При суммарной мощности 10 ГВт(эл.) и КИМ =0,7 из LMFBR ежегодно должно выгружаться 166 т урана и плутония из активной зоны и 85 т из зоны воспроизводства. В отработавшем топливе будет содержаться 6,45 т продуктов деления. Из них примерно 5,8 т относится к активной зоне и торцевым зонам воспроизводства и 0,65 т — к боковой зоне воспроизводства. Изотопный состав продуктов деления быстрого реактора несколько отличается от соответствующего изотопного состава LWR. Это объясняется существенно более жестким спектром нейтронов и значительным содержанием делящегося плутония в топливе LMFBR.
К указанному количеству выгружаемого урана, плутония и продуктов деления следует добавить еще 200 кг актинидов (237Np,241Am,242Am,243Am,242Cm,244Cm).
На перерабатывающем заводе продукты деления и актиниды будут отделены и попадут в концентраты ОВУА. Примерно 227 т/год урана и 21,7 т/год плутония возвратятся для повторного использования, причем из них 1,59 т/год плутония может быть вложено в начальную загрузку новых LMFBR или пойти на подпитку реакторов-конвертеров. Примерно 1%, т. е. 0,2 т/год плутония и около 2 т/год урана от первоначального количества топлива, останется в твердых и жидких ОВУА перерабатывающего и изготовляющего производств. Однако на стадии переработки отходов большая часть плутония должна быть возвращена, и только около 20 кг/год окажется в отходах высокой и средней удельной активности.
При повторном изготовлении топлива недостающее количество 238U должно быть восполнено за счет обедненного урана. Это количество урана определяется действием нескольких факторов — делением, конверсией и потерями при переработке и изготовлении нового топлива и составляет примерно 13 т/год.
При сравнении составляющих активности отработавшего топлива LMFBR и LWR оказывается, что активность продуктов деления в том и другом случаях примерно одинакова. Хотя содержание продуктов деления в топливе активной зоны LMFBR значительно выше, чем в топливе LWR, что является следствием более высоких значений энергонапряженности активной зоны и выгорания топлива в быстром реакторе, при смешивании этого топлива с топливом слабонапряженной зоны воспроизводства результирующее количество продуктов деления на тонну тяжелых металлов практически оказывается таким же, как в отработавшем топливе LWR. Вследствие более высокого содержания плутония активность его нуклидов в выгружаемом топливе LMFBR оказывается наибольшей. Для сравнения полезно привести соотношение активности а-излучения плутония в открытом цикле LWR, в цикле LWR с повторным использованием плутония и в цикле LMFBR, которое может быть представлено как 1 : 2 : 5. Для америция это соотношение составляет 1:4:
: 15. Однако наибольший вклад в активность а-излучения топлива дают нуклиды кюрия (соотношение для тех же реакторов составляет 1:9: 2,5). Из этого соотношения следует, что активность а-излучения топлива LWR с повторным использованием плутония более высокая, чем в отработавшем топливе LMFBR.
Для переработки отработавшего топлива LMFBR также используется пурекс-процесс (см. п. 7.2.1). Однако для учета специфических особенностей топлива LMFBR, связанных с повышенным содержанием плутония, необходима модификация этой технологии.
В отличие от ТВС LWR первой операцией по обработке ТВС LMFBR является их разборка. По современным нормам непосредственная резка ТВС LMFBR не разрешается. Поэтому отрезаются только концевые детали ТВС, затем механически удаляется их чехол. Далее по отдельности твэлы режутся на куски длиной по 2,5 см. На этой стадии топливо активной зоны смешивается с топливом зоны воспроизводства. Нарубленные куски твэлов подают в аппарат для растворения, где топливо растворяется в горячей азотной кислоте. Геометрические размеры аппарата для растворения должны быть обоснованы с учетом высокого содержания плутония в топливе, чтобы исключить возможность образования критической массы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.