Работы по освоению ядерных топливных циклов

РАБОТЫ ПО ОСВОЕНИЮЯТЦ

Предварительные исследования для определения стратегии практического освоения ЯТЦ реакторов FBR

Японская корпорация по исследованиям и разработкам в области атомной энергии прово­дит предварительные исследования в области ядерного топливного цикла (ЯТЦ) реакторов FBR. Эта организация со статусом независимой правительственной корпорации (independent ad­ministrative corporation) образована 1 октября 2005 г. в результате слияния Японского научно-исследовательского института атомной энергии (JAERI) и Японского института по разработке ядерного топливного цикла (JNC).

Цель предварительных исследований — вы­яснить возможность достижения экономичности реакторов FBR, сопоставимой с реакторами LWR и другими базовыми источниками тока, и подготовить к 2015 г. технологическую систему для использования реакторов FBR в качестве основной энергетической базы в будущем. При подготовке технологической системы предпола­гается определить технические условия для де­монстрационного реактора FBR и демонстраци­онных установок ЯТЦ. Наряду с этим намечает­ся достичь этапа, позволяющего разработать комплекты чертежей для строительства устано­вок и получить лицензии.

По результатам деятельности в рамках фазы II (2001—2005 гг.) общей программы иссле­дований формируется программа НИОКР до 2015 г.

Фаза II включала исследования различных систем реакторов: с натриевым, газообразным и свинцово-висмутовым теплоносителями. Соот­ветственно, были изучены и технологии ЯТЦ этих реакторов: переработка — передовой мок­рый метод, метод окисного электролиза и метод электролиза металлов; изготовление топлива — упрощенный метод таблетирования, метод виб­рационного уплотнения и метод литья под дав­лением путем впрыска. В рамках этих исследо­ваний предусматривали:

УДК 621.039.5  ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА РЕАКТОРОВ FBR*

ИтимураТ., УэгркаХ.

отработку концепций установок на основе проектных изысканий;

определение направлений разработок для практического освоения;

изучение и оценку технической осуществи­мости путем испытания важнейших технологий;

конкретизацию предлагаемой перспектив­ной концепции топливного цикла реакторов FBR.

По результатам уже проведенных исследо­ваний перспективными считаются реактор с на­триевым теплоносителем (активная зона с ок­сидным топливом) и концепция ЯТЦ реакторов FBR, сочетающего упрощенный метод таблети­рования и передовой мокрый метод переработ­ки. Эта концепция позволяет добиться относи­тельно высокой экономичности и уменьшения нагрузки на окружающую среду.

Концепция реактора с натриевым теплоно­сителем является наиболее отработанной благо­даря опыту проектирования, строительства и эксплуатации реакторов Joyo и Monju, на кото­рых проводились исследования для демонстра­ционного реактора и отработка важнейших тех­нологий. Повышение компактности корпуса реактора, укорочение трубопроводов за счет ис­пользования новых материалов, установка про­межуточных теплообменников со встроенными насосами и др. должны обеспечить высокую экономичность при массе реактора меньшей, чем у реакторов LWR.

Расчет топлива активной зоны показал, что при использовании в качестве материала оболо­чек ферритной стали с оксидно-дисперсионным упрочнением возможно повысить средний уро­вень выгорания в активной зоне до 150 ГВт-сут/т и продлить рабочий цикл до 22—26 месяцев.

При передовом мокром методе переработки ОЯТ пакетная регенерация U/Pu/Np и снижение уровня загрязнения позволят уменьшить воз­можность распространения ядерных материалов. Планируется рационализация некоторых про­цессов — внедрение кристаллизации, исключе­ние системы очистки ОЯТ после извлечения,