Задача 5.1
Оценить потребности в ресурсах природного урана за срок службы 40 лет и его стоимость при цене 700 руб./кг (U) (концентрацию 235U в отвале принять равной 0,26%):
а) для реактора РБМК-1000 (к.п.д. 0,31, к.и.м. 0,85, В = 18000 МВт сут./т, обогащение свежего топлива 1,8%, эффективная кампания топлива 1080 сут.);
б) для тяжеловодного реактора на природном уране (тепловая мощность 3200 МВт, В=7500 МВт сут/т, к.и.м. 0,8, эффективная кампания топлива 1 год).
Дано:
Тсл=40 лет
Ц=700 руб/кг
y=0.26%
а) РБМК-1000
η=0.31
х=1.8%
φ=0.85
В=18000
Тэфтопл=1080 сут
б) NT=3200 МВт
В=7500
φ=0.8
Тэфтопл=365 сут
Найти:Gxпр.u-?;С-?
Решение:
а) Gx=
Gox=
Gслx= Gox+ Gx(Тсл-Тпер)=154.84+52.33·40=2248.04 т
Тпер=0
Gxпр.u=f· Gслx= · Gслx= · 2248.04=7693.392 т
С= Gxпр.u· Ц=7693.392·700=5.385 млрд.руб
б) Gx=
Gox=124.586 т
Gслx= Gox+ Gx(Тсл-Тпер)=124.586+124.586·40=5108.02 т
Тпер=0
Gxпр.u=f· Gслx= · Gслx= · 5108.02=5108.02 т
С= Gxпр.u· Ц=5108.02·700=3.575 млрд.руб
Ответ: а) Gxпр.u=7693.392 т; С=5.385 млрд.руб. б) ) Gxпр.u=5108.02 т, С=3.575 млрд.руб
Задача 5.2
Определите потребности в ресурсах природного урана и их стоимость при цене 800 руб./кг, а также общее количество отработанного топлива за срок службы 30 лет (концентрацию 5U в отвале принять равной 0,26%):
а) для реактора LWR1000 (к.п.д. = 0,34, к.и.м. = 0,8, В = 30400 МВт*сут./т., обогащение свежего топлива 3%, эффективная компания топлива 900 сут. c тремя частичными перегрузками);
б) для реактора РБМК1500 (тепловая мощность 4800 МВт, к.и.м. = 0,85, В = 18100 МВт*сут./т., обогащение свежего топлива 1,8%, эффективная компания топлива 690 сут.). Найдите для этого случая также содержание плутония в отработанном топливе, если содержание 5U в нем 3,8 кг/т., КВ = 0,55.
Дано: Найти:
, у = 0,26%, а) , ,
а) , б) , , ,
,
, МВт*сут./т
, n=3
б) , КВ = 0.55
, ,
, МВт*сут./т
Решение:
а) Gc=f*Gx
f=(x-y)/(c-y), с - концентрация урана 235 в сырье (в данном случае в природном уране), y-концентрация в отвале.
f=(3-0.6)/(0.7-0.26)=6.2 кгUc/кгUx
=G0x+Gx(Tсл - Тпер)
Тпер=Тэф/(*n)=900/(0.8*3)=375сут
G0x = (Nт*Тэф)/В=(3000*900)/3040=87 т/кампанию
=87+29(30-375/365) = 928 т
Gc = 6.2*29=179,8 т
б) Gc=f*Gx
f=(x-y)/(c-y), с - концентрация урана 235 в сырье (в данном случае в природном уране), y-концентрация в отвале.
f=(1,8-0.6)/(0.7-0.26)=2,7 кгUc/кгUx
=G0x+Gx(Tсл - Тпер)
Тпер = Тэф/(*n)=690/(0.85*3)=271сут
G0x = (Nт*Тэф)/В=(4800*692)/18100=183,5 т/кампанию
=183,5+82,3(30-271/365) = 2591,4 т
Gc = 2,7*82,3=222,2 т
Для нахождения составим уравнения баланса делящихся изотопов для урана и плутония:
:
отсюда получим .
:
Из формулы для нахождения КВ:
В итоге получаем:
Ответ: а) , , ; б) , , ,
Задача 5.3
Определить стоимость потребности в ресурсах урана (концентрация 235U в отвале 0,26%) и их возможную экономию за счет возвращения урана в цикл при цене природного урана 750 руб./кг:
а) для реактора ВВЭР – 1000 (к.п.д. 0,32, В = 40000 МВт сут/т, к.и.м. 0,8, обогащение свежего топлива 4,4%, концентрация 235U в отработанном топливе 13 кг/т, эффективная кампания 900 суток, срок службы 50 лет);
б) для быстрого однозонного реактора (мощность 3000 МВт (т), В = 80000 МВт сут./т, КВ = 1, КН = 0,4, = 0,2, обогащение свежего топлива 18%, эффективная кампания топлива 450 суток, 3 перегрузки за кампанию, срок службы 30 лет).