Технология установки «Пакет».

Установка «Пакет» работает по принципу механического смешения порошков. Технология состояла из операций:

1. смешение порошков;

2. добавление пластификатора;

3. перемешивание;

4. грануляция;

5. прессование таблеток;

6. сушка;

7. спекание;

8. контроль таблеток;

9. загрузка таблеток в ТВЭЛ;

10. герметизация ТВЭЛа;

11. контроль герметичности.

Далее ТВЭЛы направляются в г. Электросталь на изготовление ТВС.

Золь-гель метод был разработан, чтобы исключить пыление порошков ЯТ. Были выявлены недостатки процесса, связанные с нестабильностью физико-химических характеристик и структуры образующегося топливного материала, что затрудняло процессы прессования и спекания, наблюдался повышенный процент брака.

Плазмохимическая конверсия основана на высокотемпературной денитрации нитратов урана и плутония. Установка «Зенит», 34 кг МОХ-топлива для БН-600.

Достоинства:

1. высокая производительность;

2. отсутствие операций фильтрации, промывки, сушки и др. операций с тепловой обработкой.

Недостатки - высокая дисперсность порошков, склонных к адгезии и когезии, плохо текучих. Отсюда необходимость предварительного гранулирования материала и эффективная газоочистка (а следовательно, большое кол-во ТРО в виде отработанных фильтров).

Производство мох-топлива за рубежом.

Производством МОХ-топлива в Бельгии занимается бельгийская фирма Belgonucleaire (с 1957 г, в 1973 г. пущен завод в Десселе), в Великобритании – фирма BNFL (с начала 1960-х годов в Селлафильде), в Канаде (с 1960 г в НИИ в Чок-Ривере).

Лидеры производства МОХ-топлива за рубежом – Франция, Бельгия, Великобритания. Более 30 реакторов в Европе работают на МОХ-топливе, причем 30% ТВЭЛов – это МОХ-топливо. Глубина выгорания МОХ-топлива 50 ГВТ/сут*т (в перспективе 70 ГВТ/сут*т). Также использование МОХ-топлива планирует Япония. Производят МОХ-топливо на 4 заводах в Европе и на 2^х установках в Японии. В 2000 г. было произведено 190т МОХ с включением 10-12 т плутония (сегодня - 300т МОХ). С 1963г. в Европе утилизировано 400 т плутония.

Таблица 1. Производительность заводов по МОХ-топливу, т ЯТ/год

Страна	2005 г.	2010 г.
Бельгия	35	35
Франция	145	195
Япония	10	140
Великобритания	120	120

Проблемы безопасности на предприятиях по производству МОХ-топлива.

При изготовлении таблетированного ядерного топлива всегда использовался ручной труд, а значит, существует возможность попадания работника в места с аэрозолями урана и плутония, также персонал подвергается гамма-излучению ²⁴¹ Am, который образуется при распаде ²⁴¹ Pu. Для снижения гамма-активности для изготовления таблеток используют плутоний, пролежавший не более 3-5 лет (Это связано с накоплением америция).

На европейских заводах индивидуальная доза облучения работников 2 – 12 мЗв/год (см. НРБ-99).

Возможные сценарии нарушения процесса:

1. выброс урана и плутония, связанный с пожаром или превышением критичности;

2. использование водорода при восстановлении порошков оксидов;

3. утилизация плутония на ионообменных смолах;

4. стихийные бедствия;

5. сбои в работе системы газоочистки.

Переработка облученного МОХ-топлива

Проблемы при переработке:

1. на стадии растворения – обеспечение полноты растворения PuO₂, который может находиться в самостоятельной фазе;

2. выбор условий очистки при высоком содержании плутония в технологических растворах;

3. проблемы ядерной безопасности (быстрый радиолиз экстрагента);

4. обработка растворов и отходов с повышенным содержанием актинидов и продуктов деления (больше глубина выгорания)

Во Франции переработано 30 т МОХ ОЯТ с быстрых реакторов и 5 т МОХ ОЯТ с тепловых реакторов.

После облучения изменяется изотопный состав плутония – снижается количество ²³⁹Pu и ²⁴¹Pu, а количество ²⁴²Pu и ²⁴⁰Pu. Это вызывает увеличение радиационного фона, а значит возникают проблемы при транспортировании и переработке.

Переработка во Франции включает:

1. растворение в 6М азотной кислоте в течение 3 часов;

2. раствор осветляется и подается на экстракцию: 1^й цикл – совместная экстракция, 2^й цикл – разделение урана и плутония;

3. индивидуальный аффинаж урана и плутония.

Оборудование – пульсационные колонны.

В целях ядерной безопасности и предотвращения риска возникновения критической массы в исходный раствор, содержащий большое количество плутония, можно добавлять уран (из переработки обычного ядерного топлива).

Лекция № 9

Заводы по переработке ОЯТ

В промышленном варианте используют только экстракционные (водные) схемы переработки. Радиохимическое предприятие включает:

• отделение приема и хранения ОЯТ;

• отделение подготовки ОЯТ к переработке;

• отделение резки-растворения и подготовки раствора топлива к экстракционной переработке;

• отделение экстракционной очистки урана и плутония от продуктов деления и разделения между собой (1 цикл РURЕХ-процесса);

• аффинажные отделения для окончательной очистки уранового и плутониевого продуктов;

• отделения концентрирования уранового и плутониевого продуктов и их денитрации или оксалатного осаждения с прокаливанием;

• разнообразные установки для обработки газообразных, жидких и твердых РАО. Несмотря на структурное сходство заводов в целом, их технологии не тождественно различаются структурой и конкретными условиями проведения отдельных операций.