Расчет и увеличение технико-экономических показателей технологии рециклирования отработавшего ядерного топлива
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной дипломной работы является расчет и увеличение технико-экономических показателей переработки отработавшего ядерного топлива с использованием экстракционного метода, основанного на PUREX-процессе[1]. Данная технология является эффективной и экономически выгодной для обработки облученного ядерного топлива.
В рамках работы будет проведен аналитический обзор имеющихся методов обработки использованного ядерного топлива, а также выполнен материальный расчет процессов растворения и экстракции. Также будет подобрано основное технологическое оборудование.
Дополнительно проведен аппаратурный расчет центробежного экстрактора, а также расчет основных технико-экономических показателей проекта. В работе будет уделено внимание рассмотрению основных опасных и вредных факторов, связанных с процессом растворения и экстракционной переработки отработавшего ядерного топлива.
Дипломный проект является актуальным в области ядерной энергетики, представляет практическую ценност
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….5
1. Обзор литературы…………………………………………………………...6
1.1 Способы переработки отработавшего ядерного топлива…………….6
1.2 Основные термины и определения…………………………………….8
1.3 Классификация экстрагенов……………………………………………9
2. Выбор экстрактора………………………………………………………….12
2.1 Описание центробежного экстрактора………………………………...16
3. Расчеты экстракции…………………………………………………………17
3.1 Вычисление количества теоретических ступеней в процессе экстракции.……………………………………………………………………..17
3.2 Термодинамические процессы экстракции……………………………20
4. Вычисление затрат на обработку использованного ядерного топлива….22
4.1 Расчет стоимости аренды технологического участка…………………22
4.2 Расчет стоимости оборудования ……………………………………….22
4.3 Составление графика смен………………………………………………23
4.4 Расчет фонда оплаты труда за год………………………………………26
4.5 Затраты, связанные с обслуживанием и эксплуатацией оборудования……………………………………………………………………30
4.6 Оценка технологических издержек.....………………………………….31
4.7 Затраты на реагенты……………………………………………………..32
4.8 Общая стоимость передела руды……………………………………….33
4.9 Выводы по разделу………………………………………………………33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………34
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Perret G. Nuclear Fuel Reprocessing: U.S. Policy Development. Washington, DC: Congressional Research Service, 2019.
2. OECD/NEA. Economics of Reprocessing Versus Direct Disposal of Spent Nuclear Fuel. Paris: OECD Publishing, 2018.
3. Lee J.S., Qin Y. Nuclear Fuel Reprocessing: U.S. Policy Development and Nonproliferation Considerations. Energy Policy, 2019, vol. 132, pp. 1105-1110.
4. World Nuclear Association. Recycling Nuclear Fuel. Available at: https://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/fuel-recycling/recycling-nuclear-fuel.aspx
5. U.S. Department of Energy. Office of Nuclear Energy. Advanced Fuel Cycle Initiative. Available at: https://www.energy.gov/ne/advanced-fuel-cycle-initiative
6. International Atomic Energy Agency (IAEA). Advances in Reprocessing and Recycling Technologies for Nuclear Fuel. Vienna: IAEA, 2017.
7. Dixit S., Srinivasan M., Ramkumar V. Economic Evaluation of Spent Fuel Recycling Options for Fast Breeder Reactors. Progress in Nuclear Energy, 2018, vol. 108, pp. 202-216.
8. Prasser H.-M. Fast Reactor Fuel Cycles: Status, Challenges, and Opportunities. Progress in Nuclear Energy, 2019, vol. 116, pp. 57-68.
9. Chakarova R., Dupleac D., Capellan N., et al. Fuel Cycle Cost Estimation for Spent Fuel Recycling Using Advanced Reprocessing. Annals of Nuclear Energy, 2020, vol. 144, article 107495.
10. Tsvetkov P.V., Dunzik-Gougar M.L., Nuclear Fuel Reprocessing: Past, Present, and Future. Progress in Nuclear Energy, 2016, vol. 87, pp. 159-172.
11. Kazimi M.S. Nuclear Systems Volume I: Thermal Hydraulic Fundamentals, Second Edition. Boca Raton: CRC Press, 2012.
12. Perret G. Economics of the Nuclear Fuel Cycle: Supply and Demand, Costs and Benefits. Amsterdam: Elsevier, 2012.
13. Greenberg A. Nuclear Energy: Selected Entries from the Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. New York: Springer, 2013.
14. Velkov K. Introduction to Nuclear Science and Engineering. Boca Raton: CRC Press, 2018.
15. International Atomic En
Нейтральными экстрагентами являются органические соединения, содержащие активные атомы, которые обладают электронно-донорной способностью. Такими активными атомами могут быть атомы кислорода (с активным атомом =O), азота (с активным атомом ≡N) и серы (с активным атомом =S). Наиболее распространены органические кислородсодержащие соединения, такие как эфиры, кетоны, спирты, а особое внимание уделяется нейтральным фосфорорганическим соединениям.
Нейтральные экстрагенты обладают высокой способностью сольватации соединений металлов. Процесс экстракции протекает по координационному (сольватному) механизму, где происходит прямая координационная связь между донорным атомом (кислорода) функциональной группы экстрагента и ионом металла, или по гидратно-сольватному механизму, где эта координационная связь осуществляется через молекулу воды. Первый механизм типичен для фосфорорганических