Ядерные делящиеся материалы

Bellona. 2013

( , , )

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Bellona. 2013

-

: www.bellona.ru

: 191015, - : -183038, : Bellona-FoundationN-0505 Oslo (: Bellona)

: . : . : .

3

....................................................................................................... 5

............................................................................................. 6

1. ...................................................................................................... 7

2. ............................................. 20

3. - ................................................................................... 32

4. ................................................. 44

5. ...................................................... 54

6. .................................................................................................. 71

7. .......................................................... 75

........................................................................................................ 84

, ............................................... 88

....................................................................................................... 95

....................................................................................................... 109

4 :

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5 2011 - -. - , -, .

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(, , -, . .) .

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6 - EPP (SWU) - - (MOX) , -, - - ()

AGR APWR BWR - DOE Department of Energy, GCR INF Irradiated Nuclear Fuel LWGR LWR NDA , PHWR PWR -

7 - - . :

U-238, 99,274%, 4,468109 ;

U-235, 0,72%, 7,04108 ;

U-234, 0,005%, 2,455105 .

-, - -. U-235 21 U-238. U-234 , . - U-238 . - - U-238 U-234, -. 0,67 / (2,5104 /), - U-234 U-238.

--, . , , , . -. , . ( 100 C) . - .

1.1.

, 11% - .

( ) 2,510-4%. , , - -. , (- ).

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1.1.1.

14 - 100 , 12 . , .

( 3 /) . -, -, , , - , 700 / (0,07%), , 0,01% .

, (, ) - 17,96%. - - 1%.

- , , , -

1.

8 . , - - (), - . , - (U3O8), , - , - , ( ), .

- 1 : < 40 /; < 80 /; < 130 /. , , -. 80 /.

1.1. ( 2009 .)

,

(%)

1 1 673 000 31

2 651 000 12

3 485 000 9

4 480 000 9

5 295 000 5

6 284 000 5

7 279 000 5

8 272 000 5

9 207 000 4

10 171 000 3

11 112 000 2

12 111 000 2

13 105 000 2

14 80 000 1,5

15 49 000 1

150 000 3

5 404 000

1.1.2.

, 130 / , 2009 , 5,4 . 96,5% 15 (. 1.1).

, , - 0,9 , 130 260 / . (- ), , 10,4 . 6,5 - 130 / 0,37 130 260 / . 3,6 -. 5,4 - 130 / 90 .

- -:

: (

, ) 113,1 . (

, ) 13,5 . -

( , ) 4,6 . : -

( , ) 18 .

: -

( , . ) 47 .

: ( -

, ) 0,4 . (

, ) 319,2 .

2005 , - 515,8 . , - 830 . . , .

91.2.

- . 2011 53 654 .

1.2.1.

, - 1 . , 92% . , 64% - . 2011 - 36,2% - (. 1.2).

2011 2010 - 53 495 (49 219 - 4276 - ). , , (. 1.2). - () (), , - , 2010 2011 . , -

1.2. , ( U),

2004 2011 .

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

3719 4357 5279 6637 8521 14 020 17 803 19 452

11 597 11 628 9862 9476 9000 10 173 9783 9145

8982 9516 7593 8611 8430 7982 5900 5983

3282 3093 3434 3153 3032 3243 4198 4351

3038 3147 3067 2879 4366 4626 4496 3258

3200 3431 3262 3413 3521 3564 3562 2993

2016 2300 2260 2320 2338 2429 2400 2500

878 1039 1672 1654 1430 1453 1660 1537

800 800 800 846 800 840 850 890

750 750 750 712 769 750 827 885

104 670 846

755 674 534 539 655 563 583 582

230 230 177 270 271 290 400 400

300 110 190 299 330 345 148 265

412 408 359 306 263 258 254 229

90 90 90 77 77 75 77 77

77 94 65 41 0 0 0 52

45 45 45 45 45 50 45 45

7 7 5 4 5 8 7 6

: 40 178 41 719 39 444 41 282 43 853 50 773 53 663 53 495

U3O8 47 382 49 199 46 516 48 683 51 716 59 875 63 285 63 085

U3O8

75 690 74 681 76 067 76 052 76 762 81 134 74 217

65% 63% 64% 68% 78% 78% 85%

10

2011 , . - - -.

- , - , 2011 840 , , - , . 2011 U3O 8 (. 1.2). , . - , 2011 -, 85% - . - -.

1.2.2.

- ( 1 . ) 88% 2011 47,2 . . - 1 . 2010 11

1.3. 2011 .

() %

1 Kazatomprom 8884 17

2 Areva 8790 16

3 Cameco 8630 16

4 ARMZ Uranium One Inc. 7088 13

5 Rio Tinto 4061 8

6 BHP Billiton 3353 6

7 Navoi 2500 5

8 Paladin Energy 2282 4

7906 15

: 53 494 100

China National Nuclear Corporation (CNNC). 2012 - 1 . , -, - -- ( ).

, - - ( -), 2011 11 079 , 20,6% , Cameco, Uranium One Inc. -, World Nuclear Association (WNA) (. 1.3), - , - - , .

1.2.3.

, - , - (), 1991 . - , -, .

- . - -, , - 79,98% .

2007-2008 - -, . - - -.

, - , - , (-- , ), (SWA Uranium Mines) .

11

2009 - Effective Energy N.V., - (50%) - (25%).

2010 - (51,4%) Uranium One Inc., - - ( , , , ) ( , ) - ( Honeymoon).

2011 100% - Mantra Resources Ltd., . 2012 (. 1.4).

2011 - :

( , -, ),

( , -, .),

( , . -, ).

- : 1, 2, - 6. - - .

- - (U3O8). , , - . 2012 8 6. - 2 . .

- - - . - - ( ). 2011 - - ( ). - 2012 - - .

- . - - - ( ). 2011 - 2010 266,4 . - - -.

1.4.

Uranium One Inc. (51,42%)

79,63% () 50% () 70%

98,89% SWA Uranium Mines Ltd. () 12,5% () 49,67%

100% () 21% () 50%

100% () 50%

100% () 30%

100% Honeymoon Uranium Project () 51%

50,03% Uranium One Inc. () 100%

Mantra Resources Ltd. () 100%

12

1.5. 2008-2011 .

2008 ()2009

()2010

()2011

()

( 4 )

3050 3005 2920,0 2191,0

( ) 410 463 507,8 535,2

( ) 61 97 135,1 266,4

: 3521 3565 3562,9 2992,6

. 1.1. .

- - ( ) (. 1.5).

2011 7088 . , 2012

. , - . - Uranium One Inc. , , .

1.3. -

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() () -. - . - () - () . - . - - 1.1.

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2011 - 30% , () 17%, - 46% , 7% -.

13

1.3.1.

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1.3.2.

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1.3.3.

. 1.2. .

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. 1.3. .

14

- -- U3O8 ( , ) - , 90% - . - .

U3O8 2012 49 . 1.6 - U3O8 ( ).

1.4.

- , . -. - (, , . .). - , .

1.4.1.

- -, - (U3O8) UF4. - , - (UF6), , .

() . -, . - 5,09 /3. - 3,63 /3.

(), , , -. - . , - , . .

- ( - ), ( ), ( - ) - ( ). 20-30 . . 2011 , 2012 - (). 7 . 2-3 , . . 2015 . 20 - 2011 - .

-. 2012 , - (UF6) 76,1 . , (UO2) 4,5 . . UF6 62 . .

1.4.2.

- U-235, , -

1.6. U3O8 2003-2012 .

() 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

U3O8 (/) 10,2 15,5 21,0 37,5 75,0 78,0 48,0 42,5 62,0 52,0

15

0,7% ( ) 2,4% .

- .

1. () - U-235 0,7-2%. , - (), . , - CANDU. 20 . - , 46 CANDU - 1 . , - - (PHWR), CANDU, 2011 4 . .

2. () - U-235 20%. - , - , - . - 3-8%. , , 12-19%. 2011 (LWR) - 13 . .

3. () U-235 20%. , 20-85%, , - , . , , 60 80%.

, - -, U-235 85% . , 85% / , - .

1.4.2.1.

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, - , - .

- . - . 2020 .

- , . (UF6) , . - , , - U-238, -, , - U-235, . U-235 - , - .

- - 40- - , .

- . 1990- Separation of Isotopes by Laser Excitation (SILEX) - UF6 . U-235 - , U-238, , . . .

2011 General Electric SILEX -. (NRC), , - 3-6 ( ). , SILEX - . - ( - , ) .

16

-. , ( ), - . - , - - , - . ( ) , . - ( , - , ) , . , -, , . , , - , .

0,25-0,4% U-235, ( ). - , -- , - . 5% - .

U-235 UF6 , - - H2 (UO2) - . , - - .

1 - ( 4% U-235) 7,5 6,5 . 0,2% U-235 -. 1 ( 93% U-235) 230 200 . 0,3% U-235.

1.4.2.2.

- - () , - . - () - . , - (), - - . , -, , - .

2020 - . , - , , - .

1.7 , .

1.4.2.3. - -

- - .

. . - - ( 14 ). 2003 . U-235 80% ( , - ), U-235 7-20%;

( - ). - . 8 . , 4,75 , 1,5% -

17

, - . - -, .

7 (- );

. - . - . -

: , , -- . ( 5%) , , , () . 4 ;

( - ). - .

1.7. ( 2012 .)

(. )

Pilcaniyeu . GD 20-3000

Resende . GC 115-200

Shaanxi . GC () 1000

Lanzhou II . GC 500

Lanzhou () . GC 500

Georges Besse I . GD [ 10800]

Georges Besse II . GC 7500-11000

Gronau . GC 2200-4500

Ratehalli . GC 15-30

Natanz . GC 120

Qom . GC 5-10

Rokkasho . GC [ 1050]

Almelo . GC 5000-6000

. Yongbyon ? ? GC (8)

Kahuta . GC 15-45

Gadwal . GC ?

, . GC 2200-5000

(-44) . GC 13300

(-45) . GC 7900

(-7) . GC 3800

- Capenhurst . GC 5000

Paducah, KY . GD 11300

Piketon, OH . GC 3800

Eunice, NM . GC 5900

Eagle Rock, ID . GC 3300-6600

Wilmington, NC . LS ? 3500-6000

. GC , GD , LS .

18

3 , -. , - , - , - .

- (). - 5 , , 2015 , 10 .

-, , - . - , - ( ), - ().

1.4.3.

- - : , , , , , , , , , , , - . -

.

- 2011 47-48 . - 60 .

1.4.3.1.

- (TENEX), URENCO (-- ), AREVA () USEC (), - 95% .

URENCO - , 20% . URENCO - .

2011 - 14,6 . - URENCO - (), (-) (). 2010 URENCO (Louisiana Energy Services (LES)/URENCO USA). URENCO - , 2015 - 18 .

1.8. , (. ) ( 2011 .)

2010 2015 2020

Areva, Georges Besse I & II 8500 7000 7500

, ,

URENCO: Gronau, ; Almelo, ; Capenhurst, 12 800 12 800 12 300

JNFL, Rokkasho 150 750 1500

USEC, Paducah & Piketon 11 300 3800 3800

URENCO, - 200 5800 5900

Areva, Idaho Falls 0 0 3300

Global Laser Enrichment 0 2000 3500

TENEX: , , , 23 000 33 000 30 000-35 000

CNNC, Hanzhun & Lanzhou 1300 3000 6000-8000

, , 100 300 300

: 57 350 68 450 74 100-81 100

48 890 56 000 66 535

19

AREVA 19% . AREVA Georges Besse I (GBI) 10,8 - . - - Georges Besse II (GBII), 7,5 . 2016 - .

USEC (United States Enrichment Corporation) 11% . - ( ). - 8 .

USEC - -. - USEC - American Centrifuge Plant (). - 3,8 .

- , , - .

1.4.4.

- () - 2006 . 2007 - . 2007 ( - ), . . - , , -, , , . -, .

- - ,

. - (51%). (), . - 2009 . - .

2010 - , . 2010 , - . 2010 - 120 - . - , - .

. -, 2011 - -. 5% 2010 . - 160 1 - (U3O8), 132 , . 2010 , - 20 .

. 1.4. .

20

2.1.

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-, , .

- ( ), , , - () . - . () - (UN) - (UPuN), , , .

, - -, , - , , , - (-, Pu-239, U-233 .).

(-) :

, - U-235, U-238, - Pu-239;

, .

- Pu-239, , U-233, - Th-232.

( ), - , - (, , .), (PuO2 + UO2).

- - GCR. , - 1,8-4% U-235. - - PWR, BWR, PHWR, LWGR AGR.

2.1.1. -

( ) ( ) - -, , - , - . 660 C , - , - . 200-500 C - - . ,

2.

21

(-). (, - .), . , - ().

- . , - - , . - ( - ), - -.

- : , - , , - (). - , . - -, , : 0,5% U-236, Pu-238, - . , , . , U-236 , . . .

PWR () 1% U-235, PWR () - . - 1 0,2 , - 4,1% U-235, . . , , - - 20% , 80% - .

, - , . -, 4,1% U-235, 0,31% U-236 95,59% U-238, PWR (). , - PWR (), - , - - .

, - ( ). - , -, , -, , - ( ), .

(, - ) . UO2. 2800 C, 10,2 /. , - , . - . -, , , . - - 4,5 /(), - . , - -.

- - , - UO2, UC, PuO2 , , . - - .

22

- - . - - U-Pu-Zr .

, , -. -, , , ( ) (-) , - - .

2.2.

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. - , - -, , .

- (-061-05), 1 2006 . , - , , , .

- . -, , , , -. - - (), .

3 . - - - , - (), -, -.

- .

2.2.1. ()

: - UF6 UF6 UO3 UO2.

(UO2) (. 2.1), - - (. 2.2). . 2.2. 1000.

. 2.1. .

23

UO2 ( ) - , . , . . UO2 - - ( , - ), , - - -.

- - (, , - , ). - , - - .

() - , , , UO2 -.

- . , , . , , , . , , - .

- - . ( ) , . - () (. 2.1, 2.2). - , . - , - . - , - - .

2.1. ( Nuclear Energy Institute (NEI)

(TradeTech, 2009) UxConsulting Company (UxC), 2009)

NEI UxC

58% 47%

31% 36%

7% 8%

4% 4%

- 5%

2.3.

- 8% - , - .

- . - , , - - . - (. . - , - ).

2011 12 . tHM ( , ), - (tonnes of heavy metal, tHM). - 7 . tHM. WNA, - 2015 9,7 . tHM. ( CANDU) 3 . tHM/.

, , - . - 400 , 2014 , - Areva . 2010 : (, , , ) (, - ). - 2010 - 60 . .

24

- , - , -.

, - - . - Toshiba-Westinghouse - , . - -.

. - PWR ,

, - , 85% : Toshiba-Westinghouse, AREVA NP-MHI, Hitachi General Electric.

- - Toshiba-Westinghouse -- Mitsubishi Heavy Industries-Areva, - . Hitachi General Electric. , , - :

INB Industrias Nucleares do Brasil (-),

CNNC (), NFI Nuclear Fuel Industries (), KNFC ( ), NFC Nuclear Fuel Complex ().

2.2. , tHM ( 2011 .)

/

AREVA NP FBFC Dessel 0 700 700

INB Resende 160 160 280

CNNC Yibin 400 400 450

AREVA NP FBFC Romans 1800 1400 1400

AREVA NP ANF Lingen 800 650 650

DAE Nuclear Fuel Complex Hyderabad 48 48 48

NFI (BWR) NFI (PWR)

Mitsubishi Nuclear Fuel GNF J

KumatoriTokai MuraTokai MuraKurihama

00

4750

360250440750

284250440750

ULBA - 2000 2000 0

KNFC Daejeon 600 600 600

1450250

1200200

120400

ENUSA Juzbado 0 300 300

Westinghouse AB Vsteras 600 600 600

Westinghouse Springfields 950 600 860

AREVA Inc. Global NF

Westinghouse

RichlandWilmingtonColumbia

1200 12001500

120015001500

1200750

1500

: 13 433 14 858 11 582

. 1) . . UxC, 300 tHM/, 15% 2000 tHM/; 2) 86% (376 ).

25

2.3. , tHM ( 2011 .)

DIOXITEK SA & ENACE Cordoba & Eizeiza 160

Cameco GE1500 1200

CNNC Baotou 200

DAE Nuclear Fuel Complex Hyderabad 435

PAEC Chasma 20

KEPCO Taejon 400

SNN Pitesti 240

: 4155

. 2.3. .

26

AREVA Group ( Framatome Advanced Nuclear Power, FANP)

AREVA Group - -- . -. AREVA 30%. - - (PWR ) (BWR). , - .

AREVA Group - : FCF SPC , ANF , FBFC (. 2.4).

Westinghouse Electric Company (WEC) Toshiba.

31%. - LWR (PWR, BWR ). , . WEC - (-440) (-1000) . - WEC Monroeville ( ), - Columbia ( ) Vsteras ().

- Columbia () - (. 2.5).

Global Nuclear Fuel (GNF) GE, Hitachi,

Toshiba. GNF GNF-J ( ) GNF-A ( ). BWR. - 17%.

2.4. AREVA Group

-* /

/ (M )

Romans, AREVA NP-FBFC 1800/1400/400 PWR

Dessel, AREVA NP-FBFC 0/700/700 PWR

Lingen, AREVA NP GmbH-ANF 800/650/650 PWR, BWR

Richland, AREVA Inc. 1200/700/700 PWR, BWR

* .

2.5. Westinghouse

* // (M )

Columbia, 1500/1500/1500 PWR,

Vsteras, 600/600/400 PWR, BWR

Springfields, ** 440/440/0

ENUSA, Juzbado, 0/400/400 PWR, BWR

* . ** 700 MT (260 MT -

AGR, 440 MT LWR).

27

2.3.1.

- - :

: Lingen, - (UO2), , . (1977 .) 20 . ;

: Dessel, - PWR, - , -;

: Pierrelatte (Tricastin), PWR-; Romans (Romans-sur-Isre), (UO2), - , , PWR;

: Springfields, - (U 3O8), ;

: Juzbado, - .

2.3.2.

- - (-) : Areva, Westinghouse, Babcock & Wilcox General Electric - , -, -.

2010 Areva Mitsubishi - - APWR ( ). (UO2), PWR BWR, ( ). ( ) - , .

2.3.3.

- - , - 1996 . - 76 - 15 , 30 - . - , , , , - () .

- : (-, .), - (-), (, ) - . - - - (-1000, -440) - (PWR, BWR) , -- (-1000, -6), , - (-600).

. - , (-440, -1000, -1000, -1500, -600, -6, PWR), - , (- ). - - .

- -, . AREVA NP (AREVA Group) - PWR BWR.

28

- , - - . 2010 - Hosokawa, 140 . - - - ( - (UO2) UO6 - ).

- - -440 -1000. , - , . 2010 - - - . - .

- - , , . - , , .

-

-, , . - 42- , - , , , .

2.3.4.

, - , : - (), (), - (), (), - (MVM Rt) (), (), Fortum Power and Heat Oy (), - (), - (China Nuclear Energy Industry Corporation) - (Jiangsu Nuclear Power Corporation, JNPC) (), () - ().

- - , - . , - (-).

2.6. ( ) 2007-2011 .

2007 2008 2009 2010 2011

-1000, . 1373 1289 1398 1498 1289

-440, . 1790 1834 1577 1808 1769

-1000, -1500, . 3530 3360 3630 3210

-600, . 282 236 223 249 405

-6, . 144 144 144

- , . 71 96 465 445 630

PWR, . 326 116

: 3516 6985 7167 8100 7563

, U: 1042,1 1289,0 1463,5 1583,0

. 2010 8%, 13%.

29

- . - 2010 1 .

. 2008 - -. 2010 - () -1000. - - - . - . - 2020 . , 2013 , - , , .

2010 - , - -. , 2016 , - .

. 2010 3 4 . - 2012 , .

2010 - . - 2 2011 . - .

AREVA NP. AREVA NP - .

2010 2600 . , , .

2.3.5.

- .

2008 SNPTC (State Nuclear Power Technology Corporation) - - AP1000 ( - , Westinghouse).

2011 - Westinghouse , - , - AP1000. , 200 /, 2013 2 . /.

- Areva, . . .

2010 . - , , -- , 1 . -1000 AP1000 Westinghouse. AP1000- , .

CNNC - , 120 . - : ; -; (, , . .). AP1000- - AP1000 CAP1400. ( - 2010 ),

30

, , -- . 2020 - 45% - .

2.3.6.

- NFI (Nuclear Fuel Industries, Ltd.), - 1972 - Furukawa Electric Co., Ltd. Sumitomo Electric Industries, Ltd. NFI , , - .

2009 NFI Westinghouse Electric Co. - NFI - TEPCO (Tokyo Electric Power Company) KEPCO (Kansai Electric Power Company).

2013 , - 450 . - - Areva, MMC (Mitsubishi Materials Corporation), MC (Mitsubishi Corporation) MHI (Mitsubishi Heavy Industries Ltd.), - - 30%. - .

2.3.7.

- ( ) (-, ).

1949 - . -

-. , - -. 1976 .

- :

- ; -

;

, , PWR, - ;

AFA 3G PWR - AREVA NP;

- .

- :

, - , -, - ;

-, , - ;

.

. - - . - ( ), -, - . - (-440 -1000) (-1000). - 2650 - .

- - 4,95% U-235, , , - , , ,

31

, , - , , .

2010 NFI - .

2.3.8. ,

, - () , - - . -, , , -, , , , , , - .

- . 2009 -

, - - -. , , Polimin, , -- (). - .

- . - 3 . , - . - . 2011 -, - . , (50 ), (2 ) - (10 ). , - 2004 . - .

- . 2011 , , , (. 2.3).

32

- (Mixed-Oxide fuel) , - .

, -, . - (-) .

, - - : -, , -, , , - .

3.1. -

- -. - - 3.1. - - -. : - - PuO2 , - (NaCl+KCl) - PuO2 .

- - :

1) ;

2) - (U, Pu2) -- ;

3) - .

- - () UO2 PuO2, - . - , - . - , . , - - , -.

- - - (AUPUC-). -, , (NH4)4(U-Pu)O 2(CO3)3. , - 600 C U-PuO2, HNO3. , - - - . . - , -, -, .

3. -

33

. 3.1. -.

PuO2

UO2 - (U-Pu)O2

34

UO 2/PuO2 - , - - () . - - (AUPUC) (. 3.2). , - - .

- -. , - - -, . - , - . 12 -600, .

. 3.2. - .

3.2. () -. MO-

- - 30 . - 33 -. 2% , - , -.

- . - - - 2015 - 3.1.

3.1. - ( )

2010 2015

, Melox 175 195

, Tokai 10 10

, Rokkasho 0 130

, , 5 5

, , 0 60

, Sellafield 40 0

20 20

: 250 420

UO2 PuO2 -

35

- - - 250 . , , . 2010 - (JNFL) - - ( 130 ) ( ). - 2016 . ( .). - - 60 14 (-) . - - -. - - - . 2010 - -3 --3.

MO-. - - . , MO- .

3.2.1. -

- - 1963 BR3 (). 1974 - Chooz A (). Belgonucleaire COGEMA - - () ( - 1973 .) () ( 1970 .). - 35 15 .

16 28 -

-. - - 30% -. 5,3%.

1993 - 20% , 7,7%.

- 1995 () - 115 .

, , - - , , - , -. , :

-, -241, - --;

- (2-3 );

, - , - . - 4,2% 8% - - - 5,3% - 30 000 - 1 , 47 000 -;

- - , , - , , - . . - , , - , , . - , 1996 -

36

EDF (lectricit de France) - - .

, , , - .

-, - - -, - , . - - , - , . - , - , - COGEMA .

- MO- . Areva - MO-. . . , Areva - 191 . - -. ( World Nuclear News 8 2011 .)

(), -, -. , - 2011 . - - , (NDA) - - .

NDA - - (SMP). 2011 NDA - , , ,

: -, - , SMP, . - 10 .

1990- , , - , - -.

- , , - - -.

- -. , - () -, . - -, -, . NDA, - - .

3.2.2. -

- - .

2004 - - -, - . - -. : 1986 2011 , - 500 -

37

. - - . , 80-90 (30 - , 6 - 50 - ).

- 200 - - , - --, . 2011 , - 8 30 , - , .

EPDC - (ABWR) 1383 , -, - .

- -3 --4, KEPCO. - . 2004 -3 - , 5 , . - - -4 -, - , - , 2004 . KEPCO -3, - - .

- - -. , 2006 Shikoku Electric Power Co. Kyushu Electric Power Co. - 2011 . - 25% -.

- - -, 2003 . , 2028 , 70 ( 700 ).

3.2.3. -

, - -, MO- - TVA.

Shaw-Areva MOX Services - MO-. - 2018 . - MO- TVA Energy Northwest. TVA ( ) MO- -. - . TVA - , - MO 2012 , , . - - . - TVA : - - MO-. - , , .

, - MO-. , -, ( ).

, - (Department of Energy, DOE) MO- . , PWR, - BWR , AP1000.

38

3.2.4. -

- 1950- .

- -10 -, - . , - -60 , - - . - .

- -350 -600 , - , -, - -10 -60. -350 , -, , 350 . - -350 -600 2 . .

- - 10 . - - - .

- (3-4 ) -800 - .

-800 - , - . -800 - - 1, . . , -, .

-, -800 -1 -, , - -. -800 , - - , . . -. -, - .

-800 - - 900 . - 2014 , - -800 . - . - ( ) - ( ), - , (-- ).

-800 1,6 . -800 , - - 20-30 . - - - -800 - 0,8.

- -. -- . , . - . . . () - ( -- ) - , -

39

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- , - -, , - , -, .

, , - - . - , UO2-. - , - , . , -, - - -, UO 2, - .

- UO2-. - - , - ( 50-100 ) - UO2-. - , UO2-. - UO2- - , - -.

- . . . , - - -. - --, -, UO2-. , .

.

- - . 3 , .

, , - , - , - -.

-, - -. - , , - , - . () - - .

-, . , - , , - - . Pu-241, 40 , - u-239. Pu-241 Am-241 433 . - - .

- (- 250 /()-) 30 - Pu-241. -, - , Pu-241 , . . 100 .

-, - ( -) -

40

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- - - .

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3.3. -

-, , -

, . - - - .

, - - -. , - -. - , - .

- - - . , , , - (. , ) . - - .

- (NUREG-0360) - -, , . 1987 -, , - - - (), Sandia. , -, (NRC) - , , - - . - .

10 1997 , BNFL - - , THORP - . - BNFL , - .

41

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, - 90 / 5% , , 50% -. , 10% - 60 . , C , , - 138 / (496 /) 1100 1 (- , , . . , , - C, ). , -. - 282 / (1015 /). B, C , , .

C . - - -. -, - . - 1996 - (). , - , - - , , .

, - - B. -, 1996 , B - , -, -

. , , C. - , .

- , - C, - - (). B -.

(, -) , , C, -. - .

, - . , - , -, , .

- , , - , . - , , B. : 10% , 9 - . - , - B.

3.4. -

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42

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- . , - . , . , 40 1 100 , 1100 1 . - - . 1 - 1300-1600 -. . - - - , -.

3.2 , , , - -

- . .

3.2, - , -, - 10 . -- - . , , , ( 5 ). - , - , - ( 8 4 ).

- 800 ( 4 1 ).

, - 1995 , - ( 4,4%) 1400 1 1992 , , 1 55 . -, - (. . -), 1900 1

3.2. - , /

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( 0,65% U-235) :

200250

-

-200650

--

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140 13007040

(4,4% U-235)

( 1,2% U-235) :

400600

-

-300

1300

140 13007040

42013007320

43

1992 , -.

- , 1000 15 , -. - 450 ( 1992 .), . - 500 - 1995 . - - , ,

- , - - .

, , , - , . - , -, - .

44

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4.1.

(), - , U-235 85% . - ( 90% ). - 20% , , - . , . - - 20-25 .

- () (-, .), (, ), - () (, .) - (, .).

1990- - , - -

. 1993 - - -. 2011 USEC - 834 . - 2011 1,01 . - 88% 20- . - , 2013 , - - 17 .

2011 ( ) , - , 1470 . , , 10% .

4.1.1. -

() - () () , 7 . 175 -, U-235 90%. , 1970- - 1,5 90%. 70 -

4.

45

- ( ). 1990- , ( .), .

- -- , , . - , , 20%.

, , -, , , . - - - . 2 . 128 , - ( 5 . ).

4.2.

(Pu) - - III , - 94, .

- - . (0,4-15 Pu 1012 U) - , . , - - , (- -) . Pu-244 ( - , - 80 ) - , -, . , Pu-239 - - Np-239, , , (-, -). , -

4.1. ( 2011 .)

()

,

-

()

- ()

(

blend-down)

-

16*

26 4,6

2*

0,3*

2,75*

616* 20* 10* 20* 71 446

11,7 8,1 1,4

260 130 100 20 100 135

20

* IPFM. 120 .

. , . , IAEA. , -, IPFM, . . 20% - , 30% 40% . 413 400 500 13 (Material Consolidation and Conversion). 4 blend-down .

46

.

, - , , . . . -238. - U-238 - - - Np-239, , , - Pu-239.

- 1940- , . - , - .

-- - - - , ( ) - . 1943 , . 1945 - . - 16 1945 -, 9 1945 -, . - 18 , 14 .

- - ( , ). - - (, .) - (, ). - - 29 1949 . .

- , . , -, . 2006 - 1 - . 2009 , - 12 .

4.2.1. -

, - 19,8 /3 25 . ( - , ) . , , - -, - -. - (PuO2).

- . - ( -). - . ( ). , , , . -, . - . - , .

15 - 232 246. 4.2 - .

4.2.

()

-

(109 /)

Pu-238 87,74 () 630

Pu-239 24 113 () 28,2

Pu-240 6570 () 8,4

Pu-241 14,6 () 3680

Pu-242 375 000 0,141

, , -, . - -

47

, - U-235, , - .

- :

(WGPu) (- ), , 7% Pu-240;

(FGPu), - , - 7 18% Pu-240;

(RGPu), - , - 18% Pu-240.

-, , , - Pu-240.

4.3.

-238 - . ( - ) , - . Pu-238 (5,1106 1 /) - 567 /. -- ( 283 Pu-239), (, n). -238 1% .

Pu-238 - . - Pu-238 5,5 . - , 1 -238, - 560 . - 5 . Pu-238 - (, ) - , - -.

-239 , - U-238 :

Pu-239 - , - , - , U-235 . , Pu-239 - , , - , , , . Pu-239 - 22 / . 20 . .

- - , , - , .

, Pu-240. - - (. . , - ), - , .

, Pu-240 , Pu-240 - , . , , -, Pu-240 , - Pu-241 Pu-238. - (1/2 Pu-241 = 14,4 , 1/2 Pu-238 = 86,4 ), , - - - (Am-241 U-234 ), , , - -.

14 - - 9 ( -) 5 - ( ). - 1988 .

48

4.3.

, (-65)

--1-2-3

-180-190

-190

IIIIIIIIIIIIII

1948195119501951195219511955196619791986

19871987198919901990196619651985

(), (-7)

-1-2

-140-204-205

IIIIIIIIIIII

19551958196119641965

19901990199220082008

- (),(-26)

-120-135-206

-120-135-206

IIIIIIII

195819621964

199219932010

. : - ; ; - , - .

() 18 - (. 4.3).

4.3, - . - - , - . - () -2 , - 46 , 15 2010 .

- . - 4,8 - 2008 2015 , - 2 .

, - , -, .

-240 , - Pu-239. Pu-240 - (, U-235). - , -

.

-241 , Pu-239, - , - - . 14 -241, - 106 /. Pu-241 ( 3,4 /) -.

-242. - Pu-242 , Pu-240 (8,4105 //). . - Pu-242 - . - , Pu-242 .

4.4.

, - , . , , , .,

49

, .

, - 300 - .

50 - 100 -. -. 2010 99,5 , , , 54 .

, , 123 200 . -, 34 , 50 , - .

- - 18 . 7 - , 6 , 2 , , - .

4.4. ( 2011 .)

( )

,

,

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6* 56

2 5,6

0,52* 4,2* 0,24

0,8*

9,9 35

0,03*

0,14*

88* 34 6* 48,4

3,2* 4,4 86,8 0,9

38 53,9

10,7

* IPFM.. ( , ) INFCIRC/549 2010 . , -, . , , , , - 10 30%. , , IAEA. 6 , , .

50

4.4.1. ()

- - -, .

- 6 . - . 4.5 -, - .

4.5.

, 960 856

, 7 103

4.6 - 2050 , .

4.6.

2000 2010 2025 2050

, 15 000 23 000 33 000 50 000

, 90 140 240 500

, - . 4.7 - , - - 33 //.

4.7.

Pu-238 Pu-239 Pu-240 Pu-241 Pu-242

C, % 1,4 56,5 11,28 2,95 1,42

Pu-239 Pu-240, - - .

- , -, , - , - .

1962 ( 1974 . ) , - . - - - . , -. - 1971 .

- . - , - - -. , , 25 U-235, , 8 - , . . , - , .

, ( - ), 1200 ( -), - 75 .

, - ( ) - ( ) 500 . 250 - () , (54 34 ), . 80% ( , , -) ( ). - , 7-10

51

, , - .

, - - . , , , - , - - .

- , - - ( -), - 1972 .

- . - 100 . - - . - .

70 - , 30 - .

, 2010 10 - .

2010 -. - 31 2009 - 31 2008 :

- - , - , 46,3 . 2008 45,2 .

MO- - 300 . 2008 - . , , - , 1100 - 1000 2008 .

, - -

, , 2009 47,7 46,5 2008 .

300 , - , -. 600 2009 .

- , . : 2009 71 , 3 , 2008 . , , 4 , 1 , 2008 . , , - 47 , 2 2008 .

, - , - 2009 , 169,7 . 7,2 .

4.5.

- . - - , . - , -. - , 60- XX , , -, .

2011 , , - -, . 13 2010 . - -, 2000 .

52

34 - . -, 400 . 2,5 .

- . - , - , (, .), (, .), - (, - .). - 2 . . - 10-15 . - . , - , -235 ( 90%) -239 ( 90%). ( ), , , - , -.

- (Cooperative Threat Reduction program) 2003 - - (). , - , - -. - .

( ), - , 60 (. 4.8).

-, - . , - - . - , - , . : - GBU-28 ; - (), 200 , 800 / (- - -). .

- - , - (-, ) . - . , , - , , - .

4.8.

, ,

25 130

38 100 000

100 000 (3,71012 )

53

4.6.

, , -, , , , -, .

, - , 30 . - - - 16-18 . . , , 1997 50% .

2010 - - - -3,

5 2011 ( 2009 -1). - 10 , - 5 . - 1550 -, , 700 . -3 - - . 2010 2504 , - 1968/2468 ( 500 , - 600 , - ).

54

() -, () (), - ().

, -- (- ), ( - - ). .

-, , , -. , - - , : , - , , . , -, , .

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, - , 72 161, . . . - , - (55), (58, 60), (59) ., - . - - . , - , - 5.1.

5.

5.1. ,

()

100 Fe-55, Co-58, Ni-59, Sr-90, Ru-106, Cs-134, 137, Ce-144, Pm-147, Eu-154, 155

100-1000 Sm-151, Co-60, Cs-137, Ni-59, 63

1000-10 000 Pu-239, 240, Am-241

104-105 Np-237, Pu-239,240, Am-243, C-14, Ni-59, Zr-93, Nb-94

105 I-129, Tc-99, Pu-239

55

- : (232, 236), (239, 240, 241, 242), (241, 242, 243), (242, 243, 244) (237).

96% U-235 238, 1% Pu-239, 240 3% (. 5.1 5.2).

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- - . - , - - . -, . , - , - -

87

. - , - . - - , . , - , . - , -, - , . - - -.

- , - , . - .

2011 -- - - ( 123).

- . 123 -. , , - , - , - - . - 123 , -, . 3 4 7 123 - , . , - .

2011 - , , - . -, 123 - , , .

88

1.

, - - (-235 -239) - .

, - : - , - , . - , , - . , - . - 85% -235, -239 / -238. .

() - , - - . (PWR) () 2,5-3,5 ( - ) 30-40 , ( - ). - - . 150-350 , 200-450 .

() - (), - ().

(-) (), - - ; - .

() (), - . - () : - .

() -235 20%; - , 90% -235.

() -235 20%; - -235 2% 5% - .

, - ; - -.

() - , - ( ).

( - ) -, - .

( - ) -, -.

- , (), - , - .

,

89

U-235 , - - () (Separative Work Units SWU). - , , - (MT) (1 MT = 1000 ).

- , U-235, - , , U-235 U-235 . - , . U-235 , - .

, - , - , . . -

, , 2400 2500 - - , - 50-60 - .

- 1000 , , - 100 000 120 000 .

, . , - U-235, . - U-235, - .

( -), - U-235, 0,2% 0,3% -.

(3,6% U-235) (90% U-235)

U-235

0,3% 8,2 4,5 219 193 EPP

0,2% 6,7 5,7 176 228

2. ()

90

3.

1

, ,

: , ; , , ; ,

; , -

Pu, U-233 2 Pu U-233

5 U-235

, Pu, U-233,

2 Pu, U-233, U-235, Np-237, Am, Cf

:

, , , , -, ;

, , () - 25 / (25 /)

Pu, U-233 6 Pu U-233

20 U-235

, Pu, U-233,

6 Pu, U-233, U-235, Np-237, Am, Cf

2

,

: , , ,

, ; ,

; , -

Pu, U-233 0,5, < 2 Pu U-233

1, < 5 U-235

, Pu, U-233,

0,5, < 2 Pu, U-233, U-235,

Np-237, Am, Cf

:

, , , , -, ;

, , (-) 25 / (25 /)

Pu, U-233 2, < 6 Pu U-233

6, < 20 U-235

, Pu, U-233,

2, < 6

Pu, U-233, U-235, Np-237, Am, Cf

:

, ; ()

1 25 / ( 1 25 /)

Pu, U-233 16 Pu U-233

50 U-235

, Pu, U-233,

16 Pu, U-233, U-235, Np-237, Am, Cf

91

3

,

: , , ,

, ; ,

; , -

Pu, U-233 0,2, < 0,5 Pu U-233

0,5, < 1 U-235

, Pu, U-233,

0,2, < 0,5 Pu, U-233, U-235, Np-237, Am, Cf

:

, , , , -, ;

, ,

() - 25 / (25 /)

Pu, U-233 0,5, < 2 Pu U-233

2, < 6 U-235

, Pu, U-233,

0,5, < 2 Pu, U-233, U-235, Np-237, Am, Cf

:

, ; ()

1 25 / ( 1 25 /)

Pu, U-233 3, < 16 Pu U-233

8, < 50 U-235

, Pu, U-233,

3, < 16 Pu, U-233, U-235, Np-237, Am, Cf

4

, ,

: , , ,

, ; ,

; , -

Pu, U-233 0,2 Pu U-233

0,5 U-235

, Pu, U-233,

0,2 Pu, U-233, U-235,

Np-237, Am, Cf

:

, , , , -, ;

, , () 25 / (25 /)

Pu, U-233 0,5 Pu U-233

2 U-235

, Pu, U-233,

0,5 Pu, U-233, U-235,

Np-237, Am, Cf

:

, ; ()

1 25 / ( 1 25 /)

Pu, U-233 3 Pu U-233

8 U-235

, Pu, U-233,

3 Pu, U-233, U-235, Np-237, Am, Cf

, :) , Pu, U-233, () 1 / (1 /);) U-235 20%;) 1

1 / = 100 /;) : -238 80%;; -237; -241; -243 -252;)

-

,

92

4.

,

15 1

-233 15 1

U-235 10% 15 U-235 1

U-235 10%, 15 U-235 0,1

-237 15 1

, 1-5

15 Pu, U-233, U-235 Np-237 1

-241 1 0,1

-243 1 0,1

-252 0,001 0,000001

U-235 0,72% 500 1

500 1

-6 1 0,1

0,2 0,01

, , 2 0,1

200 1

93

1 , , , , - :

- ;

, - ;

, , ;

- ;

.

2 , , , , - :

- ;

, , ;

, .

3 , , - 1 2.

, - - . - , - , .

:

( ), , -;

-, , ;

, ;

, , ;

, , , .

5.

94

-440 -440 ,

, . 126 .

-

, - . - , . . . . .

- -

. - - - , - .

-T -

. () Westinghouse.

- .-PLUS

18-- - 104% .

-3 . -

- , - -1000 ( -2).

-1000 -1000 -

312 , - 18 , 15 . , - , -1000 - () .

-1000

,

. , - ( ). , - , - . - .

-2 ,

12 - . (-, ), - . - , - . -2 - (, - .). -2 2003 .

2007 -2 , 1 .

-2 -2. -2 -

, , ( 100 50 ) - 13- , -. - -. -2 18-- .

2006 ( 1 ). -2 , -2: 1-4 , 1 - () . 2 , -2.

-2 -2006.

6. ,

95

1.1

( , , . )

()()

(-52), -5+0 -200+40 -40+5

(), -40+0 -80+40 -200+80

()

(

)

96

2.1

Schematic view of BWR fuel assembly Nucleartourist and GE)

97

2.2

Schematic view of PWR fuel assembly (Mitsubishi Nuclear Fuel)

98

2.3

-

, 200

. , - 1 580 000 0,05%, 790 . , 1997 - , 1,1 0,05%, 742 . , -. .

. - 1997 . , - . - 50 .

. 1997 - 55%- - (). 100 . / 0,08-0,085 /. . - 90% 60 70 .

. ( ). 2000 . 280 UF6 , - . , 2005 .

, 150

. 2004 100 000 . 164 -, - ( 1000 5000 .). , , - URENCO (SNOR, G-1), , - 1970- . - , , , , 0,9 5 .

.

-

.

99

3.1

-, , UO 2

UO2

-:

20-40 C

, .

:

:

-

:

;

,

,

( . . )

100

-1000, / U (109 /)

,

1 10

Kr85 10,74 542 000 303 000

Sr90 28,5 3 430 000 2 750 000

Ru106 1,0 1 190 000 24 600

Ag110m 0,686 69 200 7,78

Sb125 2,77 225 000 23 600

Cs134 2,062 3 300 000 160 000

Cs137 30,17 4 580 000 3 730 000

Ce144 0,778 22 400 000 7430

Pm147 2,62 5 680 000 526 000

Eu154 8,5 454 000 218 000

5.1

101

5.2

, / U

-440 -1000 -1000

U235 12 700 12 300 2940

U236 4280 5730 2610

U238 942 000 929 000 962 000

Pu238 75,6 126 68,6

Pu239 5490 5530 2630

Pu240 1980 2420 2190

Cm244 14,8 31,7 5,66

Am241 517 616 293

Am243 69,3 120 73,8

102

5.3

103

5.4

-

-1000 -440

1. , / 50 28

2. U-235:

, .% U-235 3,3-4,4 3,6

, .% U-235 1,3 0,75

3. , / 31016 2,0-2,51016

4. :

947 960

, / 42 ~ 30

Pu ( . . 60-70% Pu-239), / 9,9 8,5-9,5

Np, / 0,7 0,3-0,5

Am (241, 243), / 0,2 0,15

Cm (242, 244), / 0,06 0,04

Pd, / 0,8-1,5 0,3-1,4

Tc, / 0,9-1 0,8-0,9

5. ( 3 ), / < 1,7 / < 4,2 / 2,8

104

5.5

, U-235, % ,

.

-

-440 (6 ) ( 3-4), ( 1-4) 1,6-4,455,5-87,0 /

(~ 450-700 /)

-1000 (10 )

( 5), ( 1-3), ( 1-4), ( 1-2), ( 4, ), ( 3-4, )

1,3-4,4 190 / (~ 380 /)

-1200 (-2006) -2 (), -2 (), ()

2,4-3,9

-1000 (11 ) ( 1-4), ( 1-4, 5 ), ( 1-3)

1,3-4,4 390-450 / (~ 3500-4000 /)

-600 ( 3) 6,2 / (~ 120 /)

-800 -2 ()

-6 ( 1-4) 3,0-3,6

> 164 / (~ 4600 /)

-100, 200 ( 1-2), 1,5-21,0190 (), 76

( )

-

, -650, -3 , 21-45 ~ 15-20 / (2002-2009 .)

-900, -40 ~ 0,5 /

105

5.6

()

,

, . , ,

-19 4 5 9102170

-128 20 9 11202250

KODA VPVR/M 36 11

-440-6 30 90 22004145

-140 36/48 105 31605880

-1000-13 12 120

-141 20 125 27706130 ,

-109 144 127 31406200 *, ,

-84 17 86 140015170 ,

-600 -136 - 5 5002970

-18 35/49 40

-108 15/49 40 18504600 *, ,

-120 41/49 40 18504600

* .

: -

: 80% 0,95, , . . -, : - ( ), ( , ; - 9- ), ( 800 C).

106

5.7

,

INF-1 1,1105 (41015 )

INF-2 5,4107 (21018 ),

5,4106 (21017 )

INF-3 ,

107

5.8

-

KMArc4|2|Aut 1-C INF3 4000 (2 )

12 .

23 .

84

14

4,2

16 . -18

108

5.9

. ; .

2 HNO3

I ,

Pu U

II, Pu- II, U-

III, Pu- III, U-

109

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