Ядерная энергетика Курсовой проект по дисциплине "Детали машин" Лекции по физике Начертательная геометрия Черчение Контрольная по математике Дизайн квартир big tits video vk.

Ядерная энергетика

Уран-ториевый цикл

Ториевый топливный цикл

Интерес к торию, как топливу для ядерных реакторов объясняется возможностью образования делящегося изотопа 233U в результате захвата теплового нейтрона 232Th. Как правило, в топливных системах отработавшее топливо перерабатывается с целью извлечения делящегося 233U. Однако в некоторых случаях 233U сжигается на месте без переработки и производства нового топлива. Так как U не существует в природе, топливный цикл может начаться лишь на существующем в природе делящемся изотопе, а именно на 235U. Если в топливе накоплено достаточное количество урана-233, то реактор может работать длительное время лишь на тории и воспроизводимом U.

Реакторы на ториевом топливном цикле подобны реакторам на быстрых нейтронах. В реакторах этого типа естественный 232Th при поглощении нейтронов превращается в делящийся изотоп урана (233U). Этот изотоп, участвуя в цепной реакции деления, выделяет теплоту и избыточные нейтроны, которые преобразовывают еще большее количество тория в 233U. Такая технология привлекательна тем, что, во-первых, позволяет избежать производства плутония, во- вторых, в качестве топлива используется довольно распространенный торий, а, в-третьих, эффективность использования топлива может быть близка к эффективности реакторов на быстрых нейтронах. Однако, количество расщепляющегося 233U, производимого в такой установке, не совсем достаточно, чтобы поддерживать цепную реакцию деления. Поэтому, хотя интерес к таким проектам не затухает вот уже на протяжении последних 30 лет, тем не менее до их промышленного применения пока еще далеко.

Отметим, что реакторы на тепловых нейтронах лучше работают на тории-уране-233, тогда как реакторы на быстрых нейтронах более эффективны для уран-плутониевого цикла.

Внедрение ториевого топлива в атомную энергетику диктуется несколькими причинами:

Запасы тория на планете превосходят запасы урана в 4 - 5 раз. Ториевые месторождения более доступны, чем урановые. Особенно это важно для России: российских запасов урана хватит только на 20 лет, а запасов тория в месторождениях в районе Новокузнецка и Томска (туганское месторождение тория, титана, циркония) достаточно много.

С точки зрения наработки делящихся нуклидов, преимущество тория перед ураном состоит в его тугоплавкости: лишь при 1400-1500°С кристаллическая решетка тория начинает претерпевать фазовые превращения. Это позволяет реактору на ториевом горючем работать при более высоких температурах.

Ториевая энергетика, в отличие от урановой, не нарабатывает плутоний и трансурановые элементы. Это важно как с экологической точки зрения, так и с точки зрения нераспространения ядерного оружия (Выделение из уранового топлива оружейных актиноидов позволяет создать государствам-«изгоям» и террористам собственное ядерное оружие).

Поскольку ториевая энергетика принципиально неосуществима без использования в ней оружейного урана, реакторы на ториевом горючем естественным образом позволяют использовать непосредственно оружейный уран (не разбавляя его ураном-238, как приходится делать у урановом топливном цикле).

Ядерные реакторы на ториевом топливе более безопасны, чем на урановом, поскольку ториевые реакторы не обладают запасом реактивности. Поэтому никакие разрушения аппаратуры реактора не способны вызвать неконтролируемую цепную реакцию.

Как уже упоминалось в предыдущих лекциях, при всех различиях современных быстрых и тепловых реакторов есть одна черта, их объединяющая. И тот и другой работают по схеме выжигания активной компоненты топлива (уран-235, плутоний-239) в активной зоне: в них первоначально закладывается активного материала больше, чем это требуется для непосредственного поддержания критического уровня. Стационарное положение балансируется стержнями - поглотителями нейтронов. Поэтому ни один из ныне существующих реакторов, работающих по принципу выгорания, нельзя отнести к безусловно безопасным, ибо, если по какой-то причине регулирующие стержни покинут активную зону, то возникнет значительная надкритичность. Цепная реакция в таких условиях будет развиваться настолько быстро, что никакая аварийная защита не поможет.


Радиохимические заводы России