Kaip gaminamas branduolinis kuras (29 nuotraukos). Rusija modernizuoja branduolinį kurą Atominis kuras

Pavyzdys.
D-T sintezė prasideda deuterio ir tričio atomu ir baigiasi helio-4 atomu ir neutronu. Pradinė masė 2,013553 + 3,015500 = 5,029053. Galutinė masė 4,001506 + 1,008665 = 5,010171. Iš pirmojo atėmus antrąjį, gauname, kad masės defektas lygus 0,018882. Padauginus iš 931,494028 gauname energiją, lygią 17,58847 MeV.

Atkreipkite dėmesį, kad branduolių sintezė gamina energiją, nes vis didesni ir didesni atomai susilieja, kol išauga iki taško, kai tampa geležies atomais. Po to sunkiųjų atomų sintezė pradeda vartoti daugiau energijos nei pagamina.

Dalelės

Šioje lentelėje pateikiami įvairių dalelių, kurios gali būti naudojamos kaip sintezės kuras, simboliai. Dalelių masės pateiktos tuo atveju, jei norite apskaičiuoti žemiau pateiktų reakcijų masės defektą ir nustebinti gautos energijos kiekiu.

Tričio pusinės eliminacijos laikas yra tik 12,32 metų, todėl jį naudoti kosmose yra šiek tiek sunku, nes po dvylikos metų jis pusiau suskaidys į helią-3. Štai kodėl nėra natūralių tričio telkinių. Dauguma reaktorių projektų, kuriuose naudojamas tritis, priklauso nuo tričio generatorių. Paprastai tai yra skysto ličio rezervuarai, supantys reaktorių. Litis sugeria neutronus ir virsta šviežiu tričiu ir heliu-4.

Garsusis helis-3, kuris dažnai įvardijamas kaip ekonominis kosmoso tyrinėjimo motyvas, deja, nėra toks geras, kaip būtų galima tikėtis. Pirma, jo nėra Žemėje, todėl sunku jį gauti. Kai kurie entuziastai nori jį išgauti Mėnulyje, nenurodydami, jo koncentracija ten labai maža. Norint gauti tik toną helio-3, reikia apdoroti 100 milijonų tonų mėnulio regolito. Arba jis gali būti gaminamas gamyklose, tačiau tam reikia daug neutronų. Apskritai, reikia gauti tričio ir palaukti, kol jis suirs. Saturno ir Urano atmosferoje yra didžiulis helio-3 kiekis, tačiau norint jį iš ten išgauti reikia atitinkamos infrastruktūros. Helio-3 koncentracija jų atmosferoje gali siekti dešimt dalių milijonui, o tai daug geriau nei Mėnulyje. Jupiterio atmosferoje taip pat yra helio-3, tačiau dėl didžiulės gravitacijos jį išgauti gali būti labai sunku.

Įvadas

Šiame straipsnyje iš pirmo žvilgsnio aprašomas kitas termobranduolinės energijos panaudojimo būdas greitiems pilotuojamiems skrydžiams į kosmosą. Ankstesnės pastangos šiuo keliu buvo nesėkmingos, daugiausia dėl šių dviejų priežasčių. Pirma, jie buvo pagrįsti branduolių sintezės reaktorių konstrukcija. Paprastas reaktoriuose naudojamų metodų taikymas lemia milžinišką masę turinčių sistemų ir energijos išsklaidymo problemų. Išsamios analizės duomenimis, kompaktiškiausios TOKMAK koncepcijos, sferinio toro, laivo masė buvo apie 4000 tonų. Didžiausia masė, leidžianti paleisti į žemos atskaitos orbitą naudojant chemines raketas, neturėtų viršyti 200 tonų.

Antroji priežastis yra ta, kad iš tikrųjų visoms ankstesnėms varomosioms sistemoms reikėjo sudėtingų reakcijų, kurių didžioji dalis gamina įkrautas daleles. Tai buvo būtina norint sumažinti energijos nuostolius per neutronus. Perspektyviausi buvo D-3 He ir P-11 B. Tačiau šioms reakcijoms reikalinga daug aukštesnė plazmos temperatūra ir jas pasiekti buvo daug sunkiau nei D-T sintezę, kuri yra daug lengviau prieinama ir laikoma vienintele kandidate pritaikyti Žemėje. . Nors jie yra mažiau pelningi, jie reikalauja didžiulio energijos kiekio degimui palaikyti, todėl jie yra šiek tiek geresni už alternatyvias dalijimosi reakcijas.

Reikia permąstyti praeities idėjas, kaip panaudoti branduolių sintezės energiją erdvės varymo sistemose. Pažiūrėkime, kas cheminiams raketų varikliams suteikia tokių pranašumų. Pagrindinė priežastis yra ta, kad cheminės degimo reakcijos metu gaunama energija gali būti tokia didelė arba maža, kiek norima. Nuo 13 GW sunkiajai nešančiajai raketai Atlas iki 130 kW automobiliui. Verta paminėti, kad esant mažesnei energijai, degimas yra efektyvesnis, nes temperatūrą galima padidinti nesijaudinant dėl ​​intensyvaus šilumos šalinimo poreikio ir šiluminės žalos, kuri gali atsirasti ilgai nepertraukiamai dirbant.

Kaip parodė atominių ir vandenilinių bombų bandymai, deginant branduolinį kurą galima pagaminti daug kartų didesnę energiją nei tas pats atlasas. Problema yra ta, kaip kontroliuoti branduolinės energijos išsiskyrimą, kad būtų gautos kosminiams skrydžiams reikalingos charakteristikos: kelių megavatų stulpas, mažas savitasis svoris α (~ 1 kg/kW) su dideliu savituoju impulsu Isp (> 20000 m/s). Pasirodo, kad bent jau branduolio dalijimosi atveju nėra galimybės sumažinti iki reikiamos energijos skalės, nes tam, kad reakcija prasidėtų savaime, reikalinga tam tikra kritinė masė (kritinė konfigūracija). Dėl to projektai, kuriuose naudojamos branduolių dalijimosi reakcijos, pavyzdžiui, „Orion“, paprastai pagamindavo milijonus tonų traukos, kuri tinka tik erdvėlaiviams, kurių masė 10 7 kg ir didesnė.

Laimei, sintezės reakcijų mastas gali būti daug mažesnis, o tokie metodai kaip magnetinė inercinė sintezė (MIF) gali pagaminti didelius energijos kiekius iš branduolinės medžiagos sistemose, kurios savo dydžiu, galia ir kaina gali pritaikyti erdvės varomąsias sistemas.

Variklio fizika

Variklis yra pagrįstas trimačio metalinės folijos sprogdinimo (suspaudimo sprogimo banga) aplink FRC plazmoidą (lauko atvirkštinė konfigūracija), naudojant magnetinį lauką, principu. Tai būtina norint pasiekti sąlygas, būtinas sintezei pradėti, pvz., aukštą temperatūrą ir slėgį. Šis reakcijos pradžios metodas yra inercinės sintezės tipas. Norėdami apytiksliai suprasti, kaip tai veikia, galite pažvelgti į inercinio uždarymo sintezę (ICF). ICF sintezė pasiekiama naudojant trimatį sferinės kapsulės susprogdinimą su milimetro dydžio kriogeniniu kuru. Sprogimas įvyksta dėl sprogstamojo kapsulės korpuso išgaravimo po to, kai ji kaitinama naudojant lazerio spindulius, elektronus ar jonus. Šildomas išorinis kapsulės sluoksnis sprogsta į išorę, o tai sukuria priešpriešinę jėgą, kuri pagreitina likusią kapsulės medžiagą į vidų, suspaudžiant ją. Taip pat atrodo, kad smūginės bangos juda į taikinį. Pakankamai galingas smūginių bangų rinkinys gali suspausti ir įkaitinti kurą centre tiek, kad prasidėtų termobranduolinė reakcija. Šis metodas daro prielaidą, kad mažos kapsulės inercijos pakanka išlaikyti plazmą pakankamai ilgai, kad visas kuras sureaguotų ir pagamintų naudingą G ~ 200 ar daugiau (G = sintezės energija / plazmos energija). ICF metodą Nacionalinė branduolinio saugumo administracija (NNSA) taikė dešimtmečius, nes tai yra kažkas panašaus į miniatiūrinę termobranduolinę bombą. Dėl mažo dydžio ir svorio kapsulė turi būti įkaitinta iki sintezės temperatūros per nanosekundes. Paaiškėjo, kad perspektyviausias šios problemos sprendimas yra didelės galios impulsinių lazerių masyvas, sufokusuotas į kapsulę su D-T kuru.

Noriu pastebėti, kad kalbant apie skrydžius į kosmosą, pagrindinis rodiklis yra Δv – greičio prieaugis (m/s arba km/s). Tai yra „pastangų“, kurių reikia norint pereiti iš vienos trajektorijos į kitą, atliekant orbitinį manevrą, matas. Erdvėlaiviui nėra tokių sąvokų kaip degalų rezervas, didžiausias atstumas ar maksimalus greitis, yra tik Δv. Didžiausias laivo Δv gali būti pavaizduotas kaip greičio padidėjimas, kurį jis gaus išnaudojęs visą kurą. Svarbu žinoti, kad „misiją“ galima apibūdinti pagal tai, kokio Δv reikia jai įvykdyti. Pavyzdžiui, pakilimui iš Žemės, Homano trajektorijos į Marsą ir nusileidimui ant jo reikia 18 km/s Δv biudžeto. Jei laivo rezervas Δv yra didesnis arba lygus misijai Δv, jis gali atlikti šią užduotį.

Norėdami sužinoti laivo Δv, galite naudoti Ciolkovskio formulę.

Kur:
V – galutinis (sunaudojus visus degalus) orlaivio greitis (m/s);
I – specifinis raketinio variklio impulsas (variklio traukos ir antrosios kuro masės sąnaudų santykis, iš purkštuko ištekančio darbinio skysčio greitis, m/s);
M 1 - pradinė orlaivio masė (naudingoji apkrova + transporto priemonės konstrukcija + degalai, kg);
M 2 - galutinė orlaivio masė (naudingoji apkrova + konstrukcija, kg).

Iš to išplaukia labai svarbi išvada, kuri iš pirmo žvilgsnio gali būti nelabai akivaizdi. Jei misijos Δv yra mažesnis arba lygus specifiniam impulsui, tada santykinė laivo masė yra didelė ir tampa įmanoma gabenti didesnį naudingąjį krovinį. Tačiau jei misijos Δv yra didesnis už specifinį impulsą, santykinė masė pradeda eksponentiškai mažėti, todėl laivas tampa didžiuliu degalų baku su maža naudingąja apkrova. Tiesą sakant, kaip tik dėl to tarpplanetiniai skrydžiai naudojant įprastinius cheminius variklius yra labai sunkūs.

Suplanuokite 210 dienų skrydį į Marsą ir atgal.

90 dienų misija į Marsą (ΔV = 13,5 km/s)

Tikslas: geresnis naudingosios apkrovos ir bendro svorio santykis.
Privalumai:

• Nereikia papildomų transporto misijų
• Supaprastinta misijos architektūra
• Galimybė atnešti visas reikmenis vienos misijos metu
• Mažos misijos išlaidos
• Galimybė pradėti misiją po vieno starto iš Žemės

30 dienų misija į Marsą (ΔV = 40,9 km/s)

Tikslas: greičiausia misija.
Privalumai:

• Žema rizika
• Minimalus radiacijos poveikis
• „Apollo“ misijos architektūra
• Raktas reguliariai lankytis Marse
• Kurti technologijas, reikalingas užkariauti gilią erdvę

NASA šiuo metu kuria Space Launch System (SLS) – itin sunkią nešančiąją raketą, galinčią į žemos atskaitos orbitą iškelti 70–130 tonų naudingojo krovinio. Tai leidžia pradėti 90 dienų misiją į Marsą po vieno tokios raketos paleidimo.

Abi misijos turi galimybę nedelsiant atšaukti ir grįžti į Žemę.

Pagrindiniai misijos parametrai

Kuro prielaidos
Pamušalo medžiagos jonizacijos išlaidos	75 MJ/kg
Energijos perdavimo į įdėklą efektyvumas (likusi energija grąžinama atgal į kondensatorius)	50%
Perskaičiavimo į trauką efektyvumas η t	90%
Įdėklo svoris (atitinka padidėjimą nuo 50 iki 500)	nuo 0,28 iki 0,41 kg
Uždegimo faktorius	5
Saugos riba (G F =G F(apskaičiuota) /2)	2
Misijos prielaidos
Marso modulio masė (pagal Design Reference Architecture 5.0)	61 t
Gyvenamoji zona	31 t
Grąžinti kapsulę	16 t
Išleidimo sistema	14 t
Santykinis kondensatorių svoris (įskaitant ir būtinus laidus)	1 J/g
Santykinė saulės baterijų masė	200 W/kg
Struktūrinis veiksnys (cisternos, konstrukcija, radiatoriai ir kt.)	10%
Pilnas kuro stabdymas, nenaudojamas aerostabdis
Laivo dizainas
Struktūra (apvalkalai, galios konstrukcijos, ryšio kanalai, automatizuotos valdymo sistemos, akumuliatoriai)	6,6 t
Ličio sulaikymo sistema	0,1 t
Plazmos kūrimo ir įpurškimo sistema	0,2 t
Kuro padavimo mechanizmas	1,2 t
Kondensatorių bankai	1,8 t
Linerio suspaudimo ritės	0,3 t
Elektros laidai ir galios elektronika	1,8 t
Saulės baterijos (180 kW esant 200 W/kg)	1,5 t
Šilumos valdymo sistema	1,3 t
Magnetinis antgalis	0,2 t
Laivo svoris	15 t
Marso modulio masė	61 t
Ličio darbinis skystis	57 t
Bendras svoris	133 t

Impulsų pasikartojimo dažnis, sprendžiant iš tyrimo plano, bus didesnis nei 0,1 Hz. Jei atsižvelgsime į tai, kad savitasis impulsas yra 51400 m/s, o darbinio skysčio masė yra 0,37 kg vienam impulsui, tai galime apskaičiuoti impulsą p = mv = 19018 kg m/s. Pagal judesio išsaugojimo dėsnį laivo greitis padidės p/M = 19018/133000 = 0,14 m/s. Jei purkštuko spindulį laikysime 1 m, tai besiplečiančios dujos jį spaus srityje t = r/v =1/51400 =0,00002 s. Todėl pagreitis bus srityje a = dv/dt = 0,14/0,00002 = 7000 m/s 2 . Akivaizdu, kad impulsui išlyginti bus naudojami arba amortizatoriai, kaip Daedalus projekte, arba kokie nors kiti techniniai sprendimai.

Žymos: pridėti žymų

Uranas yra pagrindinis branduolinės energijos elementas, naudojamas kaip branduolinis kuras, žaliava plutoniui gaminti ir branduoliniuose ginkluose. Urano kiekis žemės plutoje yra 2,5-10 -4%, o bendras kiekis 20 km storio litosferos sluoksnyje siekia 1,3-10 14 tonų Urano mineralų randama beveik visur. Tačiau uranas yra mikroelementas. Tai reiškia, kad jo koncentracija uolienose dažnai yra nepakankama komerciškai perspektyviai gamybai. Urano kiekis rūdoje yra vienas iš pagrindinių parametrų, lemiančių gamybos sąnaudas. Urano rūdos, kuriose yra 0,03–0,10% urano, laikomos skurdžiomis, paprastomis - 0,10–0,25%, vidutinėmis - 0,25–0,5%, turtingomis - daugiau nei 0,50% 1.

Uranas turi 14 izotopų, tačiau gamtoje iš jų pasitaiko tik trys (1.6 lentelė).

1.6 lentelė

Naujausiais duomenimis, ištirtas urano atsargų kiekis, kurio gamybos savikaina neviršija 130 USD/kg U, yra 5 327 200 tonų be to, urano kiekis vadinamosiose prognozuojamose ir numatomose atsargose siekia 10 429 100 tonų.

1 lentelė.7

Šalys, kuriose įrodytos didžiausios urano atsargos, kurių vertė neviršija 130 USD/kg U

Pastaraisiais metais urano telkinių pasiskirstymas pagal šalis šiek tiek pasikeitė dėl to, kad tiriant daugybę urano telkinių Afrikos šalyse (Botsvanoje, Zambijoje, Mauritanijos Islamo Respublikoje, Malavyje, Malyje) buvo aptikta papildomų išteklių. , Namibija, Jungtinė Tanzanijos Respublika). Taip pat nauji rezervai buvo aptikti Gajanoje, Kolumbijoje, Paragvajuje, Peru ir Švedijoje.

Pagrindiniai mineralai, kurių sudėtyje yra urano, yra uranitas (urano ir torio oksidų mišinys, kurio bendra formulė (U, Th)0 2x), pikio mišinys (urano oksidai: U0 2, U0 3, taip pat žinomas kaip urano pikis), karnotitas - K, (U0 2)2 (V0 4) 2 -3H 2 0, uranofanas - Ca (U0 2)Si0 3 (0H) 2 -5H 2 0 ir kiti 110].

Uranas iš uolienų išgaunamas šiais būdais:

• Kasyba karjeruose(atviras metodas) naudojamas išgauti rūdai, kuri yra žemės plutos paviršiuje arba yra sekli. Šis metodas apima duobių, vadinamų karjerais arba pjūviais, kūrimą. Iki šiol telkiniai, kuriuos galima išgauti atviros kasybos būdu, praktiškai išnaudoti. Gamyba yra 23%;
• Kasyklų kasyba(uždaras metodas) naudojamas dideliame gylyje esančių naudingųjų iškasenų gavybai ir apima požeminių kasyklų komplekso statybą. Gamyba - 32%;
• In situ išplovimas apima vandeninio cheminio reagento tirpalo pumpavimą į darinį esant slėgiui, kuris, eidamas per rūdą, selektyviai tirpdo gamtinius urano junginius. Tada išplovimo tirpalas, kuriame yra urano ir susijusių metalų, per gavybos šulinius iškeliamas į žemės paviršių. Gamyba - 39%.
• Bendra kasyba su kitų metalų rūdomis(uranas šiuo atveju yra šalutinis produktas) – yra 6 proc.

Kuro dioksido gamyba iš urano rūdos yra sudėtingas ir brangus procesas, apimantis urano išgavimą iš rūdos, jo koncentravimą, gryninimą (rafinavimą), konversiją (urano heksafluorido gamyba, sodrinimą, dekonversiją (UF vertimas)). 6 b U0 2), kuro elementų (kuro strypų) gamyba.

Pirmajame karjerų ir kasybos metodais išgaunamos urano rūdos perdirbimo etape ji susmulkinama ir rūšiuojama pagal radioaktyvumą. Po rūšiavimo rūdos gabalai toliau smulkinami ir siunčiami išplovimui, kad uranas virstų tirpia forma. Cheminio tirpalo pasirinkimas rūdai atidaryti priklauso nuo mineralo, kuriame yra urano, tipo. Kai kuriais atvejais rūdai atidaryti naudojami mikrobiologiniai metodai.

Dėl išplovimo susidaro produktyvus urano turintis tirpalas. Toliau apdorojant produktyvų tirpalą jonų mainų, ekstrahavimo ar nusodinimo metodais, uranas koncentruojamas ir pašalinamos nepageidaujamos priemaišos (Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Ni ir kt.). Gautas produktas filtruojamas, džiovinamas ir kaitinamas iki aukštos temperatūros, kurioje susidaro urano oksidas – geltonasis pyragas (U 3 0 8). Norint giliai išvalyti uraną nuo priemaišų, atliekamas rafinavimas, kurio tradicinė schema yra U 3 0 8 ištirpinimas azoto rūgštyje ir gryninimas ekstrahuojant (rečiau nusodinant). Šiuo atveju galutinis perdirbimo technologijos produktas yra U 3 0 8 arba urano trioksidas U0 3. Gautas oksido produktas paverčiamas į dujinę būseną - UF 6, kurią patogiausia sodrinti. Šis procesas vadinamas konvertavimu.

Smulkinta urano rūda (žr. 1.10 pav.) tiekiama į perdirbimo įmonę. Rūdos koncentratas (natūralus uranas) siunčiamas į gamyklą urano heksafluoridui (UF 6) gaminti.

Ryžiai. 1.10.

Į ciklą pridedamas uranas iš radiocheminio kuro regeneravimo įrenginio. Urano heksafluoridas siunčiamas į natūralaus ir regeneruoto urano sodrinimo gamyklą, siekiant padidinti 235 U izotopų kiekį Urano izotopams atskirti reikalingi specialūs metodai (dujų difuzija ir dujų centrifuga), nes atskirti izotopai 23:> ir. ir 238 reiškia vieną cheminį elementą (t. y. negali būti atskirti cheminiais metodais) ir skiriasi tik masės skaičiumi (235 ir 238 amu). Šie metodai yra labai sudėtingi ir reikalauja daug energijos, laiko ir specialios įrangos. Dujų difuzijos metodas pagrįstas urano-238 ir urano-235 heksafluoridų prasiskverbimo per porėtas pertvaras (membranas) skirtumu. Per vieną membraną praleidžiant dujinį uraną, koncentracijos pasikeičia tik 0,43%, t.y. pradinė koncentracija yra 2b ir padidėja nuo 0,710 iki 0,712%. Norint žymiai praturtinti mišinį 235 U, atskyrimo procesą reikia kartoti daug kartų. Taigi, norint gauti mišinį iš natūralaus urano, prisodrinto iki 2,4 % be 235 U, o nusodrintame urane (atliekose) 235 U koncentraciją 0,3 %, reikia atlikti apie 840 žingsnių. Labai prisodrinto urano (90% ir daugiau) gamybos kaskadoje turi būti 3000 etapų.

Veiksmingesnis yra dujų centrifugos metodas, kai urano-235 ir 238 izotopų heksafluoridai įvedami į dujų centrifugą, kuri sukasi 1500 apsisukimų per sekundę greičiu. Tokiu atveju atsiranda didelė išcentrinė jėga, stumdama uraną-238 link sienos, o uranas-235 susikoncentruoja sukimosi ašies srityje. Norint pasiekti reikiamą sodrinimo laipsnį, dujų centrifugos sujungiamos į kaskadas, susidedančias iš dešimčių tūkstančių prietaisų.

Norint paversti UF 6 po sodrinimo į urano dioksidą U O, naudojami „šlapieji“ (tirpimas vandenyje, nusodinimas ir kalcinavimas) ir „sausasis“ (UF 6 deginimas vandenilio liepsnoje) metodai. Gauti U0 2 milteliai suspaudžiami į tabletes ir sukepinami maždaug 1750°C temperatūroje.

Po sodrinimo du srautai – prisodrintasis uranas ir nusodrintasis – eina skirtingais keliais. Nusodrintasis uranas saugomas difuzijos gamykloje, o prisodrintas uranas paverčiamas urano dioksidu (U0 2) ir siunčiamas į gamyklą kuro elementų gamybai.

Šiose gamyklose reaktoriams skirtas U0 2 paverčiamas kuro granulėmis. Tabletės kaitinamos ir sukepinamos, kad gautųsi kieta, tanki konsistencija (1.11 pav.). Po apdorojimo jie dedami į vamzdelius (apvalkalus), pagamintus iš cirkonio, galuose suvirinami kamščiai ir rezultatas yra kuro elementas. Tam tikras skaičius kuro strypų surenkamas į vieną struktūrą - kuro rinkinys(televizoriai).

Ryžiai. 1.11. Kuro granulės iš U0 2

Gatavos kuro rinklės į atomines elektrines pristatomos specialiuose konteineriuose geležinkelių, kelių ar jūrų transportu. Kai kuriais atvejais naudojamas oro transportas.

Visame pasaulyje vyksta branduolinio kuro techninių ir ekonominių charakteristikų tobulinimo darbai. Svarbiausias reikalavimas branduolinio kuro ekonominio efektyvumo požiūriu – padidinti degimą. Norint visapusiškiau panaudoti uraną, kuras turi likti reaktoriaus aktyvioje zonoje ilgiau (žr. 1.8 lentelę). Siekiant padidinti kuro tarnavimo laiką, tobulinamos konstrukcinės medžiagos, kurios turi veikti ilgesnėmis ir sunkesnėmis eksploatavimo sąlygomis; kuro kompozicijos (skilimo produktų išeigai sumažinti); didėja kuro rinkinių rėmų standumas.

1.8 lentelė

Šiuolaikiniai ir perspektyvūs VVER kuro ciklai, naudojant prisodrintą gamtinį uraną

		Statusas 2014 m			Artimiausiu metu
			Kuro	Šiluminis galia reaktorius,		Kuro	Šiluminis galia reaktorius,
	Rutulinė AE 1-3
	RosAES 1,2
	Kal AE 1-4				TVSA-plus
					tipo TVS-2 M
					tipo TVS-2 M
Bulgarija	Kozlodujus 5.6
	Tianvanas 1.2
	Tianvanas 3.4
	Temelinas 1,2
	Kadankulam 1
	Kadankulam 2
	ZaNPP, Pietų Ukrainos AE, Khm AE, RovAE

1.4. Branduolinis kuras

VVER-1000 tipo reaktoriams skiriami du pagrindiniai patobulinti kuro rinklių tipai (1.12 pav.): TVSA (sukūrė I. I. Afrikantovo vardo OKBM) ir TVS-2 M (kūrė OKB Gidropress),

Ryžiai. 1.12. Kuro rinkiniai VVER reaktoriui: A- TVSA-PLUS, b- TVS-2 M

Kuro rinkiniai TVSA-PLUS ir TVS-2 M turi identiškas technines ir ekonomines charakteristikas, suteikiančias galimybę padidinti reaktoriaus elektrinės galią iki 104% vardinio, 18 mėnesių kuro ciklo (makra 66 vnt.), kuro. perdegimas - 72 MW parą/kg U, galimybė dirbti manevringu režimu, apsauga nuo pašalinių daiktų.

Didėjanti atominėse elektrinėse gaminamos elektros energijos dalis energijos balanse ir perėjimas prie liberalios elektros rinkos, artimiausiais metais pareikalaus kai kuriuos atominių elektrinių blokus perkelti į eksploataciją lanksčiu režimu. Šis anksčiau atominėse elektrinėse nenaudotas darbo režimas kelia ir papildomus reikalavimus kurui bei kuro ciklams. Turi būti sukurtas toks kuras, kuris išlaikytų aukštas eksploatacines charakteristikas esant kintamos apkrovos sąlygoms.

• Pagal bendrą TATENA ir EBPO ataskaitą „Uranas 2011: atsargos, gamyba ir paklausa“.

TURD veikimo principas ir dizainas

Šiuo metu siūlomi 2 TURD dizaino variantai:

TNR pagrįsta termobranduoliniu reaktoriumi su magnetine plazma

Pirmuoju atveju TNRE veikimo principas ir konstrukcija yra tokie: pagrindinė variklio dalis yra reaktorius, kuriame vyksta kontroliuojama termobranduolinės sintezės reakcija. Reaktorius yra tuščiavidurė cilindrinė „kameroje“, atvira iš vienos pusės, vadinamoji. „atviros gaudyklės“ termobranduolinės sintezės įrenginys (dar vadinamas „magnetiniu buteliu“ arba veidrodine kamera). Reaktoriaus „kamerą“ nebūtinai (ir net nepageidautinai) reikia visiškai užsandarinti, greičiausiai tai bus lengvas, stabilaus dydžio santvara, kuri neša magnetinės sistemos rites. Šiuo metu perspektyviausia laikoma vadinamoji schema. „ambipolinis uždarymas“ arba „magnetiniai veidrodžiai“ (angl. tandeminiai veidrodžiai), nors galimos ir kitos izoliavimo schemos: dujų dinaminės gaudyklės, išcentrinis uždarymas, atvirkštinis magnetinis laukas (FRC). Remiantis šiuolaikiniais skaičiavimais, reakcijos „kameros“ ilgis bus nuo 100 iki 300 m, o skersmuo 1–3 m. degalų pora (šimtų milijonų laipsnių temperatūros, Lawson kriterijų koeficientai). Termobranduolinis kuras – iš kuro komponentų mišinio iš anksto pašildyta plazma – tiekiamas į reaktoriaus kamerą, kur vyksta nuolatinė sintezės reakcija. Akciją supantys magnetinio lauko generatoriai (vienokio ar kitokio dizaino magnetinės ritės) reaktoriaus kameroje sukuria didelio intensyvumo ir sudėtingos konfigūracijos laukus, kurie sulaiko aukštos temperatūros termobranduolinę plazmą nuo sąlyčio su reaktoriaus struktūra ir stabilizuoja joje vykstančius procesus. Termobranduolinė "degimo" zona (plazminis deglas) susidaro išilgai reaktoriaus ašies. Gauta plazma, valdoma magnetinių valdymo sistemų, išteka iš reaktoriaus per antgalį, sukurdama srovės trauką.

Reikėtų pažymėti TURD „kelių režimų“ veikimo galimybę. Įpurškus gana šaltą medžiagą į plazmos srovę, galima smarkiai padidinti bendrą variklio trauką (sumažinus specifinį impulsą), o tai leis laivui su turbosraigtiniu varikliu efektyviai manevruoti masyvių dangaus kūnų gravitaciniuose laukuose. , pavyzdžiui, didelės planetos, kur dažnai reikalinga didelė bendra variklio trauka. Bendrais vertinimais, tokios konstrukcijos branduolinis variklis gali išvystyti trauką nuo kelių kilogramų iki dešimčių tonų, o specifinis impulsas – nuo ​​10 000 sek. iki 4 milijonų sek. Palyginimui, pažangiausių cheminių raketų variklių specifinis impulsas yra apie 450 sekundžių.

TURD pagrįsta inercinės sintezės sistemomis (impulsinis termobranduolinis reaktorius)

Antrojo tipo variklis yra inercinis impulsinis termobranduolinis variklis. Tokiame reaktoriuje valdoma termobranduolinė reakcija vyksta impulsiniu režimu (mikrosekundės dalys 1-10 Hz dažniu), periodiškai suspaudžiant ir kaitinant mikrotaikinius, kuriuose yra termobranduolinio kuro. Iš pradžių buvo planuojama naudoti lazerio sintezės variklį (LTYARD). Toks LTE buvo pasiūlytas visų pirma tarpžvaigždiniam automatiniam zondui Daedalus projekte. Pagrindinė jo dalis – impulsiniu režimu veikiantis reaktorius. Termobranduolinis kuras (pavyzdžiui, deuteris ir tritis) tiekiamas į sferinę reaktoriaus kamerą taikinių pavidalu - tai sudėtinga rutulių konstrukcija iš šaldytų kuro komponentų mišinio kelių milimetrų skersmens apvalkale. Išorinėje kameros dalyje yra galingi – šimtų teravatų eilės – lazeriai, nanosekundžių spinduliuotės impulsas, iš kurio į taikinį patenka pro optiškai skaidrius langus kameros sienose. Tokiu atveju taikinio paviršiuje, esant maždaug milijono atmosferų slėgiui, akimirksniu sukuriama daugiau nei 100 milijonų laipsnių temperatūra – sąlygos, kurių pakanka termobranduolinės reakcijos pradžiai. Įvyksta termobranduolinis mikrosprogimas, kurio galia siekia kelis šimtus kilogramų trotilo. Tokių sprogimų dažnis kameroje „Daedalus“ projekte yra apie 250 per sekundę, todėl reikėjo tiekti kuro taikinius didesniu nei 10 km/s greičiu naudojant EM pistoletą. Plazma teka iš atviros reaktoriaus kameros dalies per tinkamos konstrukcijos antgalį, sukuriant srovės trauką. Šiuo metu teoriškai ir praktiškai įrodyta, kad lazerinis mikrotaikinių suspaudimo/kaitinimo būdas yra aklavietė – ir su pakankamu resursu tokios galios lazerių pastatyti praktiškai neįmanoma. Todėl šiuo metu inercinei sintezei svarstomas variantas su jonų pluošto suspaudimu/kaitinimu mikrotaikiniais, nes jis yra efektyvesnis, kompaktiškesnis ir su daug ilgesniu ištekliu.

Ir vis dėlto yra nuomonė, kad TURE, pagrįstas inercinio impulso principu, yra per didelis dėl jame cirkuliuojančių labai didelių galių, turintis prastesnį specifinį impulsą ir trauką nei TURE su magnetiniu uždarymu, kurį sukelia impulsas. - periodinis jo veikimo tipas. Ideologiškai sprogstamosios raketos, pagrįstos termobranduoliniais užtaisais, tokios kaip Orion projektas, yra šalia TURE, pagrįstos inercinio impulso principu.

Reakcijų rūšys ir sintezės kuras

TNRE gali naudoti įvairių tipų termobranduolines reakcijas, priklausomai nuo naudojamo kuro tipo. Visų pirma, šiuo metu iš esmės galimos šios reakcijos:

Deuterio + tričio reakcija (D-T kuras)

2 H + 3 H = 4 He + n, kai išėjimo energija yra 17,6 MeV

Ši reakcija šiuolaikinių technologijų požiūriu yra lengviausiai įgyvendinama, užtikrina didelį energijos išeigą, o kuro komponentai yra palyginti pigūs. Jo trūkumas yra labai didelė nepageidaujamos (ir nenaudingos tiesioginiam traukos generavimui) neutronų spinduliuotės išeiga, kuri neša didžiąją dalį reakcijos galios ir smarkiai sumažina variklio efektyvumą. Tritis yra radioaktyvus, jo pusinės eliminacijos laikas yra apie 12 metų, tai yra, jo ilgalaikis saugojimas neįmanomas. Tuo pačiu metu deuterio-tričio reaktorių galima apjuosti apvalkalu, kuriame yra ličio: pastarasis, apšvitintas neutronų srauto, virsta tričiu, kuris tam tikru mastu uždaro kuro ciklą, nes reaktorius veikia reduktoriuje. režimu. Taigi, D-T reaktoriaus kuras iš tikrųjų yra deuteris ir litis.

Reakcija deuteris + helis-3

2 H + 3 He = 4 He + p. kurių išėjimo energija yra 18,3 MeV

Sąlygos tai pasiekti yra daug sudėtingesnės. Helis-3 taip pat yra retas ir itin brangus izotopas. Šiuo metu jis nėra gaminamas pramoniniu mastu. Nors D-T reakcijos energijos išeiga yra didesnė, D-3He reakcija turi šiuos privalumus:

Sumažėjęs neutronų srautas, reakcija gali būti klasifikuojama kaip „be neutronų“,

mažesnė radiacinės apsaugos masė,

Mažesnis reaktoriaus magnetinių ritinių svoris.

D-3 He reakcijos metu tik apie 5% galios išsiskiria neutronų pavidalu (palyginti su 80% D-T reakcijos metu rentgeno spindulių pavidalu). Visa likusi energija gali būti tiesiogiai panaudota reaktyvinės srovės traukai sukurti. Taigi, D-3He reakcija yra daug perspektyvesnė naudoti branduolinės energijos reaktoriuje.

Kitų tipų reakcijos

Reakcija tarp deuterio branduolių (D-D, vienas propelentas) D + D -> 3 He + n, kai energijos išeiga yra 3,3 MeV, ir

D + D -> T + p+ su 4 MeV išėjimo energija. Neutronų išeiga šioje reakcijoje yra gana reikšminga.

Galimos kai kurios kitos reakcijos:

P + 6 Li → 4 He (1,7 MeV) + 3 He (2,3 MeV) 3 He + 6 Li → 2 4 He + p + 16,9 MeV p + 11 B → 3 4 He + 8,7 MeV

Aukščiau nurodytose reakcijose neutronų išeiga nėra.

Kuro pasirinkimas priklauso nuo daugelio veiksnių – jo prieinamumo ir mažos kainos, energijos išeiga, termobranduolinės sintezės reakcijai reikalingų sąlygų (pirmiausia temperatūros) pasiekimo paprastumo, būtinų reaktoriaus projektinių charakteristikų ir kt. Perspektyviausi branduolinių raketų variklių diegimui yra vadinamieji. „beneutroninės“ reakcijos, nes termobranduolinės sintezės metu susidaręs neutronų srautas (pavyzdžiui, deuterio ir tričio reakcijos metu) pasisavina didelę galios dalį ir negali būti naudojamas traukai sukurti. Be to, neutroninė spinduliuotė sukelia sukeltą radioaktyvumą reaktoriaus ir laivo struktūroje, sukeldama pavojų įgulai. Deuterio-helio-3 reakcija yra perspektyvi, nes trūksta neutronų. Šiuo metu buvo pasiūlyta kita TNRE koncepcija – nedidelio kiekio antimedžiagos panaudojimas kaip termobranduolinės reakcijos katalizatorius.

TURD plėtros istorija, dabartinė būklė ir perspektyvos

Idėja sukurti TNRE kilo beveik iš karto po pirmųjų termobranduolinių reakcijų (termobranduolinių krūvių bandymų). Viena pirmųjų publikacijų TURD plėtros tema buvo J. Rosso straipsnis, paskelbtas 1958 m. Šiuo metu vyksta teoriniai tokių variklių tipai (ypač remiantis lazerine termobranduoline sinteze) ir apskritai platūs praktiniai kontroliuojamos termobranduolinės sintezės srities tyrimai. Yra tvirtos teorinės ir inžinerinės prielaidos šio tipo varikliui įdiegti artimiausioje ateityje. Remiantis apskaičiuotomis TNRE charakteristikomis, tokie varikliai galės užtikrinti greito ir efektyvaus tarpplanetinio transporto sukūrimą Saulės sistemos tyrinėjimui. Tačiau realūs TNRE pavyzdžiai šiuo metu (2012 m.) dar nėra sukurti.

taip pat žr

Nuorodos

• XXI amžiaus kosmonautika: termobranduoliniai varikliai // laikraštis „Už mokslą“, 2003 m.
• „New Scientist Space“ (2003-01-23): branduolių sintezė galėtų maitinti NASA erdvėlaivį (anglų k.)
• Fizinė enciklopedija, t. 4, straipsnis „termobranduolinės reakcijos“, 102 psl., Maskva, „Didžioji rusų enciklopedija“, 1994, 704 p.

Garų variklis Stirlingo variklis Oro variklis Pagal darbinio skysčio tipą Dujos Dujų turbinų gamykla Dujų turbininė jėgainė Dujų turbininiai varikliai Garai Kombinuoto ciklo gamykla Kondensacinė turbina Hidraulinės turbinos Propelerio turbina Sukimo momento keitiklis Pagal dizaino ypatybes Ašinė (ašinė) turbina Išcentrinė turbina (radialinė,

Branduolinio kuro, kurio pagrindą sudaro uranas ar plutonis, gyvavimo ciklas prasideda kasybos įmonėse, chemijos gamyklose, dujų centrifugose ir nesibaigia tuo momentu, kai kuro rinklė iškraunama iš reaktoriaus, nes kiekviena kuro rinklė turi nueiti ilgą kelią. šalinimo ir tada perdirbimo.

Branduolinio kuro žaliavų gavyba

Uranas yra sunkiausias metalas žemėje. Apie 99,4% žemės urano sudaro uranas-238 ir tik 0,6% yra uranas-235. Tarptautinės atominės energijos agentūros Raudonosios knygos ataskaita rodo, kad urano gamyba ir paklausa auga nepaisant Fukušimos branduolinės avarijos, dėl kurios daugelis susimąstė apie branduolinės energijos perspektyvas. Vien per pastaruosius kelerius metus įrodytos urano atsargos padidėjo 7%, o tai siejama su naujų telkinių atradimu. Didžiausi gamintojai išlieka Kazachstanas, Kanada ir Australija, jie išgauna iki 63 % pasaulio urano. Be to, metalo atsargos yra Australijoje, Brazilijoje, Kinijoje, Malavyje, Rusijoje, Nigere, JAV, Ukrainoje, Kinijoje ir kitose šalyse. Anksčiau „Pronedra“ rašė, kad 2016 metais Rusijos Federacijoje buvo išgauta 7,9 tūkst.

Šiandien uranas kasamas trimis skirtingais būdais. Atviras metodas nepraranda savo aktualumo. Jis naudojamas tais atvejais, kai nuosėdos yra arti žemės paviršiaus. Atviruoju metodu buldozeriai sukuria karjerą, tada rūda su priemaišomis kraunama į savivarčius gabenimui į perdirbimo kompleksus.

Dažnai rūdos telkinys guli dideliame gylyje, tokiu atveju naudojamas požeminis kasybos metodas. Kasama iki dviejų kilometrų gylio, uoliena išgaunama gręžiant horizontaliais dreifais, o aukštyn transportuojama krovininiais liftais.

Tokiu būdu į viršų vežamas mišinys turi daug komponentų. Uoliena turi būti susmulkinta, praskiesta vandeniu ir pašalintas perteklius. Tada į mišinį pridedama sieros rūgšties, kad būtų atliktas išplovimo procesas. Šios reakcijos metu chemikai gauna geltonas urano druskų nuosėdas. Galiausiai uranas su priemaišomis išvalomas rafinavimo įrenginyje. Tik po to gaminamas urano oksidas, kuriuo prekiaujama biržoje.

Yra daug saugesnis, aplinkai nekenksmingas ir ekonomiškas metodas, vadinamas gręžiniu in situ išplovimu (ISL).

Taikant šį kasybos būdą, teritorija išlieka saugi personalui, o radiacinis fonas atitinka foną dideliuose miestuose. Norėdami išgauti uraną išplovimo būdu, šešiakampio kampuose turite išgręžti 6 skyles. Per šiuos šulinius sieros rūgštis pumpuojama į urano telkinius ir sumaišoma su jo druskomis. Šis tirpalas išgaunamas, būtent, pumpuojamas per šulinį šešiakampio centre. Norint pasiekti reikiamą urano druskų koncentraciją, mišinys keletą kartų praleidžiamas per sorbcijos kolonėles.

Branduolinio kuro gamyba

Branduolinio kuro gamybos neįmanoma įsivaizduoti be dujų centrifugų, iš kurių gaminamas prisodrintas uranas. Pasiekus reikiamą koncentraciją, urano dioksidas spaudžiamas į vadinamąsias tabletes. Jie sukurti naudojant tepalus, kurie pašalinami kūrenant krosnyse. Degimo temperatūra siekia 1000 laipsnių. Po to tabletės patikrinamos, ar jos atitinka nurodytus reikalavimus. Svarbu paviršiaus kokybė, drėgmės kiekis, deguonies ir urano santykis.

Tuo pat metu kitame ceche ruošiami vamzdiniai korpusai kuro elementams. Pirmiau minėti procesai, įskaitant vėlesnį tablečių dozavimą ir pakavimą į vamzdelius, sandarinimą, nukenksminimą, vadinami kuro gamyba. Rusijoje kuro rinklių (FA) kūrimą vykdo Maskvos srities Mashinostroitelny Zavod, Novosibirsko cheminių koncentratų gamykla Novosibirske, Maskvos polimetalų gamykla ir kt.

Kiekviena kuro rinklių partija yra sukurta tam tikro tipo reaktoriui. Europietiškos kuro rinklės gaminamos kvadrato formos, o rusiškos – šešiakampio skerspjūvio. Rusijos Federacijoje plačiai naudojami VVER-440 ir VVER-1000 tipų reaktoriai. Pirmieji kuro elementai VVER-440 buvo pradėti kurti 1963 m., o VVER-1000 - 1978 m. Nepaisant to, kad Rusijoje aktyviai diegiami nauji reaktoriai su po Fukušimos saugos technologijomis, visoje šalyje ir užsienyje veikia daug seno tipo branduolinių įrenginių, todėl kuro rinklės skirtingų tipų reaktoriams išlieka vienodai aktualios.

Pavyzdžiui, vienai RBMK-1000 reaktoriaus šerdies kuro rinkiniams aprūpinti reikia per 200 tūkst. komponentų iš cirkonio lydinių, taip pat 14 mln. sukepinto urano dioksido granulių. Kartais kuro rinkinio gamybos kaina gali viršyti elementuose esančio kuro kainą, todėl labai svarbu užtikrinti aukštą energijos vartojimo efektyvumą vienam urano kilogramui.

Gamybos procesų kaštai %

Atskirai verta paminėti kuro rinkles mokslinių tyrimų reaktoriams. Jie sukurti taip, kad neutronų susidarymo proceso stebėjimas ir tyrimas būtų kuo patogesnis. Tokius kuro strypus, skirtus eksperimentams branduolinės fizikos, izotopų gamybos ir radiacinės medicinos srityse, gamina Rusijoje Novosibirsko cheminių koncentratų gamykla. FA yra sukurti besiūlių elementų su uranu ir aliuminiu pagrindu.

Branduolinio kuro gamybą Rusijos Federacijoje vykdo kuro įmonė TVEL (Rosatom padalinys). Įmonė užsiima žaliavų sodrinimo, kuro elementų surinkimu, taip pat teikia degalų licencijavimo paslaugas. Kovrovo mechaninė gamykla Vladimiro srityje ir Uralo dujų centrifugų gamykla Sverdlovsko srityje kuria rusiško kuro rinklių įrangą.

Kuro strypų transportavimo ypatybės

Gamtiniam uranui būdingas žemas radioaktyvumo lygis, tačiau prieš gaminant kuro rinkles metalas yra sodrinamas. Urano-235 kiekis natūralioje rūdoje neviršija 0,7%, o radioaktyvumas yra 25 bekereliai 1 miligrame urano.

Urano granulėse, kurios dedamos į kuro rinkles, yra urano, kurio urano-235 koncentracija yra 5%. Pagamintos kuro rinklės su branduoliniu kuru gabenamos specialiuose didelio stiprumo metaliniuose konteineriuose. Gabenimui naudojamas geležinkelių, kelių, jūrų ir net oro transportas. Kiekviename konteineryje yra du mazgai. Neapšvitinto (šviežio) kuro gabenimas nekelia radiacinio pavojaus, nes spinduliuotė neviršija cirkonio vamzdžių, į kuriuos dedamos presuotos urano granulės.

Kuro gabenimui yra sukurtas specialus maršrutas, lydimas gamintojo ar užsakovo apsaugos personalo (dažniau), o tai pirmiausiai dėl brangios įrangos. Per visą branduolinio kuro gamybos istoriją nebuvo užfiksuota nei viena transporto avarija su kuro rinklėmis, kurios būtų paveikusios aplinkos radiacinį foną ar privedusios prie aukų.

Kuras reaktoriaus aktyvioje zonoje

Branduolinio kuro vienetas – TVEL – per ilgą laiką gali išskirti milžiniškus energijos kiekius. Nei anglis, nei dujos negali lygintis su tokiais kiekiais. Kuro gyvavimo ciklas bet kurioje atominėje elektrinėje prasideda nuo šviežio kuro iškrovimo, išvežimo ir sandėliavimo kuro surinkimo sandėlyje. Kai sudega ankstesnė kuro partija reaktoriuje, personalas surenka kuro rinkles, kad būtų pakrautas į aktyvią zoną (reaktoriaus darbo sritį, kurioje vyksta skilimo reakcija). Paprastai degalai iš dalies perkraunami.

Visas kuras į aktyviąją zoną pilamas tik pirmą kartą paleidžiant reaktorių. Taip yra dėl to, kad kuro strypai reaktoriuje perdega netolygiai, nes skirtingose ​​reaktoriaus zonose neutronų srauto intensyvumas skiriasi. Dėka apskaitos prietaisų, stoties darbuotojai turi galimybę stebėti kiekvieno kuro vieneto perdegimo laipsnį realiu laiku ir atlikti pakeitimus. Kartais, užuot pakraunus naujas kuro rinkles, jos perkeliamos tarpusavyje. Aktyvios zonos centre perdegimas vyksta intensyviausiai.

FA po atominės elektrinės

Branduoliniame reaktoriuje panaudotas uranas vadinamas apšvitintu arba sudegintu. O tokios kuro rinklės naudojamos kaip panaudotas branduolinis kuras. PBK yra išdėstytas atskirai nuo radioaktyviųjų atliekų, nes turi mažiausiai 2 naudingus komponentus - nesudegintą uraną (metalo degimo gylis niekada nesiekia 100%) ir transurano radionuklidus.

Pastaruoju metu fizikai pramonėje ir medicinoje pradėjo naudoti radioaktyviuosius izotopus, sukauptus panaudotame branduoliniame kure. Kai kuras baigia savo kampaniją (laikas, kai agregatas yra reaktoriaus aktyvioje zonoje eksploatavimo sąlygomis vardine galia), jis siunčiamas į aušinimo baseiną, tada į saugyklą tiesiai į reaktoriaus skyrių, o po to perdirbimui arba šalinimui. Aušinimo baseinas skirtas šalinti šilumą ir apsaugoti nuo jonizuojančiosios spinduliuotės, nes kuro rinkinys išėmus iš reaktoriaus išlieka pavojingas.

JAV, Kanadoje ar Švedijoje panaudotas kuras nėra siunčiamas perdirbti. Kitos šalys, įskaitant Rusiją, dirba prie uždaro kuro ciklo. Tai leidžia žymiai sumažinti branduolinio kuro gamybos sąnaudas, nes dalis panaudoto kuro panaudojama pakartotinai.

Kuro strypai ištirpinami rūgštyje, po to tyrėjai iš atliekų atskiria plutonį ir nepanaudotą uraną. Apie 3 % žaliavų negalima panaudoti pakartotinai, tai yra didelio aktyvumo atliekos, kurios yra bitumuojamos arba stiklinamos.

Iš panaudoto branduolinio kuro galima atgauti 1% plutonio. Šio metalo nereikia sodrinti, Rusija jį naudoja naujoviško MOX kuro gamybos procese. Uždaras kuro ciklas leidžia vieną kuro rinkinį atpiginti maždaug 3 proc., tačiau ši technologija reikalauja didelių investicijų į pramoninių mazgų statybą, todėl pasaulyje ji dar nėra plačiai paplitusi. Tačiau kuro bendrovė „Rosatom“ tyrimų šia kryptimi nesustabdo. „Pronedra“ neseniai rašė, kad Rusijos Federacija kuria kurą, galintį perdirbti reaktoriaus aktyviojoje zonoje esančius americio, kurio ir neptūno izotopus, kurie yra įtraukti į tuos pačius 3% labai radioaktyvių atliekų.

Branduolinio kuro gamintojai: reitingas

1. Prancūzijos bendrovė „Areva“ dar visai neseniai teikė 31% pasaulinės kuro rinklių rinkos. Įmonė gamina branduolinį kurą ir montuoja komponentus atominėms elektrinėms. 2017 metais „Areva“ buvo kokybiškai atnaujinta, į įmonę atėjo nauji investuotojai, o 2015 metų kolosalus nuostolis sumažėjo 3 kartus.
2. „Westinghouse“ yra Japonijos kompanijos „Toshiba“ padalinys Amerikoje. Ji aktyviai plėtoja rinką Rytų Europoje, tiekdama kuro rinkles Ukrainos atominėms elektrinėms. Kartu su „Toshiba“ ji sudaro 26 % pasaulinės branduolinio kuro gamybos rinkos.
3. Trečioje vietoje – valstybinės korporacijos „Rosatom“ (Rusija) degalų bendrovė TVEL. TVEL sudaro 17% pasaulinės rinkos, turi dešimties metų sutarčių portfelį, kurio vertė siekia 30 mlrd. USD, ir tiekia kurą daugiau nei 70 reaktorių. TVEL kuria kuro rinkles VVER reaktoriams, taip pat patenka į vakarietiško dizaino atominių elektrinių rinką.
4. Japan Nuclear Fuel Limited, naujausiais duomenimis, sudaro 16% pasaulio rinkos ir tiekia kuro rinkles daugumai pačios Japonijos branduolinių reaktorių.
5. Mitsubishi Heavy Industries yra Japonijos gigantas, gaminantis turbinas, tanklaivius, oro kondicionierius, o pastaruoju metu ir branduolinį kurą vakarietiško tipo reaktoriams. „Mitsubishi Heavy Industries“ (pagrindinės įmonės padalinys) kartu su „Areva“ užsiima APWR branduolinių reaktorių statyba ir tyrimų veikla. Šią įmonę Japonijos vyriausybė pasirinko kurti naujus reaktorius.