• РЕГИСТРАЦИЯ
MexanikD
9 апреля 2018 г. 00:24 6058 13 62.46

Ядерный топливный цикл: О современном нам уране

БОРИС МАРЦИНКЕВИЧ

Перечитывая то, что я с изрядной долей наглости назвал «Ядерный топливный цикл», почувствовал, что явно чего-то не хватает. Мне кажется, что нужна вот небольшая заметка, чтобы сделать обзор-справку о том, как выглядит «трудовой путь» урана на день сегодняшний, когда о полном покорении закрытого ядерного топливного цикла есть четко прорисованные планы, а практика еще на 90% остается такой, какой она стала где-то в 70-80 годы века минувшего. Вот и попробую сделать такую статью - удобно будет возвращаться, если вдруг что-то подзабыл ось.

Все АЭС, как известно, работают на уране. Пусть он и самый тяжелый из «нерукотворных», но уран - все равно химический элемент и, как химическому элементу полагается, содержится он в земной коре в составе самых разных руд. Входит он в состав этих руд в виде самых разных оксидов и солей, вмещающие породы - тоже разные: карбонаты, силикаты, сульфиды. Выглядит это порой красиво и даже эффектно.

Урановая руда, Фото: staticflickr.com Вот так уран светится в ультрафиолете:

Уран в ультрафиолете, Фото: сезоны-года.рф А это вот, например, уранинит с вкраплениями самородного золота.

Уранинит с вкраплениями самородного золота, Фото: dakotamatrix.com

Минералов с содержанием урана известно более сотни, но практический интерес представляют только 12 из них. Руды подразделяются по категориям: от бедных (с содержанием урана менее 0,1%) до богатых (с содержанием урана более 1%). В Канаде есть руды с содержанием урана 14-18% - даже не знаю, как это называется. Сверхсупербогатые? А руды Бельгийского Конго, обеспечившие реализацию Манхэттенского проекта с их 60% - «рокфеллеровские», то ли?..

На заре атомного проекта были урановые руды неглубокого залегания - 150-300 метров, но сейчас практически все такие карьеры выработаны, и за рудой приходится уходить на глубины в километр, а то и больше. Вот и первые задачи: добыть с такой глубины и очистить от пустых пород.

Если имеем дело с крепкими горными породами, в которых хорошо заметны рудные жилы - будем строить шахты, рубить руду специальными машинами (радиация, знаете ли, эпоха ручной работы миновала) и вытаскивать ее наверх. В России это -Приаргунское месторождение Читинчкой области. Более дешевый, более «продвинутый» метод, экологически менее вредный - это так называемая «технология ПСВ» (поземное скважинное выщелаивание). Грубо: по центру сверлим дыру на нужную глубину, по бокам - еще несколько. В центральную скважину закачиваем серную кислоту, она выщелачивает уран из породы, а полученный раствор выкачивается на поверхность через боковые скважины. Вот, к примеру, как выглядят урановые рудники на месторождениях Хиагда (Бурятия) и Далур (Курганская область):#5

Урановые рудники на месторождениях Хиагда (Бурятия) и Далур (Курганская область),

Фото: armz.ru

Работа людей заканчивается на этапе бурения, вся прочая работа выполняется механизмами да насосами. Поддерживать необходимое давление - вот и вся забота. Никаких «ран» поверхности, никаких рудных отвалов, а серная кислота на глубине больше километра - никакого вреда даже грунтовым водам. Впрочем, метод ПСВ настолько интересен, что стоит к разговору о нем вернуться с большим количеством подробностей.

Рассматриваем случай добычи урановой руды из шахт. Крупные куски породы: 1) сортируют по степени радиоактивности; 2) дробят до мелкого состояния; 3) помещают в автоклавы, где при больших температуре и давлении выщелачивают уран растворами серной или азотной кислоты или карбонатом натрия. Уран при этом переходит в эти замечательные растворы, а пустая порода в буквальном смысле этого слова выпадает в осадок. Далее следует этап № 4: уран из растворов осаждают порциями новых химических реагентов, получая в результате практически чистые соединения урана и этих реагентов. Но что реагентам делать в реакторе, спрашивается? Нечего.

Следовательно, они тоже лишние на этом празднике Менделеева, потому необходим этап № 5: аффинаж с применением бикарбоната аммония. Зубодробительное название, а кто-то ведь именно этим и занимается!.. И теперь остается этап № 6 - полученные после аффинажа сухие чистые осадки урановых солей прокаливают при температурах от 240 до 850 градусов, чтобы получить широко известный в узких кругах желтый кек (он же -закись-окись урана, он же U308). Вот он, родимый.

Желтый кек, Фото: fresher.ru

Хотя цвет, конечно, не всегда такой жизнерадостный, бывает и куда более скромный.

Желтый кек, Фото: http://umma.ua/

Обращу ваше внимание, что все описанные шесть этапов производятся непосредственно возле шахт. Любой урановый рудник - место, где концентрируются химические производства.

Желтый кек удобен тем, что он весьма стабилен, у него низкая радиоактивность -следовательно, он пригоден к транспортировке. И везут его поближе к центрифугам, чтобы произвести последнюю химическую процедуру - из оксида урана перевести во фторид урана. Этот процесс атомщики называют конверсией урана, и без него - просто никак. Фторид урана удобен тем, что при нагреве до 53 градусов он не плавится, а сразу превращается в газ, который и поступает на обогащение при помощи центрифуг. Обогащение - это увеличение концентрации урана-235 с природного значения 0,7% до необходимых 4% (в среднем, на самом деле - от 2,6% до 4,8% для разных типов атомных реакторов). Если кто-то успел соскучиться по внешнему виду наших обогатительных комплексов (а они у нас аж в четырех местах: УЭХК - Уральский электрохимический комбинат в Новоуральске Свердловской области; СХК - Сибирский химкомбинат в Северске Томской области; АЭХК - Ангарский электрохимический комбинат; ЭХЗ -Электрохимический завод в Зеленогорске Красноярского края), то вот, пожалуйста:*!

Обогатительный комплекс, Фото: http://atomicexpert.com/

Из центрифуг, само собой, на выходе - все тот же газ, все тот же фторид урана, только теперь в нем больше урана-235. Газ в реактор не запихнуть - соответственно, фторид приходится снова превращать в оксид урана (точнее - в диоксид, 1102), а это уже порошок.

Порошок диоксида урана методом порошковой металлургии превращают в топливные таблетки диаметром порядка 1 см и толщиной от 1 до 1,5 см. Таблетки аккуратно размещают в тонкостенные трубки из сплава циркония и 1% ниобия длиной в 3,5 метра для современных ВВЭР. Эта трубка, набитая 1.5 кг урановых таблеток, и есть тот самый ТВЭЛ: тепловыделяющий элемент. Вот они, красивые:

Твэлы, Фото: http://infovek.ru/

Происходит эта работа в России на Машиностроительном заводе в городе Электросталь Московской области и на Новосибирском заводе химконцентратов. Цирконий отливают в Глазове Удмуртской республики на Чепецком механическом заводе. ТВЭЛы конструктивно объединяют в TBC - тепловыделяющие сборки. Выглядят они вот так:

TBC - тепловыделяющие сборки, Фото: atomic-energy.ru

В сечении, как видите, шестигранник-сота, и это - советско-российский дизайн. А вот ТВС-«квадрат» дизайна западного:

TBC-«квадрат», Фото: http://nuclear.ru/

У меня часть детства на пасеке деда прошла, так что я весьма пристрастен - наши «соты» мне больше нравятся.

Вот теперь уран в виде таблеток, которые размещены в ТВЭЛ, которые объединены в TBC, можно поместить в «печку» - в активную зону реактора АЭС. В течение следующих 18 месяцев, которые принято называть «топливной компанией», уран «горит», постепенно превращаясь в ОЯТ. Вот картинка того, как выглядит реактор перед началом топливной кампании:

Реактор, Фото: http://pubHcatom.ru/

Мне кажется, что такая вот история урана с картинками нужна была с самого начала рассказа о ядерном топливном цикле. Прошу сильно меня не ругать, за то, что я не сделал ее изначально - блогер я старый только по возрасту, а по молодости ошибки -обычное дело. Предлагаю эту заметку считать « № 0» в цикле рассказов о ядерном топливе!

Автор

Борис Марцинкевич

Инженер механик судовых силовых установок

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Александр Вчера 23:53

    Новый прогноз QAnon относительно Большого События.

     Post Views: 3,641 Как уже знают многие наши читатели, в ночь с 27-го на 28-е февраля, знаменитый на всю Америку инсайдер QAnon опубликовал загадочный пост, обещающий некое грандиозное (BIG BIG BIG) событие, которое последует в течении следующих трех недель (21 день): Если считать от даты публикации поста по времени в Европе, то крайн...
    -->
    343

    ВЛАСТИ ГОРОДА ОТКАЗАЛИСЬ ПОМОЧЬ ОРЛУ, ПОПАВШЕМУ В БЕДУ. ЗА ДЕЛО ВЗЯЛСЯ ВЕТЕРАН ВОЙНЫ

    Джейсон Гэлвин вместе с соседями недавно заметил беспомощного орла, попавшего в ловушку дерева на высоте около 25 метров.Каким-то образом он запутался в веревке, привязанной к ветке. Сначала они подумали, что птица мертва, но когда Джейсон посмотрел в бинокль, он понял, что орел все еще дышит…Обеспокоенные жители позвонили в полицию, службу спасения, управление по при...
    -->
    196

    Дерево-фонтан в Черногории (фото + видео)

    19.03.2019В небольшой черногорской деревне Диноша  растёт старая шелковица, превращающаяся в фонтан каждый раз, когда идёт сильный дождьКак известно, обычно из живых деревьев вода не льётся, но этот конкретный случай имеет вполне разумное объяснение. Дело в том, что на лугу, на котором растёт этот тутовое дерево, есть много подземных источников, которые затопляют...
    -->
    94

    ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ЗНАКОВЫЙ . РУБЕЖ ,,,,,,,,,,,,,,,,, Ну вот и знаковый рубеж: Закат империи кагала. В ковчеге не заделать брешь,- Команда жить в «раю» устала. ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

    ,,,ЗНАКОВЫЙ   РУБЕЖ,,,Ну вот и знаковый рубеж:Закат империи кагала.В ковчеге не заделать брешь,-Команда жить в «раю» устала. И не сбежать на острова. И над Планетой не подняться.. И каждый раз Земля права, Когда приносит нам несчастья.Трясёт Иберию и Рим.Пинают жидову в Китае.Немного подвернуть ГольфстримИ гейросброд повымирает. Бог на...
    -->
    2

    Кот по прозвищу «Папа Тереза»

    Кажется, реинкарнации всё-таки существуют. История эта началась с того, что соседская кошка внезапно забеременела и родила пятерых котят. Соседка оказалась хорошим маркетологом и достаточно быстро нашла всем малышам хорошие руки. Одни оказались нашими. Так у нас в доме появился самый обычный беспородный кот Васька.Это наш первый питомец семейства кошачьи...
    -->
    190

    Перестаем кормить провайдеров: Как не платить за ТВ и смотреть ВСЕ каналы БЕСПЛАТНО?

    Всем привет! Сегодня хочу рассказать про новый способ обойти систему и не платить абонентскую плату за... ТЕЛЕВИДЕНИЕ вообще! Возможно меня и уволят, если увидят это, но все же выложу этот пост. Все равно скоро планирую уходить.Работаю в триколоре уже 11 лет, за это время разное повидал. Люди и к соседям "присоединяются" и к подъездным кабелям, самые умн...
    -->
    126

    Почему с китайской разведкой не может справиться весь мир

    Китайская Народная Республика с печальной регулярностью становится объектом обвинений в шпионаже. Последний крупный скандал такого рода связан с корпорацией Huawei. Министерство юстиции США официально обвинило китайскую компанию в промышленном шпионаже и мошенничестве. Обвинение громкое, но, прямо скажем, не слишком оригинальное. Китайская разведка давно уже стала гол...
    -->
    109

    ,,,,,ОТ . ЛА-МАНШ . ДО . ЛАПЕРУЗА ,,,,, Прощай, неугомонный год Успехов дня, ночей позора! Не понимаю я господ И рёв ворья: «Держите вора!» ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

    ,,,ОТ ЛА-МАНШ   ДО  ЛАПЕРУЗА,,,Прощай, неугомонный годУспехов дня, ночей позора!Не понимаю я господИ рёв ворья: «Держите вора!» «Майдан», конечно, победил Не в Киеве, а на Донбассе! Не понял этого дебил, А умному давно всё ясно.Прощай же, эпохальный год,Год торжества невинной крови.Нагородили огород,Тупые выродки коровьи. Вам ве...
    -->
    85

    БЕСПОДОБНЫЙ РАССКАЗ ГОРИНА

    «Хорошее воспитание не в том, что ты не прольёшь соуса на скатерть, а в том, что не заметишь, если это сделает кто-нибудь другой…» Так Чехов сказал. В восьмом томе собрания сочинений. Удивительно мудрое замечание, между прочим. Я когда прочитал, так даже поразился: как мне это самому в голову не приходило? Считаем себя интеллигентными людьми, а не дай бог кто-нибудь п...
    -->
    122
    Optovik ALIEXPRESS
    Вчера 16:24

    ТОП 10 Нужных товаров с Aliexpress из Китая!

    Всем привет. Специально для вас я сделал небольшую подборку крутых и очень полезных товаров из Китая. Они вам точно пригодятся и понравятся. Давайте начинать.Мы находим актуальные товары из раздела электроники по НИЗКИМ ценам!Вступайте в наш телеграмм канал https://t.me/aliworkmanВозвращайте часть денег со своих покупок в интернет магазинах, используя Кэшбэк-сервис РЕ...
    -->
    165

    ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ПО . ЭЗОПУ ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, Клишастый рак бочком, как крабы, На гору вполз и засвистал: «За полстакана – все прорабы!» Так Федя с Дуней даже встал. ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

    ,,,,,,,,,,,,,,,,,,ПО   ЭЗОПУ,,,,,,,,,,,,,,,,,,Клишастый рак бочком, как крабы,На гору вполз и засвистал:«За полстакана – все прорабы!»Так Федя с Дуней даже встал. И отмочил мочитель в Праздник Очередной такой закон: «Нельзя вам, грязи, да на князи Свистеть-дудеть со всех сторон!»Используя язык ЭзопаМне что-то хочется сказать,...
    -->
    90
    Алексей Ларин Вчера 16:06

    Что скрывает «Е»деальный состав продукции «НатурБуфет»?

    «Суп, в который позабыли добавить сам суп», – разочарование голодного дегустатора грибного крем-супа от «НатурБуфет» поддержали и другие рецензенты популярного сайта с отзывами. Многие стали задаваться вопросом, почему у продукции с заявленным натуральным составом «редкостно гадский» вкус. «Food Zavod» – производитель линейки блюд «НатурБуфет» активно у...
    -->
    88

    ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,МИР . ОДИЧАЛ ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, И вы хотите, чтобы я молчал, Когда снаряды рвут детей на части?! Наш мир жидовский вовсе одичал,- Ужасен жид, который, как бы, частник. ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

    ,,,,,,,,,,,,,,,МИР    ОДИЧАЛ,,,,,,,,,,,,,,,,И вы хотите, чтобы я молчал,Когда снаряды рвут детей на части?!Наш мир жидовский вовсе одичал,-Ужасен жид, который, как бы, частник. За фантики, за электронный счёт, За право убивать, не ждя отместки, На всё пойдёт жидомасонский чёрт В своих деяньях зверски богомерзких.Кто ра...
    -->
    86

    Десять молодых врачей

    Десять молодых врачей работали неделю.Один уволился. И их осталось девять…Девять молодых врачей работали до осени.Настали сокращения. И их осталось восемь.Восемь молодых врачей помочь старались всем.ОДИН ответил грубо… их осталось семь.Семь молодых врачей трудились. Выбор есть:Один ушел в медпреды! Их осталось шесть…Еще один сорвался, сказав «да вашу ж мать!»,Уволился...
    -->
    141

    Ловим щуку летом: секреты и хитрости

    Приветствую всех любителей рыбалки!!! Сегодня, делюсь с вами результатами своего эксперимента. Я решил сгонять за щукой, но в этот раз прихватил с собой весьма необычную прикормку.Не знаю, как уж я согласился испытать ее в деле - ведь в свойства этих чудо-приманок я особо не верю. Думаю, вы встречали эту назойливую рекламу в интернете: мол, сыпани ложку-другую и смотр...
    -->
    116

    Мусорная реформа вместо решения проблемы стимулирует недовольство и раздражение общества

    Только в Московском регионе каждый год образуется примерно 12 млн тонн бытовых отходов. Почти все они (около 90%) отправляются на полигоны, которые, по сути, представляют собой обыкновенные свалки. Задуманные еще в советские времена, они не были рассчитаны на такое количество и разнообразие упаковки, которую использует современный человек, и, конечно, не имеют новейши...
    -->
    116

    Facebook из приложений шпионит за пользователями, часть которых несовершеннолетние

    Двухфакторная аутентификация нужна не только для безопасностиFacebook вновь оказался в центре скандала, связанного с использованием данных пользователей. Волну публичной критики в адрес детища Марка Цукерберга (Mark Zuckerberg) спровоцировал основатель Emojipedia Джереми Бердж (Jeremy Burge). Он заявил, что Facebook использует номера мобильных телефонов пользователей,...
    -->
    88
    Надежда Вчера 12:32

    Умница кошка.

    Сегодня около шести утра со мной приключилась зверская гипогликемия, причем я даже не проснулся. Хотя обычно приближение чувствую сразу. Кошка обычно спит у меня в ногах. Со слов жены, она внезапно прыгнула на нее, разбудила, прыгнула на меня и давай смотреть на жену и громко мяукать. Жена увидела что я весь в поту, сразу все поняла и подняв меня отпоил...
    -->
    160
    Надежда Вчера 12:21

    Черновик

    С раннего детства я мечтала, чтобы у меня была собака. Или кошка. Или хотя бы хомячок. Но лучше собака. Но родители отказывали, приводя всем известный аргумент ("тебе веселье, а нам ухаживать"). Я выросла, повзрослела, переехала сначала в студенческую общагу, потом съёмные квартиры, где содержать животных было не то, чтобы невозможно, но точно проблемат...
    -->
    121

    Торговый центр - "Россия"

    Россия превратилась в один огромный торговый центр, занимающий одну шестую суши планеты. Всё, что строилось для народа и во благо народа, методично разрушается и в некогда так нужных людям заводах, фабриках, школах, детских садах, библиотеках, клубах, домах пионеров разместились торговые центры, торгующие продукцией, произведенной не Россией. "Ни одного гвоздя не позв...
    -->
    112
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика