Изложены физико-химические основы механических, химических, электрохимических, пирохимических и пирометаллургических процессов вскрытия и удаления оболочки твэлов. Освещен опыт эксплуатации действующих установок и заводов по регенерации ядерного топлива. Приведены характеристики газообразных, жидких и твердых радиоактивных отходов процессов вскрытия твэлов. Дан технико-экономический анализ процессов подготовки твэлов при их использовании в основных водных схемах регенерации ядерного топлива.
Для инженеров, занимающихся конструированием и переработкой твэлов и обезвреживанием радиоактивных отходов. „ 1805000000 -521 •
254—82
ПР ЕДИСЛОВИЕ
С момента пуска первого ядерного реактора радиохимическая переработка облученного в нем материала планировалась для выделения делящихся материалов. В дальнейшем, когда, кроме этого, одной из основ-Hbix задач ядерных реакторов стало получение энергии, из-за экономических соображений химическая регенерация отработавшего топлива стала считаться неотъемлемой частью ядерного топливного цикла.
На протяжении трех десятилетий сначала в нескольких ядерных державах, а затем и во многих других странах ведутся научные, экспериментальные, конструкторские работы по созданию тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов, обладающих максимальной радиационной и коррозионной стойкостью, механической прочностью.
Как правило, твэлы скомпонованы в сборки по нескольку десятков или даже сот штук в каждой. Недостаточная координация работ по созданию и совершенствованию конструкций твэлов и сборок с разработкой методов и оборудования для подготовки их к регенерации создает дополнительные трудности при регенерации из них топлива. Поэтому одновременно с работой по созданию и совершенствованию конструкций твэлов и сборок необходимо вести поиск, разработку и проверку методов и оборудования для их подготовки к регенерации.
Процессы подготовки ядерного топлива к регенерации на всей цепочке от реактора до регенерационного завода объединяет то, что тепловыделяющие сборки являются объектом оперирования при выгрузке их из реактора, охлаждении в бассейне выдержки, транспортировании и на операциях вскрытия или удаления оболочек твэлов. Очевидно, что все перечисленные операции подготовки облученного топлива к регенерации имеют специфические особенности и трудности. Однако если для выгрузки облученных сборок из реактора, охлаждения их в бассейне выдержки и транспортирования сборок на завод регенерации к настоящему времени выработаны практически стандартные решения, то этого никак нельзя сказать о вскрытии или удалении оболочек твэлов. Так, несмотря на то, что за рубежом очевидна тенденция к методам водной радиохимии с использованием для переработки твэлов способа резки—выщелачивания, который нашел самое широкое применение, вряд ли можно считать этот способ универсальным, так как существуют топливные композиции, например БРИГ в СССР [3], для переработки которых применение способа резки—выщелачивания не очевидно.
Являясь составной частью регенерационного цикла, процессы вскрытия и удаления оболочек твэлов по своей сущности коренным образом отличаются от процессов собственно химической регенерации топлива и поэто-
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие...................................... 3
Г л а в а 1. Тепловыделяющие элементы и сборки ядерных реакторов ... 5
1.1. Материалы топливного сердечника....................... 5
1.2. Конструкционные материалы твэлов...................... ?
1.3. Классификация твэлов. Изменение свойств твэлов при облучении 12 Глава 2. Подготовка тепловыделяющих сборок к регенерации...... . 19
2.1. Задачи процессов подготовки.......................... 19
2.2. Выгрузка из реактора, хранение и транспортирование топлива на перерабатывающий завод...................Г.......... 21
2.2.1. Перегрузка отработавшего ядерного топлива............ 21
2.2.2. Хранение твэлов в бассейнах выдержки при реакторах ...... 25
2.2.3. Транспортирование твэлов на перерабатывающий завод...... 26
2.3. Механическая обработка сборок твэлов.................... 33
2.4. Вскрытие твэлов с разделением топливных и конструкционных материалов........................................ 37
2.4.1. Механические методы........................... 37
2.4.2. Химические метопы............................ 43
2.4.3. Электрохимические методы....................... 50
2.4.4. Пирохимические методы......................... 51
2.4.5. Пирометаллургические методы..................... 57
2.4.6. Комбинированные процессы....................... 62
2.5. Вскрытие твэлов без разделения топливных и конструкционных материалов ....................................... 69
2.5.1. Совместное растворение топлива и оболочки в водных электролитах ..................................... 69
2.5.2. Электрохимическое разрушение твэлов................ ?3
2.5.3. Разрушение твэлов в газообразных средах и расплавах...... '5
Г л а в а 3. Процессы подготовки ядерного топлива в радиохимических
производствах......................................: . . 78
3.1. Опыт эксплуатации укрупненных полупромышленных установок 79
3.2. Английские заводы по переработке отработавших твэлов.......... 91
3.2.1. Радиохимические заводы в Уиндскейле................ 91
3.2.2. Опытный завод в Дунрее......................... 94
3.3. Регенерационные заводы в США......................... 95
3.3.1. Радиохимический завод в Айдахо.................... 96
3.3.2. Промышленная регенерация ядерного топлива в Моррисе..... 97
3.3.3. Радиохимический завод по переработке облученного окисного топлива энергетических реакторов в Уэст-Валли........... 98
3.4. Переработка облученного ядерного топлива во Франции ......... ЮО
3.4.1. Плутониевый завод в Маркуле ..................... 100
3.4.2. Завод UP-2 на мысе Аг .......................... Ю1
3.5. Промышленное опробование химических процессов на заводе "Евро-кемик"........................................ ЮЗ
3.6. Завод WAK по переработке облученного топлива в ФРГ.......... 107
3.7. Опыт итальянских фирм по регенерации облученного топлива ..... 109
3.8. Индийский завод по переработке облученного топлива.......... 110
3.9. Промышленный комплекс для регенерации облученного топлива
в Японии....................................... 111
3.10. Радиоактивные отходы процессов подготовки ядерного топлива
к переработке.................................... 114
Список литературы.................................117
Цена: 150руб.
