3-ші буын реакторлары «жетілдірілген реакторлар» деп аталады. Мұндай үш реактор Жапонияда қазірдің өзінде жұмыс істеп тұр, тағы басқалары әзірленуде немесе салынып жатыр. Әзірлеу үстінде осы ұрпақтың жиырмаға жуық әртүрлі реакторлары бар. Олардың көпшілігі инновациялық тәсілдер негізінде енгізілген өзгерістермен екінші буын реакторлары негізінде әзірленген «эволюциялық» модельдер. Дүниежүзілік ядролық қауымдастықтың мәліметтері бойынша 3-ші буын келесі тармақтармен сипатталады: Реактордың әрбір түріне арналған стандартталған дизайн лицензиялау процедурасын жылдамдатуға, негізгі қорлардың құнын және құрылыс жұмыстарының ұзақтығын азайтуға мүмкіндік береді. Жеңілдетілген және берік дизайн оларды өңдеуді жеңілдетеді және жұмыс кезінде ақауларға азырақ сезімтал етеді. Жоғары қолжетімділік және ұзақ қызмет ету мерзімі - шамамен алпыс жыл. Кернді балқыту кезінде апаттардың болу мүмкіндігін азайту.Қоршаған ортаға ең аз әсер ету. Жанармай шығыны мен өндіріс қалдықтарын азайту үшін отынның терең күйіп кетуі.
Болашақ энергетиканы дамыту сценарийлерінің әртүрлілігі мен айырмашылығына қарамастан, осы салада болжамдар жасау үшін бұлжымайтын бірқатар ережелер бар:
- дүние жүзіндегі халық санының өсуі және энергияны жаһандық тұтыну;
- Шектеулі және біркелкі бөлінбеген қазба отын ресурстары үшін бәсекелестікті арттыру;
- мұнай экспорттаушы елдер аймақтарындағы тұрақсыз жағдайға тәуелділіктің артуы;
- экологиялық шектеулерді арттыру;
- ең бай және ең кедей елдер арасындағы энергия тұтынудағы айырмашылықтың өсуі.
Осы жағдайларда энергетикалық және әлеуметтік-саяси дамудың тұрақтандырушы факторы ретінде атом энергетикасының (НЭ) рөлі артып келеді.
Барлық проблемаларына қарамастан, «ядролық» Ресей әскери қуаты жағынан да, экономикалық дамуы жағынан да (Ресей экономикасындағы ядролық технология) ұлы держава болып қала береді.
Мыңжылдық саммитінде (2000 ж. қыркүйек) БҰҰ-да ядролық технологиялар негізінде дамудың энергетикалық тұрақтылығын қамтамасыз ету бастамасымен сөз сөйлеген Ресей Президенті болды. Бұл бастама өте уақтылы болды және әлемдік қоғамдастықтың қолдауына ие болды: МАГАТЭ Бас конференциясының төрт қарары және БҰҰ Бас Ассамблеясының екі қарары Ресей Президентінің дамушы елдердің ұмтылыстарына жауап беретін және дамушы елдердің ұмтылысына сәйкес келетін бастамасын құптайды. өнеркәсіптік елдер мен дамушы елдер арасындағы қарым-қатынастарды үйлестіру.
Ресей Федерациясы Президентінің бастамасы техникалық жоба емес, саяси акция болып табылады. Бұл дүниежүзілік қауымдастықпен қабылданып, МАГАТЭ-нің INPRO халықаралық жобасында көрініс тапты - ең «сезімтал» материалдар мен технологияларды қолдануды қоспағанда, атом электр станциялары мен ядролық отын циклінің (NFC) инновациялық тұжырымдамасын әзірлеу бойынша. жаһандық энергетикалық секторда – «еркін» плутоний және жоғары байытылған уран және әлемге өмірдің жаңа перспективаларын ашады» (2000 ж. қыркүйек).
Халықаралық INPRO жобасын жүзеге асыру МАГАТЭ-ге мүше 21 елдің сарапшыларының күш-жігерін біріктіруге және АЭС, АЭС және ядролық отын циклдерін дамыту талаптары мен өлшемдерін әзірлеуге мүмкіндік берді.
Саяси бастама ретінде президент ұсыныстарының мазмұнына баса назар аудару МАГАТЭ-нің атмосферасын «салауатты» етуге мүмкіндік берді, оны Батыс елдері полиция функциялары бар ұйым ретінде қарастырады, МАГАТЭ-ні проблемаларды талқылау үшін дүниежүзілік форум рөліне бағыттады. ядролық энергияның әлемде алатын орны, атап айтқанда, дамушы елдер үшін – Елбасының бастамасына сәйкес. Сонымен қатар, Ресей Федерациясы Президентінің бастамасы біздің біліміміз бен тәжірибеміздің мұрасы ретінде атом электр станцияларының және ядролық отын циклдарының жаңа инновациялық ядролық технологиясын ғалымдар мен инженерлердің жаңа буынына беруді көздейді. МАГАТЭ-нің «білімді сақтау» саласындағы жаңа бағдарламасы ядролық энергетиканың ең озық және болашақ дамуының кілті (бірақ бүгінде сұранысқа ие емес) саласындағы білім мен тәжірибені сақтауға бағытталған - жабық ядролық отын цикліндегі жылдам нейтронды реакторлар.
Білімді сақтау және жаңа ұрпаққа беру атом энергетикасы саласындағы жаһандық ынтымақтастық міндеттерімен үйлеседі: «Батыс – Шығыс» және «Солтүстік – Оңтүстік»; білімді уақыт бойынша да, кеңістікте де – жаңа аймақтарға беру (ең алдымен планета халқының 4/5 бөлігі өмір сүретін және атом қуатының 1/25-тен азы пайдаланылатын дамушы елдерге).
Бұл Халықаралық ядролық университет құру бастамасын (МАГАТЭ бастамасымен, Дүниежүзілік ядролық қауымдастық (WNA) және Дүниежүзілік ядролық операторлар қауымдастығы (WANO) қолдауымен) алға қоюға негіз болды - бастамалардың логикалық дамуы. Ресей Федерациясы Президентінің.
Дегенмен, атом энергетикасын дамыту бағдарламасын ел ішінде іс жүзінде жүзеге асыруда және халықаралық нарықта техникалық жобаларымызды жүзеге асыруда келеңсіз тенденциялар барған сайын айқын көрінуде. Бірінші қоңырау соғылды: Финляндиядағы тендердің жоғалуы, бұл мамандар үшін Еуропада ғана емес, сонымен қатар (Финляндиядағыдай себептермен) нарықта орын алу мүмкіндігін іс жүзінде жоғалтуды білдіреді. Қытайда, сондай-ақ Азияның басқа елдерінде алдағы онжылдықтарда табысқа жету мүмкіндігі. Сонымен қатар, жақын болашақта халықаралық нарықтағы жағдай келесі себептерге байланысты әлдеқайда қолайлы болмайды:
- Росатом (TVEL концерні) отынмен қамтамасыз ететін АЭС энергоблоктарын пайдаланудан шығару (Игналина АЭС, Козлодуяның бірқатар қондырғылары және т.б.);
- Шығыс Еуропа елдерінің Еуропалық Одаққа қосылуы - VVER типті реакторлары бар атом электр станцияларының иелері;
- 2013 жылдан кейін HEU-LEU келісімшарты бойынша АҚШ-қа ядролық отынды жеткізуді тоқтату;
- 2006 жылдан кейін АҚШ-та центрифуга технологиясы бар зауытты іске қосу;
- ядролық секторда трансұлттық корпорацияларды құру (ресурстарды шоғырландыру, шығындарды азайту);
- АҚШ әзірлеген жаңа бәсекеге қабілетті атом электр станциясы жобаларын жүзеге асыру (AR-1000,
- HTGR) және басқа елдер (EPR).
Сонымен қатар, атом өнеркәсібін дамытуды қиындататын бірқатар ішкі қиындықтар бар (инвестициялық қаражаттың жетіспеушілігімен қатар):
- атом электр станцияларының қызмет ету мерзімі аяқталғаннан кейін оларды пайдаланудан шығару;
- Железногорск және Северскідегі үш өнеркәсіптік реакторларды жабу;
- өткен жылдары жинақталған арзан уран шикізатының қорын азайту;
- мемлекеттік унитарлық кәсіпорындардың құқықтарын шектеу;
- жетілмеген инвестициялық және тарифтік саясат.
Тіпті концерндердің меншікті қаражатын (Ресейдің энергетикалық стратегиясына сәйкес) мүмкіндігінше пайдаланған жағдайда да, «атомдық» энергетиканың орасан зор технологиялық және кадрлық әлеуетіне қарамастан, атом электр станцияларының елдің энергетикалық балансына қосқан үлесі өте қарапайым болады. .
Жағдай соңғы уақытта ресейлік ядролық кешеннің реформасы мен қуатты мемлекеттік орган Минатомның Росатом агенттігіне айналуына байланысты айтарлықтай нашарлады. Ядролық қорғаныс және энергетикалық кешеннің табысты дамуының бастапқы кезеңінде мемлекеттің рөлі барлық жағынан: ұйымдастырушылық, қаржылық және ғылыми тұрғыдан шешуші болды, өйткені бұл кешен елдің егемендік қуатын және болашақ экономикасын анықтады. Еліміздің ядролық қалқаны мен жаһандық ядролық технологиялары біртұтас ғылыми-техникалық кешеннің екі жағы екені мамандарға аян. Ядролық технологияны бейбіт мақсатта үнемді пайдаланусыз «ядролық қалқан» не Ресей экономикасын күйретеді, не елдің толық қауіпсіздігін қамтамасыз етпейтін «қалқанға» айналады.
Сонымен бірге Ресей егемендігінің негізгі тетігі мен негізі – ядролық кешен мемлекет басшысы – Ресей Президентінің тікелей ықпал ету аясынан тыс болып шықты.
Нәтижесінде нақты ядролық энергетикалық стратегияның анық болмауы ұрпақтар арасындағы сабақтастықтың жоғалуына әкеледі. Осылайша, жылдам нейтронды реакторларды жасауда және жоғары ядролық білім беру саласында ең озық ел болып табылатын Ресейде қазіргі уақытта ядролық білім мен тәжірибені сақтаудың ұлттық бағдарламасы жоқ, сол сияқты ядролық білім мен тәжірибені сақтаудың ұлттық бағдарламасы да жоқ. Дүниежүзілік ядролық университет.
ЯДРОЛЫҚ ЭНЕРГИЯНЫ ОДАН ДА ДАМЫТУ
Ерекше «сезімталдығына» байланысты ядролық технологияларды одан әрі тиімді дамыту тығыз халықаралық ынтымақтастықсыз мүмкін емес. Бұл ретте отандық әзірлемелер әлі де басымдыққа ие болатын технологиялық және «нарықтық» тауашаны дұрыс анықтау өте маңызды.
Дәстүрлі атом энергетикасының әлемдік нарығында жақын болашақта Финляндиядағы тендерді жеңіп алған Еуропалық энергетикалық реакторды (ЭҚР), сондай-ақ американдық AR-1000 және азиялық (корей және жапон) реакторларын одан әрі кеңейту болады.
Аяқталған техникалық жобаның болмауы және VVER (VVER-1500) жаңа буынының анықтамалық көрсетілімінің мерзімінің белгісіздігі, сондай-ақ «стандартты», толық аяқталған VVER-1000 жобасының болмауы Ресейдің позициясын жасайды. дәстүрлі энергоблоктардың сыртқы нарығы осал. Іс-әрекет бағдарламасын таңдау үшін, ең алдымен, отандық VVER-1000 және VVER-1500 жобаларының жүзеге асырылу сәтінде олардың батыстық бәсекелестерімен негізгі көрсеткіштеріне салыстырмалы талдау жүргізу қажет.
Осы жағдайларда Қытай мен Үндістандағы келісім-шарттық міндеттемелерді ескере отырып, бәсекеге қабілетті VVER-1000 стандартын ішкі және сыртқы нарыққа шығаруға және көрсетуге және VVER-1500 техникалық жобасын енгізуге қаражатты шоғырландыру қажет. EPR бойынша орындау шарттары.
Инновациялық шағын атом электр станцияларының нарығы (ішкі және сыртқы) Ресей үшін қолайлы болуы мүмкін. Әскери-теңіз және мұзжарғыш флотына (500-ден астам ядролық реакторлар) арналған атом электр станцияларын дамыту және құрудағы үлкен отандық тәжірибе және отандық су-су және сұйық металл (Pb-Bi) атом электр станцияларының бірегейлігі, сонымен қатар дамушы елдердің потенциалды үлкен энергетикалық нарығы бұл саланы ішкі және сыртқы нарықтар үшін басымдыққа айналдырады. Ресей дәстүрлі атом электр станцияларының (ВВЕР-1000 қондырғыларымен) үйлесімді дамуын және шағын атом электр станцияларының инновациялық әзірлемелерін (электр энергиясы, тұщыландыру, жылыту) көрсету үшін тамаша сынақ алаңы болып табылады. Бұл ретте технологияны емес, «өнімді» (ядролық энергия блогын, отынды) лизингке жеткізу мүмкіндігін көрсетуге болады, бұл «таратпау» мәселесін шешу мүмкіндіктерінің бірі болып табылады.
Үздіксіз жұмыс істеу мерзімі (барлық пайдалану кезеңінде шамадан тыс жүктемесіз) ~ 10-20 жыл болатын шағын тасымалданатын атом электр станцияларын (мысалы, қалқымалы) құру бұл жерде шешуші болуы мүмкін.
Уран-плутоний де, торий-уран да жабық отын циклдарын пайдалана отырып, отынмен қамтамасыз ету мәселесін шешудің негізі ретінде атом энергетикасын болашақта дамыту үшін жылдам нейтронды реакторлардың рөлі жалпы мойындалған.
Ядролық отын циклін жабу және ядролық энергетиканы іс жүзінде шексіз отынмен қамтамасыз ету мәселесін шешу үшін жылдам нейтронды ядролық отынды өндіруші реакторлардың жаңа буынын және ядролық отынды қайта өңдеудің жаңа әдістерін әзірлеу мен енгізудің рөлі маңызды. Осы типтегі коммерциялық реакторды басқаратын жалғыз ел болып табылатын Ресейдегі жылдам реакторлар технологиясының танылған озық деңгейі, ядролық отынды қайта өңдеу тәжірибесімен біріктірілген, Ресейге ұзақ мерзімді перспективада жаһандық ядролық энергетикадағы көшбасшылардың бірі рөлін талап етуге мүмкіндік береді. , дүние жүзінің көптеген елдеріне ядролық отынды өндіру және қайта өңдеу бойынша қызметтерді көрсету.бір мезгілде ядролық қарудың таралу қаупін азайту, оның ішінде «қару-жарақ» плутонийін энергияны пайдалану арқылы.
Бұл мәселені шешудің қажетті және міндетті шарты, ең алдымен, толығымен тұйықталған ядролық отын циклін дамыту болып табылады, ол айтарлықтай күрделі инвестицияларды қажет етеді:
- жылдам реакторлар үшін плутоний отынын және VVER реакторлары үшін MOX отынын өндіру кешені;
- плутоний отын өңдеу кешені;
- торий отынын өндіру және өңдеу кешені.
Қазіргі уақытта БН-800 атом электр станциясын салу мәселесін шешу қиын. Құрылыс көптеген шығындарды талап етеді. BN-800-ді тезірек салу қажеттілігіне дәлел ретінде мыналар келтірілген:
- уран-плутоний отынын өңдеу;
- «артық» қару-жарақ плутонийін энергияны пайдалану;
- Ресейде жылдам реакторларды дамытудағы білім мен тәжірибені сақтау.
Сонымен қатар, нақты күрделі салымдар мен BN-800 үшін жеткізілетін электр энергиясының құны VVER реакторлары бар атом электр станцияларының құнынан айтарлықтай асып түседі.
Сонымен қатар, жанармай циклін жабу және оны тек бір BN-800 үшін пайдалану үшін бүкіл өндіріс кешенін жүргізу қымбатқа түсетін сияқты.
Атом энергетикасының пайдасын оның көліктік және басқа да өнеркәсіптік мақсаттағы жасанды сұйық отын өндіруге қатысуынсыз толық жүзеге асыру мүмкін емес. Жоғары температуралы гелий реакторлары бар атом электр станцияларын құру сутегін алу үшін атом энергиясын пайдалану және оны сутегі экономикасы дәуірінде кеңінен қолдану тәсілі болып табылады. Бұл мақсатқа жету үшін жобаны әзірлеуді аяқтау және 1000°С-қа дейінгі температурада жылу шығаруға, жоғары температурада электр энергиясын өндіруге қабілетті жоғары температуралы гелиймен салқындатылған реакторларды әзірлеуге арналған демонстрациялық блок құру қажет. газтурбиналық циклдегі тиімділік және сутегі өндіру процестерін, сондай-ақ суды тұщыту, химия, мұнай өңдеу, металлургия және басқа да салалардағы технологиялық процестерді жоғары температуралы жылумен және электрмен қамтамасыз ету.
Сарапшылардың көпшілігі осы ғасырдың отызыншы жылдарында жаңа технологияларды коммерциялық енгізуді қамтамасыз ету үшін ядролық энергетиканың инновациялық міндеттерін алдағы екі онжылдықта шешу қажет екенін мойындайды.
Осылайша, бүгінгі күні біздің алдымызда елдің атом энергетикасының ұзақ мерзімді және ауқымды дамуын қамтамасыз ететін технологиялық инновацияларды, Ресейдің болашағындағы тарихи рөлін жүзеге асыруды қамтамасыз ететін ядролық технологияларды әзірлеу және енгізу өзекті қажеттілік туындап отыр. Бұл мәселені жалғыз шешу мүмкін емес. Жаһандық ядролық қоғамдастықпен белсенді ынтымақтастық қажет. Алайда, бұл әлемдік қауымдастық бізді ядролық жолдың шетінде қалдыру ниетін көрсетіп отыр.
Инновациялық ядролық технологияларды дамыту күрделі, капиталды көп қажет ететін міндет. Оның шешімі бір елдің қолынан келмейді. Сондықтан инновациялық ядролық технологияларды дамытудағы ынтымақтастық әлемдік қауымдастықта – үкіметаралық деңгейде де, өнеркәсіптік компаниялар деңгейінде де қалыптасуда. Бұл осының көрсеткіші
2005 жылғы 28 ақпанда АҚШ, Англия, Франция, Жапония және Канада қол қойған жаңа буын ядролық энергетикалық жүйелерді дамыту туралы келісімге қатысты: жылдам гелий реакторы; жылдам натрий реакторы; жылдам қорғасын реакторы; балқытылған тұз реакторы; аса критикалық параметрлері бар жеңіл су реакторы; өте жоғары температуралы реактор. Бұл технологиялардың кейбірінде бірегей тәжірибесі бар Ресей бұл серіктестікке қатыспайды. Бұл не: уақытша экскоммуникация ма, әлде батыстық әріптестеріміздің тұрақты ұстанымы ма?
ҚАЖЕТТІ ӘРЕКЕТТЕР
Елдің отын-энергетика кешенінде ядролық технологияның жедел дамуын қамтамасыз етуге бағытталған белсенді мемлекеттік саясат қажет: инвестициялық саясатта және инновациялық атом энергетикасы жобаларында мемлекеттік қолдауды арттыруға күш пен қаражат шоғырланған.
Атом энергетикасы саласындағы инновациялық қызметті қолдау мен ынталандырудың қаржылық-экономикалық тетіктерін қалыптастыру қажет.
Нарық мемлекеттік реттеудің қосымша шараларынсыз ел экономикасын жоғары технологиялық даму траекториясына апармайтыны анық, ал атом энергетикасы мен ядролық отын циклі ел экономикасының құрылымдық ауысуы мен серпіліс бағыттарының бірі болып табылады. 21 ғасырдың технологиялары.
Мемлекеттік құрылымдардың шешімдерінің құзыреттілігіне кепілдік беретін «ұжымдық сарапшылар» болып табылатын және бола беретін жетекші мемлекеттік ғылыми орталықтардың рөлін күшейте отырып, экономикалық әдістерге негізделген «ғылым – жоба – өндіріс» тізбегіндегі тиімді корпоративтік байланыстарды қалпына келтіру қажет сияқты. ядролық технология саласы.
Инновациялық жобаларға басымдық беру (соның ішінде халықаралық МАГАТЭ INPRO жобасына ресейлік сарапшылардың белсенді қатысуымен), күш-жігерді (қаржылық және ұйымдастырушылық) Ресейге халықаралық ядролық технологиялар нарығында лайықты орын бере алатын технологиялар мен жетістіктерге шоғырландыру қажет. және елдің экспорттық мүмкіндіктерін кеңейту. Жаңа буын ядролық жүйелерін дамыту үшін халықаралық ынтымақтастық орнату қажет.
Студенттерді, аспиранттарды экономикалық (қаржылық және т.б.) және ұйымдастырушылық ынталандыру арқылы атом саласының ғылыми қызметкерлерін белсенді тарта отырып, ядролық саладағы білім мен тәжірибені жинақтауды, сақтауды және беруді қамтамасыз ету қажет. жетекші инженерлер, зерттеушілер мен ғалымдар еліміздің «жетекші» ядролық университеттерінде және кафедраларында жұмыс істеуге мүмкіндік береді: MEPhI, OIATE, MVTU, MPEI, MIPT, MAI, MSU және т.б. Ядролық білім мен тәжірибені сақтау міндетін іс жүзінде жүзеге асыру мүмкін осы саладағы «ұлттық бағдарламаны» әзірлеу, бекіту және іске асыру, білім мен технологияларды Ресейдің ядролық орталығын (біріктірілген ғылыми-білім беру орталығы) құру арқылы қол жеткізіледі.
ҚОРЫТЫНДЫ
Ресейдің энергетикалық және ұлттық қауіпсіздігінің ұзақ мерзімді мүдделері, сондай-ақ елдің тұрақты дамуы электр энергиясын, сутегін, өнеркәсіптік және тұрмыстық жылуды өндіруде атом энергетикасының үлесін арттыруды талап етеді. Елдегі атом энергетикасының 50 жыл бойы жинақталған орасан зор технологиялық тәжірибесі мен ғылыми-техникалық әлеуеті Ресейге тиісті жағдайларда және инновациялық саясатта «ядролық алдыңғы қатарға» шығуға және игілігі үшін келесі ядролық дәуірдің көшбасшыларының бірі болуға мүмкіндік береді. өз халқының, сондай-ақ дамушы елдерге ядролық технологиялардың, жабдықтардың, білім мен тәжірибенің жетекші жеткізушісі.
КАПИТАЛИЗМНІҢ СОҢЫ МҮМКІН БОЛМАЙДЫ
Әзірге әлемдегі қазіргі атом энергетикасы екі изотоп түрінде бар уранды пайдаланады: уран-238 және уран-235. Уран-238-де тағы үш нейтрон бар. Сондықтан табиғатта (біздің Ғаламның генезисінің ерекшеліктеріне байланысты) уран-238 «235-тен» әлдеқайда көп. Ал ядролық энергия үшін – тізбекті реакцияның жүруі үшін – уран-235 қажет. Дәл осы табиғи уран массасынан оқшауланған изотопта ядролық энергетика күні бүгінге дейін дамып келеді.
ЖАЛҒЫЗ ЖОҒАРЫ БАҒДАРЛАМА
Ядролық энергетиканы дамытуға болатын бірден-бір перспективалы бағыт – уран-238 және торий-232-нің мәжбүрлі бөлінуі. Онда нейтрондар тізбекті реакция нәтижесінде емес, сырттан алынады. Реакторға бекітілген қуатты және ықшам үдеткіштен. Бұл YRES деп аталатын ядролық релятивистік атом электр станциялары. Игорь Острецов және оның командасы бұл бағытты ең тиімді (табиғи уран-238 және торийді пайдалану) және қауіпсіз деп есептей отырып, оны дамытуды жақтайды. Сонымен қатар, YRES жаппай құбылыс болуы мүмкін.
Алайда, дәл осы идеяны Ресей Федерациясының жоғарғы басшылығына жеткізуге тырысқаны және «Росатом» дамуының барлық үш бағытын тұйыққа тірегені үшін И.Острецов Президент жанындағы жаңғырту комиссиясының құрамынан шығарылды. Ал оның Ядролық инженерия институты банкротқа ұшырады.
Бұл бұрыннан келе жатқан идея - элементар бөлшектердің үдеткішін ядролық реакторға бейімдеу және толығымен қауіпсіз энергия алу. Яғни, нәтиже жарылғыш өнімдердің суперкритикалық массасы жоқ жарылысқа төзімді реактор болып табылады. Мұндай реактор радиохимиялық зауыттардың, табиғи уран мен торийдің қалдықтарынан алынған уранмен жұмыс істей алады. Үдеткіштен шығатын нуклондар активатор-жандырғыш рөлін атқарады. Мұндай субкритикалық реакторлар ешқашан жарылмайды, олар қару-жарақ плутонийін шығармайды. Сонымен қатар, олар радиоактивті қалдықтар мен сәулеленген ядролық отынды (отын штангалары) «жанып» алады. Мұнда суасты қайықтары мен ескі атом электр станцияларының отын элементтерінен (отын элементтерінен) ұзақ өмір сүретін актинидтік өнімдерді қысқа мерзімді изотоптарға толығымен өңдеуге болады. Яғни, радиоактивті қалдықтардың көлемі айтарлықтай төмендейді. Іс жүзінде қауіпсіз ядролық энергияның жаңа түрін – релятивистік түрін жасауға болады. Сонымен бірге станциялар үшін уран тапшылығы мәселесін мәңгілік шешу.
Бір ғана тосқауыл болды: үдеткіштер тым үлкен және энергияға мұқтаж. Олар бүкіл «экономиканы» өлтірді.
Бірақ КСРО-да 1986 жылға қарай өте ықшам және тиімді желілік кері толқынды протонды үдеткіштер әзірленді. Олармен жұмыс КСРО ҒА Сібір филиалында физика-техникалық факультетінің студенті А.С.Богомолов (Физика-техникалық институтында И.Острецовпен бірге оқыған) сәулелік қаруды жасау шеңберінде жүргізілді: ресейлік асимметриялық. және американдық «жұлдызды соғыстар» бағдарламасына арзан жауап. Бұл көліктер ауыр салмақты Руслан ұшағының жүк бөлігіне өте жақсы сәйкес келеді. Болашаққа қарайтын болсақ, бір технологиялық нұсқада олар қауіпсіз және өте үнемді электронды-ядролық станцияларды құру мүмкіндігі болып табылады делік. Басқа нұсқада кері толқынды үдеткіштер үлкен қашықтықтан ядролық оқтұмсықты (ядролық электр станциясын) анықтай алады және оның құрылғыларын өшіріп, ядроның немесе ядролық оқтұмсықтың бұзылуына әкеледі. Негізінде, бұл Игорь Николаевич Острецовтың командасының адамдары бүгінде Ресей Федерациясында салуды ұсынатын нәрселер.
Уақытқа оралсақ, академик Богомоловтың кері толқынына негізделген үдеткіштер Батыста BWLAP атауын алды - протондарға арналған кері толқынды сызықтық үдеткіш. Америкалықтар 1994 жылы жеңіліске ұшыраған КСРО-ның ғылыми-техникалық мұрасын зерттеп, оның қирандыларынан құнды дүние іздеп, Сібірден келген үдеткіштерді жоғары бағалады.
ЖОҒАЛҒАН ЖЫЛДАР
Негізінде, қалыпты үкімет кезінде ресейліктер YRT технологиясын 1990 жылдары жасап, өте тиімді ядролық энергияны да, бұрын-соңды болмаған қаруды да ала алар еді.
Менің алдымда 1994 және 1996 жылдары сол кездегі премьер-министрдің бірінші орынбасары Олег Сосковецке аты аңызға айналған екі кеңес академигі - Александр Савин мен Гурий Марчуктың жолдаған хаттары тұр. Александр Савин - Лаврентий Берия мен Игорь Курчатовтың жетекшілігімен КСРО ядролық жобасының қатысушысы, Сталиндік сыйлықтың лауреаты, кейіннен «Комета» Орталық ғылыми-зерттеу институтының (ядролық зымыран шабуылдары мен ИМ спутниктік жойғыштары үшін спутниктік ескерту жүйелері) басшысы. Гурий Марчук – компьютерлік технологиядағы жұмыстың ірі ұйымдастырушысы, Кеңес Одағының Ғылым және техника жөніндегі мемлекеттік комитетінің (ГКНТ) бұрынғы басшысы.
1996 жылы 27 сәуірде Александр Иванович Савин Сосковецке «Комета» Орталық ғылыми-зерттеу институтының басшылығымен КСРО Ғылым академиясы мен Қорғаныс министрліктерінің жетекші ұжымдары «арқалық жасаудың озық технологияларын» құрумен айналысып жатқанын жазады. зымыранға қарсы қорғаныс жүйелері». BWLAP үдеткіші дәл осы себепті жасалды. А.Савин бұл технологияны қолданудың мүмкін бағыттарын белгілейді: қауіпсіз атом электр станцияларын салу ғана емес, сонымен қатар багаж мен контейнерлердегі жарылғыш заттарды анықтауға арналған сезімталдығы жоғары кешендерді құру және ұзақ мерзімді радиоактивті заттарды өңдеу құралдарын құру. қалдықтарды (актинидтерді) қысқа мерзімді изотоптарға айналдыру және протонды сәулелерді қолдану арқылы радиациялық терапия және қатерлі ісік диагностикасы әдістерін түбегейлі жақсарту.
Міне, Гурий Марчуктың сол О.Сосковецке 1994 жылғы 2 желтоқсандағы хаты. Оның айтуынша, Ғылым академиясының Сібір бөлімшесі критикалық реакторлары бар атом электр станцияларын құру жұмысына әлдеқашан дайын. Ал, сонау 1991 жылдың мамыр айында Г.Марчук КСРО Ғылым академиясының президенті ретінде М.Горбачевке (КСРО Президентінің арнайы папкасының 6618 материалы) «Жұмысты ауқымды түрде өрістету туралы» ұсыныспен жүгінген болатын. сызықтық үдеткіштер – қос мақсатты технологиялар». Онда А.И.Савин мен В.В.Глухих сияқты академик-генерал-конструкторлардың, сондай-ақ Ғылым академиясының вице-президенттері В.А.Коптюг пен Р.В.Петровтың және басқа да ғылыми органдардың көзқарастары шоғырланған.
Гурий Иванович Сосковецке: Ресей Федерациясында үдеткіш құрылысын кеңейтейік, радиоактивті қалдықтар мәселесін шешейік, Сосновый Бордағы РФ Атом энергетикасы министрлігінің учаскелерін пайдаланайық. Бақытымызға орай, бұған Минатом басшысы В.Михайлов та, кері толқынды жеделдету әдісінің авторы А.Богомолов та келіседі. Мұндай жобаның баламасы үшін тек американдық ұсыныстарды қабылдау «Ресей Ғылым академиясының Сібір бөлімшесі алған, ... қаражатпен және оларды беру және жүзеге асыру арқылы Америка Құрама Штаттарының толық бақылауында жұмыс жүргізу. өз елінің ұлттық зертханаларында - Лос-Аламоста, Аргоннада және Брукхавенде. Біз бұған келісе алмаймыз...»
1994 жылдың аяғында Марчук жобаға Сосновый Борды да, Санкт-Петербургтің NPO Электрофизикасын да тартуды ұсынды, осылайша инновациялық экономиканың басталуын белгіледі: «шетелдік тұтынушылардан өте қажет валюталық қаражаттың ағыны... байланысты. жоғары ғылыми қанық сектордағы өнімдерді игеруге...» Яғни, кеңестік Бұл тұрғыда бизон Ресей билігінен жақсы 10-15 жыл озып кетті: «Алға Ресей!» деген мақаланың соңы. 2009 жылдың күзінде ғана шықты.
Бірақ содан кейін кеңестік ғылыми бизон естілмеді. Қазірдің өзінде 1996 жылы А.Савин О.Сосковецті хабардар етті: олар 1994 жылы Сіздің оң жауабыңызға қарамастан, қорғаныс өнеркәсібі мемлекеттік комитеті мен Ресей Федерациясының Атом энергетикасы министрлігінің қолдауына қарамастан ақша бермеді. Phystechmed бағдарламасы оған тұрарлық. Маған 30 миллион доллар беріңіз...
Рұқсат жоқ…
Бүгінгі таңда бағдарламаны негізгі Бүкілресейлік ядролық инженерия ғылыми-зерттеу институтымен жүзеге асыратын болсақ, онда атом электр станцияларының жаңа буынын (ЯРЭС – ядролық релятивистік станциялар) құру бағдарламасы ең көп дегенде 12 жылға созылады және 50 млрд. доллар. Іс жүзінде оның 10 миллиарды заманауи кері толқынды үдеткіштерді жасауға жұмсалады. Бірақ мұндағы сату нарығы 10 триллионнан астам «жасыл». Бұл ретте кемелер үшін (жер үсті де, су асты да), ал болашақта ғарыш аппараттары үшін өте қуатты, бірақ қауіпсіз атом электр станциялары құрылуы керек.
Тек кері толқында үдеткіштерді құру бағдарламасын қайта жандандыру қажет. Мүмкін тіпті халықаралық ынтымақтастық шарттарында.
СІЗГЕ ҚАНША ЖАҢА БЛОК КЕРЕК?
И.Острецовтың пікірінше, атом энергетикасында релятивистік бағытқа жай ғана балама жоқ. Кем дегенде жарты ғасыр алда. Ядролық релятивистік ЭС қауіпсіз және таза.
Олар экспорттық тауарға және бүкіл әлемді арзан әрі таза энергиямен тез және арзан қамтамасыз ету құралына айналуы мүмкін. Мұнда ешқандай күн немесе жел электр станциялары бәсекелес емес. Лайықты өмір сүру деңгейіне жету үшін адамға 2 киловатт қуат қажет. Яғни, планетаның бүкіл халқы үшін (болашақта – 7 миллиард жан) әрқайсысында бір миллион кВт болатын 14 мың ядролық қуат блогы болуы керек. Ал қазір олардың 4 мыңы ғана бар (ЕРТ емес, ескі түрлері), егер әрбір блокты миллион-плюс деп санасаңыз. 1970 жылдары МАГАТЭ 2000 жылға дейін 10 мың реактор салу қажеттігін айтқаны кездейсоқ емес. Острецов сенімді: бұл тек табиғи уран мен торийде жұмыс істейтін ядролық реакторлар болуы керек.
Мұнда жанармай жинаудың қажеті жоқ - қажет болғанша көп блоктарды дереу салуға болады. Сонымен қатар, ядролық реактор станциялары плутоний шығармайды. Ядролық қаруды тарату мәселесі жоқ. Ал атом энергиясына қажетті отынның өзі еселеп арзандап барады.
ОСТРЕЦОВ ФАКТОРЫ
Бүгінгі таңда Ресей Федерациясында YRT-ті дамытуға тырысатындардың көшбасшысы - Игорь Острецов.
Кеңес Одағы жылдарында ол табысты зерттеуші және дизайнер болды. Оның арқасында 1970 жылдары баллистикалық зымыран оқтұмсықтары үшін, содан кейін X-90 «Метеор» қанатты зымырандары үшін плазмалық көрінбейтін жабдық дүниеге келді. Мацеста экспериментіндегі литий плазмалық үдеткіштің арқасында «Союз» класындағы ғарыш кемесі радар экранынан жоғалып кеткенін айтсақ та жеткілікті (ғарыш аппаратының радиокөрінуін 35-40 децибелге азайтты). Кейіннен жабдық «Шайтан» типті зымыранда сынақтан өтті (И. Острецов өз кітабында зымыранның бас конструкторының көмекшісі Леонид Кучмадан алған көмегін жылы лебізбен еске алады). Мацеста қосылған кезде зымыран оқтұмсығы радар экрандарынан жоғалып кетті. Ұшу кезінде «басты» орап алған плазма радиотолқындарды таратты. И.Острецовтың бұл еңбектері бүгінде – АҚШ-тың перспективалы зымыранға қарсы қорғаныс жүйесін бұзу үшін өте маңызды. 1980 жылға дейін Игорь Острецов «Метеорит» гиперсоникалық биіктіктегі қанатты зымыран үшін плазмалық жабдықты жасау бойынша табысты жұмыс жүргізді. Мұнда радиотолқындар плазма арқылы шашырап кетпеді (себебі ракета атмосферада ұшып жүрді), бірақ оны жұтып қойды. Бірақ бұл басқа әңгіме.
1980 жылы Игорь Острецов Ядролық инженерия ғылыми-зерттеу институтына жұмысқа орналасты. Дәл сол жерде ол ең аз қалдықпен және ядролық қару үшін ыдырайтын материалдарды шығармай, барынша таза ядролық энергияны құру мәселесін ойластырды. Оның үстіне сирек кездесетін уран-235 пайдаланылмайтын.
Мәселенің шешімі аз зерттелген салада жатыр: жоғары энергиялы нейтрондардың «бөлінбейтін» актинидтерге әсері: торий және уран-238. (Олар 1 МэВ-тан жоғары энергияларда ыдырайды.) «Негізінде кез келген энергияның нейтрондарын протонды үдеткіштер арқылы алуға болады. Дегенмен, соңғы уақытқа дейін үдеткіштер өте төмен тиімділік факторларына ие болды. Тек ХХ ғасырдың соңында жеткілікті жоғары тиімділіктегі протонды үдеткіштерді жасауға мүмкіндік беретін технологиялар пайда болды...» деп жазады зерттеушінің өзі.
Чернобыль апатын жоюға байланысты академик Валерий Субботинмен танысуының арқасында И.Острецов 1998 жылы Дубнадағы Ядролық физика институтында эксперимент жүргізе алды. Атап айтқанда, 5 гигаэлектрон-вольт протондық энергиясы бар үлкен үдеткіштің көмегімен қорғасын жинағын өңдеу. Қорғасын бөліне бастады! Яғни, уран-235 те, плутоний-239 да қажет болмаған ядролық энергияны (үдеткіш пен субкритикалық реактордың қосындысы) құру мүмкіндігі түбегейлі дәлелденді. Үлкен қиындықпен 2002 жылғы тәжірибені Протвинодағы үдеткіште жүргізу мүмкін болды. 6-дан 20 ГэВ-қа дейінгі энергия диапазонында қорғасын нысанасын 12 сағаттық өңдеу қорғасынның... радиоактивті металл ретіндегі 10 күндік «фонил» (8 рентген, оның бетіндегі доза мәні бірінші). Өкінішке орай, И.Острецовке торий және уран-238 (актинидтер) арқылы ұқсас тәжірибелер жүргізуге мүмкіндік берілмеді. Ресейдің Атом энергетикасы министрлігінің оғаш қарсылығы басталды. Бірақ ең бастысы дәлелденді: отынның «дөрекі» түрлерін пайдаланатын ядролық релятивистік энергия мүмкін.
МҮМКІН ЭНЕРГИЯ СЕРПІЛІСІНІҢ БАСТАҒЫНДА
Бір нәрсе жетіспеді: шағын, бірақ қуатты үдеткіш. Және ол табылды: бұл кері толқындағы Богомолов үдеткіші. И.Острецов жазғандай, үдеткіштері бар критикалық асты реакторлар бөлінетін ядролардың ең жоғары концентрациясына қол жеткізуге мүмкіндік береді – жүз пайызға жуық (ағымдағы реакторларда 2-5% және жылдам нейтронды реакторларда 20%).
Ядролық релятивистік электр станциялары (НРЭС) Ресей Федерациясындағы торийдің орасан қорын (1,7 млн тонна) пайдалана алады. Өйткені, Сібір химия зауытынан (Томск-7) небәрі 20 шақырым жерде торийдің алып кен орны бар, оның жанында теміржол және қуатты химия зауытының инфрақұрылымы бар. YRES бір реактор жүктемесінде ондаған жылдар бойы жұмыс істей алады. Сонымен қатар, жылдам нейтронды реакторлардан айырмашылығы, олар «ядролық жарылғыш заттарды» шығармайды, яғни оларды қауіпсіз экспорттауға болады.
2000 жылдардың басында Игорь Острецов А.Богомоловтың ықшам сызықтық үдеткіштері туралы біліп, онымен кездесті және олар ядролық энергияның жаңа технологиясын патенттеді. Қажетті күрделі салымдарды есептедік, жұмыс бағдарламасын және оларды орындайтындарды бағаладық. Сонымен, бірінші ЖРЭС құру мерзімі 12 жылдан аспайды.
Ал кері толқын үдеткіштерінің өзі супер инновация. Көлемі троллейбустай Богомолов машинасы Русланның бортына сыйып, үлкен қашықтықта ядролық қарудың детекторына айналады - және оларды протондар шоғымен жоя алады. Бұл, шын мәнінде, одан да жетілдірілген және ұзақ қашықтықты жасауға болатын сәулелік қару. Бірақ таяу болашақта диверсанттар мен террористер (мысалы, азаматтық кемелерде) тасымалданатын ядролық зарядтарды анықтау және оларды бағытталған бөлшектер сәулесінің көмегімен жою технологиясын жасауға болады. Есептеулер көрсеткендей: нейтрондар шоғы мақсатты кеменің кеме реакторын миллисекундта жойып, оны қатты жеделдету салдарынан «шағын Чернобыльға» айналдыра алады.
Және, әрине, YRT болашақ Ресейдің зымырандары мен ұшақтары үшін радиокөрінбеудің плазмалық технологияларын қамтиды.
Ядролық релятивистік энергияның мемлекеттік ғылыми орталығын құру және ядролық радиациялық технологияларды дамыту ғана қалды. Өйткені ешқандай жеке капиталдың мұндай салада жұмыс істеуге құқығы жоқ, оның үстіне айқын «қос» сипатқа ие. Ойын шамға тұрарлық: атом энергетикасын дамыта отырып, ресейліктер оның монополисттеріне айналады және мүлдем жаңа нарықтан орасан зор пайда алады. Ескі атом электр станциялары жабылғаннан кейін қалған ұзақ өмір сүретін ядролық қалдықтарды Ярестің көмегімен толығымен өңдеу бизнесінің құны қанша! Бұл жүздеген миллиард доллар.
ДОСЬЕ. Ресей Федерациясы Мемлекеттік Думасының депутаты Виктор Илюхиннің президент Дмитрий Медведевке жазған хатынан.
«...Он жыл бойы біздің еліміз ауыр элементтердің ядроларымен үдеткіштерді қолдану арқылы алынған зарядталған бөлшектер шоғырларының өзара әрекеттесуіне негізделген ядролық релятивистік технологиялармен (NRT) жұмыс істеуде.
Ядролық энергетикалық технологиялар бес негізгі бағытта дамып келеді: 1) энергетика; 2) әскери мақсаттағы қолдану, ең алдымен сәулелік қару; 3) ядролық материалдарды рұқсатсыз тасымалдауды қашықтықтан тексеру; 4) іргелі физика; 5) әртүрлі технологиялық, атап айтқанда, медициналық қолдану.
YRT енгізу құралы модульдік ықшам кері толқын үдеткіші (BWLAP) болып табылады.
Протондар мен ауыр, соның ішінде уран, ядролар негізіндегі үдеткіш және ядролық радиациялық технологияларға ресейлік патенттер алынды (И.Н. Острецов және А.С. Богомолов).
Ядролық радиациялық технологиялар негізінде сәулелік қаруды жасау мүмкіндігіне сараптаманы Ресей Қорғаныс министрлігі мен Росатомның 12-ші Бас басқармасының мамандары жүргізді, олар ядролық радиацияға негізделген сәулелік қаруды жасаудың шындығын растады, бәрінен әлдеқайда жоғары. алдыңғы қатарлы елдер (АҚШ, Қытай, Жапония, Франция) жасап шығарған сәулелік қаруларға құрметпен қарайды.
Осылайша, қазіргі уақытта барлық дамыған елдер құруға ұмтылатын және соғыс әдістерін және әлемдегі күштер тепе-теңдігін түбегейлі өзгерте алатын жауынгерлік кешенді тек Ресей ғана құра алады.
Ядролық радиациялық технологиялар бойынша жұмыстарды дамыту мәселесі бойынша 2008 жылғы 6 желтоқсанда Ресей Федерациясы Федералдық Жиналысы Федерация Кеңесінің Төрағасы С.М. Миронов РФ Қорғаныс министрлігінің 12-ші Бас басқармасының басшылығының, РФ Федерация Кеңесінің жауапты өкілдерінің, ВНИЭФ ядролық орталығының (Саров) және ядролық радиациялық технологиялар авторларының қатысуымен...».
ҚАҢҒЫ ШЫНДЫҚ
Енді Острецов пен Богомоловтың жолдары екі бөлек болды. Мемлекет ресейлік кері толқынды үдеткіштер бойынша жұмыстарды қаржыландырмады. Ал бізге батыстық тұтынушыларды іздеуге тура келді. Богомоловтың BWLAP технологиясы оған ғана тиесілі емес. Ал басқалары АҚШ-та тұтынушылар тапты. Бақытымызға орай, сылтау жақсы – халықаралық лаңкестікпен күресу жолында ядролық зарядтарды ұзақ қашықтықтан анықтау технологиясын жасау. Бұл мәселені жаңа академик Валерий Бондур қолға алды (2003 жылғы үлгідегі Эреф заманынан). Мемлекеттік мекеменің бас директоры – Білім және ғылым министрлігі мен Ресей ғылым академиясының «Аэроғарыш» аэроғарыштық мониторинг ғылыми орталығы, «Зертые землений из космос» журналының бас редакторы. Виктор Илюхин мен Леонид Ивашовтың Ресей Федерациясының Президентіне жазған хатында: «Қазіргі уақытта біздің еліміз АҚШ-тың DTI (CIA) компаниясымен келісім-шарт негізінде ядролық материалдарды қашықтықтан тексеру әдісіне теориялық және эксперименттік зерттеулер жүргізу бойынша жұмыстарды аяқтады. 2006 жылғы 27 маусымдағы № 3556 келісімді «Исинтек» компаниясы, академик Бондур В.Г. (1-қосымша) Ресей Федерациясының ФСБ қолдауымен. Қазір АҚШ-та (Лос-Аламос зертханасы) біздің елімізде жүргізіліп жатқан жұмыстар негізінде нақты тексеру және ұрыс жүйесін құру туралы шешім қабылданды.
Ресей заңнамасына сәйкес, бұл сыныптағы жұмыстар шетелге жіберілмес бұрын Ресей Федерациясы Қорғаныс министрлігінің 12-ші мемлекеттік басқармасының 12-ші институтында сараптамадан өтуі керек. Бұл ереже Ресей Федерациясы Президентінің Әкімшілігінің, Ресей Федерациясы Қауіпсіздік Кеңесінің және Росатомның толық келісімімен өрескел бұзылуда.
Бұл бағдарлама іске асырылған жағдайда біздің елімізге қашықтықтан тексеру жүйесі орнатылатын мемлекеттермен бірге бүкіл әлемде ядролық материалдардың таралуын бақылауға мүмкіндік береді, мысалы, ядролық терроризммен күрес жөніндегі халықаралық ұйым шеңберінде , оны Ресейдің жоғары басшыларының бірі басқарған жөн. Оның үстіне барлық жұмыстар шетелдік қаражат есебінен қаржыландырылады.
Сізден, құрметті Дмитрий Анатольевич, Америка Құрама Штаттарына жіберілген материалдарға дереу сараптама жүргізу және Ресей Федерациясының іргелі мүдделері мен қауіпсіздігін бұрын-соңды болмаған бұзуға қатысы бар адамдар тобын анықтау туралы тапсырма беруіңізді сұраймыз. Осы мақсатта өз әкімшілігіңіздің, РФ Қорғаныс министрлігінің 12-бас басқармасының өкілдерінен және осы хаттың авторларынан тұратын жұмыс тобын құрыңыз...».
Осылайша, отандық жаңашыл физиктердің адал еңбегінің жемісі Америка Құрама Штаттарына баруы мүмкін. Бұл жерде емес, ядролық релятивистік технологиялар – келесі дәуірдің энергиясы мен қаруы дамиды...
ҚАЗІРГІ РОСАТОМ КІМ ҮШІН ЖҰМЫС ЕТЕДІ?
Ал, әзірге «Росатом» негізінен Америка Құрама Штаттарының мүддесі үшін жұмыс істеуде.
Неліктен оның дамудағы шынайы перспективаны байқағысы келмейтінін білесіз бе? Өйткені оның негізгі қызметі – уран-235-тің кеңестік қорын американдық атом электр станцияларына беру (HEU-LEU келісімі, Гор-Черномырдин, 1993 ж.).
Неліктен «Росатом» шетелдік табиғи уран өндіруші кәсіпорындардың үлестерін сатып алады? Оны біздің КСРО-да салынған кәсіпорындарда (демек, арзан) байыту үшін және тағы да Америкаға атом электр станцияларына отын жеткізу үшін. Америка Құрама Штаттары осылайша электр энергиясын өндіруге кететін шығындарды азайтады. Иә, сәулеленген ядролық отын – SNF – Батыстан Ресей Федерациясына қайта өңдеуге жіберіледі.
Бұл жерде қандай перспектива бар? Ресейдің болашағы тек отаршылдық...
Негізгі ядролық технологиялар Ядролық технологиялар - ядролық реакциялардың пайда болуына негізделген технологиялар, сондай-ақ құрамында радиоактивті элементтер немесе ядролық реакциялар жүретін элементтер бар материалдардың қасиеттерін өзгертуге және өңдеуге бағытталған технологиялар Ядролық энергетикалық технологиялар: - жылу нейтрондарын пайдаланатын ядролық реакторлардың технологиялары. -Жылдам нейтронды ядролық реакторлардың технологиялары -Жоғары және өте жоғары температуралы ядролық реакторлардың технологиялары
Ядролық химиялық технологиялар: - Ядролық шикізат және ядролық отын технологиялары - Ядролық технология материалдарының технологиялары Изотопты байыту және моноизотопты және жоғары таза заттарды алудың ядролық технологиялары: - Газды диффузиялық технологиялар - Центрифугалық технологиялар - Лазерлік технологиялар Ядролық медициналық технологиялар
Дүние жүзіндегі халық санының және энергияны тұтынудың жаһандық көлемінің өсуі, энергияның өткір тапшылығы, ол табиғи ресурстардың таусылуына және оған сұраныстың тез өсуіне қарай ғана артады; Шектеулі және біркелкі бөлінбеген қазба отын ресурстары үшін бәсекелестікті арттыру; экологиялық проблемалар кешенінің шиеленісуі және экологиялық шектеулердің күшеюі; мұнай экспорттаушы елдердің аймақтарындағы тұрақсыз жағдайға тәуелділіктің артуы және көмірсутегі бағасының үдемелі өсуі; Болашақ сценарийлер саласында болжамдар жасау үшін өзгермейтін ережелер:
Ең бай және ең кедей елдердің энергия тұтыну деңгейінің өсіп келе жатқан айырмашылығы, әртүрлі елдердің энергия тұтыну деңгейлерінің айырмашылығы, әлеуметтік шиеленістердің әлеуетін тудыру; атом электр станциялары үшін технология жеткізушілер арасындағы қатал бәсекелестік; ядролық технологияларды қолдану аясын кеңейту және ядролық реакторларды өндіріс аймақтары үшін ауқымды энергетикалық технологияларды пайдалану қажеттілігі; нарықтық экономиканың қатал жағдайында құрылымдық өзгерістер мен реформаларды жүргізу қажеттілігі және т.б. Болашақ сценарийлер саласында болжамдар жасау үшін бұлжымайтын ережелер:
Әлемдік CO 2 шығарындыларындағы елдердің үлесі АҚШ – 24,6% Қытай – 13% Ресей – 6,4% Жапония – 5% Үндістан – 4% Германия – 3,8%. Электр қуаты 1 ГВт болатын атом электр станциясы көмірмен жұмыс істейтін жылу электр станцияларымен салыстырғанда жылына СО 2 шығарындыларын 7 миллион тонна және газбен жұмыс істейтін жылу электр станцияларымен салыстырғанда СО 2 шығарындыларын 3,2 миллион тонна үнемдейді.
Ядролық эволюция Дүние жүзінде 440-қа жуық коммерциялық ядролық реакторлар жұмыс істейді. Олардың көпшілігі Еуропа мен АҚШ-та, Жапонияда, Ресейде, Оңтүстік Кореяда, Канадада, Үндістанда, Украинада және Қытайда орналасқан. МАГАТЭ 15 жыл ішінде кем дегенде тағы 60 реактор іске қосылады деп есептейді. Түрлері мен өлшемдерінің әртүрлілігіне қарамастан, реакторлардың тек төрт негізгі санаты бар: 1 ұрпақ – осы ұрпақтың реакторлары 1950 және 1960 жылдары жасалған және әскери мақсаттағы модификацияланған және ұлғайтылған ядролық реакторлар, суасты қайықтарын қозғауға арналған немесе плутоний өндіру үшін 2 буын – коммерциялық пайдаланудағы реакторлардың басым көпшілігі осы классификацияға жатады. 3-буын – осы санаттағы реакторлар қазіргі уақытта кейбір елдерде, негізінен Жапонияда іске қосылуда. 4-буын – бұған әзірлеу сатысында тұрған және бірнеше жылдан кейін енгізу жоспарланған реакторлар кіреді.
Ядролық эволюция 3-ші буын реакторлары «жетілдірілген реакторлар» деп аталады. Мұндай үш реактор Жапонияда қазірдің өзінде жұмыс істеп тұр, тағы басқалары әзірленуде немесе салынып жатыр. Әзірлеу үстінде осы ұрпақтың жиырмаға жуық әртүрлі реакторлары бар. Олардың көпшілігі инновациялық тәсілдер негізінде енгізілген өзгерістермен екінші буын реакторлары негізінде әзірленген «эволюциялық» модельдер. Дүниежүзілік ядролық қауымдастықтың мәліметтері бойынша 3-ші буын келесі тармақтармен сипатталады: Реактордың әрбір түріне арналған стандартталған дизайн лицензиялау процедурасын жылдамдатуға, негізгі қорлардың құнын және құрылыс жұмыстарының ұзақтығын азайтуға мүмкіндік береді. Жеңілдетілген және берік дизайн оларды өңдеуді жеңілдетеді және жұмыс кезінде ақауларға азырақ сезімтал етеді. Жоғары қолжетімділік және ұзақ қызмет ету мерзімі - шамамен алпыс жыл. Кернді балқыту кезінде апаттардың болу мүмкіндігін азайту.Қоршаған ортаға ең аз әсер ету. Жанармай шығыны мен өндіріс қалдықтарын азайту үшін отынның терең күйіп кетуі. 3 буын
Үшінші буын ядролық реакторлар Еуропалық қысымды су реакторы (EPR) EPR француздық N4 және неміс KONVOI үлгілерінен жасалған үлгі, Франция мен Германияда пайдалануға берілген екінші буын конструкциялары. Шар төсек модульдік реакторы (PBMR) PBMR - жоғары температуралы газбен салқындатылған реактор (HTGR). Қысымды су реакторы Үлкен реактор конструкцияларының келесі түрлері бар: APWR (Mitsubishi және Westinghouse әзірлеген), APWR+ (жапондық Mitsubishi), EPR (француздық Framatome ANP), AP-1000 (Американдық Westinghouse), KSNP+ және APR- 1400 (Koranre). компаниялар) және CNP-1000 (Қытай Ұлттық ядролық корпорациясы). Ресейде Atomenergoproekt және Gidropress компаниялары жетілдірілген VVER-1200 әзірледі.
4-ші буын үшін таңдалған реактор концепциялары GFR - Газбен салқындатылған жылдам реактор LFRLLead-салқындатылған жылдам реактор MSR - Балқытылған тұз реакторы: Уран отыны ядроның графиттік арналары арқылы айналатын натрий фторидінің тұзында балқытылған. Балқытылған тұзда пайда болған жылу екінші контурға шығарылады Натриймен салқындатылған жылдам реактор VHTR - Ультра жоғары температуралы реактор: Реактордың қуаты 600 МВт, гелиймен салқындатылған ядро, графит модераторы. Ол сутегін өндіруге бағытталған ең перспективалы және перспективалы жүйе болып саналады. VHTR электр қуатын өндіру жоғары тиімділікке ие болады деп күтілуде.
Ғылыми зерттеулер атом өнеркәсібінің қызметі мен дамуының негізі болып табылады Атом энергетикасының барлық практикалық қызметі заттың қасиеттерін іргелі және қолданбалы зерттеулердің нәтижелеріне негізделген Іргелі зерттеулер: заттың іргелі қасиеттері мен құрылымы, жаңа энергия көздері іргелі өзара әрекеттесу деңгейі Материалдық қасиеттерді зерттеу және бақылау - Радиациялық материалтану, құрылымдық коррозияға төзімді, ыстыққа төзімді, сәулеге төзімді болаттар, қорытпалар және композиттік материалдар жасау
Ғылыми зерттеулер атом өнеркәсібінің қызметі мен дамуының негізі болып табылады.Жобалау, жобалау, технология. Құрылғыларды, жабдықтарды, автоматтандыруды, диагностиканы, бақылауды (жалпы, орташа және дәлдіктегі инженерлік, прибор жасау) құру Процестерді модельдеу. Математикалық модельдерді, есептеу әдістерін және алгоритмдерін құрастыру. Суперкомпьютерлердің көмегімен нейтроника, термодинамикалық, механикалық, химиялық және басқа да есептеулер жүргізуге арналған параллельді есептеу әдістерін жасау
АЭ орта мерзімді перспективада 2030 жылға қарай әлемде атом энергетикасының қуаттылығы екі есе артады деп күтілуде.Атом энергетикасының болжамды ұлғаюына жылу нейтронды реакторлар технологияларын және ашық циклдегі ядролық отын циклын одан әрі дамыту негізінде қол жеткізуге болады.Қазіргі ядролық энергетиканың негізгі мәселелері. электр станциясы пайдаланылған ядролық отынның жиналуымен (бұл радиоактивті қалдықтар емес!) және ядролық отын циклінің және ядролық материалдардың сезімтал технологияларының әлемде таралу қаупімен байланысты.
Ірі атом электр станцияларының технологиялық базасын құру жөніндегі міндеттер Атом электр станцияларында жылдам нейтрондық реакторларды әзірлеу және енгізу Атом электр станцияларында барлық бөлінетін материалдар үшін ядролық отын циклін толық жабу Халықаралық ядролық отын мен энергия желісін ұйымдастыру ядролық отын циклі саласындағы қызметтер кешенін көрсететін орталықтар өнеркәсіптік жылумен жабдықтау, сутегі өндіру, суды тұщыту және басқа мақсаттар үшін атом электр станцияларында реакторларды әзірлеу және енгізу Атом энергетикасындағы жоғары радиоуытты кіші актинидтерді қайта өңдеудің оңтайлы схемасын енгізу өсімдіктер
СУТЕКТІ АЛУ ЖӘНЕ ҚОЛДАНУ Метанның никель катализаторында тотығуы кезінде келесі негізгі реакциялар мүмкін: CH 4 + H 2 O CO + ZH 2 – 206 кДж CH 4 + CO 2 2CO + 2H 2 – 248 кДж CH 4 + 0,5 O 2 CO + 2H кДж CO + H 2 O CO 2 + N кДж Жоғары температуралы түрлендіру катализаторлар болмаған кезде ° C температурада және 3035 кгс/см 2 немесе 33,5 Мн/м 2 қысымда жүргізіледі; бұл жағдайда метанның және басқа көмірсутектердің оттегімен СО және Н 2-ге дейін толық дерлік тотығуы жүреді.CO және H 2 оңай бөлінеді.
СУТЕКТІ ӨНДІРУ ЖӘНЕ ҚОЛДАНУ Рудадан темірді қалпына келтіру: 3CO + Fe 2 O 3 2Fe + 3CO 2 Сутегі көптеген металдарды оксидтерінен (темір (Fe), никель (Ni), қорғасын (Pb), вольфрам сияқты қалпына келтіруге қабілетті. (W) , мыс (Cu) және т.б.). Сонымен, °C және одан жоғары температураға дейін қыздырғанда темір (Fe) оның кез келген оксидінен сутегімен тотықсызданады, мысалы: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O
Қорытынды Барлық проблемаларына қарамастан, Ресей әскери қуаты жағынан да, экономикалық даму әлеуеті жағынан да (Ресей экономикасындағы ядролық технология) ұлы «ядролық» держава болып қала береді. Ядролық қалқан бүкіл әлемде Ресейдің тәуелсіз экономикалық саясаты мен тұрақтылығының кепілі болып табылады. Атом саласын экономиканың қозғалтқышы ретінде таңдау алдымен машина жасауды, прибор жасауды, автоматика мен электрониканы және т.б. лайықты деңгейге көтеруге мүмкіндік береді, оның барысында саннан сапаға табиғи ауысу болады.
ФЕДЕРАЛДЫҚ БІЛІМ БЕРУ АГЕНТІГІ
МӘСКЕУ ИНЖЕНЕРЛІК ФИЗИКА ИНСТИТУТЫ (МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТ)
В.А. Апсе А.Н. Шмелев
Университет студенттеріне арналған
Мәскеу 2008 ж
ӘОЖ 621.039.5(075) BBK 31.46ya7 A77
Апсе В.А., Шмелев А.Н. Ядролық технологиялар:Оқу құралы. М.:
MEPhI, 2008. – 128 б.
Қазіргі заманғы ядролық отын циклінің негізгі технологияларының қысқаша сипаттамасы берілген: уран кенін өндіруден бастап радиоактивті қалдықтарды көмуге дейін. Әрбір технологияға енгізілген негізгі принциптерге, қолданылатын жабдықтың сипаттамасына және технологиялық процесті жүзеге асыру шарттарына басты назар аударылады. Ядролық қаруды таратпау режимін сақтау үшін әрбір технологияның маңызына талдау берілген.
Әдістемелік оқу құралы ядролық материалдарды есепке алу, бақылау және ядролық қауіпті объектілерді физикалық қорғау саласында маманданған студенттерге, «Техникалық физика» бағыты бойынша «ФЗУ және К НМ» магистратураның білім беру бағдарламасын әдістемелік қамтамасыз етуге, мамандарды даярлауға арналған. «Ядролық физика және технологиялар» бағыты бойынша 651000 мамандығы бойынша инженер-физик және болашақ ядролық отын циклінің мамандары.
Әдістемелік құрал Инновациялық білім беру бағдарламасы аясында дайындалды.
Рецензент: ф.-мате. Ғылымдар Ю.Е. Титаренко
ISBN 978-5-7262-1031-5 © Мәскеу инженерлік физика институты (Мемлекеттік университет), 2008 ж.
Кіріспе.................................................. ....... ................................................. ......... |
||
1-тарау. Ядролық отын түсінігі................................... ......... ...... |
||
2-тарау. Ядролық отын циклінің түсінігі................................... |
||
3-тарау. Табиғи ядролық материалдарды алу және бастапқы өңдеу...... |
||
4-тарау. Уранды изотоппен байыту......................................... ......... .. |
||
5-тарау. Жанармай штангалары мен отын жинақтарын өндіру технологиялары................................... |
||
Отын пайдалану технологиясы |
||
ядролық реакторлар................................................. ........ .............. |
||
Сәулеленген отынды тасымалдау................................. |
||
Сәулеленген ядроны өңдеу технологиялары |
||
жанармай.................................................. ....... ................................ |
||
Радиоактивті қалдықтарды өңдеу технологиялары......... |
||
Әдебиеттер тізімі................................................ ............................... |
||
КІРІСПЕ
Курстың тақырыбы - ядролық технологиялар немесе ядролық материалдармен жұмыс істеу технологиялары (ЯМ), оларсыз екі өздігінен жүретін ядролық реакцияларды бастау және жалғастыру мүмкін емес, энергияның үлкен көлемінің бөлінуі мүмкін емес заттар кіреді. .
1. Ауыр изотоптар ядроларының бөлінуінің тізбекті реакциясы.
Мысалы, 235 U изотопты нейтрондар бөлгенде екі бөліну өнімі түзіледі, реакцияны жалғастыруға қабілетті 2–3 нейтрон және шамамен 200 МэВ жылу энергиясы бөлінеді:
235 U + n → PD1 + PD2 + (2–3)n + 200 МэВ.
Сондықтан ядролық материалдарға уран мен торий изотоптары (табиғи элементтерден), жасанды трансуран элементтерінің изотоптары (негізінен плутоний, сонымен қатар Np, Am, Cm, Bk Cf изотоптары) жатады. Бұған сондай-ақ торийдің нейтронды сәулеленуі арқылы алуға болатын уранның жасанды изотопы 233 U кіреді.
2. Жеңіл изотоптар ядроларының термоядролық синтез реакциясы.
Мысалы, дейтерий мен тритий әрекеттескенде гелий ядролары мен нейтрондары түзіліп, шамамен 21 МэВ жылу энергиясы бөлінеді:
D + T → 4 He + n + 21 МэВ.
Сондықтан ядролық изотоптарға сутегі изотоптары жатады: дейтерий және тритий. Табиғи сутекте 0,015% дейтерий бар. Тритий тез ыдырауына байланысты табиғи сутегіде табылмайды (жартылай ыдырау кезеңі T1/2 = 12,3 г). Ауыр су (D2 O) және литий де ядролық материалдар ретінде жіктеледі, өйткені литий изотопы 6 Li 6 Li(n,α )T реакциясында тритийді қарқынды өндіруге қабілетті. Жылулық нейтрондар үшін 6 Li реакциясының (n,α) қимасы 940 сарай. Табиғи литийдегі 6 Li мөлшері –
Осылайша, NM мыналарды қамтиды:
1) көзі ҰМ – уран және торий кендері, табиғи уран
Және торий, таусылған уран (құрамы төмендеген уран 235 U);
2) арнайы ядролық материалдар – байытылған уран (құрамы жоғары уран). 235 U), кез келген изотоптық құрамды плутоний және 233 U;
3) трансурандық элементтер (Np, Am, Cm, Bk, Cf);
4) ауыр су, дейтерий, тритий, литий.
Ядролық материалдардың алғашқы үш санаты ауыр ядролардың нейтрондармен бөліну реакциясына негізделген ядролық энергиямен, ал төртіншісі – жеңіл изотоптардың термоядролық реакциясымен байланысты. Осы реакция негізінде электр станцияларын құру әлі шешілмеген мәселе болғандықтан, курс алғашқы үш санаттағы ядролық материалдар негізіндегі технологияларға арналады.
Ядролық технологияларға ядролық материалдарды өндіру, оларды сақтау, пайдалану, тасымалдау, өңдеу, регенерацияланған ядролық материалдарды ықтимал қайта пайдалану немесе одан әрі пайдалану мүмкін болмаған жағдайда оларды кәдеге жарату технологиялары жатады.
Курста ядролық технологияларды ядролық материалдармен қауіпсіз өңдеу мәселелерімен байланыстыруға көп көңіл бөлінеді. Ядролық материалдарға қатысты «қауіпсіздік» термині радиациялық қауіпсіздікті, ядролық қауіпсіздікті және ядролық қарудың таралуына қатысты қауіпсіздікті қоса алғанда, кең мағынада қолданылуы мүмкін.
Радиациялық қауіпсіздік жағдайында иондаушы сәулеленудің барлық түрлерінің тікелей әсер етуінің зақымдаушы факторларынан қорғауды білдіреді.
астында ядролық қауіпсіздікқұрамында NM бар жүйенің критикалық күйінің алдын алу деп түсініледі, яғни. өздігінен жүретін тізбекті бөліну реакциясының пайда болуын болдырмау. Ядролық қауіпсіздікті бұзу ядролық жарылысқа, термиялық жарылысқа немесе, ең болмағанда, радиацияның өршуіне және персоналдың шамадан тыс әсер етуіне әкелуі мүмкін.
Ядролық материалдардың таралуына қатысты қауіпсіздік жағдайында,
ядролық жарылғыш құрылғыларды немесе радиологиялық қаруды жасау мақсатында ядролық материалдарды ұрлаудан қауіпсіздікті қамтамасыз ету қажет. Қазіргі уақытта МАГАТЭ жоғарыда аталған ядролық қауіпсіздікке сілтеме жасайтын «Ядролық қауіпсіздік» терминіне қарсы қауіпсіздіктің осы түріне сілтеме жасау үшін «ядролық қауіпсіздік» терминін пайдаланады.
Бұл курстың басты назары ядролық технологияларды сипаттауға және оларды ядролық технологиялардың ядролық еместігін қамтамасыз ету тұрғысынан талдауға аударылады.
ядролық материалдарды тарату, яғни. ядролық қауіпсіздік тұрғысынан. Ядролық материалдарды таратпауға кепілдік беруге болады, егер олармен жұмыс істеу кезінде ядролық материалдарды ұрлау және заңсыз мақсаттарда пайдалану соншалықты қиын және қауіпті болатындай жағдайлар жасалса, сондай-ақ мұндай әрекеттердің анықталу қаупі соншалықты жоғары болса. әлеуетті бұзушылар өз ниеттерінен бас тартуға мәжбүр болады.
Бұл ядролық технологиялар физикалық қорғаудың, ядролық материалдарды есепке алудың және бақылаудың осындай жүйесімен қамтамасыз етілуі керек дегенді білдіреді, осылайша:
а) ЯМ-ға жету және оларды ұрлау өте қиын болды; б) объект қызметкерлерінің аздаған ядролық материалды кез келген ұрлауы
тез әшкереленді, одан әрі ұрлық әрекеттері тоқтатылды;
в) ядролық материалдарды рұқсат етілген ұрлауды ұлттық немесе халықаралық инспекция органдары оңай анықтаған.
Сонымен, курстың негізгі тақырыбы – ядролық қаруды таратпау тұрғысынан ядролық технология.
Төменде келесі негізгі мәселелер талқыланады:
1. Ядролық отын циклі (NFC). Табиғи ядролық материалдарды өндіруден радиоактивті қалдықтарды (RAW) көмуге дейінгі ядролық отын циклінің негізгі кезеңдерін шолу.
2. Табиғи ядролық материалдарды алу және алғашқы өңдеу технологиялары.
3. Табиғи ядролық материалдар кен орындарындағы қорлар және оларды өндіру қарқыны.
4. Ядролық отынды өндіруге арналған ядролық материалды байыту технологиялары. Таратпау тұрғысынан байыту технологиялары.
5. Байыту технологияларының еңбек сыйымдылығын және энергия сыйымдылығын есептеу әдістемесі. Бөлу жұмыстары. Әртүрлі технологиялардағы бөлу операцияларының энергия сыйымдылығы.
6. Ядролық отынды, отын штангаларын және отын жинақтарын өндіру технологиялары.
7. Ядролық реакторларда ядролық материалдарды қолдану технологиялары. Қайта жүктеу операцияларының стратегиялары.
8. Атом электр станцияларында сәулеленген ядролық отынды (ЯҚҚ) уақытша сақтау және оны тасымалдау.
9. Пайдаланылған ядролық отынды химиялық өңдеу технологиялары. Ядролық материалдың таралуынан жоғары қорғанысы бар қайта өңдеу технологиялары.
10. Радиоактивті қалдықтарды өңдеу және көму технологиялары. Геологиялық түзілімдерде радиоактивті қалдықтарды сақтау қоймаларын құру жобалары.
1-тарау. ЯДРОЛЫҚ ОТЫН ТҮСІНІГІ
Ядролық отын – нейтрондармен әрекеттесу кезінде бөлінетін нуклидтері бар ядролық материал. Бөлінетін нуклидтер:
1) уран мен торийдің табиғи изотоптары;
2) плутонийдің жасанды изотоп тары 238 U);
3) трансурандық элементтердің изотоптары (Np, Am, Cm, Bk, Cf);
4) жасанды изотоп 233 U (торийдің нейтронды ұстау өнімі)
Әдетте, массалық саны жұп болатын уран, плутоний және торий изотоптары («жұп» изотоптары 238 U, 240 Pu, 242 Pu, 232 Th) бөлінетін болып табылады.
тек жоғары энергиялы нейтрондар (олар үшін бөліну реакциясының шегі шамамен 1,5 МэВ). Сонымен бірге, тақ массалық саны бар уран мен плутоний изотоптары («тақ» изотоптары 235 U, 239 Pu, 241 Pu, 233 U) кез келген энергияның нейтрондарымен, соның ішінде жылулық нейтрондармен ыдырайды. Сонымен қатар, нейтрон энергиясы неғұрлым төмен болса, тақ изотоптардың бөлінуіне арналған микросекциялар соғұрлым жоғары болады.
Бөліну кезінде шығарылатын нейтрондардың спектрі – жұп санды изотоптардың бөліну шегінен төмен жылдам баяулайтын жылдам нейтрондар спектрі (орташа энергиясы 2,1 МэВ). Бұл дегеніміз, тіпті изотоптардағы бөліну тізбегі реакциясына жету қиын, өйткені нейтрондардың аз ғана бөлігінің энергиясы осы изотоптардың бөліну шегінен жоғары болады. Сонымен қатар, тақ изотоптардағы тізбекті реакцияны сақтау үшін нейтрондардың бөлінуін жылу энергиясына дейін баяулату керек, бұл өте шынайы.
Құрамында тек табиғи бөлінетін изотоптары (235 U, 238 U, 232 Th) бар ядролық отын бастапқы деп аталады. Жасанды жолмен алынған (233 U, 239 Pu, 241 Pu) құрамында бөлінетін нуклидтері бар ядролық отын екіншілік деп аталады.
238 U және 232 Th изотоптары табиғи ядролық материалдар болып табылады, олар ядролық отын ретінде пайдалануға жарамсыз, өйткені олар тек жылдам нейтрондар арқылы бөлінеді. Бірақ бұл изотоптарды жасанды бөлінетін нуклидтер алу үшін пайдалануға болады
(233 U, 239 Pu), яғни. қайталама ядролық отынды көбейту үшін. Бұл нуклидтер көбінесе құнарлы изотоптар деп аталады.
Қазіргі кезеңде ядролық энергия үш изотоптан тұратын табиғи уранға негізделген:
1) 238 U; мазмұны – 99,2831%; жартылай шығарылу кезеңі T1/2 =
4,5 10 9 жас;
2) 235 U; мазмұны – 0,7115%; жартылай шығарылу кезеңі T1/2 = 7,1 108 жыл;
3) 234 U; мазмұны – 0,0054%; Жартылай шығарылу кезеңі T1/2 = 2,5 105 жыл.
Айтпақшы, Жердің жасы (шамамен 6 миллиард жыл) жартылай ыдырау кезеңімен салыстыруға болады 238 U.
Бір қызығы, 234 U 238 U бір α ыдырауының және аралық изотоптардың екі β ыдырауының туындысы. Бұл изотоптық ауысулар тізбегін келесі түрде жазуға болады:
238 U(α)234 Th(β,T1/2 =24 күн)234 Па(β,T1/2 = 6,7 сағ)234 U.
Уранның барлық изотоптары радиоактивті, энергиясы 4,5–4,8 МэВ α бөлшектерін шығарады, сонымен қатар нейтрондардың эмиссиясымен өздігінен ыдырауы мүмкін (мысалы, 1 кг 238 У-мен 13 н/с).
235 U изотопы жылдам нейтрондардың артық мөлшерін түзе отырып, кез келген энергияның нейтрондарын (соның ішінде жылулық нейтрондарды) бөлісе алатын жалғыз табиғи ядролық материал болып табылады. Дәл осы артық нейтрондардың арқасында бөліну тізбегі реакциясы мүмкін болады. Бірақ табиғи уранда 235 U изотопы тек 0,71% деңгейінде болады. Қазіргі уақытта жұмыс істейтін қуатты реакторлардың көпшілігі 2-5% дейін 235 U изотопымен байытылған уранда жұмыс істейді. Жылдам реакторлар 15-25% байытылған уранды пайдаланады. Зерттеу реакторлары көбінесе орташа және жоғары байытылған уранды пайдаланады (90%-ға дейін). Қазіргі уақытта МАГАТЭ мүше елдерге зерттеу реакторларын біртіндеп 20% байытылған отынға айналдыруды ұсынады. 20%-ға дейін байытылған уранның сыни массасы 830 кг құрайды, ал мұндай көлемдегі уранды зерттеу реакторларынан ұрлау іс жүзінде мүмкін емес.
Байытылған уран – табиғи урандағы концентрациясынан жоғары мөлшерде 235 U құрайтын уран. Уран бөлінеді:
1) төмен байытылған – X 5 < 5%;
2) байытылған орта – X 5-тен 20%-ға дейін;
3) жоғары байытылған – X 5 20-дан 90%-ға дейін;
4) аса байытылған (қару дәрежесі) – X 5 > 90%.
Байытылған уранды өндіру кезінде таусылған уран жанама өнім ретінде түзіледі, яғни. құрамы 235 U табиғи деңгейден төмен уран. Қазіргі заманғы байыту технологиялары құрамында әдетте 0,2–0,3% деңгейінде болатын 235 U уранның таусылғанын қалыптастырумен қатар жүреді.
Табиғи уранның 235U (0,71%) мөлшері геологиялық уақыт шкалаларын қарастырған кезде әрдайым осылай бола бермейді. 235 U жартылай шығарылу кезеңі 238 U (4,5 109 жылмен салыстырғанда 0,7 109 жыл) салыстырғанда шамамен 6 есе қысқа. Сондықтан бұрын табиғи уранды байыту 0,71%-дан жоғары болатын. 1973 жылы Оклодағы (Габон) уран кенішінде 235 U, небәрі 0,44% құрайтын нормадан тыс төмен уран табылды. Бұрын 235 U мазмұнының стандартты мәннен 0,71% ауытқуы еш жерде байқалмаған. Есептеу зерттеулері шамамен 1,8 миллиард жыл бұрын табиғи уранды байыту шамамен 3% болған кезде, жеңіл су, ыдырау тізбегі реакциясы немесе табиғи ядролық реактор сияқты модератордың қатысуымен уран кені мен құрамында пайда болғанын көрсетті. шамамен 600 мың жыл бойы сақталды.Окло», нәтижесінде 235 У жанып кетті.Есептеу бойынша «Оклоның» орташа жылу қуаты 25 кВт, нейтрондық ағыны 4108 н/см2 с болды. 600 мың жылдан астам Оклоның жалпы энергия өндіруі жылына 15 ГВт құрады, бұл LNPP-тің 2,5 жылдағы энергия өндірісіне тең.
Табиғи уранның негізгі изотопы, 238 U, нейтрондарды басып алған кезде, екі рет β ыдырауынан кейін екінші реттік ядролық отынға, 239 Pu изотопына айналады:
238 U(n,γ)239 U(β,Т1/2 =23,5’)239 Np(β,Т1/2 =2,3 күн)239 Пу.
233 U изотопының жинақталуы табиғи торийді нейтрондармен сәулелендіру кезінде де болады. Нейтрондарды ұстағанда, екі β ыдырауынан кейін 232 Th 233 U-ға айналады:
232 Th(n,γ)233 Th(β,T1/2 =23,3’)233 Па(β,T1/2 =27,4 күн)233 U.
Бірақ бұл түрлендірулерді ядролық реакторда жүзеге асыру үшін бастапқы ядролық отын сонда орналасуы керек, яғни. 235 U изотопы, құнарлы изотоптармен нейтрондарды ұстау реакцияларында екінші реттік ядролық отынды алу үшін пайдаланылуы мүмкін артық нейтрондардың генерациясымен жүретін өздігінен жүретін бөліну тізбекті реакциясын бастауға қабілетті. Жылу энергетикалық реакторлардың отынында 238 U (95–97%) құнарлы изотоптың көп мөлшерінің болуы ядролық отынды ішінара өндіруге мүмкіндік береді.
Ядролық отынның келесі түрлері қолданылады:
1) таза металдар, металл қорытпалары, металаралық қосылыстар;
2) керамика (оксидтер, карбидтер, нитридтер);
3) металл керамика(металл отынының кермет бөлшектері керамикалық матрицада дисперсті болады);
4) дисперсті отын (қорғаныс қабықшасындағы отынның микробөлшектері инертті түрде дисперсті, мысалы графит, матрица).
Ядролық реактордағы отынның негізгі құрылымдық формасы отын элементі (отын элементі) болып табылады. Ол отын және асыл тұқымды ядролық материалдардан тұратын белсенді бөліктен және сыртқы герметикалық қабықтан тұрады. Әдетте, қабық металдан жасалған (тот баспайтын болаттар, цирконий қорытпалары), ал HTGR отынның сфералық шыбықтарында жанармай микробөлшектері кремний карбиді және пиролитикалық көміртектің қабаттарымен қапталған.
бекітілген отын штангалары: диаметрі 5-10 мм, ұзындығы 2,5-6 м, т.б. с/т 500. Реактордағы жанармай штангаларының типтік саны: VVER-440 құрамында шамамен 44 000 жанармай штангалары, VVER-1000 - 48 000 жанармай өзектері, RBMK-1000 - 61 000 жанармай өзектері бар. Жанармай өзектері отын жинақтарына (FA) біріктірілген: бір FA-да бірнеше бөліктен бірнеше жүздеген жанармай штангаларына дейін. Жанармай жинақтарында жанармай шыбықтары қатаң аралықта орналасады, жанармай өзектерінен жылуды сенімді түрде алу және олардың материалдарының термиялық кеңеюін өтеу үшін жағдайлар жасалады.
Жүктелуде...
