27k
6 лет назад · 23 фото · 10437 просмотров · 45 комментариев
Сага о Росатоме, продолжение. Ядерный топливный цикл: О современном уране (23 фото)
Предпоследняя статья Бориса Марцинкевича о ядерном топливном цикле. В ней на мой взгляд рассматриваются очень интересные моменты. А вообще что такое уран и как он добывается а после становится топливом?
Поехали......
О современном уране
Предыдущие части тут:
1. https://fishki.net/3151113-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-predislovie.html
2. https://fishki.net/3151966-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-anatomija-ojat.html
3. https://fishki.net/3152121-saga-o-rosatome-prodolzhenie-zavod-po-pererabotke-otrabotannogo-jadernogo-topliva-po-majak.html
4. https://fishki.net/3153049-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-otrabotannoe-jadernoe-toplivo.html
5. https://fishki.net/3153308-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-vechnoe-hranenie-ojat-po-amerikanski.html
6. https://fishki.net/3154184-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-ojat-v-ssha.html
Начало статей здесь:
1. https://fishki.net/3137158-saga-o-rosatome-chasty-1.html
1. https://fishki.net/3151113-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-predislovie.html
2. https://fishki.net/3151966-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-anatomija-ojat.html
3. https://fishki.net/3152121-saga-o-rosatome-prodolzhenie-zavod-po-pererabotke-otrabotannogo-jadernogo-topliva-po-majak.html
4. https://fishki.net/3153049-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-otrabotannoe-jadernoe-toplivo.html
5. https://fishki.net/3153308-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-vechnoe-hranenie-ojat-po-amerikanski.html
6. https://fishki.net/3154184-saga-o-rosatome-prodolzhenie-jadernyj-toplivnyj-cikl-ojat-v-ssha.html
Начало статей здесь:
1. https://fishki.net/3137158-saga-o-rosatome-chasty-1.html
Перечитывая то, что я с изрядной долей наглости назвал «Ядерный топливный цикл», почувствовал, что явно чего-то не хватает.
Мне кажется, что нужна вот небольшая заметка, чтобы сделать обзор-справку о том, как выглядит «трудовой путь» урана на день сегодняшний, когда о полном покорении закрытого ядерного топливного цикла есть четко прорисованные планы, а практика еще на 90% остается такой, какой она стала где-то в 70-80 годы века минувшего.
Вот и попробую сделать такую статью – удобно будет возвращаться, если вдруг что-то подзабылось.
Мне кажется, что нужна вот небольшая заметка, чтобы сделать обзор-справку о том, как выглядит «трудовой путь» урана на день сегодняшний, когда о полном покорении закрытого ядерного топливного цикла есть четко прорисованные планы, а практика еще на 90% остается такой, какой она стала где-то в 70-80 годы века минувшего.
Вот и попробую сделать такую статью – удобно будет возвращаться, если вдруг что-то подзабылось.
Все АЭС, как известно, работают на уране.
Пусть он и самый тяжелый из «нерукотворных», но уран – все равно химический элемент и, как химическому элементу полагается, содержится он в земной коре в составе самых разных руд.
Входит он в состав этих руд в виде самых разных оксидов и солей, вмещающие породы – тоже разные: карбонаты, силикаты, сульфиды. Выглядит это порой красиво и даже эффектно.
Пусть он и самый тяжелый из «нерукотворных», но уран – все равно химический элемент и, как химическому элементу полагается, содержится он в земной коре в составе самых разных руд.
Входит он в состав этих руд в виде самых разных оксидов и солей, вмещающие породы – тоже разные: карбонаты, силикаты, сульфиды. Выглядит это порой красиво и даже эффектно.
Урановая руда. Уран в ультрафиолете.
Урановая руда
Тоже урановая руда
Минералов с содержанием урана известно более сотни, но практический интерес представляют только 12 из них.
Руды подразделяются по категориям: от бедных (с содержанием урана менее 0,1%) до богатых (с содержанием урана более 1%).
В Канаде есть руды с содержанием урана 14-18% — даже не знаю, как это называется. Сверхсупербогатые?
А руды Бельгийского Конго, обеспечившие реализацию Манхэттенского проекта с их 60% — «рокфеллеровские», то ли?...
Руды подразделяются по категориям: от бедных (с содержанием урана менее 0,1%) до богатых (с содержанием урана более 1%).
В Канаде есть руды с содержанием урана 14-18% — даже не знаю, как это называется. Сверхсупербогатые?
А руды Бельгийского Конго, обеспечившие реализацию Манхэттенского проекта с их 60% — «рокфеллеровские», то ли?...
На заре атомного проекта были урановые руды неглубокого залегания – 150-300 метров, но сейчас практически все такие карьеры выработаны, и за рудой приходится уходить на глубины в километр, а то и больше.
Вот и первые задачи: добыть с такой глубины и очистить от пустых пород.
Обычно все слышали про страшные и ужасные урановые рудники, но при этом мало кто представляет себе, как же добывают даже обычные железо и медь, не говоря уже про уран.
Поэтому сначала на пальцах об этом нелегком деле.
Существуют 3 основных способа добычи урана. Первый способ – открытый, подходит для тех случаев, когда рудное тело находится близко к поверхности земли. При открытом способе добыче просто роют бульдозерами большую яму и экскаваторами грузят руду в самосвалы, которые везут ее к перерабатывающему комплекс.
Вот и первые задачи: добыть с такой глубины и очистить от пустых пород.
Обычно все слышали про страшные и ужасные урановые рудники, но при этом мало кто представляет себе, как же добывают даже обычные железо и медь, не говоря уже про уран.
Поэтому сначала на пальцах об этом нелегком деле.
Существуют 3 основных способа добычи урана. Первый способ – открытый, подходит для тех случаев, когда рудное тело находится близко к поверхности земли. При открытом способе добыче просто роют бульдозерами большую яму и экскаваторами грузят руду в самосвалы, которые везут ее к перерабатывающему комплекс.
Второй способ шахтный - это если имеем дело с крепкими горными породами залегающими глубоко, в которых хорошо заметны рудные жилы – будем строить шахты, рубить руду специальными машинами (радиация, знаете ли, эпоха ручной работы миновала) и вытаскивать ее наверх.
В России это – Приаргунское месторождение Читинской области.
Более дешевый, более «продвинутый» третий метод, экологически менее вредный – это так называемая «технология ПСВ» (поземное скважинное выщелачивание).
Грубо: по центру сверлим дыру на нужную глубину, по бокам – еще несколько. В центральную скважину закачиваем серную кислоту, она выщелачивает уран из породы, а полученный раствор выкачивается на поверхность через боковые скважины. Вот, к примеру, как выглядят урановые рудники на месторождениях Хиагда (Бурятия) и Далур (Курганская область):
В России это – Приаргунское месторождение Читинской области.
Более дешевый, более «продвинутый» третий метод, экологически менее вредный – это так называемая «технология ПСВ» (поземное скважинное выщелачивание).
Грубо: по центру сверлим дыру на нужную глубину, по бокам – еще несколько. В центральную скважину закачиваем серную кислоту, она выщелачивает уран из породы, а полученный раствор выкачивается на поверхность через боковые скважины. Вот, к примеру, как выглядят урановые рудники на месторождениях Хиагда (Бурятия) и Далур (Курганская область):
Работа людей заканчивается на этапе бурения, вся прочая работа выполняется механизмами да насосами.
Поддерживать необходимое давление – вот и вся забота.
Никаких «ран» поверхности, никаких рудных отвалов, а серная кислота на глубине больше километра – никакого вреда даже грунтовым водам.
Впрочем, метод ПСВ настолько интересен, что стоит к разговору о нем вернуться с большим количеством подробностей.
Вот кстати ОЧЕНЬ интересный факт:
Есть на свете компания под названием Uranium One, которой принадлежат крупнейшие урановые месторождения в Казахстане, Африке, Австралии и США.
На компанию приходится до 30% мировой добычи урана.
Но мало кто знает, что Uranium One, когда-то основанная, как канадско-южно-африканский консорциум, сейчас на 100% принадлежит «Росатому».
В мире непрерывно идет жесточайшая борьба за контроль над рудниками и месторождениями урана. Это вопрос стратегический.
Тот, кто держит в руках источники урана, не только держит за горло всю мировую атомную энергетику, но и может влиять на рынок ядрен-батонов.
Поддерживать необходимое давление – вот и вся забота.
Никаких «ран» поверхности, никаких рудных отвалов, а серная кислота на глубине больше километра – никакого вреда даже грунтовым водам.
Впрочем, метод ПСВ настолько интересен, что стоит к разговору о нем вернуться с большим количеством подробностей.
Вот кстати ОЧЕНЬ интересный факт:
Есть на свете компания под названием Uranium One, которой принадлежат крупнейшие урановые месторождения в Казахстане, Африке, Австралии и США.
На компанию приходится до 30% мировой добычи урана.
Но мало кто знает, что Uranium One, когда-то основанная, как канадско-южно-африканский консорциум, сейчас на 100% принадлежит «Росатому».
В мире непрерывно идет жесточайшая борьба за контроль над рудниками и месторождениями урана. Это вопрос стратегический.
Тот, кто держит в руках источники урана, не только держит за горло всю мировую атомную энергетику, но и может влиять на рынок ядрен-батонов.
Далее рассматриваем случай добычи урановой руды из шахт.
Крупные куски породы:
1) сортируют по степени радиоактивности;
2) дробят до мелкого состояния;
3) помещают в автоклавы, где при больших температуре и давлении выщелачивают уран растворами серной или азотной кислоты или карбонатом натрия.
Уран при этом переходит в эти замечательные растворы, а пустая порода в буквальном смысле этого слова выпадает в осадок.
Далее следует этап № 4: уран из растворов осаждают порциями новых химических реагентов, получая в результате практически чистые соединения урана и этих реагентов.
Но что реагентам делать в реакторе, спрашивается?
Нечего.
Следовательно, они тоже лишние на этом празднике Менделеева, потому необходим этап № 5: аффинаж с применением бикарбоната аммония.
Зубодробительное название, а кто-то ведь именно этим и занимается!..
И теперь остается этап № 6 – полученные после аффинажа сухие чистые осадки урановых солей прокаливают при температурах от 240 до 850 градусов, чтобы получить широко известный в узких кругах желтый кек (он же – закись-окись урана, он же U3O8). Вот он, родимый.
Крупные куски породы:
1) сортируют по степени радиоактивности;
2) дробят до мелкого состояния;
3) помещают в автоклавы, где при больших температуре и давлении выщелачивают уран растворами серной или азотной кислоты или карбонатом натрия.
Уран при этом переходит в эти замечательные растворы, а пустая порода в буквальном смысле этого слова выпадает в осадок.
Далее следует этап № 4: уран из растворов осаждают порциями новых химических реагентов, получая в результате практически чистые соединения урана и этих реагентов.
Но что реагентам делать в реакторе, спрашивается?
Нечего.
Следовательно, они тоже лишние на этом празднике Менделеева, потому необходим этап № 5: аффинаж с применением бикарбоната аммония.
Зубодробительное название, а кто-то ведь именно этим и занимается!..
И теперь остается этап № 6 – полученные после аффинажа сухие чистые осадки урановых солей прокаливают при температурах от 240 до 850 градусов, чтобы получить широко известный в узких кругах желтый кек (он же – закись-окись урана, он же U3O8). Вот он, родимый.
Желтый кек.
Обращу ваше внимание, что все описанные шесть этапов производятся непосредственно возле шахт. Любой урановый рудник – место, где концентрируются химические производства.
Желтый кек удобен тем, что он весьма стабилен, у него низкая радиоактивность – следовательно, он пригоден к транспортировке.
И везут его поближе к центрифугам, чтобы произвести последнюю химическую процедуру – из оксида урана перевести во фторид урана.
Этот процесс атомщики называют конверсией урана, и без него – просто никак.
Фторид урана удобен тем, что при нагреве до 53 градусов он не плавится, а сразу превращается в газ, который и поступает на обогащение при помощи центрифуг.
Обогащение – это увеличение концентрации урана-235 с природного значения 0,7% до необходимых 4% (в среднем, на самом деле – от 2,6% до 4,8% для разных типов атомных реакторов).
Если кто-то успел соскучиться по внешнему виду наших обогатительных центрифуг, а они у нас аж в четырех местах:
УЭХК – Уральский электрохимический комбинат в Новоуральске Свердловской области;
СХК – Сибирский химкомбинат в Северске Томской области;
АЭХК – Ангарский электрохимический комбинат;
ЭХЗ – Электрохимический завод в Зеленогорске Красноярского края, то вот, пожалуйста:
Желтый кек удобен тем, что он весьма стабилен, у него низкая радиоактивность – следовательно, он пригоден к транспортировке.
И везут его поближе к центрифугам, чтобы произвести последнюю химическую процедуру – из оксида урана перевести во фторид урана.
Этот процесс атомщики называют конверсией урана, и без него – просто никак.
Фторид урана удобен тем, что при нагреве до 53 градусов он не плавится, а сразу превращается в газ, который и поступает на обогащение при помощи центрифуг.
Обогащение – это увеличение концентрации урана-235 с природного значения 0,7% до необходимых 4% (в среднем, на самом деле – от 2,6% до 4,8% для разных типов атомных реакторов).
Если кто-то успел соскучиться по внешнему виду наших обогатительных центрифуг, а они у нас аж в четырех местах:
УЭХК – Уральский электрохимический комбинат в Новоуральске Свердловской области;
СХК – Сибирский химкомбинат в Северске Томской области;
АЭХК – Ангарский электрохимический комбинат;
ЭХЗ – Электрохимический завод в Зеленогорске Красноярского края, то вот, пожалуйста:
Из центрифуг, само собой, на выходе – все тот же газ, все тот же фторид урана, только теперь в нем больше урана-235.
Газ в реактор не запихнуть – соответственно, фторид приходится снова превращать в оксид урана (точнее – в диоксид, UO2), а это уже порошок.
Порошок диоксида урана методом порошковой металлургии превращают в топливные таблетки диаметром порядка 1 см и толщиной от 1 до 1,5 см.
Таблетки аккуратно размещают в тонкостенные трубки из сплава циркония и 1% ниобия длиной в 3,5 метра для современных ВВЭР. Эта трубка, набитая 1.5 кг урановых таблеток, и есть тот самый ТВЭЛ: тепловыделяющий элемент.
Вот они, красивые:
Газ в реактор не запихнуть – соответственно, фторид приходится снова превращать в оксид урана (точнее – в диоксид, UO2), а это уже порошок.
Порошок диоксида урана методом порошковой металлургии превращают в топливные таблетки диаметром порядка 1 см и толщиной от 1 до 1,5 см.
Таблетки аккуратно размещают в тонкостенные трубки из сплава циркония и 1% ниобия длиной в 3,5 метра для современных ВВЭР. Эта трубка, набитая 1.5 кг урановых таблеток, и есть тот самый ТВЭЛ: тепловыделяющий элемент.
Вот они, красивые:
Твэлы,
Происходит эта работа в России на Машиностроительном заводе в городе Электросталь Московской области и на Новосибирском заводе химконцентратов.
Цирконий отливают в Глазове Удмуртской республики на Чепецком механическом заводе.
ТВЭЛы конструктивно объединяют в ТВС – тепловыделяющие сборки.
Выглядят они вот так:
Цирконий отливают в Глазове Удмуртской республики на Чепецком механическом заводе.
ТВЭЛы конструктивно объединяют в ТВС – тепловыделяющие сборки.
Выглядят они вот так:
ТВС – тепловыделяющие сборки.
В сечении, как видите, шестигранник-сота, и это – советско-российский дизайн.
А вот ТВС-«квадрат» дизайна западного:
А вот ТВС-«квадрат» дизайна западного:
У меня часть детства на пасеке деда прошла, так что я весьма пристрастен – наши «соты» мне больше нравятся.
Вот теперь уран в виде таблеток, которые размещены в ТВЭЛ, которые объединены в ТВС, можно поместить в «печку» — в активную зону реактора АЭС.
В течение следующих 18 месяцев, которые принято называть «топливной компанией», уран «горит», постепенно превращаясь в ОЯТ.
Вот картинка того, как выглядит реактор перед началом топливной кампании:
Вот теперь уран в виде таблеток, которые размещены в ТВЭЛ, которые объединены в ТВС, можно поместить в «печку» — в активную зону реактора АЭС.
В течение следующих 18 месяцев, которые принято называть «топливной компанией», уран «горит», постепенно превращаясь в ОЯТ.
Вот картинка того, как выглядит реактор перед началом топливной кампании:
Мне кажется, что такая вот история урана с картинками нужна была с самого начала рассказа о ядерном топливном цикле.
Прошу сильно меня не ругать, за то, что я не сделал ее изначально – блогер я старый только по возрасту, а по молодости ошибки – обычное дело.
Предлагаю эту заметку считать «№ 0» в цикле рассказов о ядерном топливе!
Окончание следует......
Прошу сильно меня не ругать, за то, что я не сделал ее изначально – блогер я старый только по возрасту, а по молодости ошибки – обычное дело.
Предлагаю эту заметку считать «№ 0» в цикле рассказов о ядерном топливе!
Окончание следует......
Спасибо за столь познавательную статью.
>>> На компанию приходится до 30% мировой добычи урана.
А каким компаниям и по сколько принадлежат остальные 70%?
Думаю что автор вообще бесстрашный человек. Вообще ничего на боится.
в плане?
Не слишком ли много информации.
Ты про секретность? Все взято из открытых источников! Ни каких секретов нет, только общая информация без подробностей, формул и схем. Как говорится секрет полишенеля))
+ за статью
а я знаю историю с Uranium One.
Казахи там подсуетились, выкупили большую часть акций его, там у них шустрое руководство Казатома было.
Но потом наши надавили на Назарбаева, тот обещал повернуть дело в пользу Росатома, но руководство Казатома, не послушалось, ну их можно понять, у них хорошо пёрло с Uranium One, им удалось захавать американские активы, чего не мог сделать Росатом.
Наши ещё больше надавили на Назарбаева и заставили его разогнать больно шустрое руководство Казатома, кого посадить, кого в тюрьму на долгие сроки под надуманным предлогом стародавних грехов.
В итоге Росатом полностью проглотил Казатом вместе с его американскими и другими активами мировыми активами и предприятиями.
Для нас конечно, многодовочка в профит. Но все равно, как-то неприятное чувства остались.
Жалко руководство Казатома, ни за что в тюрьму попали, а ведь старались пахали, вполне удачно развивались.
Но. политика она такая
Казахи в свое время владели 10% акций компании Westinghouse, и все это достигалось за счет огромных рудников урана на территории Казахстана. Многие ставят Казахстан на первое место в мире по разведанным запасам урана. От сюда и такая борьба за активы Казатом, все объясняется. Про суды и уголовку, мне ни чего не известно, врать не буду.
Просто о сложном. Ядерная водогрейка на уране.
Познавательно, спасибо!
Цикл статей призван подготовить нас к приёму большого количества отходов деятельности АЭС со всего мира???
Для тех кто в бронепоезде на запАсном пути - Эти отходы и служат топливом для реакторов нового поколения, а кроме того это огромные баблищи, за которые идет нешуточная конкуренция.
Этот цикл статей, простым языком рассказывает как рождались атомные проекты и технологии, что происходит в атомной энергетике на данный момент и зачем это вообще делается! Цикл предназначен в основном для технически подкованных людей, который интересуются сложными вопросами. Лично мне было ОЧЕНЬ интересно прочитать этот цикл, я много для себя узнал нового и интересного!
Теперь насчет отходов со всего мира - сразу видно что ты прочитал не весь цикл или не внимательно читал! Как минимум в двух постах рассказывается зачем и откуда мы вывозим отработанное топливо.
Во первых - не со всего мира, а только с тех АЭС которые были построены Росатомом!
Во вторых - мы владеем на данный момент такими технологиями которые позволяют перерабатывать отработанное топливо в новое топливо!
В третих - мы на этом зарабатываем огромные деньги.
Эти бусики, всем бусикам - бусики)) Торкнет так, что мало не покажется))
https://www.youtube.com/watch?v=OEoemt2UArM
Как тебе такая история))
Эх, накатило... Как же мне в детстве нравилось читать "Науку и жизнь"...
Сколько урана! Лучше бы пенсионерам раздали!
Гадский тролль. )))))))))))
в жопу себе засунь, придурок
да что же статьи такие короткие !!!
Только с чашкой чая начнешь наслаждаться процессом познания - и оппа ! конец статьи.. блин...
исчо !!
Я даю ссылки на начало статей. Их же много. Больше 20 постов опубликовал. Сам лично думал что такого интереса не будет, слишком сложная тема.
Как только окончил публиковать основной цикл "Саги о Росатоме" народ попросил продолжение, вот и сейчас публикую Ядерный топливный цикл. Сегодня закончим, последний пост.
не бросай ! продолжай !!! интересно!
Спасибо! Очень интересно!
Спасибо за слова, я стараюсь))
спасибо, пойду копать руду, а то реактор топить нечем
Шо, медведь снова водки перебрал? ))
А можно рассказать ситуацию на украинских АЭС,таким же человеческим языком,а то там ,то аварии,то отключения...че вообще происходит?интересно узнать от вас!!!!
Можно же через посредников покупать. Как газ например. Уж лучше это цирк чем очередной Чернобль.
Запад заинтересован в продаже изделий своего производства. Рынок ядерных изделий в мире очень узкий и все производители заинтересованы отжимать этот рынок под себя. Перепродажа российских атомных сборок это все равно поддержка российских производств - а вот заставить/уговорить/подкупить перевести некоторые атомные реакторы на западное топливо (с перемонтажем начинки реакторов) это расширение своего рынка и сужение рынка российского. И тут уже точно не скажешь, что ИМ важнее, расширить свое или загнобить чужое. Понятно, что и то и другое - но ...
Спасибо за комментарий. Я поищу информацию, но пока на глаза не попадалась развернутая инфа по украинским АЭС. Если что то найду, обязательно опубликую.
Тут в комментариях уже писали про американские ТВЭЛ на украинских АЭС. Скажу так - компания Вестингхауз, которая пытается втиснуть свои сборки в украинские АЭС не только использует Российский уран(в постах про компании Вестингхауз эту ситуацию подробно рассматривали) но и еще является на данный момент банкротом))
В 2018 чуть не произошли две аварии на Южно-Украинской и Запорожской АЭС о которых говорили только шепотом,а ведь там используют топливо поставленное Вестингхауз...ну и скоро закроют 4 энергоблока из 16(тут бы и ваш комент интересен).предположения понятны,денег нет,денег нет совсем,амерам стало насрать,на восток даже не посмотрят...
Там понимаешь ситуация с Украинскими ТВЭЛами такая, Вестингхауз не пытается туда втиснуть свои ТВЕЛы, они прекрасно понимают что проще построить новый реактор чем втиснуть нестандартные сборки. Они пытаются сделать ТВЭЛы как у нас, как соты, вот и возникают у них проблемы.
Теперь я знаю что такое кек.
Свет дороговат только
А вы в платежке поинтересуйтесь, по крайней мере в центральной россии более 80% цены это доставка энергии (цена за работу электросетевой системы). Если бы не это, то топились бы мы "светом" без проблем.
с другой стороны почему доставка газа такая дешевая....
Ждем продолжения
Эхх, красота! Автору уважение! Прям детство вспомнил - любил в детстве про такое читать / изучать!
Нет,не так-шикарный пост,отличная работа!
Плюс-однозначно!
P.S.Просто напомнило мне курс по физике за 1964 год,там тоже досконально,по-полочкам,объяснялось что к чему.
Прям,казалось-имей желание и время,сходи купи в магазине Юный техник необходимые материалы и комплектующие и у тебя дома будет компактная самодельная электрогенераторная установка на адском топливе!
Познавательный пост. Спасибо.