| Аннотация |
Средства и способы переработки отработанного ядерного топлива и замыкания ядерного топливного цикла предполагают не только разработку технологических схем разделения и кондиционирования материалов, но и обеспечение инструментальной базы для их надежной, безопасной и верифицируемой эксплуатации. Гибридное средство неразрушающего контроля концентрации смеси актинидов (U, Pu, Am, Cm, Np) в технологических растворах служит ключевым элементом информации для управления технологическими режимами, учёта ядерного материала и инспекционной верификации. Без интеграции такого средства реализация замкнутого ядерного топливного цикла (ЯТЦ) в промышленных условиях теряет возможность оперативной коррекции процессов, снижается точность материального баланса и возрастает риск экономических и регуляторных потерь.
Замыкание ЯТЦ предполагает повторное использование материалов и жёсткие требования к учёту и прослеживаемости. Без непрерывных и метрологически обеспеченных непрерывных измерений методами неразрушающего контроля (NDA-измерений) интервалы между радиохимическими анализами остаются слишком большими — увеличивается неопределённость балансов, риск непреднамеренных потерь и транзакционных ошибок при передаче материалов между производственными стадиями.
Оперативная диагностика отклонений (например, ухудшение извлечения, утечки в побочные потоки, превышение концентраций в отходах) позволяет вовремя скорректировать режимы и сократить потери делящихся материалов. Это выражается в экономии ценного урана/плутония и уменьшении объёмов дорогостоящей переработки отходов (захоронение сырья, которое можно переработать).
Проект основан на научно-техническом заделе, полученном при выполнении НИОКР научным коллективом ТПУ по заказу АО «СХК» в рамках договорных работ. Текущая работа реализуется совместно с АО «СХК» и предполагает апробацию результатов на реальных производственных задачах.
Научная новизна проекта заключается в создании гибридного экспериментального устройства, сочетающего рентгенофлуоресцентный анализ и денситометрию, с интеграцией проточной измерительной ячейки, способной функционировать в условиях интенсивного радиационного и химического фона. Предусматривается разработка собственного программного обеспечения для автоматизированной спектральной обработки данных.
Закрытый ядерный топливный цикл предусматривает переработку отработавшего топлива с извлечением оставшихся делящихся материалов (главным образом U и Pu) для повторного использования. По оценкам World Nuclear Association, это позволяет дополнительно получить порядка 25–30% энергии, которая теряется при разомкнутом цикле, и уменьшить массу высокоактивных отходов примерно в 5 раз. Примерно 96% использованного урана (в основном U 238) остаётся в ОЯТ и может быть возвращено в цикл, экономя до 30% природного сырья. Кроме того, современная стратегия перебора топлива включает совместную переработку всех долго живущих актинидов (Np, Am, Cm и пр.) вместе с плутонием – это снижает долгоживущую радиотоксичность конечных отходов и повышает защищённость топливного цикла от несанкционированного присвоения материалов.
Устройство для контроля КСА в ТР является неотъемлемой частью технологического процесса закрытого ядерного топливного цикла и позволяет контролировать концентрации смеси актинидов (U, Pu, Am, Cm, Np) в технологических растворах, что в свою очередь позволяет добиться значительного результата в увеличении эффективности технологии закрытого ядерного топливного цикла, основными из которых являются:
• экономия ресурсов за счет переработки ОЯТ для восстановления урана (RepU) и плутония, экономии дорогостоящей добычи урана: до 30% урана не нужно добывать заново;
• сокращение отходов, так как объём высокоактивных отходов сокращается примерно в пять раз, а их радиоактивность после 100 лет падает значительно быстрее, что упрощает окончательное захоронение;
• энергетическая безопасность, как следствие задействования высвобожденных плутония и минорных актинидов, как топлива для расширения сырьевой базы атомной энергетики и повышения её независимости;
• социально-экологический эффект основан на снижении при замкнутом цикле потребности в новых рудниках и горных выработках, что в свою очередь существенно уменьшает экологические риски от хранения отходов и укрепляет общественное доверие к «чистой» атомной генерации.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
