תגובת מים מלחיצה (PWRs) מייצגת את עמוד השדרה של צי האנרגיה הגרעינית העולמי, ומייצרת נתח משמעותי של חשמל פחמן נמוך.עם זאת, פעולתם של כורים אלה מייצרת פסולת רדיואקטיבית הדורשת ניהול זהיר כדי להגן על בריאות האדם והסביבה.ההתקדמות האחרונה בניהול פסולת PWR וטכנולוגיות מחזור מחדש של אנרגיה גרעיניות הופכת את הגישה של תעשיית הגרעין לאתגר זה, שיפור בבטיחות, ויעילות לטווח ארוך, אך לא רק כדי להפחית את הגמישות גרעינית, אלא גם את הפחתת כמות האנרגיה הגרעינית של אנרגיה גרעינית.

שיטות טיפול חדשניות פסולת

גישות מסורתיות לניהול פסולת PWR התמקדו בהפחתה בנפח וייצוב של שיטות טיפול מודרניות להמשיך, מיקוד הן הפחתת הרעילות והן המרה של זרימת הפסולת לצורות עמידות שבודדות חומרים רדיואקטיביים לתקופות ארוכות.

כוונון מתקדם ודימום חומרי

Vitrification, תהליך שילוב של פסולת רדיואקטיבית לתוך זכוכית, שימש במשך עשרות שנים. חידושים אחרונים כרוכים באמצעות ניסוחים מתקדמים זכוכית, כגון משקפי בורוסיליאט ופוספט, אשר יכול להכיל מעלים פסולת גבוהה יותר ולהציג עמידות כימית גדולה יותר.חדש קר-הכיבוי ההיתוך טכנולוגיות מאפשרות טמפרטורות עיבוד גבוהות יותר וחיות חיים, באמצעות חישוב וצמצום פסולת משנית.

מעבר לזכוכית, המחקר בוחן צורות פסולת חלופיות כגון קרמיקה (למשל, Synroc, titanates, zirconolites) וגיאופוחיות המציעות יציבות ארוכת טווח בתנאים גיאולוגיים.חומרים אלה יכולים לטבול רדיונוקלידים ספציפיים ביעילות רבה יותר, להפחית את קצב השחרור של contaminants לתוך הסביבה במשך אלפי שנים.

הפרדה כימית וחלוקת

טכנולוגיות טיפול כימי יכולות כעת להסיר באופן סלקטיבי את מכשירי הרדיו-מחלים העיקריים מזרמי פסולת מורכבים. תהליכי הפרדה אלה להפחית את נפח הפסולת ברמה גבוהה (HLW) הדורשת היערכות וסילוק גיאולוגי עמוק.

  • (FLT:0) חילופי ומיצוי מעצורים:FreaLT:1 טכניקות כגון השימוש של chelive chelating resins ו-New Organic Solnts מאפשר הסרת cesium-137, סטרואנטיום-90, ומוצרים אחרים של משקעים מפסולת נוזלית.זה מאפשר את הנותרים להיות מטופלים כמו פסולת נמוכה או בינונית, עלויות חיתוך משמעותית.
  • (FLT:0 חלק של מעשים קטנים: ⁇ 1) תהליכים אקסקליים מתקדמים, כמו תהליכי DIAMEX ו-SyEX, יכולים להפריד בין אקטינינים קטנים (neptunium, americium, curium) מפתרונות פירוק דלק בילו.זה רדיונוקלידים ארוכי טווח לתרום באופן משמעותי לרדיו-טווח הארוך של פסולת; הסרתם מאפשרת הפרדה או מעבר למחזור.

הפחתה ופסולת במהלך פעילות

שיפורים תפעוליים גם לשחק תפקיד קריטי.מפעילי PWR רבים מאמצים קומפקטיות פסולת פעילה יבשה, קומפקטיות על, וחיסון מתקדם לחומרים בלתי אפשריים.חדש מלוטש מתכת טכניקות להמיסת מתכות מבניות מזוהמות (למשל, צינורות אדים) יכולים להפריד ולרכז זיהום, המאפשר את המתכת להיות מחוסמת וממוחזר או ברור לשימוש לא גרעיני.

מחזור ושימוש בחומרים גרעיניים

הדלק המשוחרר מ-PWRs מכיל כ-95% אורניום (בעיקר U-238), לוטטוניום 1% ו-1% קטינים, עם השאר להיות מוצרי סדקים. טכנולוגיות מחזור שמטרתן לשחזר את אורניום ופלוטוניום לשימוש חוזר בדלק טרי, ובכך להפחית את הצורך כריית אורניום והעשרה, ולצמצם את נפח של HLW.

מעגל הדלק סגור בפרקטיקה

כמה מדינות, במיוחד צרפת, רוסיה, יפן ובריטניה, פועלות מתקני עיבוד מסחרי המבוססים על הידרומטאורגיה PUREX (Plutonium ו Uranium Recovery על ידי Extraction) בתהליך זה, הדלק המבלה מומס בחומצה nimetallurggical Plutonium מופקים באופן סלקטיבי באמצעות tributyl phos על ידי פתרון אורגני.

מתקן La האג בצרפת מעבד מחדש יותר מ-30,000 טון של דלק ואספקת דלק MOX ליותר מ-40 כורים ברחבי העולם. גישה זו מפחיתה את נפח ה-HLW הדורשת סילוק של כ-80% ומצילה כ- 96% מהחומר שניתן להחזיר, מה שמרחיב באופן משמעותי את זמינות משאבי האורניום.

הפרדה מתקדמת ל Transmutation

עיבוד נוכחי בעיקר מחלים אורניום ופלוטוניום. גישות הדור הבא, כגון משפחת תהליכים EARX+ (מיצוי שתן פלוס), מפותחים גם כדי להפריד בין אקטיניים קטנים.זהו תנאי מוקדם לאסטרטגיות טרנסמוטציה שמטרתן להמיר רדיונוקלים ארוכים יותר או איזוטופים יציבים, הפחתת הסיכון לטווח הארוך של הפסולת שנותרה.

  • (FLT:0) תהליכי X+ EvolutionX:FLT:1 שיטות אלה לשנות את גליון זרימת PUREX כדי לאפשר הפרדה של טכנולוגיה, צואה, ו סטרנטיון, כמו גם את הפרדת הקבוצה של אלמנטים טרנסאורניים.
  • (FLT:0) עיבוד: FLT:1 טכניקה אלקטרוכימית זו עתירה גבוהה פועל מלח מלוטש והוא מתאים במיוחד עבור דלקים מתכתיים ודלקים עם כוויות גבוהות.זה מפותח לטיפול בדלקים מובלים מכורים מהירים אך יש יישומים פוטנציאליים עבור דלקים תחמוצת PWR לאחר שלב המרה.

טכניקות עיבוד מתקדמות: Aqueous ו- Pyroמעבד

התפתחות מחדש

עיבוד מחדש של אקווי ממשיך להיות הסטנדרט התעשייתי.ההתקדמות האחרונה מתמקדת בשיפור הבטיחות, צמצום נפח הפסולת, ולהגדיל את הגמישות.

  • (FLT:0)COEX ו- ganEX תהליכים: מניעת הפרדה של פלוטוניום טהור ושיפור ההתנגדות לתפוצה בצרפת, במשותף-extracts אורניום ו plutonium יחד, מניעת הפרדה של פלוטוניום טהור ושיפור עמידות התפוצה.ה- ganEX (הפיקציה של אקטיניד) תהליך, שנחקר תחת תוכניות בינלאומיות, בכוונתם לחלץ את כל מעשי הפעולה (אורניום, nunium, אטומים, לנטרל את הציוד יחיד, לפשטומים, לפשטומים, לפשטומים, , לפשטומים).
  • (FLT:0) שיפורים: FLT:1 , מאגרי הרומן כגון CMPO (octyl(phenyl)-N,N-diisobutylcarbamoylmethyl phosphine oxide) וממנומיד מציעים אקטינל טוב יותר והם ידידותיים יותר לסביבה מאשר נסיכים מסורתיים.

עיבוד: High-Temperature Electrochemical Recycling

עיבוד כולל אלקטרו-מימון השקיע דלק במלח מלוטש מלח אלקטרוליט בערך 500 מעלות צלזיוס.התהליך יכול להפריד אורניום, ויחד עם אקטיניים אחרים, ממוצרים קשקשים עם יעילות גבוהה.

  • (FLT:0) Advantages: FLT:1 Pyroמעבדing הוא קומפקטי יותר, יוצר פסולת נוזלית פחות משנית, והוא בעל השפעה רבה יותר כי המוצר הוא תערובת של אקטיניים.זה גם מתאים יותר עבור בשרת גבוה דלקים קצרים, אשר יכול להיות מעובד רק לאחר כמה שנים של קירור במקום עשורים.
  • (FLT:0)Challenges: FLT:1 הטכנולוגיה נותרה בקנה מידה הטייס עבור דלקים חד-חמצני.נוכחות של תחמוצות דורש צעד הפחתה מוקדמת להמיר תחמוצות מתכות, הוספת מורכבות.חומרים חומריים וניהול מלח הם גם אזורי מחקר פעילים.

פתרונות אחסון פסולת לטווח ארוך

גם עם מחזור מתקדם, שאריות של מוצרים סדקים וכמה אקטיניים ארוכים בסופו של דבר ידרוש לרשות קבע.הקונצנזוס הבינלאומי מצביע על מאגרי גיאולוגיים עמוקים כאפשרות הבטוחה ביותר לבודד את ה-HLW במשך מאות אלפי שנים.התפתחויות אחרונות מאיימות את יישום הרשומות הללו.

מושגי גולגולת וגדרות מהנדס

רוב השרידים המתוכננים מסתמכים על מערכת רב-בריירה המשלבת את הסביבה הגיאולוגית הטבעית עם מחסומים מהונדסים.

  • (FLT:0Geologicalהקשר: FLT:1 Stable קריסטל סלע (Finland, שוודיה), חימר / שילה (Belgium, צרפת), או היווצרות מלח (גרמניה, ארה"ב) נבחרים עבור חוסר יכולת נמוכה שלהם, יכולת מבולעת כימית, ויציבות ארוכת טווח מחקר אישר כי היווצרות אלה יכולים למעשה לשחזר את ההגירה הרדיומטרידת לאורך זמן רב.
  • (FLT:0Engineeredחסמים:FLT:1igisters להשתמש בחומרים עמידים בקורטוזיון כגון נחושת (Sriedish KBS-3 עיצוב) או פלדה פחמן מכוסה עם שכבות קרמיקה. Bentonite buffers לספק לחץ נפיחות כדי לפענוח פערים, להגביל את חדירה המים, וכימיקליים להטמיע את הסביבה.

פרויקט החזית-Runner

פינלנד מתקרבת להשלמת המאגר הגיאולוגי הקבוע הראשון בעולם עבור דלק מושקע ב-FLT:0)OnkaloFLT:1, סמוך למפעל הכוח הגרעיני של Olkiluoto. The Repository, שנחפר בסלע גרניט בעומק של כ-420 מטרים, משתמש ב- KBS-3 של שוודיה (Finalpository for Nuclear Spitory for Reposent for Reposent for regation) ב-Creigreation, הוא מתוכנן ל-Creation, אשר תוכנן על ידי חברת דלק C.

פרויקטים אלה משלבים עשרות שנים של מחקר וחדשנות במילוי פסולת והתאמה. ציוד ניהול מרחוק כבר מעודן כדי להציב את התותחים עם דיוק מילימטר, וטכניקות מחלחלות באמצעות שיטות קומפקטיות מודרניות מבטיח יציבות ארוכת טווח.הלקחים שלמדו ממאגרים החלוצים אלה יודיעו פרויקטים עתידיים ברחבי העולם, כולל אלה הנמצאים בפיתוח בסין, בשווייץ ובקנדה.

מושגים חלופיים

בעוד ששרידים גיאולוגיים במנהרות ממוקשות הם הגישה העיקרית, מושגים חלופיים נחקרים.ד.ד. עמוק, מעורב במקדח עד 5 ק"מ לתוך סלע המרתף קריסטל, יכולים לבודד כמויות קטנות של HLW עמוק מאוד, פוטנציאל להפחית את הצורך בראייה ארוכת טווח.חקר על ידי משרד האנרגיה האמריקאי ואחרים הראו יכולת עמידה טכנית, למרות אתגרים רגולטוריים ותפעוליים אחרים כוללים רעיונות חדשניים במסגרות כאלה (למרות מגבלות) עם מגבלות רבות אחרות.

פרספקטיבה עתידית

במבט קדימה, כמה טכנולוגיות טרנספורמטיביות מבטיחות להפחית עוד יותר את הנטל של פסולת PWR ולשפר את הקיימות של כוח גרעיני.

Transmutation and Accelerator-Driven Systems

ההמרה של אקטיניים קטנים לאורך זמן לתוך מוצרים קצרי-חיים באמצעות קרינת נויטרונים - טרנסמולציה - היא מוקד מחקר גדול.זה יכול להיות מושג בכורים מהירים או במערכות מוכוונות ייעודיות (ADS) להשתמש בתרופה עתירה באנרגיה גבוהה כדי לייצר ננוטים מחוסנים במטרה כבדה, אשר אז לנהוג תת-קרקעית קריטית זה יכול להיות סגור על ידי מערכת בטיחות.

פרויקט המחקר ההיברידי של אירופה:0.10.HAFLT:1 (בבלגיה) נועד לבנות כור מחקר היברידי רב תכליתי (עם יכולת ADS) להפגין התעלות בקנה מידה.

מחזורי דלק מתקדמים ותאונות דלקים

עיצובי דלק חדשים שפותחו עבור PWRs (ומושגים עתידיים של מים קלים) יכולים לשפר את מאפייני הפסולת. דלקים סובלניים (ATFs) המשלבים ציפויים כמו כרום או חומרים מדבקים מתקדמים (FeCrAl, סיליקון carbide) עמידים יותר לחמצן במהלך תאונות חמורות, צמצום הסיכון לתפוצה רדיואקטיבית.

  • (FLT:0) דלק מאטריקס: FLT:1 (באמצעות מאטריקס לא-אורניום (למשל, yttria-bilized zirconia) כדי לארח פלוטוניום או אקטיניים קלים יכולים לאפשר לצריכה שלהם ללא יצירת פלוטוניום חדש, לשרוף אותם לרמות נמוכות.
  • (FLT:0) דלקים מבוססיThorium:FreaLT:1 בעוד שלא נפרסם באופן מסחרי ב- PWRs, מחזורי דלק thorium מייצרים פחות פסולת טרנסאוריטנית זמן רב.עם עיבוד הולם, ניתן להשתמש ב- PWRs הקיימים, פוטנציאל להפחית אתגרי ניהול הפסולת.

מדיניות, תקנה ושיתוף פעולה גלובלי

יש להתאים את ההתקדמות הטכנית של הסוכנות לאנרגיה אטומית הבינלאומית (IAEA) מקדמת שיתוף פעולה בינלאומי באמצעות ה-FLT:0 Nuclear דלק מחזור ותוכניות ניהול פסולת 1, עידוד שיטות טובות ומחקר משותף.The FLT:2World AssociationFLT 3:0 מספק נקודות מבט בתעשייה על הכלכלה ועל תאימות של מחזורים מתקדמים; למשל, מחקר LT5:

קבלה ציבורית נותרה מפתח תקשורת טרנזיס, מעורבות בעלי מניות, והפגנות בטיחות קפדניות הן חיוניות לבניית אמון. קהילות מוכנות לארח אתרי מילואים לעתים קרובות ליהנות מהשקעות משמעותיות ושותפויות כלכליות ארוכות טווח.

מסקנה: לקראת עתיד גרעיני בר קיימא

ההתקדמות בניהול פסולת וטכנולוגיות מחזוריות המתוארות כאן מייצגת דרך ברורה למערכת אנרגיה גרעינית בת קיימא יותר.על ידי שילוב שיטות טיפול חדשניות המפחיתות את הרעילות והנפח, טכנולוגיות מחזוריות חזקות שמשחזרות חומרים בעלי ערך, וחילוריות גיאולוגיות ארוכות טווח ההולכת ומתבודדות יותר, התעשייה יכולה למזער את טביעת הרגל הסביבתית של ייצור חשמל גרעיני, טכנולוגיות מתקדמות, דלק, והמשך שיתוף פעולה אסטרטגי של אנרגיה פתוח, אך מבטיחות לא פחות בטוח, אך ורק לצמצום של אנרגיה פתוחה, אך ורק היום, אך ורק לצמצום התפתחות גרעינית, אך ורק להשפעות טכנולוגיות אנרגיה, הן יכולות להבטיח את השינויים הגרעיניות, אך ורק לצמצום זמןיות, הן יכולות לצמצום זמןיות, הן יכולות להבטיח את השינויים, הן יכולות לצמצום ההשפעות בטוחות יותר, אך ורק לצמצום הצמיחה של אנרגיה, הן יכולות לצמצום ההשפעות של אנרגיה, אך ורק של אנרגיה, אך ורק של אנרגיה, הן יכולות לצמצום זמן קצר יותר, אך ורק לצמצום ההשפעות של אנרגיה, אך ורק של אנרגיה, הן יכולות לצמצום ההשפעות החזקות יותר, הן יכולות לצמצום ההשפעות של אנרגיה, אך ורק של אנרגיה, הן יכולות לצמצום זמן רב יותר, הן יכולות לצמצום ההשפעות של אנרגיה, הן יכולות להפחית את השינויים הגרעיניות, אך ורק של אנרגיה,

לקריאה נוספת על ההתפתחויות האחרונות, בקר ב-FLT:0 משאבים לניהול הפסולת הרדיואקטיבי של הסוכנות לניהול פסולת רדיואקטיבית של הסוכנות:1 ו-FLT:2US המחלקה לטכנולוגיה גרעינית של אנרגיה כור גרעיני התוכנית: ⁇ FLT 3, שניהם מציעים סקירה מקיפה של פעילויות מחקר ופריסה מתמשכים.