ISBN 978-5-7264-1060-9 Рассмотрена специфика технологии основных процессов производства природного урана, его обогащения, изготовления тепловыделяющих элементов и сборок, радиохимической регенерации отработавшего ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами. <...> УДК 621.311.25 ББК 31.47 ISBN 978-5-7264-1060-9 © ФГБО У ВПО «МГСУ», 2015 ПРЕДИСЛОВИЕ В институте гидротехнического и энергетического строительства (ИГЭС) Московского государственного строительного университета студенты второго — пятого курсов, специализирующиеся в области строительства и проектирования ядерных установок, изучают дисциплины «История и технология энергетики», «Строительство ядерных установок», «Безопасность АЭС», «Здания ядерных установок» и др. <...> Более подробно описан урановый топливно-ядерный цикл, включая экологические особенности проектирования, строительства и эксплуатации различных ядерных объектов, радиационную безопасность, переработку отработанного ядерного топлива и вывод ядерных установок из эксплуатации. <...> Схема гидроаккумулирующей электростанции: 1 — базовая электростанция; 2 — электросеть к потребителям; 3 — насос-турбина; 4 — верхний резервуар; 5 — нижний резервуар 15 Энергия приливов и отливов связана главным образом с положением Луны на небосклоне. <...> Схема электростанции на приливном течении Энергия волн относится к экологически чистой энергетике. <...> Технологическая схема тепловой конденсационной электростанции: 1 — паровой котел; 2 — склад твердого топлива; 3 — золоуловители; 4 — дымовая труба; 5 — пароперегреватель; 6 — цилиндр высокого давления; 7 — цилиндр среднего давления; 8 — цилиндр низкого давления; 9 — промежуточный пароперегреватель; 10 — электрогенератор; 11 — повышающий трансформатор; 12 — трансформатор для собственных нужд; 13 — потребители электроэнергии собственных нужд; 14 — конденсатор; 15 — циркуляционный насос; 16 — водоем; 17 — конденсатный насос; 18 — деаэратор; 19 — питательный насос; 20 — химводоочистка <...>
История_и_технология_ядерной_энергетики_(1).pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра строительства объектов тепловой и атомной энергетики
Н.И. Бушуев
ИСТОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ
ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ
по образованию в области строительства в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по программе
бакалавриата по направлению подготовки 270800 «Строительство»
(профиль «Промышленное и гражданское строительство»),
и для студентов, обучающихся по программе специалитета
по специальности 271101 «Строительство уникальных зданий
и сооружений» (специализация «Строительство сооружений
тепловой и атомной энергетики»)
(19.05.2014 г. № 102-15/833)
Москва 2015
Стр.1
УДК 621.311.25
ББК 31.47
Б94
Рецензенты:
профессор, доктор технических наук В.Б. Николаев,
зам. начальника отдела ОСРО «НИИ энергетических сооружений»;
профессор, доктор технических наук В.Н. Соловьев, ФГБОУ ВПО «МГСУ»
Бушуев, Н.И.
Б94
История и технология ядерной энергетики : учебное пособие
/ Н.И. Бушуев ; М-во образования и науки Рос. Федерации,
Моск. гос. строит. ун-т. Москва : МГСУ, 2015. 232 с.
ISBN 978-5-7264-1060-9
Рассмотрена специфика технологии основных процессов производства
природного урана, его обогащения, изготовления тепловыделяющих
элементов и сборок, радиохимической регенерации отработавшего
ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами. Дана
функциональная связь технологии и применяемого оборудования со
строительными решениями. Приведены основные природные радиоактивные
изотопы, требующие радиационного контроля при строительстве
зданий и сооружений. Рассмотрены вопросы защиты окружающей
среды от внешних техногенных воздействий, в том числе и от атомных
станций.
Для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению
подготовки 270800 «Строительство» (профиль «Промышленное
и гражданское строительство»), и для студентов, обучающихся по программе
специалитета по специальности 271101 «Строительство уникальных
зданий и сооружений» (специализация «Строительство сооружений
тепловой и атомной энергетики»).
УДК 621.311.25
ББК 31.47
ISBN 978-5-7264-1060-9
© ФГБО У ВПО «МГСУ», 2015
Стр.2
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................................. 3
ВВЕДЕНИЕ. ИСТОРИЯ МИСИ — МГСУ — ТЭС — СЯУ ........................... 5
Глава 1. ВИДЫ ЭНЕРГИИ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ ............................................................. 9
1.1. Источники энергии ............................................................................. 9
1.2. Запасы энергии ...................................................................................10
1.3. Гидроэнергетика ..................................................................................13
1.4. Теплоэнергетика .................................................................................18
1.5. Гелиоэнергетика ..................................................................................20
1.6. Атомная энергетика ............................................................................28
1.7. Термоядерная энергетика ...................................................................31
1.8. Ветроэнергетика .................................................................................36
1.9. Геотермальная энергетика ..................................................................38
1.10. Водородная энергетика .....................................................................41
1.11. Биоэнергетика и энергия отходов ....................................................41
Контрольные вопросы .................................................................................43
Глава 2. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ .............44
2.1. Предвоенный период ..........................................................................45
2.2. Военный период .................................................................................51
2.3. Послевоенный период ........................................................................54
Контрольные вопросы .................................................................................61
Глава 3. ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ......................................................62
3.1. Основные понятия ..............................................................................62
3.2. Взаимодействие заряженных частиц с веществом ............................69
3.3. Взаимодействие гамма-излучения с веществом ................................71
3.4. Взаимодействие нейтронов с веществом ...........................................76
3.5. Ядерный реактор как источник ядерных превращений ....................78
Контрольные вопросы .................................................................................82
Глава 4. ДОБЫЧА И ОБОГАЩЕНИЕ УРАНОВЫХ РУД ..............................83
4.1. Добыча урановых руд ..........................................................................83
4.2. Очистка урановых руд от примесей ...................................................95
4.2.1. Механическое обогащение ......................................................95
4.2.2. Выщелачивание .......................................................................97
4.2.3. Сорбция и экстракция .............................................................98
4.2.4. Аффинаж ..................................................................................98
4.3. Извлечение урана из морской воды ...................................................99
4.4. Радиоизотопное обогащение урана .................................................100
4.4.1. Газодиффузионный метод обогащения .................................102
4.4.2. Центробежный метод ............................................................104
230
Стр.230
4.4.3. Метод разделительного сопла ...............................................105
4.4.4. Электромагнитный метод ......................................................106
4.4.5. Лазерный метод ......................................................................107
Контрольные вопросы ...............................................................................109
Глава 5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
И СБОРОК .....................................................................................111
5.1. Двуокись урана и плутония как основное ядерное
горючее реакторов РФ.....................................................................111
5.2. Конверсия UF6 в UO2 .......................................................................111
5.3. Тепловыделяющие элементы ...........................................................114
Контрольные вопросы ...............................................................................116
Глава 6. АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ................................................117
6.1. Характеристики АЭС ........................................................................117
6.2. Технологические схемы атомных электростанций ..........................118
6.2.1. Классификация ядерных реакторов ......................................119
6.2.2. Управление ядерным реактором ...........................................121
6.2.3. Материалы для реакторов ......................................................124
6.3. Компоновка главных корпусов атомных
электростанций ...............................................................................128
Контрольные вопросы ...............................................................................154
Глава 7. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ АЭС ..............................................................155
7.1. АЭС с реакторами на быстрых нейтронах со свинцовым
теплоносителем ...............................................................................155
7.2. Атомные станции с реакторами малой и средней мощности .........157
7.3. АЭС с тяжеловодными реакторами ..................................................160
Контрольные вопросы ...............................................................................161
Глава 8. ОТРАБОТАВШЕЕ ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ .....................................162
8.1. Переработка ОЯТ при помощи пьюрекс-процесса .........................166
8.2. Газофторидный метод переработки ОЯТ .........................................169
Контрольные вопросы ...............................................................................174
Глава 9. ХРАНИЛИЩА РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ..........................175
9.1. Радиоактивные отходы АЭС .............................................................175
9.2. Хранилища жидких отходов .............................................................178
9.3. Хранилища твердых радиоактивных отходов ..................................187
9.4. Комплексы хранилищ радиоактивных отходов АЭС ......................188
Контрольные вопросы ...............................................................................192
Глава 10. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ .......................193
10.1. Возможные последствия облучения ...............................................193
10.2. Лучевая болезнь ..............................................................................198
10.3. Внутреннее облучение ....................................................................200
10.4. Фоновое облучение .........................................................................202
Контрольные вопросы ...............................................................................206
231
Стр.231
Глава 11. РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНОЙ
ПРОДУКЦИИ ................................................................................207
11.1. Строительные материалы ...............................................................207
11.2. Строительные материалы, требующие радиационного
контроля ..........................................................................................207
11.3. Обеспечение радиационной безопасности строительной
продукции ........................................................................................210
Контрольные вопросы ...............................................................................213
Глава 12. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ............................................214
12.1. Общие вопросы охраны окружающей среды .................................214
12.2. Ограничение опасных воздействий АЭС
на окружающую среду .....................................................................216
Контрольные вопросы ...............................................................................220
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................221
Библиографический список .........................................................................223
ПРИЛОЖЕНИЯ ...........................................................................................227
Учебное издание
Бушуев Николай Иванович
ИСТОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Редактор Т.Н. Донина
Корректор В.К. Чупрова
Компьютерная правка О.В. Суховой
Верстка макета О.Г. Горюновой
Дизайн обложки Д.Л. Разумного
Подписано в печать 17.06.2015 г. И-106. Формат 60×84/16.
Усл.-печ. л. 13,49. Уч.-изд. 12,18. Тираж 300 экз. Заказ 193
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный строительный университет».
Издательство МИСИ – МГСУ.
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Тел. (495) 287-49-14, вн. 13-71, (499) 188-29-75, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru.
Отпечатано в типографии Издательства МИСИ – МГСУ.
Тел. (499) 183-91-90, (499) 183-67-92, (499) 183-91-44
Стр.232