Технология ядерного топлива

Яд-е реакторы – устр-ва, в кот. может протекать самоподдержив. цепная реакц. делен. ядер, вызываем-я n. Яд-е реакторы хар-ся по нескольким признаками: 1.основн. материалы, нах-ся в акт. зоне(ядерн. топливо,замедлит.,теплоносит.); 2.хар-р размещ. яд-го топлива и зам-ля в акт. зоне (гетерог. и гомоген. реакт.); 3.обл. эн-гий n, в кот. происх. осн. часть делений ядер(тепловые, промежут., быстрые); 4.назнач. яд. реакт. (энергетич., исслед-е и др.). В теплов. реакт исп-т замедлители быстрых n: тяжел. вода, графит, бериллий и его оксид. Гомог. реактор – состит из гомог. Смеси прир-го урана и ядер замедлит.(D2O). Гетерог. реакторы – уран размещ. в виде блоков, раздел-х материалом замедл. Наиб. часто исп-ся реакторы – размножители. Акт. зона такого реакт. окруж. зоной воспроизводства. вырабатывая эн-ию реакт.-размн. одновр. произв. ядерн. горюч. Реакт-размн бывают 2-х видов: 1.работ-е по замкн. циклу(выгорающ. и обр-ся топливо одного сорта) – бридеры; 2.образ-ся горюч. отлич. от закладыв. – конверторы. Важн-ми минералами для ядерных процессов являются уранит (UO2), настуран(UO2.0-2.6) и кариотит(K2(UO2)2(VO4)2n(H2O). Различ. первичн. яд-е топл-во 235 U(природн-й или обогащ) и вторичн. – получ в яд-м реакторе. Первичное топливо получают: 1.Урановая руда → 2. Обогащение (радиометрическим методом, т.е. исп-ем датчика Гейгера над конвейером) пригодн. рудами явл. те, у кот. сод-е U сост 0,01-0,1% масс. и более → 3. Обжиг (с основными оксидами и ок-ми до 6-ти вал-го сост.: Me2UO4, Me2U2O7, Me2O(UO3)n→ 4. Выщелач. (щелочн. и кисл., наиб. примен. кислотн.:UO2 + H2SO4 + MnO2= UO2SO4 + MnSO4 + 2H2O; UO3 + H2SO4= UO2SO4 + H2O(при обычн. давл.),если исп. кисл. выщел. под давл., то руда, подаваемая под давл., обраб. водой и сжат. возд.; щел. сп-б. прим. если руда сод-т большое кол-воCaSO4: UO3 + 3Na2CO3 + H2O = Na4[UO2(CO3)3] + 2NaOH или UO2 + 3Na2CO3 + 1/2O2= Na4[UO2(CO3)3] + 2 NaOH, затем Na4[UO2(CO3)3] + 4NaOH= Na2UO4(в осадок)+ 2Na2CO3 + 2H2O) → 5. Выделение уранов. конц-та (осажд.:гидролиз(при Т,перемеш., введен. NH3 или NaOH) или восст. U+6 Al до U+4 и осажд. из кисл. р-ов в виде фосфатов; сорбц. на смолах(ионообм. cмолы в слабокисл. р-рах обменив. анионы OH-, NO3 – на [UO2(SO4)3]4-); экстракция(примен. если сод-е U не превыш. 0.01 – 0,02%):исп. Диалкилфосфатный экстрагент или аминный экстр-т) → 6. Переработка уранового концентрата а) получ. UO2 [U3O8 + 8HNO3= 3UO2(NO3)2 + 2NO2 + 4H2O; экстракц.: UO2(NO3)2 + 4(C4H9O)3PO= UO2(NO3)2 2(C4H9O)3PO 6H2O; р-р упарив. до тв. ост. и прокалив. при Т=300 С: UO2(NO3)2 6H2O= UO3 + 2NO2 + 6H2O + 1/2O2; затем в печах непрер. действ. восст. При Т= 600 С: UO3 + H2 = UO2 + H2O]; б)получ. UF4 [UO2 + 4HF(сух) = UF4 + 2H2O, получ. UF4 промыв. Суш. При 500-550 С]; в) получ. мет-го U [UF4+ 2Mg= U + 2MgF2, чтобы проц. нач-ся с нач. сист. подогр. до 700 С, далее реакц. идет самопр-но с выд-ем тепла, уран обр-ся на дне в виде слитка]. Вторичное топливо (например, 239, 94 Pu), получ. в яд-м реакт. по реакц.: 238, 92 U + 1,0 n= 239, 92 U+гамма; 239, 92 U – бетта= 239, 93 Np; 239,93 Np– бетта= 239, 94 Pu

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: