Оцінка потоків ядерних матеріалів у ядерному паливному циклі з використанням програмного комплексу NFCSS
DOI:
https://doi.org/10.32918/nrs.2025.4(108).05Ключові слова:
ядерний паливний цикл, ядерний матеріал, перероблення відпрацьованого ядерного паливаАнотація
У статті наведено узагальнену інформацію про складові ядерного паливного циклу в світі та Україні, особливості відкритого та замкнутого ядерних паливних циклів. З використанням програмного комплексу Nuclear Fuel Cycle Simulation System (NFCSS), розробленого Міжнародним агентством з атомної енергії, виконано оціночні розрахунки потоків ядерних матеріалів під час експлуатації енергоблока з реакторною установкою типу ВВЕР-1000 за двома сценаріями: використання уранового палива (відкритий ядерний паливний цикл) та часткового завантаження активної зони змішаним оксидним паливом (перероблення відпрацьованого ядерного палива, замкнутий ядерний паливний цикл).
Оцінено вплив перероблення відпрацьованого ядерного палива на потребу в природному урані, рівень збагачення, утворення відходів, а також визначити зміни ізотопного складу, радіотоксичності й залишкового тепловиділення. Продемонстровано, що застосування змішаного уран-плутонієвого палива сприяє зниженню потреби в природному урані приблизно на 20–25 %, скорочує обсяги робіт зі збагачення і дозволяє більш ефективно використовувати наявні ядерні матеріали. Водночас загальна маса відпрацьованого ядерного палива в обох сценаріях практично не змінюється, але істотно трансформується його ізотопний склад.
Розрахунки засвідчили збільшення залишкового тепловиділення та інтегральної радіотоксичності відпрацьованого ядерного палива у сценарії з використанням уран-плутонієвого палива, що створює додаткові інженерні виклики під час проєктування систем зберігання і геологічного захоронення високоактивних відходів, зокрема щодо теплових навантажень і довготривалого радіаційного впливу. Зазначено про доцільність використання Nuclear Fuel Cycle Simulation System як інструмента стратегічного аналізу сценаріїв розвитку ядерного паливного циклу, планування використання ядерного палива та оцінки ефективності перероблення відпрацьованого ядерного палива для оцінки розвитку паливно-енергетичного комплексу України.
Завантаження
Посилання
1. Ministry of Energy of Ukraine. (2024, 7 August). The Share of NPPs Reaches Up to 60 % in the Energy Balance. https://mev.gov.ua/novyna/chastka-aes-dosyahaye-do-60-v-enerhetychnomu-balansi-herman-halushchenko.
2. Ministry of Energy of Ukraine. (2023, 21 June). Strategy of the Future: Ukraine is an Energy Hub that will Help Europe Get Rid of Dependence on russia. https://www.kmu.gov.ua/news/stratehiia-maibutnoho-ukraina-tse-enerhetychnyi-khab-iakyi-dopomozhe-ievropi-pozbutysia-zalezhnosti-vid-rosii.
3. Ukraine Aims to Produce Nuclear Fuel by 2026, Exports to Follow. (2023, 17 March). World Nuclear News. https://world-nuclear-news.org/Articles/Energoatom-looking-to-produce-nuclear-fuel-by-2026.
4. Energoatom Announced Intentions to Build a Uranium Conversion Plant. A Memorandum with ConverDyn Has Been Signed. (2023, 11 September). InfoAtom. https://infoatom.news/2023/09/11/110920231611?fbclid=IwAR1tV739fsE8WA_1tF9CrFZxMN53rq5Aeod7VA0s9HSkj6YKoT_sAJG6gXc.
5. International Atomic Energy Agency. (2019). Nuclear Fuel Cycle Simulation System: Improvements and Applications (IAEA-TECDOC-1864). https://www.iaea.org/publications/13502/nuclear-fuel-cycle-simulation-system-improvements-and-applications.
6. International Atomic Energy Agency. (2022). IAEA Nuclear Safety and Security Glossary: Terminology Used in Nuclear Safety, Nuclear Security, Radiation Protection and Emergency Preparedness and Response. 2022 (Interim) Edition.
7. International Atomic Energy Agency. (2022). IAEA Safeguards Glossary. 2022 Edition. International Nuclear Verification Series No. 3 (Rev. 1). https://www.iaea.org/publications/15176/iaea-safeguards-glossary.
8. International Atomic Energy Agency. The Nuclear Fuel Cycle. https://www.iaea.org/sites/default/files/19/02/the-nuclear-fuel-cycle.pdf.
9. International Atomic Energy Agency. (2005). Status and Trends in Spent Fuel Reprocessing. (IAEA-TECDOC-1467). IAEA https://www.iaea.org/publications/7107/status-and-trends-in-spent-fuel-reprocessing.
10. Nuclear Fuel Cycle Overview. (2025, 23 September) World Nuclear Association. https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/introduction/nuclear-fuel-cycle-overview.
11. Moroz Ye. (2023, 23 May). How Uranium is Mined in Ukraine and How it Can be Used for the Energy Sector. European Business Association. https://eba.com.ua/yak-dobuvayut-uran-v-ukrayini-i-yak-jogo-mozhna-vykorystaty-dlya-energetychnogo-sektoru/.
12. Supply of Uranium. (2023, 23 May). World Nuclear Association. https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/uranium-resources/supply-of-uranium.
13. Zinchenko N. (2025, 2 January) Energoatom Received a License from Westinghouse for the Production of Fuel Assembly End Pieces. Ukrainian Energy ua-energy.org https://ua-energy.org/uk/posts/enerhoatom-otrymav-litsenziiu-westinghouse-na-vyhotovlennia-khvostovykiv-tvz.
14. International Atomic Energy Agency. (2024). Guidebook for Beginner’s on Nuclear Fuel Cycle Simulation System (NFCSS): Addendum to IAEA-TECDOC-1864. IAEA. https://infcis.iaea.org/nfcss/_content/Iaea.Infcis.Nfcss.UI/documents/Beginners_guide_book_Rev4.0.pdf.
15. International Atomic Energy Agency. IAEA Nuclear Fuel Cycle Simulation System (NFCSS). https://infcis.iaea.org/NFCSS.
