Ядерно-топливный цикл и участие в нем «Техснабэкспорта»

Добыча урановой руды

на месторождениях

Наиболее богатые месторождения урановой руды обнаружены в Канаде, Австралии, Казахстане, Намибии и в ряде других стран. Уран добывают либо шахтным способом, либо методом подземного выщелачивания — с помощью специального раствора, закачиваемого в рудное тело через скважины. В России уран добывают шахтным методом на Приаргунском производственном горно-химическом объединении (ППГХО, г. Краснокаменск), а также методом подземного выщелачивания на предприятиях «Далур» в Курганской области и «Хиагда» в Забайкалье.

После переработки урановой руды на гидро-металлургических заводах получается урановый концентрат в форме закиси-окиси природного урана: U₃O₈, которая далее поступает на конверсию и изотопное обогащение.

Конверсия природного урана

на конверсионных заводах

Концентрат оксида урана на перерабатывающем заводе трансформируется в гексафторид урана (UF₆). Это наиболее подходящая удобная форма для дальнейшего изотопного обогащения с использованием процесса газовой диффузии, так как UF₆ сублимируется (переходит из твердого состояния непосредственно в газообразную стадию минуя жидкую фазу) при температуре 53°С.

Обогащение природного урана

на газодиффузионных обогатительных заводах

Российские обогатительные предприятия используют высокоэффективную центрифужную технологию, разработанную отечественными научными и конструкторскими организациями. В России действуют 4 предприятия по обогащению урана, суммарная мощность которых составляет около половины мировых мощностей. Это позволяет ОАО «Техснабэкспорт» как экспортеру российских услуг по обогащению не только успешно конкурировать, но и прочно удерживать лидирующие позиции на мировом рынке, предлагая наиболее гибкие условия и неизменно стабильные поставки для своих партнеров. ОАО «Техснабэкспорт» осуществляет поставки практически во все страны мира, обладающие ядерной энергетикой, являясь ответственным примерно за четверть потребляемых на мировом рынке услуг по обогащению урана (ЕРР) и обогащенной урановой продукции (ОУП).

Крупнейшими заказчиками и конечными потребителями урановой продукции являются широко известные в мире энергетические и другие компании, такие, как: USEC (США), BNFL (Великобритания), British Energy (Великобритания), Cameco (Канада), EdF (Франция), EnBW, E. ON, RWE (Германия), Vattenfall (Швеция), Synatom (Бельгия), ENUSA (Испания), KKL (Швейцария), Fortum, TVO (Финляндия), KHNP (Южная Корея), энергетические компании Японии, Китая, Мексики, Бразилии, ЮАР.

Изготовление тепловыделяющих сборок

на заводах по изотовлению ТВЭЛ

Тепловыделяющие сборки (ТВС) являются составной частью активной зоны ядерного реактора и предназначены для генерирования тепловой энергии. Конструкция ТВС отличается для различных типов реакторов, но в общем виде ТВС состоит из несущей структуры (каркаса), с одной стороны которой расположена головка, с другой — хвостовик и включает тепловыделяющие элементы (твэлы), собранные в пучки. Твэлы располагаются в пучках с равномерным шагом, который обеспечивают дистанционирующие решетки. Твэл представляет собой герметичную тонкостенную трубу из циркониевого сплава с приваренными на концах заглушками, снаряженную цилиндрическими спеченными топливными таблетками из обогащенного диоксида урана.

Получение электроэнергии

на атомных электростанциях (АЭС)

Сборки доставляются на электростанции в специальных контейнерах, предотвращающих возникновение цепной реакции. Далее они размещаются в активной зоне реактора АЭС.

С помощью источника нейтронов реактор запускается. ТВЭЛы вырабатывают энергию, избыточные нейтроны поглощаются специальными графитовыми стержнями.

Хранение отработанного ядерного толива

в хранилищах при АЭС

Одна треть или четверть ТВЭЛов ежегодно выгружается из реактора, на их место ставятся новые ТВЭЛы. Отработавшее топливо переносится в приреакторное хранилище — бассейн, где оно хранится в течение нескольких лет, пока не понизится его высокая радиоактивность. Вода охлаждает облученное топливо и служит надежной защитой от радиации.

После нескольких лет охлаждения в приреакторном бассейне сборки транспортируются либо в специальное хранилище для длительного хранения, либо на перерабатывающий завод для регенерации.

Переработка отработанного ядерного топлива и регенерация урана

в центрах по переработке ОЯТ

В центре переработки облученные и охлажденные ТВЭЛы освобождаются от оболочки, и израсходованные топливные таблетки помещаются в ванну с азотной кислотой. Таблетки растворяются в кислоте, после чего получившийся раствор вводится в противоточную экстрактивную систему.

Обычно в первом цикле выделения около 99% продуктов распада деления удаляется. В дальнейшем идет обработка оставшегося вещества — очищение и разделение плутония от урана. Конечными продуктами второй стадии обычно являются UO₂ и РuО₂, которые могут быть вновь использованы.

Оставшиеся после регенерации урана и плутония небольшие по объему высокоактивные отходы подлежат кондиционированию — специальной обработке (цементирование, остекловывание, трансмутация) и захоронению в специализированных хранилищах.

Захоронение радиоактивных отходов

в ядерных могильниках

Кондиционированные высокоактивные отходы и отработанное топливо, не подлежащее дальнейшей переработке, перевозятся в централизованное хранилище и захораниваются. Такие хранилища являются специализированными высоко-технологичными предприятиями, на них принимаются все необходимые меры для максимально безопасного хранения в течение длительного времени (сотни и тысячи лет).

Окончательная переработка

на заводах будущего

Разработка перспективных технологий обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом, позволяющих их надежную и полную нейтрализацию, ведется учеными из многих развитых стран. В будущем это позволит проводить еще более безопасную утилизацию радиоактивных отходов.