Физические основы обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов стр.49

Рассмотрим в качестве примера ЭЛЯУ, в бланкете которой сжигаются МА от энергетических реакторов, а мощность пучка ускоренных протонов составляет 100 МВт. Такого порядка уровень энерговыделения в мишени рассматривается в качестве приемлемого для организации теплоотвода от нее. Тогда для подкритиче-ского бланкета с Кэф = 0,95 и V/ = 2,8 его мощность Ибл. = = 1200 МВт(эл.). Как было отмечено выше, при работе одного легководного реактора мощностью 1 ГВт(эл.) на урановом топливе ежегодно выгружается около 25 кг МА. Тогда в одной ЭЛЯУ с подкритическим бланкетом мощностью около 1200 МВт(эл.) можно будет сжигать МА, которые накапливаются при работе 48 легководных реакторов. Если же легководные реакторы будут переведены на МОХ-топливо с накоплением ~ 60 кгМА/(ГВт(эл.) - год), то в одной ЭЛЯУ можно было бы сжигать МА от легководных реакторов суммарной мощностью 20 ГВт(эл.).

Однако нужно заметить, что в этом случае сжигаемые МА будут в основном содержать кюриевую фракцию, что потребует использования необычно сильно разбавленного топлива.

Пример концепции бланкета для сжигания кюриевой фракции МА В силу значительного тепловыделения при а-распаде 244Ст затруднительно в концентрированном виде использовать топливо на основе кюрия, т.е. необходимо сильно разбавленное топливо. Поэтому приемлемым может оказаться топливо на основе микротвэ-лов, разработанных для высокотемпературных газографитовых реакторов. Микрочастицы топлива диспергированы в графитовой матрице, твэл представляет собой, например, графитовый шар, центральной частью которого является графитовая матрица с диспергированными в ней микротвэлами.

Типичное соотношение между количеством ядер графита и ядер тяжелых нуклидов в шаровых твэлах высокотемпературных газографитовых реакторов составляет 250-400, что соответствует атомной доле кюрия 0,0025-0,004. Типичное значение диаметра шарового элемента 6 см. Если предположить, что атомная доля 244Ст в таком твэле равна 0,0025, то тепловыделение его а-распада в отдельном шаровом твэле составит ~ 30 Вт. Такое выделение тепла не может служить препятствием при изготовлении, особенно если учесть, что технология изготовления графитовых твэлов с микротопливом по сути предполагает выполнение операций при высоких температурах. Бланкет представляет собой засыпку из тысяч таких твэлов.

Среди изотопов кюрия хорошо делящимся является изотоп 245Ст, размножающие свойства которого превосходят таковые для

235    239    245

и и Ги. В тепловой точке (Еп = 0,025 эВ) Ст характеризуется следующими свойствами:

Эти свойства заметно лучше, чем соответствующие свойства ^^и в спектре нейтронов быстрого реактора. Поэтому теоретически на тепловых нейтронах можно было бы осуществлять бридинг кюриевого топлива, если бы в природе существовали его запасы.

Доля запаздывающих нейтронов при делении 245Ст в 1,5 раза меньше, чем для ^^и (см. таблицу П.2.4). Это значит, что создание критического реактора на кюрии может столкнуться с трудностью обеспечения его безопасности. Однако пока вопрос о физике активных зон на кюриевом топливе не исследован.


⇐ вернуться назад | | далее ⇒