Топливный цикл крупномасштабной ядерной энергетики России на принципах топливного и радиационного баланса и нераспространения

• Автор: Лопаткин, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 314 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕЛЕНИЯ В
ЭНЕРГЕТИКЕ, ИЗМЕНЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К БЫСТРЫМ РЕАКТОРАМ
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К
КРУПНОМАСШТАБНОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
2.1 Общие требования к реакторной установке
2.2 Общие требования к замкнутому топливному циклу
2.2.1 Радиационная эквивалентность
2.2.2 Трансмутационный топливный цикл
2.2.3 Радиационно-миграционная эквивалентность и природоподобие
2.3 Подход к реализации гарантий нераспространения в концепции 40 быстрых реакторов нового поколения и их замкнутого топливного
цикла
2.4 Два подхода к организации замкнутого топливного цикла 46 крупномасштабной ядерной энергетики на быстрых реакторах
ГЛАВА 3. МОДЕЛИ РАЗВИТИЯ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
РЕАЛИЗУЮЩЕЙ ТРАНСМУТАЦИОННЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ
3.1 Параметры ЯТЦ и трансмутация минорных актиноидов из ОЯТ 52 тепловых реакторов при развитии ядерной энергетики России в соответствии со «Стратегией...»
3.2. Анализ влияния сценариев развития мощностей ЯЭ, накопление
долгоживущих радионуклидов и трансмутации их в замкнутом топливном цикле быстрых реакторов
3.2.1 Возможности развития системы тепловых реакторов и накопление 74 актинидов в ОЯТ ТР
3.2.2 Возможности развития системы быстрых реакторов и 82 трансмутация долгоживущих актинидов их в замкнутом топливном
цикле
3.2.3 Возможности дополнительного развития быстрых реакторов на обогащенном уране
ГЛАВА 4. УСЛОВИЯ И ПУТИ ДОСТИЖЕНИЯ РАДИАЦИОННОГО БАЛАНСА
4.1 Потенциальная биологическая опасность природного урана
4.2 Роль отдельных нуклидов и элементов в долговременном радиационном балансе
4.3.Эволюция требований к потерям актиноидов в отходы при длительной работе ЯЭ
4.4 Влияние длительности ТЦ ТР и БР на основные параметры сценария развития ЯЭ
4.5 Региональное хранилище для длительного контролируемого хранения долгоживущих высокоактивных РАО
4.5.1 Введение
4.5.2. Параметры хранилища для длительной контролируемой выдержки РАО
4.5.3. Теплогидравлические и нейтронно-физические характеристики хранилища
4.5.4. Конструкция и функционирование хранилища
4.5.5. Заключение
4.6 Влияние спектра нейтронов на характеристики трансмутационных цепочек Кр, Ат и Ст
4.7 Гомогенная и гетерогенная трансмутация Ат, Ст, Ир в активной зоне быстрого ЯЭ
4.8 Сравнительный анализ эффективности трансмутации МА в различных установках на стадии длительной работы ЯЭ
4.9 Трансмутация осколочных технеция и йода в торцевом экране реактора БРЕСТ
4.9.1 Трансмутация йода
4.9.2 Трансмутация технеция
ГЛАВА 5. ОСНОВЫ ПОДДЕРЖАНИЯ РЕЖИМА
НЕРАПРОСТРАНЕНИЯ ПРИ КРУПНОМАСШТАБНОМ РАЗВИТИИ ЯЭ
ГЛАВА 6. ВОВЛЕЧЕНИЕ ТОРИЯ В КРУПНОМАСШТАБНУЮ ЯДЕРНУЮ ЭНЕРГЕТИКУ
6.1 Долгоживущие актиниды в равновесном торий-урановом цикле и уран-плутониевом циклах
6.2 Сценарии вовлечения тория в ЗТЦ
ГЛАВА 7. АНАЛИЗ ОБОСНОВАННОСТИ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
7.1 Использованные программы и ядерные данные
7.2 Масштаб погрешности эффективных нейтронных сечений актинидов для БР по экспериментам 1999-2004 годов
7.3. Коэффициенты чувствительности расчетных концентраций актинидов топлива реактора БРЕСТ к сечениям ядерных реакций и постоянным распада
7.4 Влияния неопределенности в нейтронных сечениях актинидов на
долговременную радиационную опасность РАО
ГЛАВА 8. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ОСНОВ
РАДИОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ
ШИРОКОМАСШТАБНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЭИ.
ГЛАВА 9. РЕАЛИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
ЗАМКНУТОГО ТЦ КРУПНОМАСШТАБНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В
ПЯТЦ БРЕСТ-ОД-ЗОО
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

экологической безопасности захоронений РАО - многобарьерность при высокой удельной радиоактивности РАО. Он трудно доказуем при требуемых временах выдержки РАО 104 - 106 лет.
2.2.3 Радиационно-миграционная эквивалентность и природоподобие
«Идея подземного захоронения радиоактивных отходов в целях их полной изоляции от биосферы кажется очевидной и простой. В результате в некоторых странах (Швеции, США) созданы глубинные могильники, в других для этого предполагают приспособить старые шахты (в Германии). Однако ни одна страна не спешит загружать отвержденные высокоактивные отходы в могильники. И для этого имеются серьезные доводы. Главный из них — будет ли обеспечена долговременная безопасность захоронения?
Подземные могильники должны создаваться в геологических структурах, которые обладают долговременной стабильностью, водонепроницаемостью, хорошими сорбирующими свойствами для удержания радионуклидов и т.д. /25/. В качестве подходящих сред рассматривают глину, каменную соль, скальные породы: гранит, базальт, туф и др. Горная порода является главным барьером на пути выхода радионуклидов в биосферу, однако должны быть и другие барьеры, которые создаются искусственно: засыпка, пеналы, контейнеры, собственно твердая матрица. И эта многобарьерная система должна их изолировать в течение длительного времени, когда произойдет распад опасных нуклидов. Обычно это время оценивается как 10 периодов полураспада для продуктов деления 300 лет, актиноидов — 100 тысяч лет и более. И здесь и проявляется суть проблемы: можно прогнозировать состояние могильника и интенсивность выхода нуклидов из него на несколько сот лет (хотя и здесь возникают вопросы выбора сценариев эволюции, неопределенностей в описании процессов, неточностей оценки параметров, неполноты знания геологической структуры и др.), однако на период 10 тыс. лет и более оценить и предположить заранее неопределенности невозможно. Иллюстрацией сказанного может явиться ситуация со шведским могильником, сооруженным в скальной породе на глубине 20 м под дном Балтийского моря: как выяснилось уже после его создания, дно моря в этом месте поднимается и через несколько десятков тысяч лет станет сушей, могильник может оказаться на