Ядерный топливный цикл

ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ

Презентацию подготовила

учитель физики МБОУ СОШ №13 г.Ставрополя

Винда Л.В.

Ядерный топливный цикл

• Это вся последовательность производственных процессов, которые повторяются, начиная с добычи топлива и завершая избавлением от радиоактивных отходов. Ядерный топливный цикл, преимущественно, состоит из 7 этапов.

Этап № 1. Добыча руды

Процесс добычи руды из недр

• Начальная стадия топливного цикла – горнодобывающее производство, т. е. урановый рудник, где добывается урановая руда. Добыча урановой руды осуществляется в основном либо шахтным, либо карьерным способом в зависимости от глубины залегания пластов. Интересно, что урана примерно в 1000 раз больше, чем золота и в 30 раз больше чем серебра.

Добыча урановой руды в Украине

Шахта “Ингульская”

Шахта “Ингульская”

Каръер, где добывают руду

Этап № 2. Переработка урановой руды

Отделение полезных минералов от пустой породы

• Урановая руда добывается из земли, содержит рудные минералы и пустую породу. Дальнейшая задача заключается в том, чтобы руду переработать – отделить полезные минералы от пустой породы и получить химические концентраты урана.

Перерабка урановой руды

Так виглядит непереработаная урановая руда

Это урановый концентрат, а была руда

Этап № 3. Аффинаж

Металлургический процесс получения высокочистых металлов

• На всех этапах переработки урановых руд происходит определенная очистка урана от сопутствующих ему примесей. Однако полной очистки достичь не удается. В концентратах остается много примесей. Такой уран не пригоден как ядерное топливо. Во время аффинажа уран окончательно избавляется от примесей.

Аффинаж урана

Тут производят аффинаж урана

На самом деле, это большие заводы, здесь показана лишь их небольшая часть

Этап №4. Обогащение урана

Физический процесс увеличения атомной массы веществ

• Современная ядерная энергетика не требует значительного обогащения урана. Но в Украине все еще используют старые технологии, которые требуют обогащения урана. Химические реакции очень малочувствительны к атомной массе реагирующих элементов. Поэтому используют физические методы разделения изотопов. Промышленными методами производства обогащенного урана является газодиффузионный и центробежный метод, основанный на использовании высокоскоростных газовых центрифуг.

Обогащение урана

Это высокоскоростные газовые центрифуги, где обогащают уран

Этап №5. Изготовление топлива .

• Обогащенный уран служит исходным сырьем для изготовления топлива ядерных реакторов. Ядерное топливо применяется в реакторах в виде металлов, сплавов, оксидов, карбидов, которым добавляется определенная конструкционная форма. До того, как уран превратится в топливо, с ним происходит много химических реакций. Конструкционной основой ядерного топлива в реакторе является тепловыделяющий элемент – ТВЭЛ, состоящий из топлива и покрытия.

Изготовление ТВЭЛов и урановых таблеток

Часть завода, где изготавливают урановые таблетки

Урановые таблетки

Часть завода, где изготавливают ТВЭЛы

Тепловыделяющий элемент

Этап №6. АЭС

• После того, как были изготовлены Твэлы и урановые таблетки, топливо направляется к АЭС. Там, в реакторах, осуществляется цепная реакция деления тяжелых ядер, после которой ядерная энергия преобразуется в электрическую. Которой в свою очередь пользуемся мы в домах, на предприятиях, заводах.

АЭС

Херсонская АЭС

Печальноизвестная Чернобыльская АЭС

Ядерный реактор

Этап № 7. Захоронение отработанного топлива

• Проблема захоронения отработанного ядерного топлива еще не решена. Отработанные Твэлы прежде всего направляют в бассейн выдержки. Там они проводят от 3 до 10 лет, пока не распадутся короткоживущие нуклиды. После выдержки в бассейне отработавшее топливо перевозят на радиохимический завод для извлечения урана, что остался. И в конце-концов радиоактивные отходы хоронят глубоко под землей в толстом слое бетона.

Захоронение отработанного топлива

Урановый рудник в Ставропольском крае

• г. Лермонтов, Ставропольский край, разработка и переработка урано-молибденовых руд. Включал в себя два рудника расположенных в горах Бештау и Бык.  Рудник № 1  закрыт в  1975 году ,  Рудник № 2  — в  1991 .

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!!!

Спасибо за внимание