رویکردهای نوآورانه به بازیافت زباله های غنی سازی اورانیوم و استفاده مجدد

غنی سازی اورانیوم برای تولید سوخت برای راکتورهای هسته ای ضروری است، اما همچنین جریان های قابل توجهی از زباله ایجاد می کند، این محصولات جانبی، عمدتا اورانیوم تخلیه شده و بقایای رادیواکتیو مختلف، چالش های زیست محیطی و ایمنی طولانی مدت، نوآوری های اخیر در حال تبدیل چگونگی مدیریت این زباله، حرکت به سوی بازیافت و استراتژی های استفاده مجدد است که کاهش حجم، خطرات پایین تر و بهبود پایداری کلی این مقاله انرژی هسته ای است که کشف انواع بالقوه، و برش زباله های فسیلی، و برش زباله های احتمالی، و برش، و برش زباله های فسیلی، و برش زباله های آینده، و برش زباله، و تکنیک های فسیلی، و برش زباله، و برش زباله های فسیلی.

درک زباله های غنی سازی اورانیوم

اورانیوم طبیعی حاوی حدود 0.7٪ ] اورانیوم-235 ] (U-235) و 99.3% اورانیوم-238 (U-238. انغنسازی غلظت U-235 را به 3 تا 5٪ برای راکتورهای آب نور افزایش می دهد.

  1. اورانیوم برش خورده (DU): جریان چپ پس از غنی سازی، به طور معمول حاوی 0.2-0.4٪ U-235 است، آن تنها کمی اما سمی است.
  2. زباله های ضروری: مایعات، جامدات و گازهای حاوی رادیوnuclides، بقایای هلیوم اورانیوم (UF6) و تجهیزات آلوده نیاز به کنترل و دفع دقیق دارند.

این چالش در مدیریت ایمن این مواد در حالی که به حداقل رساندن تاثیر زیست محیطی سنتی در مخازن زمین شناسی کم عمق و یا عمیق پر هزینه است و با مخالفت عمومی مواجه است، بنابراین بازیافت و استفاده مجدد یک مسیر پایدار تر را به جلو ارائه می دهد.

تکنیک های بازیافت نوآورانه

پیشرفت های اخیر در علوم مواد، شیمی جدایی و مهندسی فرآیند چندین روش بازیافت امیدوار کننده را به همراه داشته است.این طیف از رویکردهای شیمیایی و الکتروشیمیایی به جدایی فیزیکی با استفاده از غشای جدید.

بازسازی شیمیایی اورانیوم اجباری

پردازش شیمیایی شامل تبدیل DU به اشکال قابل استفاده است.یک مسیر تثبیت شده (FLT:0) فرایند نوسانات فلوراید است، که UF6 برای بازیابی فلورین و تولید اکسید اورانیوم (FLT) استفاده از این اکسیدها می تواند در سانتریفیوژهای پیشرفته دوباره غنی شده باشد یا به طور مستقیم در [F:22.3] راکتورهای آب آشامیدنی (F3) استفاده از نوع دیگر از اکسیدهای مایع است که نیاز به استفاده از آن دارند.

پردازش برای سوخت های Spent و Enrichment Residues

پیروفر یک روش الکتروشیمیایی با دمای بالا است که در ابتدا برای درمان سوخت هسته ای صرف شده است (در حال حاضر برای زباله های غنی سازی سازگار است.در این فرایند، مواد زائد در الکترولیت نمک ذوب شده حل می شوند (به عنوان مثال، LiCl-KCl) در 500-700 درجه سانتی گراد، اورانیوم و سایر مواد عمل کننده به طور انتخابی در الکترودها از طریق الکترولیت ذخیره سازی شده است، و سپس چندین محصول ذخیره سازی شده با سوخت جدید را کاهش می دهد.

تکنولوژی های جدایی

فیلترهای غشای نوآورانه برای جدا کردن ایزوتوپ های اورانیوم از جریان های زباله مایع توسعه یافته اند.[۱] برای مثال، غشایهای غشایی با اندازه های متخلخل می توانند یون های هدر رفته را به طور مداوم رد کنند؛ در حالی که اجازه می دهد آلاینده های کوچکتر به تصویب برسند.

استفاده مجدد از اورانیوم بازسازی شده

اورانیوم بازسازی شده از زباله غنی سازی دارای کاربردهای متعدد، هر دو در چرخه سوخت هسته ای و در صنایع غیر هسته ای است.

سوخت برای Reactors هسته ای

مستقیم ترین استفاده مجدد به عنوان سوخت راکتور است. اورانیوم کنسرو شده را می توان با اورانیوم غنی شده یا پلوتونیوم ترکیب کرد تا سوخت مخلوط (MOX) را به صورت جایگزین، دوباره غنی سازی شده در سانتریفیوژهای گاز از نظر فنی امکان پذیر باشد، اگرچه در حال حاضر به دلیل محتوای کم 235 دلار نیست.، با این حال، در fast نوترون [[۳] راکتورهای سریع (F:1، به طور مستقیم می توانند از سوخت های مولد شده استفاده کنند.

پرتوی: Shield

به دلیل چگالی بالا آن (19.1 g/cm3) و شماره اتمی، DU یک سپر تابش گاما عالی است.این در اتاق های پرتو درمانی پزشکی استفاده می شود، حمل و نقل casks برای مواد رادیواکتیو و امکانات ذخیره سازی ظروف می تواند به بلوک های محافظت شده ریخته یا ماشین آلات، ارائه یک جایگزین مقرون به صرفه برای هدایت مناسب.

برنامه های نظامی و صنعتی

اورانیوم محصور شده در مهمات زرهی و وسایل نقلیه نظامی استفاده شده است (به دلیل pyrophoric و با چگالی بالا برای خواص هواپیما و ماشین آلات سنگین، این برنامه ها مقادیر زیادی از دا را مصرف می کنند که در غیر این صورت نیاز به ذخیره سازی صنعتی دارد، دا می تواند با سایر فلزات برای تولید ضد وزنه برای هواپیماهای و ماشین آلات سنگین، بارهای مورد بررسی در بخش های بال و دمو (FLTS) استفاده از این بخش های انرژی است.

مزایای زیست محیطی و ایمنی

بازیافت زباله غنی سازی اورانیوم بهبود قابل توجهی از محیط زیست و ایمنی در دفع سنتی را به دست می آورد.

  • کاهش حجم: بازیافت پیشرفته مقدار زباله های مورد نیاز برای دفع زمین شناسی را تا 90٪ کاهش می دهد، این بار در تاسیسات دفع مانند کارخانه خلبان متروک زباله (WIPP) کاهش می یابد یا مخازن عمیق پیشنهاد می کند.
  • اثر استخراج سرخ شده: هر تن از اورانیوم بازیافت شده جایگزین نیاز به معدن 200-300 تن سنگ طبیعی اورانیوم، برش اختلال زمین، استفاده از آب و نسل دمینگ است. :2 انجمن هسته ای اشاره می کند که بازیافت می تواند منابع اورانیوم جهانی را برای قرن ها گسترش دهد.
  • خطر رادیولوژی پایین تر: حذف ایزوتوپ های طولانی مدت مانند پلوتونیوم-239 (نیمه عمر 24،000 سال) از جریان های زباله تبدیل زباله باقی مانده به یک فرم کوتاه مدت تر از عمر.
  • ] پذیرش عمومی بهبود یافته: [FLT 1 ] نشان می دهد که زباله های هسته ای را می توان به یک منبع ارزشمند تبدیل کرد کمک می کند تا درک منفی در مورد میراث زباله صنعت را خنثی کند.

تکنولوژی های نوظهور و چشم انداز های آینده

آینده بازیافت زباله غنی سازی در ادغام با راکتورهای نسل بعدی و فرایندهای جدایی پیشرفته است.

پیشرفته لیزر جدایی

جداسازی ایزوتوپ لیزر، مانند SILEX (پاریس Isotops توسط لیزر Excitation)، برای پردازش زباله سازگار است.با دقیقاً ایزوتوپ های خاص اورانیوم یا آلاینده های تنظیم شده با لیزرها، شیمیدانان می توانند به طور انتخابی یونیزه و تجزیه آنها را در یک زمینه الکتریکی.این روش نه تنها می تواند اورانیوم را بازیابی کند، بلکه ایزوتوپ های ارزشمند americium، بازیافت و وعده داده شده در حال کار در نیروگاه های پیشرفته استرالیا است.

رباتیک و اتوماسیون در پردازش زباله

برای محافظت از کارگران از قرار گرفتن در معرض اشعه، بسیاری از تاسیسات بازیافت جدید شامل کنترل رباتیک و فرآیند از راه دور می شوند. نمونه برداری خودکار، اضافه کردن شیمیایی و سیستم های بسته بندی زباله در Kinectrics [FLT 1 و دیگر شرکت های مهندسی تخصصی] آزمایش می شوند.این سیستم ها نه تنها ایمنی را بهبود می بخشند بلکه روند اطمینان و از طریق مقیاس پذیری را افزایش می دهند.

ادغام با Reactors Gen IV

طرح های راکتور نسل چهارم، مانند Reactor سریع سرب-کولون (LFR) و واکنش نمک مولتن (MSR)، برای مصرف اورانیوم تخلیه شده و سایر مواد زائد طراحی شده اند.این راکتورها می توانند در چرخه سوخت بسته کار کنند، سوخت خود را بازیافت کرده و سوزاندن ضایعات طولانی مدت از راکتورهای آب نوری فعلی می تواند به طور مستقیم برای تولید این سیستم های انرژی زباله های فسیلی استفاده کند.

مقررات و ملاحظات اقتصادی

بازیافت گسترده نیاز به چارچوب های تنظیم مقرراتی به روز شده است که مواد بازیافت شده را به عنوان منابع ارزشمند به جای زباله، مشوق های اقتصادی - مانند اعتبارات کربن برای معدن اجتناب - می تواند بازیافت جذاب تر باشد.

نتیجه گیری

رویکردهای نوآورانه برای بازیافت زباله غنی سازی اورانیوم در حال تبدیل یک بدهی چند دهه به یک دارایی استراتژیک است.فرآوری شیمیایی، پردازش و فن آوری های غشایی در حال حاضر ارزش خود را در مقیاس آزمایشی اثبات می کنند. استفاده مجدد در سوخت راکتور، سپر و برنامه های صنعتی، سودهای اقتصادی و زیست محیطی را فراهم می کند.

برای خوانندگان علاقه مند به آخرین تحولات، صفحه چرخه سوخت هسته ای ارائه می دهد منابع جامع، در حالی که بخش انجمن هسته ای جهانی در بازیافت داده های دقیق در مورد ذخایر جهانی و نرخ های استفاده مجدد. .U.S. از بخش انرژی [F] همچنین پروژه های بازیافت داخلی را در اختیار دارد.