Задача 5.8

Определить интегральные потребности в уране (U O ) к 2020 г. для развивающейся ядерной энергетики с реакторами типа ВВЭР-1000 при темпе прироста мощностей 15% в год. Оценить экономию урана при его возвращении в цикл после переработки отработанного топлива с КВЦ = 0,24, а также наработку плутония для КН = 0,2, время внешнего цикла 3 года. За начало отсчета принять 2010 год с суммарной мощностью АЭС 10 ГВт.

Решение

Для развивающейся с постоянным темпом атомной энергетики потребности в уране в году t есть:

, где , - удельные расходы обогащенного урана на 1 блок ВВЭР-1000 (задача 5.3).

Уровень мощности в году t определяется как ,где , можно принять 10 ГВт в 2010 году.

,где

; ;

Потребность в топливе к 2020 году (обогащенный уран):

Общий расход топлива за 10 лет:

В пересчете на природный уран, приняв обогащение топлива х=4,4%, при y=0,26%:

Мощность АЭС в 2020 году при заданном темпе развития достигает:

,

Для обеспечения этих мощностей топливом на весь срок службу необходимо:

40,5× =441753,9 т , приняв по данным задачи 5.3 потребность в ресурсах на 1 блок ВВЭР-1000 - т (без рецикла);

Возвращение топлива в цикл с КВЦ=0,24 даст экономию в году t:

, ,

т, а за 10 лет экономия ресурсов составит:

, или

=11431,3 т ;

С учетом возврата топлива в цикл расход ресурсов к 2020 году уменьшится на

73339,9-11431,9=61908 т ;

Зная объем возвращаемого в цикл за 10 лет топлива, определим количество полученного при переработке Pu. Из определения КВЦ, количество переработанного топлива:

Зная концентрацию Pu в отработанном топливе ВВЭР-1000 (z=10 кг/т), найдем количество выделенного при переработке Pu за 10 лет:

Ответ: потребности в топливе к 2020 году - 441753,9 т ;

экономия урана - 11431,3 т ; наработка Pu -

Задача 5.9

Задача 5.9.При каком значении КВ возможно самообеспечение развивающейся ядерной энергетики на быстрых реакторах с ежегодным темпом прироста мощностей 10%. Топливо быстрых реакторов – уран-плутониевое с содержанием ²³⁹Pu 14% , выгоранием 100 кг/т, к.и.м. 0,85, = 0,2, эффективной кампанией топлива 450 суток. Рассмотреть варианты со временем внешнего цикла 1-2 года.

Дано:

Задача 5.10

Определить КВ реакторов на быстрых нейтронах с параметрами предыдущей задачи, обеспечивающих время удвоения мощностей развивающейся ядерной энергетики на этих реакторах 10 лет при времени внешнего цикла переработки 1 год.

Решение:

При постоянном темпе прироста мощностей ядерной энергетики время удвоения определяется соотношением =2 или . Пользуясь соотношением самообеспечения: ,

найдем КВЦ= =1,184 ( =0,69).

Зная взаимосвязь КВЦ и КВ, получим: КВ=1,4 КВЦ-0,2=1,46.

Решение:

При возврате топлива в цикл после переработки потребность в нем для развивающейся атомной энергетики с постоянным темпом прироста 10% определяется разностью:

Обращение в нуль этой разности отвечает условию самообеспечения.

Найдем значение :

Уравнение баланса запишется следующим образом:

, откуда:

Выражение для КВЦ:

При ,

При ,