Секция: Энергетические и высокие технологии
Кронштадтский морской кадетский корпус, г. Санкт-Петербург
197760, г. Санкт-Петербург, Кронштадтский р-н, ул. Зосимова, д.15
; E-mail: *****@***ru
«Исследование топлива для ядерных реакторов различного типа»
Сергеев Кирилл
Класс:11
197760, г. Санкт-Петербург, Кронштадтский р-н, ул. Зосимова, д.15
; E-mail: *****@***ru
Научный руководитель: , преподаватель физики КМКК
Люди используют атомную энергетику в течение последних 65 лет, несмотря на то, что есть и другие виды энергоисточников: ГЭС, ВЭС, ТЭС... АЭС имеет преимущества перед каждой из этих станций, потому что она более экологически чистая, употребляет гораздо меньше топлива, не зависит от ГП. АЭС можно построить, используя различные комбинации, например, теплоносителей и ЯЭТ, что позволит добиться нужного энергетического потенциала в той или иной области. Каждый вид ЯР имеет свою структуру и свойства, отличные от других, а значит, и требования, необходимые для возведения того или иного типа ядерного энергоблока, будут свои.
В нашем мире, к сожалению, до сих пор не решена проблема с запасами топлива, но атомная энергия на данном этапе человеческой истории решает эти проблемы. Применяются различные комбинации топлива: урановое, ториевое, плутониевое. Запасы каждого из них меняются каждый день. Все виды топлива характеризуются различным выходом энергии при использовании, у каждого имеются свои преимущества и недостатки.
В работе рассматриваются виды топлива для современных АЭС, сравниваются характеристики, выявляются достоинства и недостатки при использовании. Поставлена задача выбора оптимальной комбинации топлива для ядерных реакторов с физической точки зрения, с учетом экологических, экономических проблем, существующих в мире, трудностей при обслуживании реакторов с энергоресурсом и способов захоронения ядерного топлива. Решив эту задачу, возможно, превратить многие внешние недостатки в преимущество (например: завозить отработавшее ядерное топливо из других стран не только для захоронения и хранения, но и как источник энергии для будущих поколений). Для решения этой задачи в работе проведено сравнение работы ядерных реакторов и видов топлива для каждого реактора (химические и физические характеристики). Сделан анализ основных достоинств и недостатков, начиная от добычи исходных химических элементов, их распространенности в мире и заканчивая обогащением топлива, сборкой ТВЭЛов и их работы, приведены примеры использования в промышленности, экономические аспекты, рассмотрены вопросы экологии (вокруг АЭС), влияние на обслуживающий персонал работы энергоустановки. Промежуточные результаты представлены в виде диаграмм, а основные в виде сводной таблицы данных.
Основные выводы:
1) Ториевое топливо имеет большие преимущества перед урановым и плутониевым энергоресурсом при работе на высоких температурах и с физической точки зрения, может использоваться во всех типах реакторов, а запасы не уступают запасам природного урана.
2) Дальнейшее развитие атомной отрасли в будущем будет одной из самых приоритетных ветвей российской промышленности. Для ее развития мы не можем постоянно опираться на реакторы советских построек (ВВЭР, РБМК). Нам нужны новые модификации реакторов или внедрение новых, современных усовершенствований в систему энергетических установок:
· Способные конкурировать с другими энергомашинами;
· Цена на создание, использование, захоронение должна быть меньше, чем на других электростанциях;
· В этих реакторах не должно происходить самариевое и ксеноновое отравление;
· Новые типы реакторов должны быть способны использовать ториевое, урановое и плутониевое топливо (также комбинации между ними) и в конечном итоге замкнутый ядерный топливный цикл…
На данный момент таким требования соответствует реактор на быстрых нейтронах и высокотемпературный газоохлаждаемый реактор.
Недостатками данных реакторов является малая степень их изученности и опыт эксплуатации (в мире работает всего один реактор на быстрых нейтронах!). Данные реакторы очень дороги, но за ними наше будущее и будущее следующих поколений, они могут использовать все виды ядерного топлива, известные человеку на сегодняшний день. Отходы от них можно свести к минимуму:
· Плутоний, получаемый в конечном итоге, можно использовать как новый энергоресурс;
· При добыче, к примеру, 238U не придется отбрасывать большую часть горных пород, образующих отчасти парниковый эффект.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бекман лекций «Ядерная индустрия»;
2. , «Труды ГНЦФЭИ» 1994г., «Плутоний в ядерной энергетике России»
"Справочник молодого аппаратчика-химика" М.:Химия, 1991 ; Левин физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979.;5. , . Почти все о ядерном реакторе. М., 1990,
Энергоатомиздат;
7. "Размышления об атомной энергетике", 1995г.;
Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XX века. М., 2000г.; Материалы Международной конференции «Стратегия безопасности использования атомной энергии»;10. Диспут в Брюсселе о судьбе плутония
11. Журнал «Атомная стратегия 21», май 2006г.;
12. Журнал «Наука и Жизнь» выпуск №3 (2005г.);
Журнал «ЮНИДО в России» № 4 «Роль ядерной энергетики в современном мире. Безопасность и стоимость»;ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕСУРСЫ
1. http://www. atomic-energy. ru
2. http://www. atominfo. ru
3. http://www. ecoatominf. ru
4. http://www.
5. http://www. himsnab-spb. ru
6. http://www. mirnyiatom. ru
7. http://www. proatom. ru
8. http://www. rosatom. ru
9. http://www. wikipedia. ru
