Udomlya/Удомля. Топливный цикл

Калининская АЭС стоит на берегу озера Удомля, которое в конце 19 века изобразил на своей картине «Над вечным покоем» великий русский художник И.И. Левитан. Картина находится в Третьяковской галерее, а место, где Левитан рисовал свою картину, отмечено памятным знаком, на котором перечислены имена известнейших русских художников, живших и творивших в Удомельском крае.

Топливный цикл/Fuel Cycle
Ядерный топливный цикл (ЯТЦ) - цепочка повторяющихся рабочих процессов, от добычи урана до окончательного захоронения радиоактивных отходов (РАО).
ЯТЦ может быть открытым или закрытым, когда топливо возвращается в ЯТЦ после его переработки.
Основные этапы ЯТЦ:
Добыча и переработка урановой руды
Производство ядерного топлива
Эксплуатация ядерных реакторов
Хранение и переработка отработавшего ядерного топлива
Россия – единственная страна в мире, реализующая ядерный топливный цикл в полном объеме.
Ядерный топливный цикл
https://rosatom.ru;
https://www pub.iaea.org;
А.А.Акатов, Ю.С. Коряковский «Ядерный топливный цикл. Путь урана», Москва, 2012;
А.Б.Колдобский, Сто вопросов и ответов об атомной энергетике.
Nuclear fuel cycle
Nuclear fuel cycle (NFC)
is a chain of repeated work processes from uranium mining to final disposal of radioactive waste (RW).
NFC can be opened or closed when the nuclear fuel is returned to the NFC after its reprocessing.
The main stages of NFC :
Uranium ore mining and processing
Fabrication of nuclear fuel
Operation of nuclear reactors
Storage & reprocessing of spent nuclear fuel
Russia is the only country in the world implementing all stages of the nuclear fuel cycle.

Топливный цикл/Fuel Cycle
Уран (U) – самый тяжелый природный химический элемент, металл. Открыт в 1789 году, назван в честь планеты Уран. В 1896 году обнаружены его радиоактивные свойства.
Уран является основным ядерным топливом современных реакторов. Он состоит из 3 изотопов. Для топлива используют, в основном, изотоп U-235, который составляет 0,72% природного урана. Россия занимает 4 место по запасам урана в мире. Крупнейшее месторождения урана в России - Аргунское (Забайкальский край) (93 % всей добычи). Россия добывает около 3 000 тонн урана в год.
1 кг U-235 =1500 тонн угля.
Уран
http://howdoright.ru/interesnye-fakty-o-urane/
https://new-science.ru
Uranium
Uranium (U)
is the heaviest natural chemical element, the metal. It was discovered in 1789 and named after Uranus planet. In 1896 its radioactive properties were found.
Uranium is the main nuclear fuel for modern reactors. It contains 3 isotopes. We generally use U-235 isotope for fuel. It is 0.72% only of natural uranium.
Russia takes the 4th place in the world on uranium reserves. The biggest uranium deposit in Russia is Argunsk, Zabaykalsk region (93% of all uranium production). Russia produces about 3 000 tons of uranium a year.
1 kg of U-235 =1500 tons of coal.

Топливный цикл/Fuel Cycle
Ядерное топливо - это материал, который используется в ядерных реакторах в виде таблеток, располагающихся в тепловыделяющих элементах, объединенных в тепловыделяющие сборки. Ядерное топливо имеет самую высокую плотность энергии из всех возможных источников топлива. Одна топливная таблетка из диоксида урана массой 4,5 г выделяет энергию, эквивалентную сжиганию 350 м3 природного газа или 350 кг нефти. Она вырабатывает свыше 1400 кВт/ч электроэнергии за 3 года. Этой энергии достаточно для работы компьютера почти год. Российская топливная компания «ТВЭЛ»— один из мировых лидеров по производству ядерного топлива.
Ядерное топливо
https://rosatom.ru;
https://www.nkj.ru/archive/articles/31858/
https://ru.wikipedia.org/wiki
Nuclear fuel
Nuclear fuel
is a material used in nuclear reactors in the form of pellets put inside the fuel rods banded in fuel assemblies.
Nuclear fuel has the highest energy density of all possible fuel sources.
One fuel pellet made of uranium dioxide weighing 4.5 g produces energy equivalent to burning of 350 m3 of natural gas or 350 kg of oil. It generates more than 1400 kW/h of energy during 3 years. This energy is enough for computer to work for about one year.
Russian Fuel Company TVEL is one of the world's leaders in nuclear fuel fabrication.

Топливный цикл/Fuel Cycle
Тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ)
https://ru.wikipedia.org/wiki
https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/29507
Fuel rod / Fuel element
Fuel rod (Fuel element)
is the main element of the reactor core. Uranium or plutonium fission takes place in it. The fission is accompanied by heat release.
A fuel rod is a leak tight tube of ≈1cm diameter, ≈3.8m long, ≈ 21kg weight from steel or zirconium alloy.
It is filled with fuel pellets (≈350 pellets of 0.9-1.5kg total weight).
The heat released by one fuel rod during its lifetime equals to 225 tons of oil, 300 tons of coal or 250m3 of gas.
Fuel rods are fabricated in Novosibirsk and Electrostal at TVEL fuel company.
Тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) - главный элемент активной зоны реактора. В нем происходит деление ядер урана или плутония, сопровождающееся выделением тепловой энергии.
ТВЭЛ – это герметичная трубка из стали или циркониевых сплавов диаметром ≈1см, длиной ≈3,8м, весом ≈ 21кг. Он заполнен таблетками ядерного топлива (≈350 таблеток общей массой 0,9-1,5кг).
Тепловая энергия, выделяемая одним ТВЭЛом за срок службы равна энергии 225т нефти, 300т угля или 250м3 газа. ТВЭЛы производят в Новосибирске и Электростали на предприятиях топливной компании «ТВЭЛ».

Топливный цикл/Fuel Cycle
Тепловыделяющая сборка (ТВС) - машиностроительное изделие, содержащее ядерные материалы и предназначенное для получения тепловой энергии в ядерном реакторе за счёт контролируемой ядерной реакции. Обычно представляет собой четырёхгранный или шестигранный пучок ТВЭЛов длиной 2,5-3,5 м и диаметром 30-40 см, изготовленный из нержавеющей стали или сплава циркония. В одной ТВС содержится 18-350 ТВЭЛов в зависимости от типа реактора. В активную зону реактора помещается 200-450 ТВС. Срок эксплуатации ТВС 4-5 лет.
Тепловыделяющая сборка (ТВС)
https://neftegaz.ru
Fuel assembly (FA)
Fuel assembly
is a machine-building product containing nuclear materials and designed to obtain thermal energy in a nuclear reactor through a controlled nuclear reaction.
Usually it is a tetrahedral or hexahedral bundle of fuel rods 2.5-3.5 m long and 30-40 cm in diameter, made of stainless steel or zirconium alloy.
One fuel assembly contains 18-350 fuel rods depending on the reactor type. There are 200-450 fuel assemblies in the reactor core. The service life of fuel assemblies is 4-5 years.

Топливный цикл/Fuel Cycle.
Активная зона реактора — пространство, в котором происходит контролируемая цепная реакция деления ядер урана или плутония. В результате деления освобождается в виде тепла огромная энергия. Она выводится из активной зоны с помощью газа, воды или другого вещества. Активная зона обычно имеет форму цилиндра объемом от долей литра до многих кубометров, содержит делящееся вещество (ядерное топливо). В активную зону реактора ВВЭР помещается 163 ТВС.
Активная зона реактора
http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e199.htm
https://ru.wikipedia.org/
Reactor core
Reactor core
is a space where a controlled chain reaction of uranium or plutonium nuclei fission takes place.
As a result of fission huge energy is released in the form of heat. It is removed from the core using gas, water, or other substance.
The reactor core has usually the form of a cylinder. Its volume is from fractions of a liter to many cubic meters. It contains fissile material (nuclear fuel). The VVER reactor core holds 163 fuel assemblies.

Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) - извлечённые из активной зоны тепловыделяющие элементы или их группы, тепловыделяющие сборки ядерных реакторов и других
установок (исследовательских, транспортных и прочих). Топливо относят к отработанному, если оно более неспособно эффективно поддерживать цепную реакцию. Отработавшее топливо помещают в бассейн выдержки для снижения его активности и температуры, после
чего отправляют на хранение, захоронение или переработку. Перевозка ОЯТ происходит в специальных защищенных контейнерах, способных выдержать удары при тяжелой железнодорожной аварии.
Более 95% ОЯТ является ценным сырьевым продуктом.
Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ)
https://ru.wikipedia.org/wiki
http://www.ecp.ru/sites/default/files/download/doc/100_voprosov_100_otvetov.pdf
Spent nuclear fuel (SNF)
Spent nuclear fuel (SNF)
is fuel elements or their groups, fuel assemblies of nuclear reactors and other installations (research, transport, etc.) extracted from the reactor core.
Fuel is considered spent if it is no longer able to effectively maintain a chain reaction.
Spent fuel is put in the special pool to reduce its activity and temperature. Afterwards it is sent for storage, disposal or reprocessing.
SNF is transported in special protected casks able to withstand the impact of a severe rail accident.
More than 95% of SNF is valuable material.
Топливный цикл/Fuel Cycle

MOX-топливо
ядерное топливо, содержащее несколько видов оксидов делящихся материалов: оксид плутония и оксид урана. Может применяться как дополнительное топливо для легководных ядерных реакторов. Но более эффективно использовать MOX-топливо в реакторах на быстрых нейтронах. Приоритет в разработке таких реакторов принадлежит России.
Использование МОХ-топлива является важным шагом на пути к замыканию ядерного топливного цикла.
MOX-топливо
https://ru.wikipedia.org/wiki
https://rosatom.ru;
MOX fuel
MOX fuel (Mixed-Oxide fuel)
is nuclear fuel containing several types of oxides of fissile materials – plutonium and uranium oxides.
It can be used as additional fuel for light-water nuclear reactors.
But it is more efficient to use MOX-fuel in fast-breeder reactors.
Priority in the development of such reactors belongs to Russia.
Using MOX-fuel is an important step to close the nuclear fuel cycle.
Топливный цикл/Fuel Cycle

Топливный цикл/Fuel Cycle
Радиоактивные отходы (РАО) -любые субстанции, чье применение не предусмотрено и чей уровень радиоактивности не допускает свободное обращение с ними. Бывают жидкими, твер-дыми и газообразными, которые в свою очередь подразделяются на категории - низкоактивные, среднеактивные и высоко-активные. Перед утилизацией РАО подлежат обязательной переработке. Захоронение твердых радиоактивных отходов осуществляется в специальных сооружениях - могильниках радиоактивных отходов.
Радиоактивные отходы (РАО)
http://www.norao.ru/waste/
Radioactive Waste (RW)
Radioactive waste (RW)
is any substance which use is not foreseen and which level of radioactivity does not allow free handling. There is liquid, solid and gaseous waste which in turn is divided into categories - low-level, medium-level and high-level. Radioactive waste is subject to mandatory processing before disposal.
Disposal of solid radioactive waste is carried out in special facilities - radioactive waste repositories.

Топливный цикл/Fuel Cycle
Хранение отработавшего ядерного топлива
https://www.atomic-energy.ru/SMI/2018/04/09/84831
https://moluch.ru/archive/262/60580/
https://fishki.net/3153049-saga-o-rosatome
Storage of spent nuclear fuel
Storage of Spent Nuclear Fuel
is a stage of the nuclear fuel cycle.
It can be wet or dry.
After unloading from the reactor the SNF is kept in the pool for about 1-3 years, then it is transported to the SNF storage facilities. There SNF in special leak tight casks is installed in concrete boxes cooled by the air (dry storage) or water (wet storage).
The world's first facility for centralized dry storage of SNF was built in Russia (Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region).
After its storage SNF is sent for final disposal (open NFC) or reprocessing (closed NFC).
Хранение отработавшего ядерного топлива - этап топливного цикла. Хранение ОЯТ осуществляется мокрым или сухим способом.
После выгрузки из реактора ОЯТ выдерживается в бассейне 1–3 года, затем транспортируется в хранилища ОЯТ, где устанавливается в специальных герметичных контейнерах в бетонные камеры, охлаждаемые воздухом (сухое хранение) или водой (мокрое).
В России (г.Железногорск, Красноярский край) построен первый в мире комплекс централизованного сухого хранения ОЯТ (СХОЯТ). По истечении срока хранения ОЯТ направляется на окончательное захоронение (открытый ЯТЦ) либо переработку (закрытый ЯТЦ).