Реферат

Отчёт 64 с., 22 рис., 6 табл.

ОТРАБОТАВШЕЕ ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО, ПИРОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОЯТ, СХЕМА, ПРИСТАНЦИОННЫЙ ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ, БРЕСТ, ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ПРОДУКТОВ

Объектом исследования являются.

Цель работы – подготовка исходных данных.

Для осуществления поставленной цели в работе введена кодировка операций и продуктов. Даны оценки по распределению основных элементов по продуктам. Приведены данные по аналогам предложенных в работе процессов и аппаратов с гипертекстовыми ссылками на размещённые в сети интернет статьи.

Основные конструктивные и технико-экономические показатели: пирохимическая часть комбинированной рассчитана на переработку с производительностью,.

Степень внедрения – исходные данные позволят оценить выполнение требований, предъявляемых к пристанционному ядерному топливному циклу, с использованием пирохимических и водных методов переработки, аналогов в мире нет.

Эффективность исследований определяется тем, что подготовленные исходные данные позволят провести технико-экономические оценки кандидатных технологий, предложенных для пристанционного ядерного топливного цикла, их моделирование и оптимизацию.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

3

1 Исходные данные 4

1.1 Принципы кодировки 6

1.2 Снятие 6

1.3 Локальная 6

1.4 Регенерация 6

1.5 цинка 6

1.6 Переработка 6

1.7 Т 6

1.8 Cd 6

1.9 Очистка 6

1.10 Очистка 7

1.11 Отгонка 7

1.12 Кристаллизационная 7

1.13 Материальный баланс продуктов пирохимической части комбинированной схемы 7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 8

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 9

ПРИЛОЖЕНИЕ 16

Введение

Одним из направлений построения новых энергетических систем является разработка.

должен удовлетворять следующим требованиям:

• выдержка отработавшего) перед переработкой ;

• степень возврата делящихся материалов в топливный цикл

• перерабатываемое топливо – смешанный нитрид урана и плутония;

• очистка продуктов переработки от продуктов деления с коэффициентом очистки;

• мощность;

• максимальное выгорание.

Для достижения требований рассматривают вариант комбинированной схемы, включающей пирохимические и водные методы. Поэтому актуальной является оценка распределения основных компонентов нитридного отработавшего ядерного топлива по продуктам пирохимической части комбинированной схемы переработки.

Цель работы – подготовка исходных данных на пирохимическую часть комбинированной схемы переработки нитридного.

Для осуществления поставленной цели в работе введена кодировка операций и продуктов. Даны оценки по распределению основных элементов по продуктам. Приведены данные по аналогам предложенных в работе процессов и аппаратов с гипертекстовыми ссылками на размещённые в сети интернет статьи.

1 Исходные данные

Характеристики производства представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Характеристики производства

Показатель	Значение	Примечание

Таблица 1.2 – Состав плотного (нитрид) топлива для выгорания 10,2%т. а. после 2 лет выдержки - основные элементы [1]

Рисунок 1.1 – Пирохимическая часть комбинированной схемы

Приведённая на рисунке 1.1.

В состав операций входят:

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• ;

• .

1. Принципы кодировки

2. Снятие

3. Локальная

4. Регенерация

5. цинка

6. Переработка

Рисунок 1.2 – Химические

7. Т

8. Cd

9. Очистка

10. Очистка

11. Отгонка

12. Кристаллизационная

13. Материальный баланс продуктов пирохимической части комбинированной схемы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адамов Е.О., Ганев И.Х., Лопаткин А.В. и др. Трансмутационный топливный цикл в крупномасштабной ядерной энергетике России. Монография, НИКИЭТ, 1999.

2. Handbook of extractive metallurgy / ed. by Fathi Habashi. - Weinheirn; New York; Chichester; Brisbane; Singapore; Toronto: WILEY-VCH ISBN 3-527-28792-2, Vol. 2. – 1997. 1180p.

3. http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_4381.html

4. Готовчиков В. Е. и др. Снятие оболочек облучённых твэлов. М.: Атомная энергия, т.99, вып. 4, октябрь 2005. С.273-276.

5. Иванов В. Е., Папиров И. И., Тихинский Г. Ф., Амоненко В. М. Чистые и сверхчистые металлы (Получение методом дистилляции в вакууме). М.: Металлургия, 1965. 264с.

6. Пазухин В. А., Фишер А. Я. Разделение и рафинирование металлов в вакууме. М.:Металлургия, 1969. 203c.

7. Щербань А. П. Получение высокочистых металлов для производства низкофоновых сцинтилляционных детекторов редких событий. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (19), с. 3-10 №6.

8. Металлургия тяжелых цветных металлов [Электронный ресурс]: электрон учеб. пособие / Н. В. Марченко, Е. П. Вершинина, Э. М. Гильдебрандт. – Электрон. дан. – Красноярск: ИПК СФУ, 2009. – (Металлургия тяжелых цветных металлов: УМКД № 1821/1003–2008.

9. Орлов А. К. Металлургия цинка и свинца. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет) . СПб, 2004. 71с.

10. Ковтун Г. П. и др. Исследование процесса получения высокочистого цинка как составляющего элемента детекторов ионизирующих излучений. Вопросы атомной науки и техники. 2008. №1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.20-23.

11. Ковтун Г. П., Щербань А. П., Вирич В. Д. Получение цинка высокой чистоты сочетанием дистилляционного и кристаллизационного методов очистки. Вестник Харьковского университета: серiя фiзична «Ядра, частинки, поля», вып. 1/23/, №619, 2004. с.95-104.

12. Романтеев Ю. П., Федоров А. Н., Быстров С. В. Металлургия цинка и кадмия. МИСиС. М.:Учеба, 2006.

13. McKenzie A.. A new process for the thermal refining of zinc: A case study of technology development at Mintek. The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, JULY 2004. C.315-322. http://www.mintek.co.za/Pyromet/Files/2004McKenzie.pdf

14. Hirokazu HAYASHI et al. Development of the Pyrochemical Process of Spent Nitride Fuels for ADS; ItsElemental Technologies and Process Flow Diagram. Proceedings of GLOBAL 2011 Makuhari, Japan, Dec. 11-16, 2011, Paper No. 392090. p.1-6.

15. Yasufumi Suzuki et al. RESEARCH AND DEVELOPMENT OF NITRIDE FUEL CYCLE FOR TRU BURNING. http://www.oecd-nea.org/pt/docs/iem/mito96/session-3/SuzukiS3.pdf.

16. J. E. Battles et al. IFR Fuel Cycle. Argonne National Laboratory.

17. T. Hijikata et al. Development of Transport Technologies for High-Temperature Fluids of Pyroreprocessing. CRIEPI. 3rd International Pyrochemical Conference IPRC 2010. Dimitrovgrad.

18. Patent US 5443705. Electrorefiner. Miller et al. July 6, 1994.

19. Supathorn Phongikaroon, Tae-Sic Yoo. Identification of Statistical Invariance for Anodic Signals of Mk-IV Electrorefiner. Global 2007, Boise, Idaho, September 9-13, 2007. p. 1082-1089. INL/CON-07-12173 (PREPRINT).

20. Benedict R. W. Et al. Hot startup experience with electrometallurgical treatment of spent nuclear fuel. Proc. Global '97, Yokohama, Japan, Oct.5-10, 1997.

21. Advanced separation techniques for nuclear fuel reprocessing and radioactive waste treatment. Woodhead Publishing Series in Energy: Number 2. Edited by Kenneth L. Nash and Gregg J. Lumetta. Woodhead Publishing Limited, 2011. 493p.

22. K. M. Goff et al. Pyrochemical Treatment of spent nuclear fuel. Proceedings of GLOBAL 2005, Tsukuba, Japan, Oct. 9-13, 2005. Paper No. 364. INL/CON-05-00216 (PREPRINT).

23. HANSOO LEE et al. PYROPROCESSING TECHNOLOGY DEVELOPMENT AT KAERI. http://dx.doi.org/10.5516/NET.2011.43.4.317.

24. Li S. X. et al. Experimental observations on the roles of the cadmium pool in Mark-IV ER. Argonne National Laboratory. ANL/NT/CP-101394. Apr 06 2000. http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/752904-wHJe3U/webviewable/752904.pdf

25. Li S. X. et al. Experimental observations in relation to the electrical field for electrorefining of spent nuclear fuel in the Makr-IV elecrtrorefiner. ANL/TD/CP-46452. Sep 28 1999. http://www.osti.gov/energycitations/servlets/purl/10802-Dtp8bX/webviewable/10802.pdf

26. DeeEarl Vaden. Fuel Conditioning Facility Electrorefiner Process Model. INL/CON-05-00459. Separations Science and Technology Symposium. October 2005.http://www.inl.gov/technicalpublications/Documents/3395556.pdf

27. Electrorefiner_System Engineering Design - Nuclear Engineering Division (Argonne). http://www.ne.anl.gov/research/nwmuet/system_engineering/

28. Katy McDonald, Jared Scott, Becci Shore. Electrorefiner Process and apparatuses. Idaho National Laboratory. 1/31/2006. http://seniordesign.engr.uidaho.edu/2005_2006/scupra/Teamwebsite/Documents /Scupra/Proposal/Final.htm

29. Rikard Malmbeck, Pavel Souček, Jean-Paul Glatz. The pyro-reprocessing Option for Advanced Nuclear Fuel Cycles. 494. WE Heraeus Seminar Innovative Nuclear Power in a Closed Fuel Cycle Scenario Bad Honnef 5-8 December 2011. 32p.

30. Patent US 6365019. Universal fuel basket for use with an improved oxide reduction vessel and electrorefiner vessel. Herrmann et al. August 25, 2000.

31. Kim S. H. et al. Comparative study on the primary and secondary current density distributions of electrorefiner. Proceedings of GLOBAL 2011, Makuhari, Japan, Dec. 11-16, 2011. Paper No. 363561. P.1-4.

32. Advanced high-throughput electrorefiner design. United States Patent Application 0040134785. Gay, Eddie C., et al. July 15, 2004.

33. Demonstration of pyrometallurgical processing for metal fuel and HLW. Tadafumi Koyama, Kensuke Kinoshita, Tadashi Inoue, Michel Ougier, Jean-Paul Glatz, Lothar Koch. pp. 315-325. 6th Information Exchange Meeting Madrid, Spain, 11-13 December 2000. EUR 19783 EN. Hosted by CIEMAT and ENRESA. NUCLEAR ENERGY AGENCY.

34. Jeong-Guk KIM et al. Recent Advances in Electrorefining Process in Kaeri. Proceedings of GLOBAL 2011 Makuhari, Japan, Dec. 11-16, 2011 Paper No. 392276.P.1-4.

35. Development of metal fuel cycle technology for practical Application. CRIEPI (MEXT). http://criepi.denken.or.jp/en/publications/annual/2010/009.pdf

36. United States Patent 5531868. Advanced electrorefiner design. Miller et al. July 2, 1996.

37. Tsuyoshi Murakami, Takatoshi Hijikata, Tadafumi Koyama. Engineering-scale Demonstration of Electrorefining Process. CRIEPI. Pp.1-6.

38. T. Murakami et al. Electrochemical Measurement of Diffusion Coefficient of U in Liquid Cd. CRIEPI. Pp.1-7

39. Tadafumi Koyama, Takatoshi Hijikata, Takeshi Yokoo and Tadashi Inoue. DEVELOPMENT OF ENGINEERING TECHNOLOGY BASIS FOR INDUSTRIALIZATION OF Pyrometallurgical reprocessing. Global 2007, Boise, Idaho, September 9-13, 2007. P. 1038-1043.

40. Hansoo Lee. Pyroprocessing Technology Development at KAERI. Korea Atomic Energy Research Institute. Proceedings of IPRC 2011. Dimitrovgrad – RIAR. 29 Nov. – 3 Dec., 2010. http://iprc2010.niiar.ru/files/9-Han_soo_Lee_pyroprocessing_technology_IPRC_2010.pdf.

41. Kenneth L. Nash, Charles Madic, Jagdish N. Mathur, and Je´roˆme Lacquement // ACTINIDE SEPARATION. SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2006, IV, 2622-2798, DOI: 10.1007/1-4020-3598-5.

42. BANDI Prabhakara Reddy, K. Nagarajan, P. R. Vasudeva Rao and Baldev Raj. Current Status of Pyroprocess Development at IGCAR. Indira Gandhi Centre for Atomic Research, Kalpakkam 603 102, India – Proceedings IPRC-2010, Dimitrovgrad, Russia, Nov.29-Dec.03.

43. K. M. GOFF, J. C. WASS, K. C. MARSDEN, and G. M. TESKE. Electrochemical processing of used nuclear fuel. NUCLEAR ENGINEERING AND TECHNOLOGY, VOL.43 NO.4 AUGUST 2011. P.335-342.

44. Brunsvold A.R., Roach P.D., Westphal B. R. Design and development of a cathode processor for electrometallurgical treatment of spent nuclear fuel. ICONE-8702. Proceedings of ICONE 8:8^th International conference on Nuclear Engineering April 2-6, 2000, Baltimore, MD USA.

45. Michael Goff. Electrochemical Processing of Spent Nuclear Fuel. Idaho National Laboratory. Nuclear Regulatory Commission Seminar, Rockville, MD, March 25, 2008. 32p.

46. M. J. Lineberry, R. D. Phipps, H. F. McFarlane. Status of IFR Fuel Cycle Demonstration. Argonne National Laboratory-West. Aug 30 1993 OSTI. 10p.

47. Koji Sato et al. Conceptual Design on an Integrated Metallic Fuel Recycle System. Japan Nuclear Cycle Development Institute, CRIEPI. Global 2003 New Orleans, LA November 16-20, 2003. Pp.744-755.

48. Tadashi Inoue. An Overview of CRIEPI Pyroprocessing Activities. CRIEPI. Presentation at9th OECD/NEA P&T IEM Nimes，France. P.1-19.

49. Brian R. Westphal et al. On the Development of a Distillation process for the electrometallurgical treatment of irradiated spent nuclear fuel. NUCLEAR ENGINEERING AND TECHNOLOGY, VOL.40 NO.3 APRIL 2008. P.163-174. Idaho National Laboratory. http://article.nuclear.or.kr/jknsfile/v40/JK0400163.pdf

50. Westphal B. R. Distillation Modeling for a uranium refining process. Argonne National Laboratory. ANL/TD/CP-8703/ Conf-960202—8. http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/204235-GUUnZ/webviewable/204235.pdf

51. Prototype Cathode Processor (PCP) - Nuclear Engineering Division (Argonne). http://www.ne.anl.gov/facilities/pcp/

52. Westphal B.R., Price J.C., and Vaden D. Engineering-Scale Distillation of Cadmium for Actinide Recovery. J. Alloys Comp., 444, 561 (2007). Idaho National Laboratory, Idaho Falls ID 83415 USA.

53. Tetsuya Kato et al. Distillation of cadmium from uranium–plutonium–cadmium alloy. Journal of Nuclear Materials 340 (2005) 259–265. doi:10.1016/j.jnucmat.2004.12.002.

54. Webster S. et al. Chemical Separations processes for Plutonium and Uranium. Chemical Engineering Division Fuel Cycle Technology Quarterly report. ARGONNE NATIONAL LABORATORY. January, February, March 1971. ANL-7799. http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/4748093-gcBUYc/4748093.pdf.

55. Paul R. Monson. Krypton retention on solid adsorbents. January 1982. DP-1615. DE82 012755. Du Pont de Nemours (E.I.) and Co., Aiken, SC (USA). Savannah River Lab. 52p. http://www.osti.gov/energycitations/purl.cover.jsp?purl=/5441101-gcx3hW/5441101.PDF.

56. Steven M. Frank. I-NERI Annual Technical Progress Report 2007-004-K Development and Characterization of New High-Level Waste Forms for Achieving Waste Minimization from Pyroprocessing. INL/EXT-10-19990. September 2010.21p.

57. Hee Seong Park, Ho Dong Kim, and Eung Ho Kim. A Pyroprocess Project Management System using Requirements Engineering. Proceedings of GLOBAL 2011, Makuhari, Japan, Dec.11-16, 2011. Paper No. 390943. PP.1-3.

58. Frank S. I-NERI ANNUAL technical progress report. September 2008_2009. Idaho National Laboratory.

59. Frank S. I-NERI annual technical progress report 2006-002-K, Separation of fission Products from Molten LiCl-KCl Salt used for Electrorefining of Metal Fuels. September 2006. Idaho National Laboratory. INL/EXT-09-16903. September 2009. http://www.inl.gov/technicalpublications/Documents/4408283.pdf.

60. Jubin R. T. et al. Advanced Fuel Cycle Initiative Coupled End-to-End Research, Development, and Demonstration. WM2009 Conference, March 1–5, 2009, Phoenix, AZ. http://www.wmsym.org/archives/2009/pdfs/9226.pdf

61. Noble Gas Separation. 16^th DOE Nuclear Air Cleaning Conference. October 20, 1980. Oak Ridge National Laboratory. http://www.hss.doe.gov/nuclearsafety/qa/hepa/nureg_16Vol1/session3.pdf

62. Robert Schoetter. Noble gas treatment and emission characteristics of point sources with relevance to undeclared nuclear activities. Diploma thesis Department of Physics University of Hamburg. Hamburg. 24.02.2010. 97p. http://www.znf.uni-hamburg.de/diplomschoetter_e.pdf

63. Eung Ho Kim et al. Partitioning of fission products and waste salt minimization during Pyroprocess. The 10th IEPT, Oct. 6-10, Mito, Japan. http://www.oecd-nea.org/pt/iempt10/presentation/SIII08Kim.pdf

64. Ковтун Ю.В., Скибенко Е.И., Юферов В.Б. Тепловые характеристики блока фазовых превращений фор инжектора металлической плазмы для резонансного сепаратора элементов. ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 4. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (16), с.179 - 183.

65. Goff Michael. Electrochemical Processing of Spent Nuclear Fuel. Nuclear Regulatory Commission Seminar Rockville, MD March 25, 2008. http://www.ne.doe.gov/pdfFiles/Goff_Electrochemicalposting.pdf

66. Pyrometallurgical processing research programme “PYROREP”, Part 1-3. October 2003. Project co-funded Europian community under the 5-th Framework Programme.http://cordis.europa.eu/documents/documentlibrary/65723121EN6.pdf