Un ciclu deschis (deschis) combustibil
In deschis ciclul de combustibil (deschis) nuclear, combustibilul nuclear uzat este considerat a fi deșeuri radioactive la nivel înalt și, împreună cu izotopii fisionabili reziduale este exclusă de la utilizarea în continuare - vine vorba de depozitare sau de eliminare. Prin urmare, deschis NFC caracterizat prin eficiență scăzută a utilizării de uraniu natural (până la 1%). Utilizarea pe scară largă a NFC deschis, datorită ratelor destul de scăzute de uraniu [1].
avantaje
- Nici o sursă majoră de contaminare a mediului cu radionuclizi - planta radiochemică care lipsesc cele mai multe radiații de producție periculoase.
- Substanțele radioactive sunt în mod constant în stare solidă într-un pachet sigilat (la SFA) apare lor „patare“ zonelor mari sub formă de soluții, gaze atunci când „regulate“ și emisii anormale și t. D.
- Dispare toate problemele asociate cu construcția și dezafectarea viitoare a instalației de reprocesare: costurile financiare și materiale pentru construcția și exploatarea plantelor, inclusiv salariile, electricitate, căldură, apă, un număr foarte mare de echipamente și aparate de protecție, produse chimice, substanțe corozive, otrăvitoare, inflamabile și explozive.
deficiențe
- Costul ridicat al instalațiilor de depozitare pe termen lung și a depozitelor de deșeuri pentru eliminare.
- Există dificultăți în asigurarea izolării pe termen lung de biosferă TVS (există un pericol real al eliberării radionuclizilor în caz de distrugere a barelor de combustibil la depozitarea lor pe termen lung).
- Nevoia de morminte de pază armate constante (posibilitatea de furt de izotopii fisionabili din mormintele teroriști pare a fi real).
- Nerentabilă comparativ cu CNFC și utilizarea incompletă a potențialului NF.
Critica a deschis tehnologia ciclului de combustibil
Închis (închis) ciclu de combustibil
Schema de ciclu de combustibil închis
În închis NFC întreprinderilor radiochimice efectuat reprocesarea combustibilului nuclear uzat (SNF) pentru a reveni la ciclul de nears Uraniu-235. aproape toate din masa de uraniu-238. precum și izotopilor de plutoniu format în timpul funcționării unui reactor nuclear. Combustibilului nuclear pentru a recupera componente valoroase, care sunt utilizate pentru producerea noului combustibil nuclear. Astfel, deșeurile de activitate pentru eliminarea finală este redusă la minimum.
Închis NFC doilea tip implică utilizarea energiei și prin dezvoltarea producției de plutoniu grad arme de amestec combustibil uraniu-plutoniu (MOX) de plutoniu și dioxid de uraniu (UO2, PuO2) reactori pentru neutroni rapizi și termice. utilizarea mai bună a combustibilului nuclear și posibilitatea de a se angaja în NFC plutoniu ca o sursă valoroasă de energie sunt argumente majore pentru ciclul închis. Inchis ciclul combustibilului reactoare cu uraniu de combustibil nuclear este văzută ca un element esențial al bazei de materii prime a industriei. Aceasta se justifică prin faptul că combustibilul uzat conține cantități semnificative de izotopi fisionabile, a căror întoarcere la NFC după prelucrare se va extinde baza de materie primă a energiei nucleare. După îndepărtarea din combustibilul reactorului, barele de combustibil sunt prelucrate la fabricile de prelucrare, unde acestea sunt zdrobite și dizolvate în acid. După un tratament chimic special al combustibilului uzat recuperat două produs valoros: plutoniu și uraniu neutilizat. Aproximativ 3% din combustibil, în acest caz, rămâne ca un deșeu de nivel înalt. După bituminization (sau vitrificare), aceste materiale puternic radioactive ar trebui să fie îngropare lung. 96% din uraniul utilizat în reactor, carburantul rămâne în posesia (se consumă în reactor, nu mai mult de 1% U-235). Restul de combustibil este transformată în căldură și produsele radioactive descompuse, iar unele dintre plutoniu și alte actinide.
avantaje
- Reciclarea combustibilului nuclear uzat poate avea anumite avantaje economice în reducerea uraniului și plutoniu nefolosit, care a fost produs în reactor.
- de prelucrare a combustibilului reduce volumul de deșeuri puternic radioactive și periculoase, care trebuie să fie depozitate în mod corespunzător, care are și o anumită fezabilitate economică.
- Combustibilul uzat conține aproximativ 1% plutoniu. Acesta este un combustibil nuclear foarte bun, care nu are nevoie de nici un proces de îmbogățire, acesta poate fi amestecat cu uraniu sărăcit (așa-numitul combustibil oxid mixt sau MOX-combustibil) și vine sub formă de ansambluri de combustibil proaspăt în reactor. Acesta poate fi folosit pentru a încărca în viitoarele reactoare reproducători.
- uraniu reciclat poate fi returnat pentru îmbogățire ulterioară, sau livrate sub formă de combustibil proaspăt pentru reactoarele existente.
- Sistem închis de combustibil în buclă este eficientă utilizarea maximă a uraniului fără producție mina suplimentară (în unități de economie de energie de aproximativ 30%) și de aceea industria a adoptat imediat această abordare.
deficiențe
- Mergând de contaminare a mediului cu radionuclizi
- Este nevoie de mult mai multe costuri financiare, spre deosebire de o NFC deschis
extracție a minereului
Extracția de minereu de uraniu, precum și alte minerale, este în principal o metodă siloz sau groapă în funcție de adâncimea de apariție a cusăturilor. In ultimii ani, a început să fie utilizate metode de percolare in-situ, care să permită excluderea minereului adâncitură la suprafață și pentru a efectua extracția uraniului din minereuri pe locul producerii lor
de prelucrare a minereurilor
În toate etapele prelucrării minereului de uraniu există o anumită purificare a uraniului din impurități însoțitoare. Cu toate acestea, o curățare completă nu poate fi atins. Unele concentrate conțin doar 60 - 80%, alte 95 de - 96% din oxid de uraniu, iar restul - diferitele impurități. Acest uraniu nu este util ca un combustibil nuclear. etapă obligatorie următoare a ciclului combustibilului nuclear - rafinare, în care curățarea este completat compușii de uraniu de impurități, și în special din elemente având secțiune mare de captare a neutronilor (hafniu, bor, cadmiu, etc ...).
de îmbogățire a uraniului
Producția de combustibil
uraniu îmbogățit este utilizat ca materie primă de pornire pentru producerea de combustibil reactor nuclear. Combustibilul nuclear utilizat în reactoare ca metale, aliaje, oxizi, carburi, nitruri și alte compoziții de combustibil, care sunt date o anumită formă structurală. bază structurală pentru combustibilul nuclear într-un reactor de combustibil elementul - tijă de combustibil constând dintr-un combustibil și acoperirea. Toate elementele combustibile combinate structural într-un ansamblu de combustibil.
Companiile care produc combustibil reactor sunt complexe industriale ciclu de lucru care cuprinde următoarele etape: obținerea de pulberi bioxid de uraniu din hexafluorura de fabricație peleți sinterizate, căptușeli tubulare de preparare și piese de capăt, pelete de ambalare în înveliș, piesele de capăt instalare, etanșare (sudură ), pregătirea și achiziționarea de piese pentru asamblarea de combustibil, ambalaje pelete de combustibil în înveliș, ceea ce face ansamblul de combustibil, dezasamblarea de bare de combustibil defecte, ansambluri de combustibil și de reciclare. produs de bază în această etapă a ciclului de combustibil al combustibilului nuclear este într-o formă adecvată pentru utilizarea directă într-un reactor [3].
Reprocesarea combustibilului nuclear uzat
Nevoia de reprocesare a combustibilului nuclear epuizat din cauza:
- posibilitatea de regenerare a uraniului neutilizat și plutoniu în elementele de combustibil uzat;
- posibilitatea de a reduce numărul de deșeuri radioactive la nivel înalt.
De obicei, combustibilul uzat conține până la 1% U-235 și cantități mai mici de plutoniu, astfel de reciclare economisește resurse, prevenirea risipei de materiale valoroase. Reciclarea permite repetarea ciclului în elementele de combustibil nuclear proaspăt, economisind astfel circa 30% din uraniu natural. Acest oxid mixt de combustibil - o resursă importantă (mixt - deoarece oxid de uraniu este amestecat cu produsul de reprocesare a combustibilului nuclear uzat).
Alocate în timpul procesării deșeurilor la nivel înalt este transformat într-un compact capsule, stabile, indestructibile greu, ceea ce este mai convenabil pentru a stoca decât elementele de combustibil uzat voluminoase.
Astăzi, mai mult de 75.000 de tone de combustibil nuclear uzat de la reactoarele de putere civile deja reprocesat, iar volumul anual de prelucrare este de aproximativ 5000 de tone.
ansambluri de combustibil uzat îndepărtat din reactor, este radioactiv și emite căldură. Prin urmare, acestea sunt plasate în rezervoare mari umplute cu apă ( „înmuiere bazine“), care răcește le și trei metri strat de apa absoarbe radiații periculoase. În această stare, ei sunt (direct în compartimentul reactorului sau de la o instalație de prelucrare) pentru câțiva ani, până când nivelurile de radioactivitate va scădea semnificativ. Pentru majoritatea tipurilor de reprocesare a combustibilului nuclear începe, de aproximativ cinci ani după externarea din reactor.
reactor obișnuit ușor cu apă, cu o capacitate de 1000 MW produce anual aproximativ 25 de tone de combustibil uzat. După pre-răcire, acesta poate fi transportat în containere speciale de protecție, care poate găzdui doar câteva (cinci-șase) de tone de combustibil uzat, dar au o greutate de până la 100 de tone (din cauza protecției). Transportul combustibilului uzat și alte deșeuri la nivel înalt este foarte reglementat prin norme speciale care să asigure maximum de siguranță pentru oameni și mediul înconjurător.
Reciclarea combustibilului uzat oxid începe cu dizolvarea elementelor combustibile în acid azotic. După aceea produce o separare chimică a uraniului și plutoniu. Pu și U pot fi returnate la partea superioară a ciclului de combustibil (uraniu - la fabrica de re-îmbogățire și plutoniu - direct la întreprindere pentru producerea de combustibil). Lichidul rămas după îndepărtarea Pu și U este un deșeu de nivel înalt care conține circa 3% combustibil uzat. Radioactivitatea deșeurilor este mare, și continuă să dea pe o mulțime de căldură. [4]
Combustibilul uzat conține aproximativ 1% din izotopilor de plutoniu [5]. pe care un amestec de uraniu sărăcit cu un manufacturat MOX-combustibil.
fragment al articolului [6] consacrat prelucrării buclă închisă de uraniu:
... va fi pusă în aplicare în prelucrarea buclă închisă de uraniu natural. La instalație de prelucrare a uraniului radiochimice efectuate de origine diferită, în scopul de a se curăța pentru utilizare ulterioară. La plantă sublimat purificată de uraniu într-o stare adecvată pentru îmbogățire. La fabrica fluxurile de separare a izotopilor de uraniu sunt împărțite în componente de bogat și sărac. uraniu îmbogățit este direcționată către producerea elementelor combustibile și epuizate - în producția de combustibil MOX.
Se crede că astfel de sisteme nu retratare răspândit, din cauza prețului relativ scăzut de uraniu [5].