Ядерный топливный цикл
(ядерный
реакторный цикл), совокупность технол. процессов, связанных с получением
энергии на ядерных установках (в ядерных реакторах). В зависимости от ядерного
горючего возможно осуществление трех типов ядерного топливного цикла: 1) урановый топливный
цикл, в котором делящимся материалом служит 235U, а фертильным
материалом (воспроизводящим) - 238U. Урановое горючее изготавливают
из прир. урана (0,72% 235U), низкообогащенного урана (1-5% 235U)
или высокообогащенного урана (до 93% 235U). Первые два вида
горючего используют в реакторах на тепловых нейтронах. третий - в реакторах
на быстрых нейтронах. работающих в конвертерном режиме. 2) Уран-плутониевый
топливный цикл. Горючее для этого цикла состоит из прир. или обедненного
(0,2-0,3% 235U) урана с добавкой239Рu в кол-ве,
эквивалентном соответствующему обогащению по 235U. Это горючее
м. б. использовано как в реакторах на тепловых нейтронах. так и в реакторах
на быстрых нейтронах. Фертильным материалом здесь также служит
238U.
3) Уран-ториевый топливный цикл. Делящийся материал -
235U или
233U,
фертильный - 232Th. В пром. масштабе используется в основном
урановое горючее.
Первый этап ядерного топливного цикла - получение ядерного
горючего. Он включает добычу урановой руды. ее обогащение, извлечение U
и его глубокую очистку, изотопное обогащение по 235U (см.
Изотопов
разделение), получение из обогащенного урана материала, пригодного
для загрузки в реактор, изготовление тепловыделяющих элементов (твэлов)
и тепловыделяющих сборок из них. Второй этап ядерного топливного цикла - получение тепловой
энергии в ядерных энергетич. установках при сжигании ядерного горючего.
На следующих этапах ядерного топливного цикла проводят радиохим. переработку отработавшего
горючего. Завершается ядерный топливный цикл подготовкой к окончат. захоронению радиоактивных
отходов.
Ядерный топливный цикл может быть организован таким
образом, что из облученного горючего извлекают невыгоревший уран и накопившийся
плутоний, которые направляют затем для изготовления новых твэлов и сборок.
Такой цикл наз. замкнутым ядерный топливный цикл Если отработавшее топливо не перерабатывается
и делящиеся материалы не возвращаются в топливный цикл, то ядерный топливный цикл оказывается
разомкнутым (открытым).
Ядерный топливный цикл объединяет многие предприятия:
1) шахты по добыче урановой руды. 2) обогатит. фабрики и предприятия по
глубокой очистке извлеченного урана; 3) предприятия, где проводят обогащение
235U;
4) предприятия по переработке обогащенного урана в форму, используемую
в реакторах (чаще всего это керамика на основе UO2); 5) заводы
по изготовлению твэлов и сборок из них; 6) атомные электростанции и станции
теплоснабжения, где выгорание горючего дает тепловую и электрич. энергию;
здесь же проводится дезактивация теплоносителей (обычно воды); 7) заводы
по переработке отработавшего горючего и переводу радиоактивных отходов
в форму, удобную для длит. хранения; 8) полигоны захоронения отходов. Одной
из наиб. серьезных и труднорешаемых проблем является изоляция от биосферы
большого кол-ва радионуклидов, образующихся в результате деления ядер урана.
Лит.: Ядерная технология, М., 1979;
Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС, 2 изд., М., 1989.