Ремикс Топливо

Remix Fuel был разработан в России для использования смешанного переработанного урана и плутония из отработавшего ядерного топлива для производства свежего топлива, пригодного для широкого использования в конструкциях российских реакторов.

По сравнению с «обычным» МОКС-топливом

МОХ или смешанное оксидное топливо используемые в некоторых странах Западной Европы и Восточной Азии, обычно состоят из обедненного урана, смешанного с 4–7% плутония реакторного качества . Лишь немногие конструкции реакторов поколения II и около половины конструкций реакторов поколения III соответствуют требованиям МОКС-топлива, что позволяет им использовать 100% загрузку МОХ-топлива без каких-либо проблем с безопасностью.

Ядерная физика

Однако все реакторы с замедлителем, использующие легкообогащенное урановое топливо, в ходе нормальной работы производят плутоний в виде урана-238 (обычно от 94% до 97% содержания урана в легкообогащенном уране). ) захватывает нейтроны и подвергается последовательному бета-распаду, пока не преобразуется в плутоний -239 . Процент этого плутония, произведенного внутри страны, увеличивается до тех пор, пока он не станет настолько распространенным, что растущий процент реакций деления в топливе фактически приходится на плутоний, образующийся во время топливного цикла. Примерно половина плутония-239, «выращенного» в ходе топливного цикла, делится, а еще 25% трансмутируется посредством дополнительного захвата нейтронов в другие изотопы плутония, в первую очередь Pu-240 . Практически все второстепенные актиниды, присутствующие в отработавшем ядерном топливе , образуются в результате последовательного захвата нейтронов образующегося плутония и в виде продуктов распада более короткоживущих изотопов. Вследствие этих факторов свежее оксидно-урановое топливо первоначально генерирует все реакции деления из U-235, но в конце цикла это сместилось до реакций деления 50% U-235/50% Pu-239. В общей сложности около 33% энергии, вырабатываемой урановым топливом в конце его жизненного цикла, фактически поступает из образующегося и потребляемого Pu-239. Поскольку спектр тепловых нейтронов не очень хорош для деления Pu-239, топливо смещается со 100% урана в начале цикла на 96% урана, 1% плутония и 3% смеси трансурановых соединений. второстепенные актиниды и продукты деления . Чем дольше топливо остается в реакторе, подвергающемся делению, тем больше снижается процентное содержание урана, в то время как содержание других материалов увеличивается. Фактически, давно известно, что все энергетические реакторы способны работать со смешанной делящейся активной зоной, содержащей 1% плутония реакторного качества, без проблем, возникающих, подобных тем, которые возникают из-за более высококонцентрированного МОХ-топлива, используемого в западных реакторах. В конечном итоге отработанное топливо удаляется из энергетических реакторов задолго до того, как все доступное «топливо» будет фактически израсходовано, поскольку нейтронные поглотители и второстепенные актиниды с нежелательными свойствами накапливаются до неприемлемого уровня и слишком сильно изменяют параметры реакции. Ядерная переработка в первую очередь проводится для удаления нежелательных частей отработавшего топлива и либо повторного использования других частей, либо хранения их как отходов. Например, переработанный уран , получаемый из отработавшего топлива, обычно имеет более высокое урана-235, содержание чем природный уран .

Процесс

Россия потратила почти десять лет на разработку технологий, аналогичных ядерной пирообработке , которые позволяют перерабатывать отработанное ядерное топливо без отделения переработанного урана и плутония от других металлов, как это делается в системе химической переработки PUREX , используемой для производства МОХ-топлива. Извлеченную смесь урана и плутония реакторного качества затем преобразуют в оксид и смешивают со свежим оксидным урановым топливом среднего обогащения в тщательно отмеренной пропорции для получения смеси с 4% U-235 и 1% плутония реакторного качества. После обширных испытаний в реакторе, начавшихся в 2016 году. В настоящее время Россия использует Remix Fuel в качестве замены топлива для своих водо-водяных реакторов ВВЭР с февраля 2020 года.