способы добычи урана в росатоме какие используются

admin

Добыча урана

Залогом успешного развития российской атомной отрасли является устойчивое сырьевое обеспечение. Наличие собственного производства урана в России позволяет гарантировать клиентам надежность поставок, а также долгосрочную безопасность сырьевого обеспечения атомной генерации и конкурентоспособную себестоимость продукции.

b70af35603b8d27974d633c441d577c9

Урановый холдинг «АРМЗ» (АО «Атомредметзолото») является управляющей компанией Горнорудного дивизиона Госкорпорации «Росатом», консолидирующей российские уранодобывающие активы. Минерально-сырьевая база непосредственно самого холдинга по итогам 2017 года составляет 523,9 тыс. тонн (2 место среди крупнейших уранодобывающих компаний мира).

9e9aad3454d3c03286953af56c824e42

Эффективно развиваются два других предприятия — АО «Хиагда» в Республике Бурятия и АО «Далур» в Курганской области, добывающие уран более экологически чистым методом скважинного подземного выщелачивания (СПВ).

В отличие от традиционного способа добычи, который заключается в извлечении руды из недр, ее дроблении и гидрометаллургической переработке, при СПВ урановая руда остается на месте залегания. Посредством системы скважин через рудную залежь прокачивается выщелачивающий реагент с последующей откачкой урансодержащего раствора на поверхность, где он последовательно перерабатывается до получения конечного продукта – желтого кека или закиси-окиси урана. При СПВ почвенный покров почти не нарушается, не образуется отвалов пустой породы и отходов, а состояние вмещающего руду водоносного горизонта после отработки восстанавливается до начального состояния. Данная технология значительно экономичнее и экологически предпочтительнее карьерного или шахтного способов добычи урана.

АО «Хиагда» оценивается как самый перспективный актив холдинга. Расширение его производственной базы уже в ближайшем будущем позволит выйти на проектную мощность в 1000 тонн урана в год.

aa6fca81304110437970b3baa5675d7c

Кроме добычи урана, Урановый холдинг «АРМЗ» реализует также ряд проектов, связанных с добычей редких, редкоземельных и драгоценных металлов. Один из ключевых проектов – освоение Павловского свинцово-цинкового серебросодержащего месторождения на архипелаге Новая земля, минерально-сырьевая база которого позволит организовать одно из крупнейших перерабатывающих предприятий в России. Основой для этой деятельности служит многолетний опыт разработки месторождений в самых разнообразных геоклиматических условиях. В АО «Далур» планируется организовать попутное производство концентрата (до 10 тонн в год) и концентрата редкоземельных металлов (до 450 тонн в год). ППГХО на разрезе «Уртуйский» ведет добычу угля.

Благодаря инвестициям и оптимизации деятельности производительность труда в Урановом холдинге «АРМЗ» растет, а себестоимость добычи – снижается. Внедрение прогрессивных технологий также способствует повышению результатов. В частности, в АО «Далур» в 2015 году была смонтирована технологическая линия сушки «желтого кека» с проектной мощностью 120 кг продукта в час. Влажность суспензии соединений урана благодаря вводу линии снизилась с 30% до 2%. В свою очередь, это не только снижает затраты на логистику, но и обеспечивает удобство дальнейшей переработки для получения высокочистых соединений урана.

8de4a5e06e21aa62524657b5b2616d45

Зарубежные уранодобывающие активы Госкорпорации «Росатом» объединяет холдинг Uranium One. Он имеет диверсифицированный портфель международных активов в Казахстане, США, Танзании, Намибии и других странах. Минерально-сырьевая база Uranium One, согласно оценкам по стандартам международной отчетности, составила в 2020 году около 187 тыс. тонн урана. Объем добычи урана в 2020 году составил около 4,5 тыс. тонн урана.

Добыча осуществляется с применением экологически щадящей технологии скважинного подземного выщелачивания. Решая задачи развития минерально-сырьевой базы за рубежом, Uranium One реализует также перспективные неурановые проекты, в том числе в области добычи цветных, редких и редкоземельных металлов (литий, кобальт и др.). Являясь социально ответственной компанией, Uranium One придерживается самых высоких стандартов защиты окружающей среды, охраны здоровья и обеспечения безопасности своих сотрудников, а также долгосрочного развития сообществ в регионах присутствия компании.

Источник

Добыча урана

Залогом успешного развития российской атомной отрасли является устойчивое сырьевое обеспечение. Наличие собственного производства урана в России позволяет гарантировать клиентам надежность поставок, а также долгосрочную безопасность сырьевого обеспечения атомной генерации и конкурентоспособную себестоимость продукции.

b70af35603b8d27974d633c441d577c9

Урановый холдинг «АРМЗ» (АО «Атомредметзолото») является управляющей компанией Горнорудного дивизиона Госкорпорации «Росатом», консолидирующей российские уранодобывающие активы. Минерально-сырьевая база непосредственно самого холдинга по итогам 2017 года составляет 523,9 тыс. тонн (2 место среди крупнейших уранодобывающих компаний мира).

9e9aad3454d3c03286953af56c824e42

Эффективно развиваются два других предприятия — АО «Хиагда» в Республике Бурятия и АО «Далур» в Курганской области, добывающие уран более экологически чистым методом скважинного подземного выщелачивания (СПВ).

В отличие от традиционного способа добычи, который заключается в извлечении руды из недр, ее дроблении и гидрометаллургической переработке, при СПВ урановая руда остается на месте залегания. Посредством системы скважин через рудную залежь прокачивается выщелачивающий реагент с последующей откачкой урансодержащего раствора на поверхность, где он последовательно перерабатывается до получения конечного продукта – желтого кека или закиси-окиси урана. При СПВ почвенный покров почти не нарушается, не образуется отвалов пустой породы и отходов, а состояние вмещающего руду водоносного горизонта после отработки восстанавливается до начального состояния. Данная технология значительно экономичнее и экологически предпочтительнее карьерного или шахтного способов добычи урана.

АО «Хиагда» оценивается как самый перспективный актив холдинга. Расширение его производственной базы уже в ближайшем будущем позволит выйти на проектную мощность в 1000 тонн урана в год.

aa6fca81304110437970b3baa5675d7c

Кроме добычи урана, Урановый холдинг «АРМЗ» реализует также ряд проектов, связанных с добычей редких, редкоземельных и драгоценных металлов. Один из ключевых проектов – освоение Павловского свинцово-цинкового серебросодержащего месторождения на архипелаге Новая земля, минерально-сырьевая база которого позволит организовать одно из крупнейших перерабатывающих предприятий в России. Основой для этой деятельности служит многолетний опыт разработки месторождений в самых разнообразных геоклиматических условиях. В АО «Далур» планируется организовать попутное производство концентрата (до 10 тонн в год) и концентрата редкоземельных металлов (до 450 тонн в год). ППГХО на разрезе «Уртуйский» ведет добычу угля.

Благодаря инвестициям и оптимизации деятельности производительность труда в Урановом холдинге «АРМЗ» растет, а себестоимость добычи – снижается. Внедрение прогрессивных технологий также способствует повышению результатов. В частности, в АО «Далур» в 2015 году была смонтирована технологическая линия сушки «желтого кека» с проектной мощностью 120 кг продукта в час. Влажность суспензии соединений урана благодаря вводу линии снизилась с 30% до 2%. В свою очередь, это не только снижает затраты на логистику, но и обеспечивает удобство дальнейшей переработки для получения высокочистых соединений урана.

8de4a5e06e21aa62524657b5b2616d45

Зарубежные уранодобывающие активы Госкорпорации «Росатом» объединяет холдинг Uranium One. Он имеет диверсифицированный портфель международных активов в Казахстане, США, Танзании, Намибии и других странах. Минерально-сырьевая база Uranium One, согласно оценкам по стандартам международной отчетности, составила в 2020 году около 187 тыс. тонн урана. Объем добычи урана в 2020 году составил около 4,5 тыс. тонн урана.

Добыча осуществляется с применением экологически щадящей технологии скважинного подземного выщелачивания. Решая задачи развития минерально-сырьевой базы за рубежом, Uranium One реализует также перспективные неурановые проекты, в том числе в области добычи цветных, редких и редкоземельных металлов (литий, кобальт и др.). Являясь социально ответственной компанией, Uranium One придерживается самых высоких стандартов защиты окружающей среды, охраны здоровья и обеспечения безопасности своих сотрудников, а также долгосрочного развития сообществ в регионах присутствия компании.

Источник

Добыча урановой руды в России. «Большая тройка»

По данным Всемирной ядерной ассоциации, Россия занимает 7 место по добыче урана в мире. Так, за 2019 год наши предприятия получили 2911 т стратегически важного металла, применяемого в разных отраслях промышленности. И так уж сложилось, что крупнейшие урановые предприятия сосредоточены всего в трёх регионах России.

Где добывают уран?

Богатейшие действующие месторождения урановых руд расположены в Забайкальском крае, Бурятии и Курганской области. Все предприятия по производству урана контролирует горнорудный дивизион «Росатома» «Атомредметзолото». Под его контролем находятся настоящие аксакалы отрасли — «ППГХО имени Е.П Славского», «Хиагда» и «Далур».

Забайкальский уран

Забайкальский край, 1968 год. Здесь начинается история появления крупнейшего отечественного предприятия по добыче урана — «Приаргунского производственного горно-химического объединения имени Е. П. Славского».

Огромные запасы радиоактивного сырья, залегающие в юго-восточной части Читинской области, были обнаружены геологами в 1963 году. Здесь разместилось Стрельцовское рудное поле, которое объединило в своих недрах 19 урановых и молибденово-урановых месторождений. В 1968 году на суровых сибирских недрах приступили к освоению первых участков, тогда же возле нового уранового центра был основан город Краснокаменск.

Сейчас «ППГХО» разрабатывает рудник №1, №8 и «Глубинный», хотя раньше действовало гораздо больше активов. К примеру, в состоянии консервации пребывают рудники №2 и №4 с общими запасами в 18,5 тысячи т урана. Рудник №2 «заморозили» в 2014 году из-за «экономической неэффективности», вызванной низкими ценами на уран. А рудник №4 был закрыт на доработку запасов традиционным горно-шахтным способом.

Так или иначе, все силы «ППГХО» перебросил на возрождение другого закрытого рудника — №6. Раньше это был один из крупнейших центров российской добычи урана. Здесь отрабатывали залежи Аргунского и Жерловского месторождений, общие запасы которых достигают 40,9 тысячи т.

Рудник №6 законсервировали в перестроечные времена. В течение многих лет «дочка» «АРМЗ» безуспешно пыталась возобновить проект. В 2018-году предприятие заявило о его «вступлении в новую эру развития».

Промышленники решили достроить рудник и вместе с ним создать новую производственную инфраструктуру, которая позволит ежегодно выпускать до 2,5 тысячи т закиси-окиси урана. Проект активно реализуется и сегодня — по последним данным, сейчас на руднике возводят надшахтные комплексы.

В целом минерально-сырьевая база «ППГХО» оценивается в 97,8 тысячи т урана, которых хватит до конца 2030 года. Действующие рудники предприятия обеспечивают по меньшей мере 56% общего объёма производства российского урана.

По итогам 2019 года дивизион «АРМЗ» добыл более 0,9 млн т руды, перевыполнив план на 7%. Полученное сырьё «ППГХО» использует для производства закиси-окиси урана, которая затем перенаправляется для дальнейшего обогащения на предприятия ядерного топливного цикла «Росатома».

В том же 2019-ом объёмы выпуска готовой продукции составили 1600 т, а выручка от продаж достигла 11,9 млн рублей, что на 24% больше, чем в 2018-ом. В дальнейшем урановый дивизион рассчитывает увеличить объёмы переработки до 1 млн т руды в год.

Кроме того, «ППГХО» поэтапно переходит на отработку залежей более безопасным методом. Так, с апреля 2020 года на Гидрометаллургическом заводе горно-химического объединения стартовал проект по техперевооружению участка кучного выщелачивания урановой руды.

Параллельно предприятие запустило локальное производство аккумуляторной техники «ARGO». Уже сейчас в подземных рудниках работает 7 погрузочно-доставочных машин, в 2021 году будет введено в эксплуатацию ещё 8 единиц техники.

Урановые месторождения «Хиагды»

Дочернее подразделение «АРМЗ» «Хиагда» контролирует бурятские активы, расположенные в черте Хиагдинского рудного поля. Первые месторождения на территории современного уранового кластера обнаружили ещё в 80-ые. Череда масштабных геологоразведочных работ позволила выявить без малого 45 тысяч т урана.

Промышленная разработка бурятских богатств началась на стыке нулевых. «Хиагда» была открыта в 1997 году, и уже через пару лет горняки опробовали извлекать уран методом подземного выщелачивания. Для опытно-промышленных испытаний выбрали Хиагдинское месторождение в Баунтовском районе. По сей день оно считается флагманским уранодобывающим центром, поскольку располагает 10,8 тысяч т урановых запасов.

IMG 0308 1 2 1

Вторым стратегически важным добычным активом «АРМЗ» с недавних пор стало Источное месторождение, в недрах которого залегает более 2 тысяч т урана. «Хиагда» приступила к его разработке в 2017 году, а первая партия сырья была получена только в 2019-ом.

К слову: в 2020 году российские учёные создали на базе Источного первую 3D-модель уранового месторождения. С его помощью операторы дистанционно «перемещаются» в горных выработках подземного рудника.

Сегодня «АРМЗ» расценивает «Хиагду» как самое перспективное подразделение. За 2019 года предприятие добыло 1 тысячу т руды, достигнув «стартовой» проектной мощности.

Согласно программе развития, деятельность «Хиагды» прогнозируется на срок до 2055 года. Потому что в перспективе — отработка залежей других месторождений Хиагдинского рудного поля. Начнём с того, что перед наступлением 2020 года предприятие завершило масштабный проект по строительству всех ключевых инфраструктурных объектов на территории центральной производственной площадки.

IMG 3395 1 1

Уже во второй половине 2020-ого «Хиагда» вышла на завершающий этап подготовки к началу освоения месторождения-соседа Вершинное, запасы которого превышают 4,6 тысячи т урана. Следующий этап наращивания добычных активов — старт промышленной разработки Количиканского месторождения, запланированный на 2021 год.

Затем на очереди освоение Дыбрынского месторождения, удалённого от центровой промплощадки. Специально для него «Хиагда» построит установку по производству урана из продуктивных растворов путём извлечения на специальную смолу. По задумке горняков, насыщенная смола будет транспортироваться для дальнейшей переработки в главный производственный корпус без необходимости использования трубопроводов.

Как ранее отмечал замглавы «АРМЗ» Виктор Святецкий, Дыбрынское станет первым урановым месторождением в России, полностью переведённым на цифровые технологии, которые соединят процесс добычи от отдельной скважины до уровня целого предприятия.

В более долгосрочной перспективе у «Хиагды» намечена реализация проектов освоения пока нетронутых месторождений Намаруское, Кореткондинское и Тетрахское.

«Поступательное развитие «Хиагды» позволит обеспечивать более 30% производства стратегического металла для нужд Госкорпорации «Росатом», — заявил в августе 2020 года Виктор Святецкий.

Уран Урала

«Далур» вступил на путь «уранового короля» Курганской области в 2001 году. Основная деятельность подразделения «АРМЗ» сосредоточена на трёх месторождениях: Далматовском, Хохловском и Добровольном. Общая сырьевая база лицензионных участков оценивается в 18,5 тысячи т урана.

Поиски уральских запасов начались в Звериноголовском районе. Крупные залежи Далматовского месторождения геологи открыли в 1979 году, в 80-ых развернулась промышленная отработка — в те времена на участке получали примерно по 45 т в год. Однако в 1995 году Далматовский проект приостановили из-за отсутствия финансирования. Только с основанием «Далура» участок расконсервировали, и сейчас общие объёмы добычи достигают 500 т в год.

dobrovolnoe 112019 1

В ноябре 2019 года «Далур» начал геологоразведку на урановом месторождении Добровольное. По своим масштабам участок сравним с Далматовским: в его контуре содержится чуть более 7 тысяч т урана. А в октябре прошлого года комплекс ГРР успешно завершили, подтвердив промышленную целесообразность проекта.

«Далур» планирует построить для отработки Добровольного опытно-промышленный комплекс скважинного подземного выщелачивания, производительность которого по продуктивным растворам достигнет 60 м 3 /ч. С помощью него предприятие будет производить пульпу диураната аммония. Старт опытно-промышленных работ назначен на текущий 2021 год.

Лицензию на третье месторождение в Шумихинском районе – Хохловское – «Далур» получил в 2004 году. В 2008-2009 годах была проведена геологоразведка, специалисты предприятия также протестировали технологию подземного выщелачивания.

Но реализация проекта затянулась на несколько лет: так, в 2019 году «дочка» «АРМЗ» снова взялась за подготовку к освоению участка. В ноябре прошлого года предприятие ввело в эксплуатацию ряд инфраструктурных объектов: склад химикатов, подстанцию, водонапорную башню. Сейчас продолжается строительство прирельсовой базы для транспортировки химреагентов на ж/д дороге Курган – Челябинск, которая значительно сократит время доставки.

В проекты освоения месторождений Добровольное и Хохловское «Далур» вложит около 35 млрд рублей.

На текущий год «Далур» вовсе запланировал перебазироваться с Далматовского месторождения на Хохловское. Как ранее говорил гендиректор предприятия Николай Попонин, на новом участке планируется добывать основной объём урана.

Источник

Какие способы добычи урана использует Росатом?

Оно уже много десятилетий осуществляет добычу подземным горным способом. Эффективно развиваются два других предприятия — АО «Хиагда» в Республике Бурятия и АО «Далур» в Курганской области, добывающие уран более экологически чистым методом скважинного подземного выщелачивания (СПВ).

Как добывают урановую руду?

Месторождения урановой руды – залог возможности развития ядерной энергетики. Ее добывают в шахтах, карьерах и скважинным методом.

Существует три способа добычи урановой руды:

Чем опасна добыча урана?

Уран, как и многие другие тяжелые металлы, не только радиоактивен, но и токсичен. Его соединения и наночастицы могут накапливаться в печени, легких, почках и других органах, что приводит к массовой гибели клеток внутри них, поломке их ДНК и развитию тяжелых болезней.

В каком городе добывают уран в России?

Откуда берут уран?

Откуда взялся уран? Скорее всего, он появляется при взрывах сверхновых. Дело в том, что для нуклеосинтеза элементов тяжелее железа должен существовать мощный поток нейтронов, который возникает как раз при взрыве сверхновой. … Уран — радиоактивный элемент, и при распаде он выделяет тепло.

Как добывают уран 238?

При открытом способе добыче роют бульдозерами большую яму и экскаваторами грузят руду в самосвалы, которые везут ее к перерабатывающему комплексу. Второй способ – подземный – используется при глубоком залегании рудного тела. Способ этот более дорогостоящий и подходит при высокой концентрации урана в породе.

Какие компании добывают уран?

Ниже мы расскажем о крупнейших компаниях по добыче урана в мире.

Что можно сделать из урана?

Металлический уран и его соединения используются в основном в качестве ядерного горючего в ядерных реакторах. Малообогащенная смесь изотопов урана применяется в стационарных реакторах атомных электростанций. Продукт высокой степени обогащения — в ядерных реакторах, работающих на быстрых нейтронах.

Почему нельзя есть уран?

Обеднённый уран считается токсичным и радиоактивно опасным (радиационно-опасным) материалом. Помимо радиоактивности, U-238 — тяжёлый металл, по данным лабораторных исследований, токсичный для млекопитающих.

Для чего используется уран?

Основное применение урана – производство ядерного топлива для АЭС. Для ядерного реактора с водой под давлением установленной мощностью 1400 МВт требуется в год 225 тонн природного урана для изготовления 50 новых топливных элементов, которые обмениваются на соответствующее число использованных ТВЭЛов.

Где находятся урановые рудники?

Наиболее крупными урановыми рудниками с природным ураном являются озеро Сигар и река Макартур (Канада), Рейнджер и Олимпийская плотина (Австралия), Краснокаменск (Россия) и Россинг (Намибия). Крупнейшими производителями урановой продукции являются Cameco, Rio Tinto, Areva, Казатомпром и АРМЗ-ТВЭЛ.

Какая страна занимает первое место в мире по запасам урана?

Казахстан занимает первое место в мире по добыче урана и второе по его запасам. По данным WNA, добыча урана в Казахстане в 2019 году составила 22 808 тонн (41,66 % от мировой добычи), а запасы урана по данным 2017 года составили 842 200 тонн (14 % от мировых запасов).

Кто работает на урановых рудниках в России?

Все предприятия по производству урана контролирует горнорудный дивизион «Росатома» «Атомредметзолото». Под его контролем находятся настоящие аксакалы отрасли — «ППГХО имени Е. П Славского», «Хиагда» и «Далур».

Как как выглядит уран?

Уран — очень тяжёлый, серебристо-белый глянцевитый металл.

Откуда берут уран для аэс?

Добыча сырья для ядерного топлива Уран — самый тяжёлый металл на земле. Около 99,4% земного урана приходится на уран-238, и всего 0,6% — на уран-235. … Самыми крупными производителями остаются Казахстан, Канада и Австралия, они добывают до 63% мирового урана.

Как выглядит урановая руда?

Руда урана в свободном виде представлена серо-белым металлом, который может иметь довольно большое количество различных примесей. Стоит учитывать, что непосредственно сам очищенный уран считается химически активным веществом.

Источник

Ядерное топливо: от руды до утилизации

j4fbelspbq1

Жизненный цикл ядерного топлива на основе урана или плутония начинается на добывающих предприятиях, химических комбинатах, в газовых центрифугах, и не заканчивается в момент выгрузки тепловыделяющей сборки из реактора, поскольку каждой ТВС предстоит пройти долгий путь утилизации, а затем и переработки.

Добыча сырья для ядерного топлива

Уран — самый тяжёлый металл на земле. Около 99,4% земного урана приходится на уран-238, и всего 0,6% — на уран-235. В докладе Международного агентства по атомной энергии под названием «Красная книга» содержатся данные о росте объёмов добычи и спроса на уран, несмотря на аварию на АЭС «Фукусима-1», которая заставила многих задуматься о перспективах ядерной энергетики. Только за последние несколько лет разведанные запасы урана выросли на 7%, что связано с открытием новых месторождений. Самыми крупными производителями остаются Казахстан, Канада и Австралия, они добывают до 63% мирового урана. Кроме этого запасы металла имеются в Австралии, Бразилии, Китае, Малави, России, Нигере, США, Украине, КНР и других странах. Ранее Пронедра писали, что за 2016 год в РФ было добыто 7,9 тысячи тонн урана.

В наши дни уран добывают тремя разными способами. Не теряет своей актуальности открытый метод. Он используется в тех случаях, когда залежи находятся близко к поверхности земли. При открытом способе бульдозеры создают карьер, затем руда с примесями грузится в самосвалы для транспортировки на перерабатывающие комплексы.

Часто рудное тело залегает на большой глубине, в таком случае используется подземный способ добычи. Вырывается шахта глубиной до двух километров, породу, путём сверления, добывают в горизонтальных штреках, перевозят наверх в грузовых лифтах.

Смесь, которая таким образом вывозится наверх, имеет множество составляющих. Породу необходимо измельчить, разбавить водой и удалить лишнее. Далее в смесь добавляют серную кислоту для проведения процесса выщелачивания. В ходе этой реакции химики получают осадок солей урана жёлтого цвета. Наконец, уран с примесями очищается на аффинажном производстве. Только после этого получается закись-окись урана, которой и торгуют на бирже.

Есть гораздо более безопасный, экологически чистый и экономически выгодный способ, который называют скважинным подземным выщелачиванием (СПВ).

При этом методе разработки месторождений территория остаётся безопасной для персонала, а радиационный фон соответствует фону в крупных городах. Чтобы добыть уран с помощью выщелачивания, необходимо пробурить 6 скважин по углам шестиугольника. Через эти скважины в залежи урана закачивают серную кислоту, она смешивается с его солями. Этот раствор добывают, а именно выкачивают через скважину в центре шестиугольника. Чтобы добиться нужной концентрации солей урана, смесь по нескольку раз пропускают через сорбционные колонны.

Производство ядерного топлива

Производство ядерного топлива невозможно представить без газовых центрифуг, которые используются для получения обогащённого урана. После достижения необходимой концентрации из диоксида урана прессуют так называемые таблетки. Их создают при помощи смазочных материалов, которые удаляются во время обжига в печах. Температура обжига достигает 1000 градусов. После этого таблетки проверяются на соответствие заявленным требованиям. Имеют значение качество поверхности, содержание влаги, соотношение кислорода и урана.

В это же время в другом цехе готовят трубчатые оболочки для тепловыделяющих элементов. Вышеназванные процессы, включая последующие дозировку и упаковку таблеток в оболочечные трубки, герметизацию, дезактивацию, называются фабрикацией топлива. В России созданием тепловыделяющих сборок (ТВС) занимаются предприятия «Машиностроительный завод» в Московской области, «Новосибирский завод химконцентратов» в Новосибирске, «Московский завод полиметаллов» и другие.

Каждая партия топливных сборок создаётся под реактор конкретного типа. Европейские ТВС делаются в форме квадрата, а российские — с шестиугольным сечением. В РФ широко распространены реакторы типа ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. Первые ТВЭЛы для ВВЭР-440 начали разрабатываться с 1963 года, а для ВВЭР-1000 — с 1978 года. Несмотря на то что в России активно внедряются новые реакторы с постфукусимскими технологиями безопасности, по стране и за её пределами функционирует много ядерных установок старого образца, поэтому одинаково актуальными остаются топливные сборки для разных типов реакторов.

Например, для обеспечения тепловыделяющими сборками одной активной зоны реактора РБМК-1000 необходимо свыше 200 тысяч комплектующих деталей из циркониевых сплавов, а также 14 млн спечённых таблеток из диоксида урана. Иногда стоимость изготовления топливной сборки может превосходить стоимость содержащегося в элементах топлива, поэтому так важно обеспечить высокую энергоотдачу с каждого килограмма урана.

Затраты на производственные процессы в %

Создание тепловыделяющей сборки с ядерным топливом
Изготовление порошка UO2 4,8%
Производство спрессованных таблеток 8,2%
Подготовка стержней для ТВС 9,8%
Загрузка топливных таблеток в стержни 3,7%
Контрольные операции, анализы 8,4%
Утилизация отходов, потери урана 6,4%
Конструкционные материалы (оболочки, сборные детали) 50%
Амортизация 8,7%

Отдельно стоит сказать о топливных сборках для исследовательских реакторов. Они конструируются таким образом, чтобы сделать наблюдение и изучение процесса генерации нейтронов максимально комфортным. Такие ТВЭЛы для экспериментов в сферах ядерной физики, наработки изотопов, радиационной медицины в России производит «Новосибирский завод химических концентратов». ТВС создаются на основе бесшовных элементов с ураном и алюминием.

Производством ядерного топлива в РФ занимается топливная компания ТВЭЛ (подразделение «Росатома»). Предприятие работает над обогащением сырья, сборкой тепловыделяющих элементов, а также предоставляет услуги по лицензированию топлива. «Ковровский механический завод» во Владимирской области и «Уральский завод газовых центрифуг» в Свердловской области создают оборудование для российских ТВС.

Особенности транспортировки ТВЭЛов

Природный уран характеризуются низким уровнем радиоактивности, однако перед производством ТВС металл проходит процедуру обогащения. Содержание урана-235 в природной руде не превышает 0,7%, а радиоактивность составляет 25 беккерелей на 1 миллиграмм урана.

В урановых таблетках, которые помещаются в ТВС, находится уран с концентрацией урана-235 5%. Готовые ТВС с ядерным топливом перевозятся в специальных металлических контейнерах высокой прочности. Для транспортировки используется железнодорожный, автомобильный, морской и даже воздушный транспорт. В каждом контейнере размещают по две сборки. Перевозка не облучённого (свежего) топлива не представляет радиационной опасности, поскольку излучение не выходит за пределы циркониевых трубок, в которые помещаются прессованные таблетки из урана.

Для партии топлива разрабатывается специальный маршрут, груз перевозится в сопровождении охранного персонала производителя или заказчика (чаще), что связано прежде всего с дороговизной оборудования. За всю историю производства ядерного топлива не было зафиксировано ни одной транспортной аварии с участием ТВС, которая бы повлияла на радиационный фон окружающей среды или привела к жертвам.

Топливо в активной зоне реактора

Единица ядерного топлива — ТВЭЛ — способна выделять на протяжении долгого времени огромное количество энергии. С такими объёмами не сравнится ни уголь, ни газ. Жизненный цикл топлива на любой АЭС начинается с выгрузки, выемки и хранения на складе ТВС свежего топлива. Когда предыдущая партия топлива в реакторе выгорает, персонал комплектует ТВС для загрузки в активную зону (рабочую зону реактора, где происходит реакция распада). Как правило, топливо перезагружается частично.

Полностью топливо закладывается в активную зону только в момент первого запуска реактора. Это связано с тем, что ТВЭЛы в реакторе выгорают неравномерно, поскольку нейтронный поток различается по интенсивности в разных зонах реактора. Благодаря учётным приборам, персонал станции имеет возможность в режиме реального времени следить за степенью выгорания каждой единицы топлива и производить замену. Иногда вместо загрузки новых ТВС, сборки перемещаются между собой. В центре активной зоны выгорание происходит интенсивнее всего.

ТВС после атомной станции

Уран, который отработал в ядерном реакторе, называется облучённым или выгоревшим. А такие ТВС — отработавшим ядерным топливом. ОЯТ позиционируется отдельно от радиоактивных отходов, поскольку имеет как минимум 2 полезных компонента — это невыгоревший уран (глубина выгорания металла никогда не достигает 100%) и трансурановые радионуклиды.

В последнее время физики стали использовать в промышленности и медицине радиоактивные изотопы, накапливающиеся в ОЯТ. После того как топливо отработает свою кампанию (время нахождения сборки в активной зоне реактора в условиях работы на номинальной мощности), его отправляют в бассейн выдержки, затем в хранилище непосредственно в реакторном отделении, а после этого — на переработку или захоронение. Бассейн выдержки предназначен для отвода тепла и защиты от ионизирующего излучения, поскольку ТВС после извлечения из реактора остаётся опасной.

В США, Канаде или Швеции ОЯТ не отправляют на повторную переработку. Другие страны, среди них и Россия, работают над замкнутым топливным циклом. Он позволяет существенно сократить расходы на производство ядерного топлива, поскольку повторно используется часть ОЯТ.

Топливные стержни растворяются в кислоте, после чего исследователи выделяют из отходов плутоний и неиспользованный уран. Около 3% сырья эксплуатировать повторно невозможно, это высокоактивные отходы, которые проходят процедуры битумирования или остекловывания.

Из отработавшего ядерного топлива можно получить 1% плутония. Этот металл не требуется обогащать, Россия использует его в процессе производства инновационного MOX-топлива. Замкнутый топливный цикл позволяет сделать одну ТВС дешевле приблизительно на 3%, однако такая технология требует больших инвестиций на строительство промышленных узлов, поэтому пока не получила широкого распространения в мире. Тем не менее, топливная компания «Росатома» не прекращает исследования в этом направлении. Недавно Пронедра писали, что в Российской Федерации работают над топливом, способным в активной зоне реактора утилизировать изотопы америция, кюрия и нептуния, которые входят в те самые 3% высокорадиоактивных отходов.

Источник