Ядерное топливо и возможности его производства

Среди возможных методов регенерации ядерного топлива внимание химиков и технологов, работающих в области производства атомной энергии и занимающихся проблемами разделения, всегда привлекала фракционная перегонка. И в этом случае атомная энергетика столкнулась с фтором Нужно было превратить металлический уран топливных элементов в гексафторид, окисляя его элементным фтором. Такой процесс связан с выделением большого количества тепла. Когда проходит реакция между твердым веществом и газом, отвод значительных количеств тепла сопряжен с огромными трудностями, а часто и вообще практически невозможен. Вот почему казалось интересным и практически целесообразным в этом случае получать гексафторид урана с помощью жидких фторирующих агентов, обладающих высокими окислительными свойствами. Такие вещества для фтора известны. Это ею галоидные соединения. Они и определили технический прогресс в технологии переработки ядерного горючего. [c.114]

Применение водорода в качестве моторного топлива для автомобильных двигателей в значительной мере определяется возможностью его получения в больших количествах при затратах на единицу энергии, сопоставимых с затратами, имеющими место при получении современных высокооктановых бензинов. В этом направлении в большинстве высокоразвитых стран ведутся интенсивные поиски высокоэффективных способов получения водорода. Ближайшей промышленной перспективой производства водорода будет его получение путем газификации углей. Объясняется это тем, что запасы углей достаточно велики и их использование путем газификации наиболее целесообразно как с экономической, так и с экологической точек зрения. Наиболее распространенным методом газификации углей является процесс Лурги — газификация под давлением в стационарном слое на парокислородном дутье. Перспективным также представляется способ получения водорода из воды в термохимических замкнутых циклах с использованием низкопотенциального тепла ядерных реакторов. Важное место в получении водорода отводится электролизу воды путем использования избыточной мощности электростанций в периоды их минимальной загрузки. Такое комбинирование электроэнергетики с системой производства и аккумулирования водорода позволит использовать электростанции в экономичном [c.6]

Россия занимает лидирующее положение в центробежной технологии обогащения урана. Разработаны и внедряются в производство машины нового поколения. В настоящее время проблем с ядерным топливом в России нет и в ближайшем будущем не предвидится. Это даёт возможность разрабатывать новые технологии обогащения без излишней спешки и избежать дорогостоящих ошибок в определении оптимальной технологии, тщательно изучая физико-химические процессы, отрабатывая элементную базу для получения надёжных данных о перспективности метода и по стоимости единицы работы разделения, и по уровню инвестиций в строительство промышленного предприятия, и по глубине извлечения [c.475]

Технико-экономические оценки использования ЭМ с учетом их влияния на энергосистему. Технико-экономическое сравнение электромобиля и автомобиля весьма сложно, так как при этом наряду с приведенными затратами на полученную энергию и соответственно капитальными и эксплуатационными затратами необходимо учитывать экономическую выгоду для народного хозяйства от замены нефти на уголь и ядерное топливо, использования энергии, генерируемой станциями в ночное время и в выходные дни, а также снижение ущерба за счет улучшения экологической обстановки. С другой стороны, следует учитывать дополнительные капитальные вложения в металлургию, химическую, электротехническую и другие отрасли промышленности для производства дополнительного металла, полимеров и других материалов, зарядных и других устройств, необходимых для крупномасштабного производства ЭА и использования ЭМ. Поэтому проведение точного экономического анализа возможно лишь в масштабе всей страны,что весьма сложно. [c.248]

С середины 90-х годов в РНЦ КИ ведётся разработка технологии и создание демонстрационного ядерно-технологического комплекса производства осколочного Мо на растворном реакторе Аргус . Агрегатное состояние топлива реактора Аргус предоставляет принципиальную возможность наработки изотопа Mo непосредственно из топливного раствора без изменения состава и характеристик активной зоны. С этой целью, после работы реактора на мощности раствор прокачивается через специальный сорбент на основе оксида титана, который обеспечивает первую стадию выделения Мо из всей массы продуктов деления. Уран при этом не сорбируется, и топливный раствор в режиме петли полностью возвращается в корпус реактора. Всё количество претерпевшего реакцию деления урана, необходимое для обеспечения мощности реактора, расходуется на наработку целевого изотопа. [c.524]

Для проведения таких НИОКР есть достаточно как внутренних, так и внешних оснований. Дело в том, что развитие даже разомкнутого ядерно-топливного цикла далеко не окончено, на очереди коммерческое внедрение реакторов на быстрых нейтронах, широкое производство и применение плутония, не говоря уже о текущих задачах по созданию более прогрессивных видов ядерного топлива, рециклу ядерных компонентов, по развитию технологии переработки радиоактивных отходов, и многое другое. По существу, не окончен и принципиальный спор о том, как должна развиваться энергетика вообще — на углеводородном или ядерном топливе каков должен быть вклад возобновляемых источников энергии энергия солнца, приливов и отливов, ветра, геотермальная энергия. Обилие противоречащих друг другу точек зрения, разноречивых и подчас несовместимых информации и аргументации, часто тенденциозных и отвечающих интересам крупных международных или национальных финансовых групп, а также возможность формирования в заданном духе общественного мнения через средства массовой информации не способствуют выработке не только стратегических, но иногда и тактических концепций в проведении научно-технической политики и объективно правильному воспитанию населения. На сегодняшний день, пока еще не исчерпаны [c.30]

Один из источников брака при плазменной конверсии гексафторида урана в (К-Н-и-Г-О)-плазме — вероятность образования налета оксидов урана на стенке плазменного реактора и возможное попадание этого компактного или оплавленного налета в продукт, направляемый в технологическую линию производства оксидного ядерного топлива. Вероятность образования продукта в таком виде повышается в условиях стесненной из-за условий ядерной безопасности зоны плазменной конверсии. Предотвращение образования налета возможно на теоретическом и инженерном базисе. [c.624]

В результате ядерной цепной реакции деления урана или плутония в реакторах устанавливается постоянный поток нейтронов. В то время как нейтроны и энергия, освобождаемые при каждом расщеплении атома, используются или для производства электро-и тепловой энергии, или для создания плутония, или для осуществления иных ядерных реакций, осколки деления накапливаются в виде отходов. По мере своего накопления осколки деления поглощают нейтроны и уменьшают число делящихся атомов, тем самым отравляя реактор. По этой причине тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) периодически извлекают из реактора и оставшееся в нем ядерное топливо очищают от осколков до первоначальной степени чистоты. Удаляемые таким образом продукты деления являются совокупностью элементов, относящихся к середине периодической таблицы. Большинство из них — радиоактивные изотопы, которые, испуская р- и у-радиацию, превращаются в стабильные элементы. Многие изотопы имеют очень короткие периоды полураспада. Ряд изотопов распадается наполовину примерно за год. В настоящее время возможно получение ТВЭЛ, в которых ядерное топливо используется до такой степени, когда уже экономически невыгодно вновь восстанавливать и выделять делящиеся вещества. Продукты деления в таком случае можно было бы оставлять в оболочке и, применяя довольно простую технику перемещения отработанных элементов из зоны реакции, использовать их еще раз как источники радиации очень высокой активности. Применение таких отработанных элементов в промышленности помогло бы разрешению проблемы удаления и использования радиоактивных отходов. [c.92]

ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА 2. 1. 1. Уран и торий [c.27]

Важной особенностью диффузионного процесса производства является неэкономичность полного выделения из обедненного урана, который содержит обычно около половины исходного содержания Поэтому при сбалансированной экономике ядерного топлива необходимо обеспечить возможность использования обедненного урана. [c.28]

Затраты на обезвреживание минерализованных вод существенно снижаются при комбинировании обезвреживания с производством электроэнергии, пресной воды, тепла, холода. Основной выигрыш получается при этом за счет использования низкопотенциальных вторичных ресурсов. Возможно комбинирование установок обезвреживания с энергетическими паро- и газотурбинными агрегатами, работающими как на органическом, так и на ядерном топливе. [c.183]

Несмотря на значительные трудности развития ядерной энергетики, ядерное горючее, возможно, вытеснит постепенно обычное топливо в производстве электрической энергии. Однако атомная энергия, даже при широком развитии ядерной энергетики, вряд ли станет основным источником получения тепловой и электрической энергии. [c.272]

Однако в свете высказанных в начале настоящей главы предположений в будущем получение ЗПГ из ископаемых видов топлив может стать и не самым дешевым способом. Даже при современном уровне цен на ископаемые топлива производство электроэнергии на атомных станциях становится значительно дешевле, чем на электростанциях, работающих на нефтяных топливах. Вполне возможно также, что из-за высоких цен европейский уголь исчезнет с топливного рынка, и, если не произойдет существенного падения мировых цен на энергию, производимую за счет ископаемого топлива, тепловая энергия, получаемая за счет ядерного деления, а позднее за счет термоядерного синтеза, станет (и довольно скоро) самой дешевой формой используемого тепла [4, 20]. [c.226]

В последние годы многими учеными выдвигается и разрабатывается концепция водородной энергетики, согласно которой в дальней перспективе возможен и целесообразен массовый переход от традиционных ископаемых энергоносителей к основному и универсальному энергоносителю — водороду в сочетании с широким применением ядерной энергии для его производства. К преимуществам водорода относятся практически неограниченная ресурсная база, экологическая чистота при использовании в качестве топлива, сравнительная легкость транспорта и возможность использования в существующих конструкциях двига- [c.129]

Селективность (избирательность), высокая производительность и возможность осуществления экстракционного процесса в непрерывном варианте и в крупных масштабах обусловливают применение этого метода для очистки топлива, масел в нефтяной и коксохимической промышленности, в технологии органических производств, в качестве метода разделения близких по свойствам элементов в гидрометаллургии (редкоземельных элементов — семейства лантаноидов, иттрия и скандия циркония и гафния ниобия и тантала металлов для ядерной энергетики). [c.81]

Хотя сведения о ядерном геноме и пластоме хлоропластов а также о механизмах регуляции работы генов при синтезе белков в хлоропластах и других частях клеток накапливаются очень быстро, воплощение генно-инженерных возможностей в практику — дело будущего, отстоящего на десятилетия. Отметим также, что для решения проблемы продуктивности особое внимание уделяется сегодня развитию фундаментальной фотобиологии. Предполагается, что в будущем эти знания воплотятся в практику. Пока этого не произошло, производство топлива из биомассы должно опираться на обычное сельское и лесное хозяйство. [c.51]

Количество доступных запасов пока еще не влияет на нормы их расходования. Запасы каменного и бурого угля достаточно велики даже несмотря на то, что их производство и потребление в течение 50 лет оставались постоянными. В то же время использование топлив, получаемых из нефти, неуклонно возрастало и достигло такого предела, при котором из-за ограниченности этого вида топлива возникла возможность его истощения. Учитывая, что в развивающихся странах потребление энергии на душу населения быстро возрастает, еще до конца нынешнего столетия необходима альтернатива высокому уровню мирового потребления топлив, получаемых из нефти. Этой альтернативой возможно будет ядерная энергия. Количество тепловой энергии, производимой при делении 1 г урана эквивалентно энергии, выделяемой при сгорании около 2200 л нефти-сырца, или 2,7 т угля. Однако эффективность использования урана как источника энергии в значительной степени зависит от типа реактора. [c.100]

Главным стимулом развития химии экстремальных состояний, несомненно, являются достижения ядерной энергетики. Разве можно указать предел тем возможностям, которые открываются после поразительных успехов в применении радиоактивности к химии — спраиаивает английский физик С. Ф. Пауэлл [15]. Тот же вопрос ставит американский физик н химик Г. Т. Сиборг, рассматривая возможное влияние изобилия ядерной энергии на судьбы нашей цивилизации. Давайте перенесемся мысленно в будущее — лет на 50—100 вперед, — говорит он, рисуя при этом картину коренного преобразования отношений человека к веществу. — Можно представить себе, что к тому времени мы будем иметь гигантские электростанции, использующие энергию деления, а возможно, и синтеза ядер. Они будут вырабатывать электроэнергию, во много раз более дешевую, нежели сейчас... Это позволит нам экономичнее обессоливать морскую воду, очищать сточные воды, выгодно использовать руды с низким содержанием полезных ископаемых... полностью использовать отходы производства, так что в нашей цивилизации исчезнет само понятие отбросы . Это позволит производить самые разнообразные новые синтетические материалы и вызовет много интересных изменений в использовании природных богатств [16, с. 71—72]. Сиборг предполагает далее, что избыток электроэнергии заставит перестроить всю промышленность, которая в огромных масштабах будет перерабатывать боксит и глину в алюминий, делать сталь методом водородного восстановления, производить магний и сплавы из недефицитного сырья. В большом хо-ду будут трансурановые элементы, которые станут новым видом ядерного топлива для самых различных установок — от реакторов летательных аппаратов до искусственных сердец, вживленных в тело человека . [c.233]

Одним из путей более активного использования природного газа в металлургии как химического реагента с обеспечением экономии кокса является получение и использование нагретых восстановительных газов. При хорошо освоенной паровой конверсии природного газа требуется уровень теплоты в реакторе 900-950 °С, этот уровень принципиально может быть обеспечен высокотемпературным газоохлаждаемым ядер-ным реактором с гелиевым теплоносителем. В бескоксовой металлургии представляется возможным использование теплоты ядерного реактора для производства и нагрева (в том числе с плазменным догревом) восстановительного газа. При этом расход природного газа в качестве сырья для получения восстановительного продукта по расчету из работы [10.54] может быть значительно уменьшен — до 150-170 м7т металлизированного продукта. Этот расход, кстати, соответствует расходу природного газа на 1 т чугуна, который вдувается в фурмы доменных печей. Отметим, что в одном из наиболее экономичных по расходу топлива процессе Мидрекс на технологические цели расходуется более 260 м /т природного газа, поэтому расчеты [10.54] нуждаются, с нашей точки зрения, в уточнении. По этим расчетам / мощности атомной энерготехнологической установки в ядерно-металлургическом комплексе может идти на конверсию и нагрев природного газа, а остальное — на выработку электроэнергии, потребляемой в производстве металлизированного продукта и электросталеплавильных процессах. Получаемый пар при этом может использоваться при паровой конверсии, определенная часть электроэнергии — в электрических и плазменных (с рабочим газом — водородом) нагревателях. [c.389]

Влияние способа получения диоксида урана на его свойства и технико-экономические параметры процесса. Эту проблему следует рассматривать в нескольких аспектах. Широкое использование гидрохимических технологий производства керамического иОз, оправданное на ранних стадиях развития ядерной энергетики, когда недостаточно был развит аффинаж на стадии производства концентратов, в настоящее время не только стало технологическим анахронизмом, но и порождает массу экономических и экологических проблем. В результате технико-экономических исследований, неоднократно проводимых проектными организациями Минатома еще до распада СССР, выяснено, что технология, основанная на осаждении нерастворимых солей (полиуранатов, трикарбонатоуранила аммония и пр.), фильтрации, сушке, прокалке, сопровождаемая получением маточных растворов и т. п., значительно дороже так называемой газовой технологии высокотемпературной технологии прямой конверсии гексафторида урана в оксиды урана с применением водяного пара в качестве конвертирующего реагента. Эта экономия определяется практическим отсутствием реагентов при производстве первичного оксида урана — 11з08, резким снижением количества единиц емкостного оборудования и, следовательно, снижением коррозии и загрязнения продукции примесями конструкционных элементов, реализованной возможностью регенерировать фтор из иГб, отсутствием маточных растворов. В конечном итоге резко сокращается количество отходов и потерь обогащенного урана. При использовании газовой технологии резко сокращается число стадий технологического процесса, отпадает необходимость в переработке маточных растворов. Существенно и то, что сокращается число технологических параметров, которые надлежит контролировать на протяжении технологического маршрута ПРе — -НзОз. Действительно, форма частиц изО , полученных высокотемпературным гидролизом иГб, близка к сферической, размер частиц, удельная поверхность и насыпная плотность регулируются параметрами процесса (температурой, давлением, разбавлением реагентов нейтральным газом и пр.). Совокупность вышеперечисленных преимуществ газовой технологии над гидрохимическими технологиями должна стимулировать ее широкое использование в атомной промышленности на стадии производства оксидного ядерного топлива. Это сократит затраты на производство топлива и будет способствовать дальнейшей социальной адаптации ядерной энергетики. [c.620]

Ядерная энергетика служит мощным средством технического прогресса, в частности повышения эффективности химико-технологических процессов. При широком развитии ядерной энергетики появляется возможность использовать теплоту отходящих газов ядерных реакторов (с температурой 900—1000°С) в металлургии, при переработке твердого топлива, в химической промышленности и других отраслях промышленности особенно перспективно использование отбросной теплоты ядерных реакторов для крупномасштабных химико-технологических процессов, например для производства водорода и сиитез-газа (смесей СО и Нг) путем конверсии углеводородов с водяным паром. Водород — промежуточный продукт, который может применяться в качестве энергоносителя, восстановителя в металлургии и химического сырья. Водород и продукты его переработки (метанол) рассматривают как оптимальное моторное топливо будущего для транспорта и быта (см. с. 71). [c.36]

Продолжает расти энерговооруженность общества. Энергонасыщенные и использующие опасные вещества объекты концентрируются. Во имя экономических показателей повышается их единичная мощность. Возрастает давление в основных промышленных аппаратах и транспортных коммуникациях, сеть которых становится все более разветвленной. Только в сфере энергетики ежегодно в мире добывается, транспортируется, хранится и используется около 10 млрд. условного топлива. По энергетическому эквиваленту эта масса топлива, способная гореть и взрываться, стала соизмеримой с арсеналом ядерного оружия, накопленного в мире. При этом сдвиг структуры топливообес-печения в сторону все более широкого применения газожидкостных энергоносителей с одновременным увеличенп-ем мощности добывающих и использующих их производств заметно повысил риск взрывопожарных явлений крупного масштаба. Сложность и противоречивость складывающегося положения состоит в том, что многие достижения научно-технического прогресса, давая средства для решения материальных и социальных проблем, одновременно приносят в мир новые трудности и опасности. Открытие радиоактивности и понимание процесса деления ядер существенно расширили возможности энергетики, научного поис- [c.3]

Проведённые исследования возможности использования гадолиния, обогащённого изотопом Gd, в уран-гадолиниевом топливе показало, что относительно длительности цикла и остаточной реактивности у этого способа нет реальных дополнительных преимуществ по сравнению с применением природного Gd203 низкой концентрации. Незначительный выигрыш в ядерном топливном цикле не может компенсировать увеличения стоимости топлива, связанного с обогащением Gd и более высокими требованиями к процессу производства топлива. [c.158]

Контуры будущего ученым-химикам рисуются в виде неисчерпаемых новых видов энергии, атомных двигателей огромной мощности с возобновляемым топливом, ракет для межпланетных путешествий, полетов в другие галактики и постоянно действующей связи с иными мирами, изобилия сельскохозяйственных продуктов, архитектурных ансамблей из очень легких и прочных сплавов и пластмасс, не боящихся ни воды, ни огня, ни резких ударов и ядерных излучений, объединенных в города с удивительно чистыми воздухом и водой, регулируемой температурой и заданным климатом. Картина будет не полной без автомобилей, работающих на топливных элементах и не оказывающих никакого вредного влияния на окружающую среду, без широкого внедрения в производство полупроводниковых схем, вычислительной техники и лазерных устройств, без производств, полностью перерабатывающих сырье и не имеющих ни грамма отходов. Широкие возможности объемного кино и телевидения, небывалый расцвет искусства, монументальная скульнту- [c.219]

Значение развития ядерной технологии и атомной энергетики для России определяется её национальными интересами ядерные технологии в рассматриваемый период остаются основой обороноспособности России атомная энергетика без ограничений со стороны дешевого и общедоступного топлива открывает новые возможности в развитии экономики России крупномасштабная атомная энергетика переносит центр тяжести энергетического производства с топливодобывающих отраслей и транспортировки топлива на современные наукоёмкие ядерные и сопутствующие неядерные технологии, а в экспорте - с топливного сырья на [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология