Имея довольно простой исходный состав, топливо в результате ядерных превращений в реакторе становится носителем элементов едва ли не всей периодической системы Д.И. Менделеева. Накопление тех или иных нуклидов зависит как от исходных топливных композиций (природный уран, уран с различным обогащением по изотопу 235, уран-плутониевое топливо), так и от спектра нейтронов (тепловые и быстрые), зоны реактора, глубины выгорания (энерговыработки) топлива, продолжительности выдержки облученного топлива после выгрузки из реактора и других факторов. Табл. В.3.5 дает представление о составе серийного облученного (UO2) топлива ВВЭР-1000 с начальным обогащением 4,4 % по урану-235, удельной энерговыработкой 40 ГВт-сут/т и выдержкой после выгрузки 3 года. Активность топлива составляет 4,1-1016 Бк/т урана, тепловыделение примерно 4  кВт/т урана.

Приобретаемая топливом чрезвычайно высокая активность быстро спадает в первые месяцы после выгрузки вследствие распада короткоживущих нуклидов, но и через 3 года выдержки топливо характеризуется высокой радиационной, ядерной опасностью и токсичностью, а остаточное тепловыделение требует постоянного отвода теплоты. Проблемными являются проявляющиеся в ТВЭЛах, кассетах дефекты: искривления; механические повреждения из-за возникающих в конструкционных материалах напряжений; коррозионное растрескивание деталей ТВС; газовые неплотности различной степени. Эти проблемы находятся в поле внимания конструкторов и технологов, постоянно работающих над снижением вероятности отказов при увеличении реакторной кампании, повышении глубины выгорания. Достигнутые на конец 90-х гг. показатели работоспособности созданных в России конструкций ТВЭЛов уже находятся на весьма высоком уровне: число отказов не превышает 10-3%.

В периодической печати, массовой (а иногда и в технической) литературе облученное ядерное топливо часто называют отходами. Одной из специфических особенностей ЯЭ является то, что отработавшее на АЭС топливо никак не может быть отнесено к категории отходов.

Ядерная техника

Ядерная техника

Выгружаемое из реакторов топливо в условиях постоянно функционирующей и развивающейся ядерной энергетики - это связующее звено с последующими циклами получения ядерной энергии. В облученном топливе остается не полностью израсходованный уран-235, образуются новые эффективные энергоносители (прежде всего, нечетные изотопы плутония, а также америция и других тяжелых элементов). Свою ценность сохраняет основной компонент - уран-238 как сырьевой материал для синтеза плутония. Давно подтвердили практическую полезность в качестве изотопных источников тока и теплоты стронций-90 и цезий-137. Нептуний-237 и америций-241 могут служить исходными материалами для ядерного синтеза плутония-238, эффективного изотопного источника энергии для компактных энергетических установок на космических объектах. Технеций-99 представляет практический интерес для защиты от коррозии морских кораблей и других объектов. Радиоизотопы находят широкое применение в медицине, технике, науке. Не представляется иллюзорным выделение и использование синтетических благородных металлов, известных своей потребительской ценностью.

Еще далеко не в полной степени осознаны все возможности, пути полезного использования облученного ядерного топлива, которое является «кладовой» благодаря широкому спектру присутствующих в нем радиоактивных и стабильных элементов.



ПОДЕЛИСЬ!