Национальный исследовательский Томский политехнический университет Кафедра химической технологии редких, рассеянных и радиоактивных элементов Составитель: Р. Крайденко

Атомная промышленность (атомная отрасль) – это совокупность..? НЕТ официального определения, но в РФ есть День работника атомной промышленности – 28 сентября. Ядерная (атомная) энергетика – это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии. Область науки и техники, разрабатывающая методы и средства преобразования ядерной энергии в электрическую и тепловую (СЭС). Ядерный оружейный комплекс (ЯОК) – это комплекс..? Ядерное оружие (устар. атомное оружие) – совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления (СЭС). Атомный флот – это совокупность гражданских судов и военных кораблей различного назначения, имеющих в качестве главного источника энергии ядерные силовые установки (СЭС). Атомная электростанция (АЭС) – это ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом) (ОПБ-88/97). АЭС – это электростанция на которой ядерная (атомная) энергия преобразуется в электрическую (Советский энциклопедический словарь). Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Структура атомной отрасли. Госкорпорация «Росатом» Ядерный энергетический комплекс. Ядерный оружейный комплекс. Прикладная и фундаментальная наука. Ядерная и радиационная безопасность. Атомный ледокольный флот. Ядерный энергетический комплекс: Добыча урана. Обогащение урана. Производство ядерного топлива. Проектирование, инжиниринг, строительство АЭС. Производство энергии на АЭС. Ядерное и энергетическое машиностроение. Сервис и обслуживание оборудования АЭС. Данные сайта Госкорпорации «Росатом» Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Атомная промышленность имеет четыре направления: а) энергетическое. б) военное (ЯОК Госкорпорации «Росатом») – обеспечивает реализацию РФ политики ядерного сдерживания, осуществляя свою деятельность совместно с предприятиями оборонно-промышленного комплекса России. в) транспортное. г) медицинское. Энергетическое включает: добычу урана; обогащению урана; производство ядерного топлива; производство электроэнергии; переработка отработавшего (облученного) ядерного топлива (ОЯТ); захоронение радиоактивных отходов (РАО); ядерное и энергетическое машиностроение; проектирование, инжиниринг и строительство АЭС; сервис и обслуживание АЭС. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Энергетические ресурсы Первичные Вторичные ВозобновляемыеНевозобновляемые -гидроэнергетические ресурсы, -энергия ветра и волн, -солнечная радиация, -биомасса, -геотермальная энергия Ядерно-топливные ресурсы Углеводородные ресурсы: -ископаемые угли, -нефть, -газ Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Преимущества 1. Высокая теплотворность на единицу топлива (в 50 млн. раз больше угля ) 2. Наукоемкость??? 3. Самовоспроизводимость 4. Практическая неисчерпаемость запасов 5. Отсутствие выбросов СО2 Преимущества 1. Высокая теплотворность на единицу топлива (в 50 млн. раз больше угля ) 2. Наукоемкость??? 3. Самовоспроизводимость 4. Практическая неисчерпаемость запасов 5. Отсутствие выбросов СО2 Недостатки 1.Необходимость переработки ОЯТ 2.Необходимость высокой степени контроля за ЯМ Недостатки 1.Необходимость переработки ОЯТ 2.Необходимость высокой степени контроля за ЯМ Ядерное топливо (Nuclear fuel) материал, содержащий делящиеся нуклиды, который, будучи помещенным в ядерный реактор, позволяет осуществить цепную ядерную реакцию. Отличается очень высокой энергоёмкостью (при полном делении 1 кг U-235 высвобождается энергия равная Дж, в то время как при сгорании 1 кг органического топлива выделяется энергия порядка (35) Дж в зависимости от вида топлива). Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Ядерная технология совокупность технологий, в которых используются ядерные реакции, например деление ядер и ядерный синтез. Наиболее известные ядерные технологии: Ядерная энергетика, Ядерная медицина, Ядерное оружие.ядерные реакцииделение ядерядерный синтезЯдерная энергетикаЯдерная медицинаЯдерное оружие Я́дерная фи́зика раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции).физикиатомных ядерядерные реакции Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Схема ядерно-топливного цикла с оборотом регенерированного урана 92 U 238 (n, σ)= 92 U β = 93 Np β = 94 Pu Th 232 (n, σ) = 90 Th β = 91 Pa β = 92 U U первичное ядерное топливо, 92 U 233 и 94 Pu 239 – вторичное ядерное топливо. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

ТВЭЛ (Fuel element) тепловыделяющий элемент. Главный конструкционный элемент активной зоны гетерогенного реактора, в виде которого в него загружается топливо. В твэлах происходит деление тяжелых ядер U-235, Pu-239 или U-233, сопровождающееся выделением энергии и от них происходит передача тепловой энергии теплоносителю. Твэлы состоят из топливного сердечника, оболочки и концевых деталей. Тип твэла определяется типом и назначением реактора, параметрами теплоносителя. Твэл должен обеспечить надежный отвод тепла от топлива к теплоносителю. ТВС (Fuel assembly) тепловыделяющая сборка. Для загрузки в реактор стержневые твэлы собирают в пучки, при этом обеспечивается их параллельность и определенный зазор с помощью дистанционирующих решеток. В зависимости от типа реактора и конструкции активной зоны реактора пучки твэлов могут быть заключены в кожух, образующий тракт теплоносителя в пределах активной зоны реактора, или устанавливаться в реактор без кожуха. ПД – Продукты деления (Fission products) нуклиды, образующиеся как в результате ядерного деления, так и в результате радиоактивного распада нуклидов, образовавшихся при ядерном делении. АБ – атомная бомба. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

92 U 235 (n, σ) = А + В + (2÷3)n МэВ 1 эВ = 1,6 · Дж 1 МэВ = 10 6 эВ = 1,6 · Дж Схема деления ядра U 235 в результате взаимодействия с нейтроном Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Принципиальная схема атомной электростанции Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Изотоп Вид излучения Энергия излучения, МэВ Период полураспада Т 1/2, лет Содержание в природной смеси, % U 234 4,76 2, ,006 U 235 4,52 7, ,714 U 238 4,214, ,28 Содержание урана-235 в ядерном топливе от 2 до 5 % Состав природного урана Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Компания Производительная емкость (тонн UF 6 ) Cameco, Порт Хоп, Канада12,500 Cameco, Спрингфилд, Великобритания 6000 Comurhex (Areva)Пьереллате, Франция 14,500 Converdyn, Метрополис, США15,000 CNNC, Ланжоу, Китай3000 IPEN, Бразилия90 Всего 76,090 Конверсия Доклад WNA 2009г * используемая мощность 12,000 to 18,000 тоннU/год Добыча Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

СтранаКомпания\завод Франция Areva, Georges Besse I & II 10,800*7000 Германия- Голандия- Великобритан ия Urenco: Gronau, Germanu; Almelo, Netherlands; Capenhurst, UK. 11,000 (12,200 на конец 2009) 12,200 ЯпонияJNFL, Rokkaasho СШАUSEC, Paducah & Piketon11,300*3800 СШАUrenco, New Mexico05900 СШАAreva, Idaho Falls0>1000 США (GLE)Полное лазерное обогащение Россия ТВЭЛ:Ангарск,Новоураль ск,Зеленогорск, Северск 25,00033,000 КитайCNNC, Hanzhun & Lanzhou Пакистан, Бразилия, Иран различные Суммарная мощность в тонн ЕРР 59,65069,000 Потребности (согласно данным WNA) 47,60055,400 Источник, WNA Market Report 2009 * Получено с использованием газо- диффузионного принципа разделения Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

ЕРР (единица работы разделения) – энергия, которую нужно затратить для превращения стандартного природного урана в килограмм стандартного энергетического (низкообогащенного) урана при стандартных условиях. Стоимость 1 ЕРР в мире колеблется от 70 до 120 долларов. Термодинамические свойства UF 6 почти не зависят от изотопа урана, работа разделительного элемента будет происходить одинаково, какую бы концентрацию изотопной смеси мы не подавали на его вход. Это позволяет сформулировать условное понятие работы разделения, которое можно использовать для количественного сопоставления усилий, или времени работы, требующейся для проведения одной операции обогащения по сравнению с другой операцией, имеющей совсем другие начальные и конечные параметры, если мы располагаем одним и тем же оборудованием. Работа разделения математически формулируется через разность специально определённых разделительных потенциалов сырья, отбора и отвала. Понятие работы разделения позволяет сравнивать трудоёмкость различных разделительных задач. Например для получения одного килограмма урана, обогащенного до 4 % при отвале 0,26 % нужно затратить 8,29 кг природного урана и 5,7 ЕРР. Для получения того же килограмма 4 % урана при концентрации отвала 0,1 % нужно затратить 6,38 кг природного урана, но уже 8,95 ЕРР. Получение высокообогащённого урана требует существенно больших затрат. Например, получение одного килограмма урана с обогащением 90 % при отвале 0,26 % требует 199 кг сырья и 204,7 ЕРР, а та же операция при отвале 0,1 % требует 147 кг сырья и 292,7 ЕРР. Однако отметим, что в расчёте на переработку заданного количества сырья – природного урана, затраты работы разделения концентрируются вблизи невысоких обогащений. Из приведённых цифр следует, что на один килограмм сырья, превращаемого в 4 % уран, затрачивается 1,4 ЕРР, а при его обогащении до 90 % – 2 ЕРР, то есть ненамного больше. Мощность разделения характеризует способность отдельного устройства, или каскада, или завода, проделать заданный объём работы разделения в течение года. Поэтому мощность разделения обозначают ЕРР/год. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

1. Увеличение объемов радиохимической переработки ОЯТ 2. Переход на замкнутые ЯТЦ 3. Развитие добычи альтернативных ядерно-топливных ресурсов (торий) 4. Развитие традиционных и внедрение перспективных методов изотопного разделения Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Госкорпорация «Росатом» сегодня это: 16 % производства электрической энергии в России, 8 % мировой добычи урана, 40% мирового рынка услуг по обогащению урана, 17 % мирового рынка ядерного топлива для АЭС, 16 % мирового рынка строительства атомных станций. Основные запасы урана АктивыДоляЗапасы, тРесурсы Р1, тВсего МСБ,т ОАО «ППГХО» 100% ЗАО «Далур» 100% ОАО «Хиагда» 100% ЗАО «Эльконский ГМК» 100% ЗАО «Оловская ГХК» 100% ЗАО «УДК Горное» 100% ЗАО «Лунное»100% Итого Россия АО СП «Заречное»50% АО СП «Акбастау»50% Итого Казахстан Участие в Uranium One Inc Итого АРМЗ Источник, Отчет АРМЗ 2010 г. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

1. Поиск новых и разработка перспективных месторождений «Хиагда» в Бурятии и «Лунное» в Якутии. 2. Переход от подкритической центрифуги к надкритической. 3. Развитие предприятий конверсионного, разделительного и топливного производства, а также строительство новых. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Ядерный топливный цикл - это вся последовательность повторяющихся производственных процессов, начиная от добычи топлива (включая производство электроэнергии) и кончая удалением радиоактивных отходов Сегодня в большинстве стран используется открытый ядерный топливный цикл. В отличие от него, замкнутый цикл вместо транспортирования к месту утилизации предполагает транспортирование облученных ТВС на радиохимические заводы, где происходит извлечение невыгоревшего урана. Годный для повторного использования уран составляет более 95% от его первоначальной массы. Затем он проходит те же стадии обработки, что и добытый в рудниках Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Урановый топливный цикл делящимся материалом служит 235 U, а фертильным материалом (воспроизводящим) U. Урановое горючее изготавливают из: 1.природного урана(0,72 % 235 U) 2.низкообогащенного урана (1-5 % 235 U) 3.высокообогащенного урана (до 93 % 235 U) Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Уран-плутониевый топливный цикл Горючее для этого цикла состоит из природного или обедненного (0,2-0,3 % урана-235) урана с добавкой плутония- 239 в количестве, эквивалентном соответствующему обогащению по урану-235 Уран-ториевый топливный цикл Делящийся материал – уран-235 или уран-233, фертильный – Торий-232. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

1.Производство чистых соединений урана (U 3 O 8 ); 2. Получение ядерного топлива; 3. Компания в атомном реакторе (синтез плутония); 4. Радиохимическая переработка облученного ядерного топлива (ОЯТ). 92 U 238 (n, σ)= 92 U β = 93 Np β = 94 Pu 239 Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

1.Производство чистых соединений урана (U 3 O 8 ); 2. Получение ядерного топлива; 3. Компания в атомном реакторе (синтез плутония); 4. Радиохимическая переработка облученного ядерного топлива (ОЯТ); 5.Переработка плутония; 6.Производство гексафторида урана; 7.Разделение изотопов урана. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

1.Производство чистых соединений урана (U 3 O 8 ); 2. Получение ядерного топлива; 3. Компания в атомном реакторе (синтез плутония); 4. Радиохимическая переработка облученного ядерного топлива (ОЯТ); 5.Переработка плутония; 6.Производство гексафторида урана; 7.Разделение изотопов урана. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Крупнейшая в мире АЭС это Kashiwazaki Kariva (Япония) мощностью 8200 МВт (7 реакторов типа BWR установленной мощностью МВт). Самая крупная в Европе – это Запорожская АЭС (Украина) мощностью 6000 МВт (6 реакторов ВВЭР-1000). В России наибольшую мощность имеют Балаковская, Ленинградская, Калининская и Курская АЭС (по 4 реактора мощностью 1000 МВт каждый. Источник: МАГАТЭ, по состоянию на СтранаКоличест во ЯР США104 Франция58 Япония54 Россия32 Корея20 Индия19 Великобри тания 19 Канада18 СтранаКоличе ство ЯР Германия17 Украина15 Китай11 Швеция10 Испания8 Бельгия7 Чехия6 Швейцария5 СтранаКоличе ство ЯР Финляндия4 Венгрия4 Словакия4 Аргентина2 Бразилия2 Болгария2 Мексика2 Пакистан2 СтранаКоличе ство ЯР Румыния2 ЮАР2 Армения1 Нидерланды1 Словения1 Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Аналитический отдел WNA предполагает, что новые атомные станции на территории США начнут вводиться в эксплуатацию примерно в 2015 г. К 2030 г.прогнозируется прирост мощности примерно на 4 ГВт (или на 4 станции класса PWR-1000) в год. Суммарная мощность всех атомных станций США к 2030 г. предположительно увеличится почти до 140 ГВт, что на 40% больше, чем в 2005 г. Рост спроса в Китае на период до 2030 г. составит примерно 10% в год благодаря активному государственному лоббированию расширения использования атомной энергии. К 2030 г. Китай приблизится к нынешнему показателю суммарной мощности атомных станций США, достигнув 85 ГВт. Источник, Аналитический отчет Exxon Mobile 2009 г. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

1. Переход на реакторы 3 поколения типа EPR, ABWR. 2. Развитие мер безопасности энергетических реакторов. 3. Конструкционное совершенствование узлов реакторов. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Топливный потенциал развития атомной энергетики на быстрых реакторах Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

В настоящее время в России на 10 действующих АЭС эксплуатируется 31 энергоблок общей мощностью МВт(23,2 ГВТ), 15 реакторов водо-водяных под давлением 9 ВВЭР- 1000, 6 ВВЭР-440; 15 канальных кипящих реакторов 11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6; 1 реактор на быстрых нейтронах БН-600. Источник, Отчет Корпорации РосАтом 2010г. ПоказателиЕдиницы измерения % к 2008 Выработка электроэнергии на АЭС в РФ млрд кВт*ч Коэффициент использования установленной мощности АЭС % Количество вводимых энергоблоков АЭС в РФ(физический пуск) единиц01- Количество строящихся единиц Количество строящихся энергоблоков АЭС зарубежом единиц55100 Объем добычи уранатонн Сырьевая база уранаТыс.тонн Количество тепловыделяющих сборок единиц Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

На 2009 год в РФ госкорпорацией Росатом строится 9 энергоблоков: 5 – ВВЭР-1000, 2 – ВВЭР-1200, 1 – БН-800, 1 – КЛТ40С(плавучая АЭС). Тенденции развития: 1)Останов, демонтаж и утилизация реакторов класса РБМК. 2)Переход на реакторы класса ВВЭР с мощностью 1200МВт. 3) Увеличение доли атомной энергетики до 25-30% в общем балансе страны. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Энергетическая политика России, основывается на следующих основных принципах энергетической безопасности : 1. Принцип независимости от исчерпаемого ресурса: энергетика не должна чрезмерно зависеть от какого-либо одного невозобновляемого топливного ресурса, т.е. доля газа в топливно-энергетическом балансе должна снижаться за счёт ядерного топлива. 2. Принцип постепенного роста доли возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом балансе страны: энергетика должна постепенно освобождаться от естественной неопределённости, связанной с разведкой и добычей ископаемого топливного сырья, т.е. ископаемое топливо необходимо заместить на неисчерпаемые источники энергии, например, на такой антропогенно-возобновляемый источник, как ядерное топливо быстрых реакторов. 3. Принцип экологической приемлемости энергетики: развитие ТЭК не должно сопровождаться увеличением его воздействия на окружающую среду, в частности, рост электрогенерирующих мощностей должен обеспечиваться в основном ядерными энергоблоками и возобновляемыми источниками энергии. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

4. Принцип экономии органического сырья: использование органического топлива в электроэнергетике не должно приводить к истощению запасов органического сырья для химической промышленности и транспорта, т.е. необходим постепенный переход к крупномасштабной атомной энергетике с замещением ТЭС на АЭС с естественной безопасностью. 5. Принцип систематического уменьшения доли сырья в экспорте топливных ресурсов: экспорт топливных ресурсов не должен сводиться к перекачиванию относительно дешёвого ископаемого сырья за рубеж, т.е. необходимо постоянно увеличивать в экспорте долю продуктов, получаемых из топливного сырья, в т.ч. таких высокотехнологичных продуктов, как моторное и ядерное топливо. 6. Принцип самофинансирования простого воспроизводства: модернизация и обновление энергетического оборудования должны проводиться за счёт собственных средств энергетики, т.е. ценовая и налоговая политика государства в энергетике должна обеспечивать условия для самофинансирования простого воспроизводства всех отраслей ТЭК. 7. Принцип экспортного финансирования замещения газа: часть увеличения экспортной выручки от продажи газа за счёт замещения его внутреннего потребления другим топливом должна идти на развитие энерготехнологии, основанной на этом топливе, т.е. рост атомной энергетики угольных ТЭС, замещающих газовые ТЭС, должен частично финансироваться за счёт экспорта газа. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

8. Принцип госрегулирования рыночного реформирования энергетики: рыночное реформирование в энергетике должно сопровождаться действенным госрегулированием, т.е. возврат к директивным методам управления энергетикой не допустим, но необходимо государственное регулирование рыночных взаимоотношений в целях формирования эффективного энергетического рынка. 9. Принцип соответствия законодательной базы России её стратегическим интересам: законы не должны препятствовать выходу национальных предприятий ТЭКа на мировые рынки высокотехнологичных и наукоёмких товаров и услуг; необходимо снять законодательные ограничения на высокодоходные экспортные услуги по переработке и хранению облучённого ядерного топлива. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Ядерная энергетика обеспечивает в США 20% национального производства электроэнергии, уступая лишь угольным ТЭЦ (в мире этот показатель составляет 17%). В настоящий момент в США находится в эксплуатации 104 блока, общей мощностью 100,3 Гвт, размещенных на 65 площадках: 69 реакторов PWR и 35 реакторов BWR. Фактически, лицензии на эксплуатацию всех этих реакторов будут продлены на 20 лет с целью удовлетворения потребностей в энергии. Год Производство электроэнергии на АЭС ТВт*час КИУМ % Мощность АЭС ГВт*ч ,778, ,285,397, ,988,197, ,889,498, ,398, ,887,999, ,590,199, , ,289,6100, ,591,8100,3 Источник, журнал Атомная Энергия 2007, 3 Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Атомная энергетика Франции занимает стратегическое положение в энергообеспечении страны. В этой стране работает 59 атомных реакторов, которые обеспечивают 78% производства электроэнергии. Согласно данным за октябрь 2009 года, средний КИУМ на французских АЭС составил 65,93%. Эта величина складывается из следующих составляющих: 13 блоков весь месяц были остановлены; 4 блока имели КИУМ ниже 50%; в то же время, 30 блоков имели КИУМ выше 90%. Источник, WNA Market Report Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Швеция На всех 4-х атомных станциях Швеции - 12 реакторов, 7 из них принадлежат концерну VATTENFALL. Суммарная электрическая мощность АЭС Швеции составляет 10,3 ГВт Финляндия В Финляндии работают две АЭС, каждая из которых имеет по два реактора(ВВЭР- 440 и BWR). Суммарная электрическая мощность АЭС Финляндии составляет 2.7 ГВт -25 % от суммарного потребления Источник, WNA Market Report Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Вклад ядерной энергии Индии млрд кВтч Суммарная мощность АЭС составляет 3.7 ГВт при мощности всей электросети 110 ГВт Индия планирует довести долю АЭС в выработске электроэнергии к 25% к 2050, ожидается что к этому времени станет необходимым уровень базовой мощности 1094 ГВт РеакторШтатТипМВт каждыйДата запуска Tarapur 1 & 2MaharashtraBWR Kaiga 1 & 2KarnatakaPHWR Kaiga 3KarnatakaPHWR Kakrapar 1 & 2 GujaratPHWR Kalpakkam 1 & 2 (MAPS) Tamil NaduPHWR Narora 1 & 2Uttar PradeshPHWR Rajasthan 1RajasthanPHWR Rajasthan 2RajasthanPHWR Rajasthan 3 & 4 RajasthanPHWR Rajasthan 5 & 6 RajasthanPHWR202 Фев\Апрель 2010 Tarapur 3 & 4MaharashtraPHWR , 05 Всего(19) 4,183 ГВт Источник, WNA Market Report Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

РеакторПровинция Произодит ельность МВт(кажд ый) ТипКомпания Дата запуска Daya Bay 1&2 Guangdong944 МВтPWRCGNPC1994 Qinshan Phase I Zhejiang279 МВт PWR (CNP-300) CNNCApril 1994 Qinshan Phase II, 1-3 Zhejiang610 МВт PWR (CNP-600) CNNC 2002, 2004, 2010 Qinshan Phase III, 1&2 Zhejiang665 МВт PHWR (Candu 6) CNNC2002, 2003 Ling Ao Phase I, 1&2 Guangdong935 МВтPWRCGNPC2002, 2003 Tianwan 1&2 Jiangsu1000 МВт PWR (VVER- 1000) CNNC2007 Ling Ao Phase II, 1 Guangdong1037 МВт PWR (CPR- 1000) CGNPCSept 2010 Всего: 13 10,234 ГВт Источник, WNA Market Report Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

В настоящее время около 30% электроэнергии страны обеспечивается за счёт 53 реакторов, а к 2017 г. этот показатель, как ожидается, возрастёт по меньшей мере до 40%. Япония вынуждена обеспечивать около 80% своих потребностей в энергии за счёт импорта. Сегодня у Японии имеется полный топливный цикл, включая обогащение и переработку ОЯТ В планах имеется увеличение в 2011 г. этого объёма до 37%, а к 2017 г. – до 41%. Работая мощность АЭС Японии составляет 47,361 ГВт (при максимальной мощности 49,405 ГВт) Источник, WNA Market Report Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Водород может заменить нефть и природный газ во многих областях применения на транспорте, в энергетике и промышленности. Водород хороший энергоноситель: он имеет более высокое содержание энергии на единицу массы (120,7 ГДж/т), чем любое органическое топливо. Его можно использовать для транспортировки и аккумуляции энергии. Природное топливо, метан,уголь древесина Нефтепродукты, техногенные горючие газы Нефтепродукты, техногенные горючие газы Отходы СХ производ ста Биомасса Промышленн ые и бытовые отходы Метанол Биогаз Конверсия или газификация Плазменный пиролиз Синтез газ(смесь Н2 и СО) Электрохимическая очистка Каталитическая очистка Чистка на Pd мембранах Плазмохи мия H2S Электролиз Вода Электроэнергия H2 Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Затраты на первую стадию (добыча-конверсия-обогащение-производство ТВЭЛ\ТВС) составляют до 60 % от всей себестоимости электроэнергии произведенной на АЭС. Стадия технологического цикла Производительная мощность Капитало вложения, млн.долл Срок строительства, годы Добыча урана2000 т U 3 O 8 /год17505 Производство UF6 Разделение изотопов газодиффузионное центробежное Производство ТВЭЛ Строительство АЭС Переработка ОЯТ 5000 т U/год 9 млн кг.ЕРР/год 1 млн кг.ЕРР/год 500 т. U/год 1000Мвт (эл.) 1000 т U/год Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Всего можно разделить ядерное топливо на категории: Полученное из природного сырья(коммерческий уран, торий) Наработанное в процессе хозяйственной деятельности АЭС (плутоний, обедненный уран) Топливо смешанного состава (МОХ топливо) Источник, WNA Market Report Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Согласно экономическим данным за период с 2003 по 2009 год стоимость коммерческого урана на рынке возросла более чем в 6 раз с 20$ за кг закиси-окиси до $ за кг. Это связано с уменьшением добычи урана в период 90х годов. Тем самым все более рентабельным становится переработка-регенерация ОЯТ, а также доэкстракции урана из уже добытых хвостов. Источник, WNA Market Report Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Как и всякий четно-четный изотоп (четное число протонов и нейтронов), торий-232 не способен делиться тепловыми нейтронами. Но под действием тех же нейтронов с торием происходит следующее превращение : 90 Th 232 +(n, σ)- 90 Th Pa U 233 U 233 в свою очередь- ядерное горючее, поддерживающее цепное деление и имеющее некоторое преимущество: при делении его ядер выделяется больше нейтронов. Каждый нейтрон, поглощенный ядром плутония-239 или урана- 235, дает новых нейтронов, а уран Современные данные о мировых промышленных запасах тория-232 (в тыс. тонн)(без учета РФ): Австралия – 300,0 Индия – 290,0 Норвегия – 170,0 США – 160,0 Канада – 100,0 Бразилия – 16,0 Южная Африка – 35,0 Прочие страны – 95,0 ВСЕГО – 1200,0 тыс. т Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

МОКС-топливо - ядерное металлооксидное топливо, представляющее собой спечённые керамические таблетки из смеси диоксида урана и диоксида плутония. В арсеналах Департамента ядерных боеприпасов находится около 230 тонн плутония, из них 140 тонн могут рассматриваться, как избыточные по сравнению с военными потребностями Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Согласно данным Европейской Комиссии по энергетике данными: 1. 1 киловатт-час ядерной и гидроэнергии обходится в угольной ТЭС в газовой электростанции По методике Европейской Комиссии оппонентами АЭС являются лишь ветряные энергоустановки, стоимость киловатт-часа которых составляет При это Организация Экономического Сотрудничества и Развития подсчитала, что стоимость строительства составляет: 1. атомной электростанции от $2.1 тыс. до $2.5 тыс. за киловатт мощности 2. угольной электростанции $1.5 тыс.-1.7 тыс. 3. газовой электростанции $1 тыс.-$1.4 тыс. 4. ветровой энергетической установки (ВЭУ) $1 тыс.-$1.5 тыс. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Стадия технологического циклаПроизводительная мощность Капитало вложения, млн.долл Срок строительства, годы Добыча урана Производство UF6 Разделение изотопов газодиффузионное центробежное Производство ТВЭЛ Строительство АЭС Переработка ОЯТ 2000 т U3O8/год 5000 т U/год 9 млн кг.ЕРР/год 1 млн кг.ЕРР/год 500 т. U/год 1000Мвт (эл.) 1000 т U/год Указанная сумма приведена для отдельной фирмы по производству ТВЭЛ на 500 т U / год. Таблица показывает, что капитальные вложения в строительство только отдельных типовых предприятий (по приблизительным расчётам американских экономистов) на указанные производительности, как наиболее рентабельные, составляют 514 млрд $. Учитывая минимальную мировую годовую потребность АЭС в урановом топливе,которая составляет 68 тыс.т U/год, можно представить фактический уровень капиталоемкости предприятий всего мирового ЯТЦ Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Стадия технологического цикла Длительность стадии, мес. Добыча урановой руды, производство UF6 Разделение изотопов (обогащение) урана Производство топлива и ТВЭЛов Эксплуатация АЭС 1000 МВт Выдержка облучённого топлива Переработка облучённого топлива и его захоронение Средняя продолжительность ЯТЦ72 Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Выгружаемое из реактора ОЯТ очень горячо как в прямом смысле (его температура достигает 300° С), так и переносном, поскольку обладает высоким уровнем радиоактивности Для снижения активности урановое отработанное топливо выдерживают в течении 100 суток под слоем воды. Далее отблученные ТВЭЛы отправляют на радиохимический завод к месту их радиохимического передела. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Основные функции: 1. Контроль за состоянием оборудования и эксплуатационных характеристик 2. Контроль за нераспространением ЯМ и РАМ 3. Выполнение плыновых и аварийых ремонтных работ 4. Обслуживание ЯБ аппаратов Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Административные меры – Политика, процедуры и практика, которые направляют действия персонала по безопасному и сохранному обращению с источниками – Поддерживают и дополняют технические меры Технические меры – Меры, которые устанавливают физические барьер для источника, устройства или установки - для отделения ее от несанкционированного персонала -для сдерживания или предотвращения несанкционированного доступа или изъятия источника Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Оценка «риска» в год для среднестатического жителя «атомного» ЗАТО Новообразования (спонтанный рак) Туберкулёз Несчастные случаи, всего В том числе ДТП Самоубийств Убийств Несчастных случаев с огнем Утоплений Отравлений алкоголем «Атомный риск» Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Безопасное оборудование (оборудование типа Б) - оборудование, конструкция, геометрические особенности и конструкционные материалы которого исключают возможность возникновения самоподдерживающейся цепной реакции деления (СЦР) при нормальной эксплуатации, а также при любых учитываемых в проекте объекта ядерного топливного цикла исходных событиях. Ядерно-опасный делящийся нуклид - делящийся нуклид, присутствие которого в материале не исключает возможности возникновения СЦР при обращении с этим материалом. Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

Данные о нарушениях ЯРБ подразделяются Ростехнадзором на три группы: нарушения в работе действующих объектов (учетные события); нарушения требований федеральных норм и правил в области использования атомной энергии (ФНП); нарушения условий действия лицензий (УДЛ). Категории объектовРеактор АЭС ОЯТЦАтом флот ИЯУРОО Количество объектов в эксплуатации Кол-во нарушений Всего Нарушений ФНП Нарушений в работе объектов В т.ч.из-за ошибок персонала (18%) (30%) (25%) (0%) (8%) Всего нарушений в работе ГК «Росатом» В т.ч.из-за ошибок персонала 66 14(21%) Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013

В основе презентации лежат труды авторов: - Андреев Г.Г.; - Бекман И.Н.; - Галкин Н.П.; - Дьяченко А.Н.; - Калин Б.А. - Кошелев Ф.П.; - Ран Ф.; - Синев Н.М.; - Тураев Н.С.; - internet Составитель: Крайденко Р.И. Томск 2013