eng
Содержание
Ñîäåðæàíèå
Предисловие 8
Предисловие авторов 10
Основные условные обозначения и сокращения 12
Введение 13
Глава 1. Ядерная энергетика 16
1.1.
Современное состояние ядерной энергетики 16
1.2.
Виды ядерных реакторов 20
1.2.1.
Энергетические ядерные реакторы 21
1.2.2.
Реакторы на быстрых нейтронах 22
1.2.3.
Реакторы для ядерно-энергетических установок ВМФ 25
1.2.4.
Реакторы ядерно-энергетических установок гражданского флота 28
1.2.5.
Ядерные реакторы для региональной энергетики 29
1.2.6.
Дисперсионное топливо атомных ракетных двигателей 31
1.2.7.
Ядерное топливо исследовательских реакторов 32
1.3.
Тепловыделяющие элементы гетерогенных реакторов 33
1.3.1.
Твэлы с сердечником из металлического ядерного топлива 34
1.3.2.
Твэлы с сердечником из керамического ядерного топлива 35
1.3.3.
Твэлы с сердечником из дисперсионного ядерного топлива 37
Глава 2. Свойства делящихся материалов ядерного топлива 49
2.1.
Уран и его сплавы 49
2.1.1.
Металлический уран 49
2.1.2.
Сплавы урана 51
2.2.
Керамические соединения делящихся материалов 58
2.2.1.
Оксидное ядерное топливо 58
2.2.2.
Карбидное ядерное топливо 61
2.2.3.
Нитридное топливо 68
2.2.4.
Гидридное ядерное топливо 75
2.2.5.
Силициды урана 79
Глава 3. Изготовление топливных сердечников твэлов 84
3.1.
Топливные сердечники стержневых твэлов 84
3.1.1.
Сердечники из диоксида урана 84
3.1.2.
Получение МОХ-топлива 85
3.1.3.
Сердечники из мононитрида урана 85
3.1.4.
Получение смешанного уран-плутониевого нитрида 86
3.1.5.
Получение уран-циркониевых карбонитридов 89
3.1.6.
Сердечники из дисперсионных композиций 91
3.2.
Сердечники из уран-циркониевых сплавов 93
3.2.1.
Изготовление уран-циркониевый сплавов 93
3.2.2.
Сердечники пластинчатого типа 93
3.2.3.
Изготовление топливных сердечников U-Zr стержневого типа 94
3.3.
Изготовление дисперсионных топливных сердечников методом
плавки и литья 95
3.3.1.
Сердечники твэлов на основе сплавов U-Al 96
3.3.2.
Сердечники на основе UO2-Al 98
3.4.
Изготовление дисперсионных сердечников твэлов методом
порошковой металлургии 99
3.4.1.
Сердечники твэлов на основе U3Si2-Al 99
3.4.2.
Сердечники твэлов на основе (U, Mo)-Al 101
3.4.3.
Сердечники твэлов на основе композиции UO2-нержавеющая
сталь 103
3.4.4.
Дисперсионные сердечники твэлов керметного типа 104
3.4.5.
Дисперсионные сердечники на основе UO2-Ni 106
3.4.6.
Дисперсионные сердечники с керамическим топливом
в матрице из графита 107
3.5.
Виды отходов при производстве ядерного топлива 109
3.5.1.
Изготовление сердечников стержневых твэлов 110
3.5.2.
Изготовление сердечников из дисперсионных композиций
методом плавки и литья 111
3.5.3.
Изготовление дисперсионных сердечников твэлов методом
порошковой металлургии 111
3.5.4.
Конверсия ядерного топлива 112
Глава 4. Основные процессы переработки брака и отходов 114
4.1.
Подготовительные операции 114
4.1.1.
Вскрытие твэлов и ТВС 114
4.1.2.
Окисление 118
4.2.
Извлечение урана из отходов 120
4.2.1.
Гидрометаллургические методы 120
4.2.2.
Экстракция урана трибутилфосфатом 123
4.2.3.
Влияние примесей на экстракцию урана 125
4.2.4.
Типы экстракционных установок 126
4.3.
Пирометаллургические методы 127
Глава 5. Переработка ядерного топлива 131
5.1.
Переработка керамических соединений урана (UO2, UN, UCN,
UC, UC2) 131
5.2.
Переработка уран-молибденового ядерного топлива 133
5.3.
Переработка уран-магниевого ядерного топлива 134
5.4.
Переработка уран-алюминиевого ядерного топлива 135
5.5.
Переработка уран-циркониевого ядерного топлива 138
5.5.1.
Растворение в смеси азотной и плавиковой кислот 138
5.5.2.
Методы растворения U-Zr сплавов, не нашедшие широкого
применения 141
5.6.
Переработка твэлов в стальных и нихромовых оболочках 144
5.6.1.
Электрохимическое растворение 144
5.6.2.
Химическое растворение твэлов в стальных оболочках 147
5.6.3.
Разрушение стальных оболочек методом цементации 147
5.6.4.
Пирометаллургическая переработка твэлов в стальных
и нихромовых оболочках 148
5.7.
Переработка уран-бериллиевых композиций 149
5.8.
Переработка композиции уран-полиэтилен 150
5.9.
Переработка отходов уран-графитовых твэлов 151
Глава 6. Переработка техногенных отходов производства ядерного топлива 156
6.1.
Концентрирование урана путем сжигания больших объемов
горючих материалов 157
6.2.
Извлечение урана из труднорастворимых отходов 157
6.3.
Переработка отходов металлургического производства 161
6.3.1.
Переработка отходов магнийтермического восстановления 161
6.3.2.
Переработка отходов кальцийтермического восстановления 163
Глава 7. Аффинаж ядерного топлива 165
7.1.
Требования к чистоте ядерного материала 165
7.2.
Экстракционный аффинаж 166
7.3.
Осадительные методы 171
7.3.1.
Пероксидная очистка урана 171
7.3.2.
Оксалатная переочистка урана 173
Глава 8. Получение вторичного ядерного топлива 175
8.1.
Получение оксидов урана 175
8.1.1.
Термическое разложение полиуранатов аммония 175
8.1.2.
Термическая диссоциации оксалата уранила 176
8.1.3.
Термолиз уранилтрикарбоната аммония 176
8.1.4.
Восстановление оксидов урана 177
8.2.
Получение металлического урана 179
8.2.1.
Тетрафторид урана 179
8.2.2.
Получение чернового металла 187
8.2.3.
Рафинирование металлического урана 190
Глава 9. Ядерная и радиационная безопасность при работе с обогащенным
ураном 197
9.1.
Внутреннее облучение 197
9.2.
Внешнее облучение 198
9.3.
Химическая токсичность урана 199
9.4.
Предотвращение возникновения самоподдерживающейся
цепной реакции деления (СЦР) 199
Заключение 202
Литература 204