Ydinpolttoaine: tyypit ja käsittely

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Ydinenergia koostuu suuresta määrästä erilaisia yrityksiä. Tämän teollisuuden raaka-aineet louhitaan uraanikaivoksista. Sen jälkeen se toimitetaan yrityksille polttoaineen valmistukseen.

Lisäksi polttoaine kuljetetaan ydinvoimalaitoksille, joissa se joutuu reaktorin sydämeen. Kun ydinpolttoaine saavuttaa käyttöikänsä lopun, se käsitellään uudelleen. Käsittelyjäte on hävitettävä. On syytä huomata, että vaarallista jätettä ei esiinny vain polttoaineen käsittelyn jälkeen, vaan myös missä tahansa vaiheessa - uraanin louhinnasta reaktoriin.

Ydinpolttoaine

Polttoainetta on kahta tyyppiä. Ensimmäinen on kaivoksissa louhittu uraani, joka on vastaavasti luonnollista alkuperää. Se sisältää raaka-aineita, jotka pystyvät muodostamaan plutoniumia. Toinen on keinotekoisesti luotu (toissijainen) polttoaine.

Ydinpolttoaine jaetaan myös kemiallisen koostumuksen mukaan: metalli, oksidi, karbidi, nitridi ja sekoitettu.

Uraanin louhinta ja polttoaineen tuotanto

Suuri osa uraanin tuotannosta tulee vain muutamasta maasta: Venäjältä, Ranskasta, Australiasta, Yhdysvalloista, Kanadasta ja Etelä-Afrikasta.

Uraani on ydinpolttoaineen pääalkuainevoimalaitokset. Päästäkseen reaktoriin se käy läpi useita käsittelyvaiheita. Useimmiten uraaniesiintymät sijaitsevat kullan ja kuparin vieressä, joten sen louhinta suoritetaan jalometallien louhinnalla.

Kaivostoiminnassa ihmisten terveys on suuressa vaarassa, koska uraani on myrkyllinen materiaali ja sen louhinnassa vapautuvat kaasut aiheuttavat erilaisia syöpää. Vaikka malmi itsessään sisältää hyvin pienen määrän uraania - 0,1 - 1 prosenttia. Uraanikaivosten lähellä asuva väestö on myös suuremmassa vaarassa.

Rikastettu uraani on ydinvoimalaitosten pääpolttoaine, mutta sen käytön jälkeen jää jäljelle v altava määrä radioaktiivista jätettä. Kaikista vaaroistaan huolimatta uraanin rikastaminen on olennainen prosessi ydinpolttoaineen luomisessa.

Luonnollisessa muodossaan uraania on lähes mahdotonta käyttää missään. Jotta sitä voisi käyttää, sitä on rikastettava. Rikastukseen käytetään kaasusentrifugeja.

Rikastettua uraania ei käytetä vain ydinenergiassa, vaan myös aseiden valmistuksessa.

Kuljetus

Kuljetuksia tapahtuu missä tahansa polttoainekierron vaiheessa. Se suoritetaan kaikilla käytettävissä olevilla keinoilla: maalla, merellä, ilmateitse. Tämä on suuri riski ja suuri vaara paitsi ympäristölle myös ihmisille.

Ydinpolttoaineen tai sen elementtien kuljetuksen aikana tapahtuu monia onnettomuuksia, jotka johtavat radioaktiivisten elementtien vapautumiseen. Tämä on yksimonia syitä, miksi ydinvoimaa pidetään vaarallisena.

Reaktorien käytöstäpoisto

Yhtään reaktorista ei ole purettu. Jopa surullisen kuuluisa Tšernobylin ydinvoimala. Asia on siinä, että asiantuntijoiden mukaan purkamisen hinta on yhtä suuri tai jopa suurempi kuin uuden reaktorin rakentamisen hinta. Mutta kukaan ei voi sanoa varmasti, kuinka paljon rahaa tarvitaan: kustannukset laskettiin pienten tutkimusasemien purkamisesta saatujen kokemusten perusteella. Asiantuntijat tarjoavat kaksi vaihtoehtoa:

1. Laita reaktorit ja käytetty ydinpolttoaine kaatopaikoille.
2. Rakenna sarkofageja käytöstä poistettujen reaktoreiden päälle.

Seuraavien kymmenen vuoden aikana noin 350 reaktoria ympäri maailmaa loppuu käytöstä ja ne on poistettava käytöstä. Mutta koska turvallisuuden ja hinnan kann alta sopivinta menetelmää ei ole keksitty, tätä ongelmaa ratkaistaan edelleen.

Nyt ympäri maailmaa toimii 436 reaktoria. Tämä on tietysti suuri panos energiajärjestelmään, mutta se on erittäin vaarallista. Tutkimukset osoittavat, että 15-20 vuoden kuluttua ydinvoimalat voidaan korvata tuulivoimalla ja aurinkopaneeleilla toimivilla asemilla.

Ydinjäte

Ydinvoimaloiden seurauksena syntyy v altava määrä ydinjätettä. Ydinpolttoaineen jälleenkäsittelystä jää jäljelle myös vaarallista jätettä. Yksikään maa ei kuitenkaan löytänyt ratkaisua ongelmaan.

Nykyään ydinjätettä säilytetään väliaikaisissa varastoissa, vesi altaissa tai haudataan syvälle maan alle.

Turvallisin tapa onvarastointi erikoisvarastoissa, mutta säteilyvuoto on myös täällä mahdollista, kuten muissakin menetelmissä.

Itse asiassa ydinjätteellä on jonkin verran arvoa, mutta sen varastointia koskevia sääntöjä on noudatettava tarkasti. Ja tämä on akuutein ongelma.

Tärkeä tekijä on aika, jonka aikana jäte on vaarallista. Jokaisella radioaktiivisella aineella on oma hajoamisaikansa, jonka aikana se on myrkyllistä.

Ydinjätteen tyypit

Ydinvoimalaitoksen käytön aikana sen jätettä pääsee ympäristöön. Tämä on vettä turbiinien ja kaasumaisten jätteiden jäähdyttämiseen.

Ydinjätteet jaetaan kolmeen luokkaan:

1. Matala - ydinvoimalaitoksen työntekijöiden vaatteet, laboratoriolaitteet. Tällainen jäte voi tulla myös lääketieteellisistä laitoksista, tieteellisistä laboratorioista. Ne eivät aiheuta suurta uhkaa, mutta ne vaativat turvatoimia.
2. Keskitaso - metallisäiliöt, joissa polttoainetta kuljetetaan. Heidän säteilytasonsa ovat melko korkeat, ja heidän lähellä olevia tulee suojella.
3. Käytettyä ydinpolttoainetta ja sen tuotteita on korkealla tasolla. Radioaktiivisuustaso laskee nopeasti. Korkea-aktiivista jätettä on hyvin vähän, noin 3 prosenttia, mutta se sisältää 95 prosenttia kaikesta radioaktiivisuudesta.