?

Log in

Previous Entry | Next Entry

Известно, что одним из важных источников урана для энергетики сегодня является переобогащение хвостов. Суть в том, что в 60х...80х обогатительных мощностей было мало и часто это были газодифуззионные установки с их очень дорогим процессом разделения изотопа, а природного урана уже добывали достаточно много. Оптимальным тогда было извлекать из имеющегося в природном уране 0,711% 235 изотопа не все (все невозможно и технически), а скажем половину - 0,36%, а оставшийся уран отправлять в отвал или как это еще называют - в хвосты.

По мере совершенствования технологии разделения количество 235 изотопа в хвостах падало, и сегодня при дорогом уране (как например в 2008 году) порой из природного отжимается 0,6% 235U, оставляя бедные хвосты в 0,1%

Итогом становится то, что старые запасы хвостов урана, который прошел разделение изотопов в 60х-80х оказывается порой ценным сырьем. Это уран лежит прям на площадке обогатительного производства уже в форме UF6 (как известно уран добывают и загружают в реактор в виде оксидов, а вот обогащают в виде фторида, поэтому на пути от рудника в реактор приходится конверсировать оксид в фторид и обратно, и это стоит денег), и имеет почти нулевую стоимость - ну например исходя из стоимости фтора - 1,5-2$ за килограмм отвального UF6 против 100$ за килограмм природного UO2 (хотя спотовые цены сейчас просели до 60-70 $ за кг). Обогащая бывшие хвосты мы тратим только единицы разделительной работы (ЕРР) - время и накладные расходы работы центрифуг.


Типичная форма хранения хвостов на разделительном производстве - бочка с несколькими тоннам UF6. Больше бочек на заднем плане.

Мне стало интересно - а при какой цене природного урана выжимание из хвостов остатков 235 перестает быть интересным?Для этого я воспользовался вот этим калькулятором UxC. Для начала оставим рыночные значения стоимости урана, его конверсии в UF6, стоимости обогащения, а количество 235, идущего в хвосты оптимизируем по минимальной стоимости получаемого обогащенного уранового продукта (EUP в калькуляторе). Я взял получаемый уран обогащением 4,5% - распространенное значение для современных реакторов.



Получается, что килограмм такого обогащенного урана стоит сегодня 1088 доллара.

Теперь попробуем взять хвосты с обогащением 0,25%, и отжать из них половину



Получили, что EUP подорожал больше чем на четверть!  При этом количество урана на входе в обогатительный комбинат выросло вчетверо (что понятно), а количество ЕРР - в 2,8 раза. Калькулятор подсказывает, что оптимальным будет неотжимать уран из хвостов так глубоко, а экономить работу центрифуг и отжать немножко (раз хвосты у нас почти беслатные). Однако все равно дешевле будет покупать природный уран. При какой же цене произойдет баланс между ценой урана из бочки и урана из земли? Калькулятор легко дает ответ на это



38.4 доллара за фунт закиси-окиси урана или 87,67 доллара за кг UO2. Конечно, данный порог очень сильно зависит от стоимости ЕРР, которая для ТВЭЛ сегодня наверняка ниже 59 долларов (однако по такой цене ее выгоднее продать на экспорт, чем загружать прокруткой хвостов) и от других вводных.

Есть, впрочем еще одна тонкость - в годы доминирования военного потребления урана распространенной практикой было обогащать уран прошедший через реакторы (регенерат переработки ОЯТ промышленных реакторов в процессе извлечения плутония). Более того, такая практика надолго загрязняла каскады центрифуг, радионуклиды из которых постепенно вымывались свежими порциями UF6. Поэтому лежащий в бочках UF6 не так безобиден, как современные хвосты урана на энергетические цели. Эта тонкость дополнительно снижает интерес к переобогащению хвостов.

Тем не менее на сегодня ежегодно из хвостов добывается эквивалент пары тысяч тонн природного урана. Но возможно идущее последний год снижение цен на уран постепенно свернет эту практику.   

Tags:

Comments

( 31 comments — Leave a comment )
22sobaki
Jul. 21st, 2016 09:18 pm (UTC)
В основном центрифугами обогащают? А вот про лазеры говорили, что, мол, перспективный способ, что с ним?
tnenergy
Jul. 21st, 2016 09:25 pm (UTC)
Сейчас - только центрифугами и обогащают, последний газодифузионный завод закрылся в 2012. А лазеры как были последние 40 лет перспективными, так и остаются, хотя одно время мелькала фирма SILEX, и ей пророчили особо большие перспективы, но вот буквально несколько месяцев назад проект окончательно развалился.
b_my
Jul. 22nd, 2016 08:42 am (UTC)
Лазер так и не дошёл до заводов. Он перспективный, эффективный, но очень дорогой в установке. Окупаться будет долго. А с нынешним стагнирующим рынком урана, конкурировать с уже построенными центрифугами - фактически демпинговать. Желающих нет.

Хотя всё красиво, интересно, модно, молодёжно. И уже давно работает в лабораториях в десятках вариантов.
Артем Камбуров
Jul. 21st, 2016 09:54 pm (UTC)
А что, фторид урана так долго хранят? Думаю столь древние отходы уже давно в виде обеднённого урана в снарядах и броне.
enki_clever
Jul. 22nd, 2016 01:19 am (UTC)
Да куда ж столько снарядов?
tnenergy
Jul. 22nd, 2016 06:28 am (UTC)
Ну вы плохо представляете объем хранения - только в США миллион тонн, больше 2 миллионов по всему миру, ну что-то из этого ушло и на снаряды, противовесы в самолеты и прочие гамма-экраны. Но основная масса лежит так.
22sobaki
Jul. 26th, 2016 07:05 pm (UTC)
Сколько примерно килограммов урана в среднем пассажирском лайнере?

Edited at 2016-07-26 07:05 pm (UTC)
22sobaki
Jul. 29th, 2016 07:51 am (UTC)
Вот:
Воздушные суда, которые используют обеднённый уран в качестве дифферента (балансировочный груз), например, Боинг 747—100, могут содержать от 400 до 1500 кг обеднённого урана. Данное применение является спорным, поскольку уран может попасть в окружающую среду, если самолет разобьётся. Его использование было прекращено во многих новых воздушных судах. «Боинг» и «Макдоннел-Дуглас» перестали использовать обеднённый уран в противовесах в 1980-х.
tnenergy
Jul. 29th, 2016 08:19 am (UTC)
Ну да. Речь видимо идет в общей сложности про сотни тонн обедненного урана. Думаю, на всякие гамма-экраны урана ушло больше, как возможно и на военные цели - типа снарядов и брони.
Михаил Кутырев
Jul. 24th, 2016 05:09 am (UTC)
Слишком богатые хвосты для этого. Диффузия не могла сильно выкачивать-235 уран при достаточной скорости
rempi
Jul. 21st, 2016 11:44 pm (UTC)
Одной из тем моего ПхД было изучение электронной спектроскопии соединений актинидов чтобы потом эти данные можно было использовать для улучшения методов расчетов электронной структуры. А эти методы в свою очередь нужны потому что действительно в штатах тысячи бочек с UF6 хранятся аж с Манхеттенского проекта. Руками разделять дураков нет, вернее очень дорого это и непонятно как - химия актинидов плохо изучена. А надежный квантовохимический метод позволит хотя бы термодинамические параметры посчитать для разных соединений что уже полезно для химиков-практиков.
enki_clever
Jul. 22nd, 2016 01:20 am (UTC)
А сколько тонн урана в ядерном реакторе?
tnenergy
Jul. 22nd, 2016 06:26 am (UTC)
В гигаваттнике тонн 80 ОУ, из которых перегружается каждый год условно четверть (на самом деле вариантов сильно больше, но в среднем так).
enki_clever
Jul. 22nd, 2016 11:26 am (UTC)
80 тонн ОУ это примерно 500-600 тонн не обогащенного... прилично.
tnenergy
Jul. 22nd, 2016 02:59 pm (UTC)
Гигаваттник в год потребляет 170-200 тонн природного урана, на ~17-20 миллионов долларов. Но при стоимости электроэнергии 5 центов за киловатт*час он зарабатывает за год 400 млн долларов.
enki_clever
Jul. 22nd, 2016 03:02 pm (UTC)
Всем хороша атомная энергетика, но нужно над блоками курганы насыпать, чтобы если бабахнет, на ружу ничего не вылетало.
siron_nsk
Jul. 26th, 2016 08:59 am (UTC)
Ружа - это где?
enki_clever
Jul. 26th, 2016 11:39 am (UTC)
Иван Петрофф
Jul. 22nd, 2016 07:35 am (UTC)
насколько я понимаю хвосты неопасны и храниться могут очень долго, и затраты на хранение невелики. вот и пусть лежат. природный уран - ресурс невозобновляемый. ждать не сильно долго. придет время - замкнут ЯЦ. вот тут и понадобятся запасы обедненного урана. а кто живет здесь и сейчас, тот может сердечники для снарядов делать.
b_my
Jul. 22nd, 2016 08:46 am (UTC)
Не то чтоб неопасны... фториды урана - мерзкая штука уже хотя бы тем, что возгоняются и в соединении с водой дают плавиковую кислоту. Химически агрессивную, очень ядовитую вплоть до микродоз (по женской части много портит, из-за чего женщим вообще лучше близко не ходить). Уран кое-где грязный и всё это заметно радиоактивно.
Это такие самые что ни на есть "химические отходы" которыми детей экологи пугают.

Всё-таки, когда фтор где-нить во фторопласте, а уран - в металлических слитках, оно как-то приятнее.
zloradskij
Jul. 22nd, 2016 09:26 am (UTC)
металлический - горит. лучше оксид. :-)
b_my
Jul. 22nd, 2016 09:27 am (UTC)
В чушке его поджигать заколебёшься. :)
gizl
Jul. 22nd, 2016 09:27 am (UTC)
цифирного фейспалма немного

1088.88 округляем... 1088.

1088.88 * 1,25 = 1361.1
1345.25 "больше чем на четверть"


(1345.25-1088.88)/1088.88 = 0.235. _почти_ четверть

такими мелочами на этапе интерпретации измерений можно дойти до "источник незаслуживающий доверия"
tnenergy
Jul. 22nd, 2016 09:38 am (UTC)
Пфф, считал в уме для скорости, ошибся на 10℅. Там где количественная разница важна - я считаю точно. В следующий раз в таком случае буду писать как гуманитарий - "больше", "меньше".
gizl
Jul. 22nd, 2016 09:46 am (UTC)
дьявол в деталях. расчет-результат-формулирвка. проведя приблизительную оценку и сказав "величина порядка Х" -- всё ок. а вот сказав "более/менее чем Х" подразумевает оценку одной из границ. а её и не было. и тогда, обычная погрешность одним словом превращается в ложный вывод.
tnenergy
Jul. 22nd, 2016 09:53 am (UTC)
Я согласен, что лучше такие вещи считать точно, и обычно так и делаю, нофакт в том, что вывод не пострадал - "EUP оказывается дороже", только не "больше, чем на четверть", а "почти на четверть". Здесь это роли не играет, я лишь хотел показать, что только уран по 100 или дороже заставляет перепрокручивать хвосты, что этот ресурс тоже не по 3 копейки уже.
Михаил Кутырев
Jul. 24th, 2016 05:17 am (UTC)
Кроме этого есть ограничения на скорости установок питания и отбора. Получается, что по факту можно перерабатывать весьма небольшие количества хвостов при сохранении питания обычным сырьем. Если питать только хвостами скорость наработки упадет в несколько раз и контракты не смогут быть выполнены в срок.
techwork
Jul. 22nd, 2016 09:31 am (UTC)
а слыхали об успехах hitachi по замкнутому циклу ? можете что нибудь рассказать ?
tnenergy
Jul. 22nd, 2016 09:39 am (UTC)
Нет, не слышал. Что за проект?
techwork
Jul. 22nd, 2016 11:16 am (UTC)
так я и спрашивал что у них нового . А то из старого использование мокс топлива которое и так уже полным ходом у них идёт и PRISM
tnenergy
Jul. 22nd, 2016 11:22 am (UTC)
А, я привык считать этот проект General Electric, хотя нынче это хитачи :) Надо статейку написать.
( 31 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

February 2017
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728    
Powered by LiveJournal.com