производ (FA) потоа се доставува до нуклеарната централа во согласност со безбедносните мерки на претпазливост. Зошто мерки на претпазливост? Нуклеарното гориво, иако сè уште не е радиоактивно, е многу вредно, скапо и ако се ракува многу невнимателно може да предизвика многу проблеми. Потоа се врши конечна контрола на состојбата на склопот на горивото и се вчитува во реакторот. Тоа е тоа, ураниумот помина долг пат од руда под земја до високотехнолошки уред во нуклеарен реактор. Сега тој има поинаква судбина - да се напрега во реакторот неколку години и да ослободи скапоцена топлина, која водата (или која било друга течност за ладење) ќе му ја земе.

Животниот циклус на нуклеарното гориво засновано на ураниум или плутониум започнува во рударските претпријатија, хемиските постројки, во гасните центрифуги и не завршува во моментот кога склопот на горивото се истоварува од реакторот, бидејќи секој склоп на гориво треба да помине низ долг пат. одлагање, а потоа преработка.

Екстракција на суровини за нуклеарно гориво

Ураниумот е најтешкиот метал на земјата. Околу 99,4% од ураниумот на земјата е ураниум-238, а само 0,6% е ураниум-235. Извештајот на Меѓународната агенција за атомска енергија во Црвената книга покажува дека производството и побарувачката на ураниум се зголемуваат и покрај нуклеарната несреќа во Фукушима, која остави многумина да се прашуваат за изгледите за нуклеарна енергија. Само во текот на изминатите неколку години, докажаните резерви на ураниум се зголемени за 7%, што е поврзано со откривањето на нови наоѓалишта. Најголеми производители остануваат Казахстан, Канада и Австралија, тие ископуваат до 63% од светскиот ураниум. Покрај тоа, метални резерви се достапни во Австралија, Бразил, Кина, Малави, Русија, Нигер, САД, Украина, Кина и други земји. Претходно, Пронедра напиша дека во 2016 година во Руската Федерација биле ископани 7,9 илјади тони ураниум.

Денес, ураниумот се ископува на три различни начини. Отворениот метод не ја губи својата важност. Се користи во случаи кога наслагите се блиску до површината на земјата. Со отворениот метод, булдожерите создаваат каменолом, а потоа рудата со нечистотии се товари во камиони дампери за транспорт до преработувачките комплекси.

Често рудното тело лежи на голема длабочина, во тој случај се користи методот на подземна експлоатација. Рудник е ископан длабок до два километри, карпата се извлекува со дупчење во хоризонтални наноси и се транспортира нагоре во товарни лифтови.

Смесата што се транспортира нагоре на овој начин има многу компоненти. Карпата мора да се смачка, да се разреди со вода и да се отстрани вишокот. Следно, во смесата се додава сулфурна киселина за да се спроведе процесот на лужење. За време на оваа реакција, хемичарите добиваат жолт талог од соли на ураниум. Конечно, ураниумот со нечистотии се прочистува во фабрика за рафинирање. Дури после ова се произведува ураниум оксид кој се тргува на берзата.

Постои многу побезбеден, еколошки и економичен метод наречен лужење со дупнатини на самото место (ISL).

Со овој метод на рударство, територијата останува безбедна за персоналот, а позадината на радијацијата одговара на позадината во големите градови. За да ископате ураниум користејќи лужење, треба да дупчите 6 дупки на аглите на шестоаголникот. Преку овие бунари, сулфурната киселина се пумпа во наоѓалиштата на ураниум и се меша со нејзините соли. Овој раствор се извлекува, имено, се испумпува низ бунар во центарот на шестоаголникот. За да се постигне потребната концентрација на соли на ураниум, смесата неколку пати се поминува низ колони за сорпција.

Производство на нуклеарно гориво

Невозможно е да се замисли производство на нуклеарно гориво без гасни центрифуги, кои се користат за производство на збогатен ураниум. По постигнување на потребната концентрација, ураниум диоксидот се пресува во т.н. таблети. Тие се создаваат со помош на средства за подмачкување кои се отстрануваат за време на печење во печки. Температурата на палење достигнува 1000 степени. По ова, таблетите се проверуваат за да се осигура дека ги исполнуваат наведените барања. Квалитетот на површината, содржината на влага и односот на кислород и ураниум се важни.

Во исто време, во друга работилница се подготвуваат тубуларни школки за горивни елементи. Горенаведените процеси, вклучително и последователно дозирање и пакување на таблети во цевки од обвивка, запечатување, деконтаминација, се нарекуваат производство на гориво. Во Русија, создавањето на склопови за гориво (ФА) го спроведуваат претпријатијата „Машинско-градежна фабрика“ во Московскиот регион, „Новосибирск хемиски концентрати“ во Новосибирск, „Москва полиметална фабрика“ и други.

Секоја серија на склопови на гориво е создадена за специфичен тип на реактор. Европските склопови на гориво се направени во форма на квадрат, додека руските имаат хексагонален пресек. Реакторите од типовите VVER-440 и VVER-1000 се широко користени во Руската Федерација. Првите елементи за гориво за VVER-440 почнаа да се развиваат во 1963 година, а за VVER-1000 - во 1978 година. И покрај фактот што во Русија активно се воведуваат нови реактори со безбедносни технологии по Фукушима, има многу нуклеарни инсталации од стар стил кои работат низ земјата и во странство, така што склоповите на гориво за различни типови реактори остануваат подеднакво релевантни.

На пример, за да се обезбедат склопови на гориво за едно јадро на реакторот RBMK-1000, потребни се над 200 илјади компоненти направени од легури на циркониум, како и 14 милиони синтерувани пелети ураниум диоксид. Понекогаш трошоците за производство на склоп на гориво може да ја надминат цената на горивото содржано во елементите, поради што е толку важно да се обезбеди висока енергетска ефикасност по килограм ураниум.

Трошоци за производствени процеси во %

Одделно, вреди да се споменат склоповите на гориво за истражувачки реактори. Тие се дизајнирани на таков начин што ќе го направат набљудувањето и проучувањето на процесот на создавање неутрони што е можно поудобно. Ваквите горивни прачки за експерименти во областа на нуклеарната физика, производството на изотопи и радијациската медицина се произведуваат во Русија од фабриката за хемиски концентрати во Новосибирск. FA се создадени врз основа на беспрекорни елементи со ураниум и алуминиум.

Производството на нуклеарно гориво во Руската Федерација го врши компанијата за гориво ТВЕЛ (оддел на Росатом). Компанијата работи на збогатување на суровини, монтажа на горивни елементи, а исто така обезбедува услуги за лиценцирање гориво. Машинската постројка Ковров во Владимирскиот регион и постројката за гасни центрифуги во Урал во регионот Свердловск создаваат опрема за руски склопови на гориво.

Карактеристики на транспорт на прачки за гориво

Природниот ураниум се карактеризира со ниско ниво на радиоактивност, меѓутоа, пред производството на склопови на гориво, металот се подложува на процедура за збогатување. Содржината на ураниум-235 во природната руда не надминува 0,7%, а радиоактивноста е 25 бекерели на 1 милиграм ураниум.

Пелетите од ураниум, кои се сместени во склопови на гориво, содржат ураниум со концентрација на ураниум-235 од 5%. Готовите склопови на гориво со нуклеарно гориво се транспортираат во специјални метални контејнери со висока цврстина. За транспорт се користат железнички, патни, морски, па дури и воздушен транспорт. Секој контејнер содржи два склопови. Транспортот на неозрачено (свежо) гориво не претставува опасност од радијација, бидејќи зрачењето не се протега подалеку од циркониумските цевки во кои се сместени пресуваните ураниумски пелети.

Развиена е посебна рута за испорака на гориво, товарот се транспортира во придружба на безбедносен персонал од производителот или клиентот (почесто), што првенствено се должи на високата цена на опремата. Во целата историја на производството на нуклеарно гориво, не е забележана ниту една транспортна несреќа во која биле вклучени склопови на гориво што би влијаела на радијационата позадина на животната средина или би довело до жртви.

Гориво во јадрото на реакторот

Единица нуклеарно гориво - ТВЕЛ - е способна да ослободува огромни количества енергија во долг временски период. Ниту јагленот ниту гасот не можат да се споредат со такви количини. Животниот циклус на горивото во која било нуклеарна централа започнува со истовар, отстранување и складирање на свежо гориво во складиштето за составување гориво. Кога претходната серија на гориво во реакторот изгори, персоналот ги собира склоповите на гориво за вчитување во јадрото (работната област на реакторот каде што се јавува реакцијата на распаѓање). Како по правило, горивото делумно се преполнува.

Целосното гориво се додава во јадрото само во моментот на првото стартување на реакторот. Ова се должи на фактот дека прачките за гориво во реакторот изгоруваат нерамномерно, бидејќи неутронскиот флукс варира во интензитет во различни зони на реакторот. Благодарение на мерните уреди, персоналот на станицата има можност да го следи степенот на изгорување на секоја единица гориво во реално време и да врши замена. Понекогаш, наместо да се вчитуваат нови склопови на гориво, склоповите се преместуваат меѓу себе. Во центарот на активната зона најинтензивно се јавува исцрпеност.

ФА по нуклеарна централа

Ураниумот што е потрошен во нуклеарен реактор се нарекува озрачен или изгорен. И таквите склопови на гориво се користат како потрошено нуклеарно гориво. SNF е позициониран одвоено од радиоактивен отпад, бидејќи има најмалку 2 корисни компоненти - несогорен ураниум (длабочината на согорување на металот никогаш не достигнува 100%) и трансураниум радионуклиди.

Неодамна, физичарите почнаа да користат радиоактивни изотопи акумулирани во потрошеното нуклеарно гориво во индустријата и медицината. Откако горивото ќе ја заврши својата кампања (времето кога склопот е во јадрото на реакторот под работни услови со номинална моќност), се испраќа во базенот за ладење, потоа до складирање директно во одделот на реакторот, а потоа за повторна обработка или отстранување. Базенот за ладење е дизајниран да ја отстранува топлината и да штити од јонизирачко зрачење, бидејќи склопот на горивото останува опасен по отстранувањето од реакторот.

Во САД, Канада или Шведска, потрошеното гориво не се испраќа на преработка. Други земји, вклучително и Русија, работат на затворен циклус на гориво. Тоа ви овозможува значително да ги намалите трошоците за производство на нуклеарно гориво, бидејќи дел од потрошеното гориво повторно се користи.

Прачките за гориво се раствораат во киселина, по што истражувачите го одвојуваат плутониумот и неискористениот ураниум од отпадот. Околу 3% од суровините не можат повторно да се искористат, тоа се отпадоци на високо ниво кои се подложени на процедури за битуминизација или застаклување.

1% плутониум може да се извлече од потрошеното нуклеарно гориво. Овој метал не треба да се збогатува, Русија го користи во процесот на производство на иновативно гориво MOX. Затворениот циклус на гориво овозможува да се направи еден склоп на гориво за приближно 3% поевтин, но оваа технологија бара големи инвестиции во изградбата на индустриски единици, така што сè уште не е широко распространета во светот. Сепак, компанијата за гориво Росатом не ги прекинува истражувањата во оваа насока. Пронедра неодамна напиша дека Руската Федерација работи на гориво способно да рециклира изотопи на америциум, куриум и нептуниум во јадрото на реакторот, кои се вклучени во истите 3% од високо радиоактивен отпад.

Производители на нуклеарно гориво: рејтинг

1. Француската компанија Арева до неодамна обезбедуваше 31% од глобалниот пазар за склопови на гориво. Компанијата произведува нуклеарно гориво и склопува компоненти за нуклеарни централи. Во 2017 година Арева претрпе квалитативно реновирање, во компанијата дојдоа нови инвеститори, а колосалната загуба од 2015 година беше намалена за 3 пати.
2. Вестингхаус е американска поделба на јапонската компанија Тошиба. Активно го развива пазарот во Источна Европа, снабдувајќи горива за украинските нуклеарни централи. Заедно со Toshiba обезбедува 26% од глобалниот пазар за производство на нуклеарно гориво.
3. На трето место е компанијата за гориво ТВЕЛ на државната корпорација Росатом (Русија). ТВЕЛ обезбедува 17% од глобалниот пазар, има десетгодишно договорно портфолио во вредност од 30 милијарди долари и снабдува гориво со повеќе од 70 реактори. ТВЕЛ развива склопови за гориво за реакторите VVER, а исто така влегува и на пазарот на нуклеарни централи од западен дизајн.
4. Japan Nuclear Fuel Limited, според најновите податоци, обезбедува 16% од светскиот пазар, испорачува склопови со гориво за повеќето нуклеарни реактори во самата Јапонија.
5. Mitsubishi Heavy Industries е јапонски гигант кој произведува турбини, танкери, клима уреди и од неодамна нуклеарно гориво за реактори од западен стил. Mitsubishi Heavy Industries (оддел на матичната компанија) се занимава со изградба на нуклеарни реактори APWR и истражувачки активности заедно со Areva. Оваа компанија беше избрана од јапонската влада за развој на нови реактори.