ניוטרון מנדס ומטביעת הרגל הסביבתית שלהם

כור גרעיני מסתמכ על מוני נויטרונים להאט נויטרונים מהירים המיוצרים במהלך ההיקף לאנרגיות תרמיות, תוך שמירה על תגובת שרשרת הנדרשת לדור כוח. בעוד שכל חומר מתווך - כגון מים כבדים, מים קלים, גרף או beryllium - מנכסים גרעיניים נפרדים, מחזור החיים המלא שלה ממיצוי ועד לשאת השלכות סביבתיות כי ראויות הערכה קפדנית של השפעות אלה הוא חיוני עבור כלי רכב, רגולטורים, לטווח ארוך של קהילות גרעיניות, הערכה.

השיקולים הסביבתיים משתרעים על רכישת חומרי גלם, עוצמת ייצור אנרגיה, בטיחות תפעולית (כולל ייצור טריטייום והפעלה רדיואקטיבית), וניהול פסולת סופי מרחיב על כל סוג של מתווך, עלויות אקולוגיות בכל שלב, ואסטרטגיות מיליטציה נוכחיות שיכולות להפחית את הנטל הסביבתי הכולל.

מים כבדים (Deuterium Oxide)

ייצור ואנרגיה

מים כבדים (D2O) מופקים על ידי הפרדה של ניוון ממימן רגיל באמצעות תהליכים כגון sulfide או שיטות זיקוק מים.שניהם הם אנרגיה-רגישה: תהליך Girdler לצרוך כמויות גדולות של קיטור וכוח חשמלי, עם פליטות גזי חממה משמעותיות אם האנרגיה מגיעה מדלקים מאובניים.

יתר על כן, מים טבעיים מכילים רק 0.015% דונם, כלומר כרכים מסיביים חייב להיות מעובד כדי להניב אפילו כמויות צנועות של מים כבדים.שלבי חליפין כימיים כרוכים sulfide מימן, גז רעיל וקורוזיבי הדורש כיבוי זהיר כדי למנוע שחרורים אטמוספריים.

דור ה-Trtium ו- Containment

במהלך פעולת כור, deuterium במים כבדים סופג נויטרונים כדי ליצור טריטייום (3H), איזוטופ רדיואקטיבי עם מחצית חיים של 12.3 שנים. טריטייום פולט קרינה דלת אנרגיה נמוכה יכול להיות משולב לתוך מולקולות מים, מה שהופך אותו לנייד ביולוגית אם שוחרר. כורים מים כבדים (למשל, CANDU) ולכן דורש מערכות ניהול טריטורייום חזק, כולל צורות פסולת או פסולת מבודדות באופן טבעי.

למרות אמצעי זהירות אלה, כמויות קטנות של מים מחוסנים עשויים לברוח דרך דליפות, או אוורור, או תחזוקה פעילויות ניטור סביבתי סביב אתרי כור מים כבדים בדרך כלל מראה רמות טריטיום גבוהות במים הסמוכים וממים משטח. בעוד גבולות רגולטוריים נועדו לשמור ריכוזים רחוק מתחת סף מזיק, דאגה ציבורית נותרה גבוהה כי טריטיום יכול להיכנס לשרשרת המזון באמצעות שתיית מים ויבולים.

המונחים: Spent Heavy Water

עם הזמן, מים כבדים מצטברים זיהומים ומוצרים הפעלה, הדורשים בסופו של דבר את המים הכבדים משונים בדרך כלל כפסולת רדיואקטיבית.אפשרויות כוללות אי-יציבות במלט או זכוכית, ולאחר מכן אחסון במאגרים מורשים.נפח הפסולת הזה הוא קטן יחסית בהשוואה לדלק גרעיני מושקע, אך התוכן הטריטוני שלו דורש הגנה מפני טיפול ובקרה מוסדיים ארוכי טווח.

מדינות המפעילות כור CANDU, כגון קנדה ורומניה, השקיעו בטכנולוגיות מתקדמות של דיסטריציה ומחזוריות כדי להפחית את נפח הפסולת הנדרשת לסילוק.לדוגמה, ה- Darlington Tritium Removal Facility באונטריו מוציאה טריטיום מדי שנה, צמצום הודעות סביבתיות ומייצרת זרם מים כבד מטוהר שניתן להשתמש בו מחדש.

מים קלים (אורדינריים)

יתרונות אבונדנס ומבצע

מים קלים (H2O) הוא המתווך הנפוץ ביותר, המשמש כור מים מחוננים (PWRs) ו כור מים רותחים (BWRs) ברחבי העולם.השפע שלה מבטל את החששות של משאבים-קיצוניות הקשורים למים כבדים, גרפיט, או beryllium. עם זאת, מים קלים יש קליטת מעבר גבוה יותר, הדורשים מועשרים דלק אורניום כדי לקיים את הטופס הקריטי שלה.

ההשפעה הסביבתית של מים קלים עצמה היא בעיקר תפעולית: היא הופכת רדיואקטיבית כפי שהיא מתפשטת דרך הליבה הכור.מוצרי קורוזיה ושברירי סדקים (למשל, cobalt-60, cesium-137, סטרואנטיום-90) יכולים להיכנס לקודמת הנפץ העיקרית, הזנחה, סינון, וניהול זהיר של פסולת רדיואקטיבית.

זיהום אווירי וקירור מים

כור מים קלים דורשים כמויות גדולות של מים קירור כדי condense קיטור לאחר טורבינות.מים אלה נמשכים בדרך כלל מן הנהרות, אגמים, או האוקיינוסים וחזרו בטמפרטורות גבוהות.זיהום הרמי יכול להשפיע על מערכות אקולוגיות מימיות מקומיות על ידי צמצום רמות חמצן מבוזרות ולשנות את הקומפוזיציה של מינים. במקרים קיצוניים, דגים או אלרגי עשוי להתרחש.

בנוסף, צריכת המים הקירור יכולה להתאמץ או למנוע אורגניזמים מימיים. הערכות השפעה סביבתית חייבות לכמת את ההשפעות הללו, ומפעילים לעתים קרובות להתקין מסכים, חומרי ניקוי דגים, או משאבות מהירות משתנה כדי למזער את הנזק.

פולי דלק גבוה ופסולת גבוהה

בעוד המים האור עצמם אינם צורה ארוכה של פסולת, הדלק המבוזבז הוא קריר ומתונים מכיל איזוטופים רדיואקטיביים מאוד שיש לבודד במשך עשרות אלפי שנים. בריכות דלק סרגל אחסון קסק יבש מייצגים פתרונות ביניים; רמפוזיציות גיאולוגיות קבועות נשארות תחת התפתחותן של כמה מדינות (למשל, אונקו, סממנים של שוודיה עבור הניחים סביבתיים לטווח ארוך יותר, אך לעתים קרובות יותר על פני הלחצים הקשורים למחזור המים.

מיחזור דלק באמצעות עיבוד מחדש (כפי שנעשה בצרפת, רוסיה ויפן) יכול להפחית את נפח הפסולת ברמה גבוהה ולהחלים פלוטוניום לדלק תת-חמצני מעורב (MOX) עם זאת, עיבוד עצמו הוא אנרגיה-אינסטנסרבטיבי ומייצר פסולת נוזלית הדורשת טיהור.התועלת הסביבתית הנקייה של עיבוד מחדש לעומת סילוק ישיר נותר נושא של מדיניות מתמשכת וסכסוכים.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

מינוף וטיהור

Graphite משמש כורים גזיים (למשל, גאדג'טים מתקדמים גז-קליד (AGR) בבריטניה, RBMK ברוסיה) ובכמה כורים מחקר. גרפיט טבעי חייב להיות מוקש, ולאחר מכן טוהר כדי לעמוד במפרט של קצבה גרעינית - באופן חד-משמעי יותר מאשר פחמן ⁇ 9% עם ניטרון נמוך של צינורות כמו אטומים, או צינורות מים.

בעבר, בקרות סביבתיות במכרות גרפיטי היו פחות מחמירות, מה שהוביל לזיהום של אדמה ומים.פעולות מודרניות ליישם ניהול זנבות, דיכוי אבק, ומחזר מים כדי להפחית נזק אקולוגי.

אנרגיה ותגובה לבטיחות

דאגה סביבתית ייחודית עם מערכי גרפיט היא אנרגיה Wigner - מומים אכילים שנגרמו על ידי הפגזת נויטרונים.אנרגיה זו יכולה להיות משוחררת לפתע אם הגרפן מחומם, מה שגורם לעלייה בטמפרטורות בלתי מבוקרות.היסטורית, השריפה Windscale ב-1957 (בריטניה) מעורבת שחרור כזה, המוביל לשחרור של יוד רדיואקטיבי ופודון.

במהלך השמדה, גרפן גרף מזעזע הוא זרם פסולת גדול.הוא מכיל פחמן-14 (חצי חיים 5,730 שנים) ומוצרים הפעלה אחרים.אופציות עבור סילוק כוללים אי-צינורציה, קבורה גיאולוגית, או מחזור לתוך מוצרים חדשים גרפיטי. incineration משחרר פחמן-14 לתוך האווירה, בעיה תוכןית בגלל תוחלת החיים והפוטנציאל שלה עבור שילוב ביולוגי.

אחסון ארוך וארוך

פסולת Graphite מן כורים מוחזר הוא תנודתי.לדוגמה, הצי של בריטניה של AGR ו- Magnox כורים יפיק כ 80,000 טון של גרפן מוקרן זעזועים.החומר מזוהה לעתים קרובות עם כלורדים ולחות, סיבוך אחסון פחמן.

Beryllium Moderators

מחסור וסובלנות

Beryllium משמש כמתאמן בכמה כורים מחקר וכורים חלל קומפקטיים בשל תכונות הניטריוטרון המעולה שלה וקליטת נויטרונים נמוכה.עם זאת, beryllium הוא נדיר, והכרייה שלה מרוכזת רק בכמה מדינות (למשל, ארה"ב, סין, קזחסטן).

אבק Beryllium הוא אלרגן חזק: שאיפת יכול לגרום למחלת beryllium כרונית (CBD), מצב ריאה מתקדם. גבולות חשיפה לכיבוש נמוכים מאוד (2 מיקרוגרם / m3), ובקרות הנדסיות קפדניות הן חובה במהלך ייצור וטיפול.סביבה, beryllium יכול לצבור באדמה ומים, שבו הוא רעיל לצמחים ואורגניזמים מימיים בריכוזים נמוכים.

ניוטרון-חינוך Transmutation

תחת ההפצצות נויטרונים, beryllium-9 transmutes to Helium-4 וטריטוניום באמצעות התגובה 9Be(n,α)6 הוא ואחריו בטאקום.זה מייצר טריטיום בתוך המנטר עצמו, בדומה למים כבדים אבל עם מנגנונים שונים.הטריטוניום יכול לטבול את המתכת beryllium בטמפרטורות גבוהות, הדורש מחסומים מכילים כדי למנוע שחרור סביבתי.

מודולים של Beryllium מסווגים בדרך כלל כפסולת ברמת ביניים בשל התוכן tritium שלהם ואת נוכחות של מוצרי הפעלה כמו cobalt-60. אפשרויות Disposal מוגבלות כי הרעילות הכימית של beryllium מוסיפה סיכון נוסף מעבר לרדיו רעילות. חלק מציעים אסטרטגיות כרוך להמיר beryllium לכימיקלים בצורה לא טובה (למשל, bery bery bery beriium oxide, belioxide, becapsulation, becaps) לפני vululations.

הערכה השוואתית של איכות הסביבה

כאשר בוחנים את המאמנים לאורך כל מחזורי החיים שלהם, כמה מדדים מרכזיים מופיעים:

  • (FLT:0) צריכת המים הכבדה היא ייצור המים הכבד ביותר באנרגיות של מסת יחידה, ואחריו מיצוי של אריליום.
  • (FLT:0) שימוש במים וזיהום תרמיל:1: כורים קלים למים יש את צריכת המים הישירה הגבוהה ביותר לקירור, בעוד מים כבדים וכורים גזים לעתים קרובות להשתמש פחות מים לMWh אבל עדיין דורשים יכולת קירור משמעותית.
  • (FLT:0) כרכים פסולת רדיואקטיביים של פסולת רדיואקטיבית (Radioactive Wasteroval) 1FLT:1: Graphite מייצרת את נפח הפסולת הרדיואקטיבי הגדול ביותר של פסולת רדיואקטיבית לכל החיים בכור, אם כי הרבה מהם נמוך ובינוניים מייצר כמויות קטנות יחסית של פסולת נוזלית טריוויאלית.
  • (FLT:0) השפעה רדיולוגית רשמית של האתר 1FLT: שחרור טריטיום מכורים כבדים מים הם דאגה מתמשכת ניטור סביבתי. Carbon-14 מגרף הוא דאגה גלובלית ארוכת טווח בשל הניידות שלו וחצי החיים ארוכים כור מים קלים בעיקר לשחרר גזים אציליים ואודינס, אשר יש להם זמני מגורים אטמוספריים קצרים יותר.

מספר מחקרים הערכה של מחזור חיים (למשל, מסוכנות האנרגיה האטומית הבינלאומית ומעבדות לאומיות) מצביעים על כך שבחירת המנטרטורף אינה משנה באופן דרסטי את פליטת גזי החממה הכוללת של כוח גרעיני ביחס למקורות אחרים, אך השפעות אקולוגיות מקומיות – כגון טריטיום במים קרקעיים או אפקטים תרמיים – יכולות להיות שונות במידה ניכרת.

כיוונים עתידיים ודרכים

חומרים מתקדמים

המחקר ממשיך למודולטורים חלופיים המשלבים תכונות גרעיניות חיוביות עם השפעה סביבתית נמוכה יותר. Zirconium hydride (ZrH2) נבדקו בכורי מחקר TRIGA עקב צפיפות מימן גבוהה שלה ותכונות בטיחות טבועה שלה, בעוד עדיין לא בשימוש בכורים מסחריים, ZrH2 מציע הפעלה מופחתת בהשוואה למים כבדים ומונעת את בעיות הדור של להיות פרייום הייצור שלה הוא מתון, אך ורק תרכובת אנרגיה חלופית, אך לא יכול להיות שונה.

דרכים ניהול פסולת

עבור ממריצים קיימים, התקדמות בטיפול בפסולת מפחיתה את טביעת הרגל הסביבתית:

  • (FLT:0)Tritium CaptureFLT:1: New Metal hydride מקבלters ומערכות דינקיה Cryogenic יכול לשחזר טריטיום ממים כבדים עם 99% יעילות, צמצום הודעות.
  • (FLT:0)Graphite recyclingFreaLT:1) : תוכניות מחקר בבריטניה לחקור מחדש של גרפיט לשרוף פחמן-14, או המרת פחמן nanotubes לשימושים תעשייתיים, ובכך להסיט פסולת מחסינות.
  • (FLT:0) ,Beryllium recyclingFancy:1 ; כי beryllium הוא יקר ו נדיר, עיבוד מחדש חתיכות מודולר בילה כדי לשחזר את המתכת הוא אטרקטיבי מבחינה כלכלית, בתנאי decontamination ניתן להשיג.

סליחות ומבצע הטוב ביותר

דבקות במערכות ניהול סביבתיות (למשל, ISO 14001) מסייעת למפעילים למזער את המהדורות מקריות ולהשתמש במשאבי אופטימיזציה.שיעורים מעשרות שנים של ניתוח כור הובילו לצעדים המאומץים הבאים:

  • (ב) ⁇ :0Leak Detection and Containmentmentment: Double-קיר, ניטור ריצוף, ושסתום בידוד אוטומטי למנוע דליפות מנטרול לתוך הסביבה.
  • (FLT:0) רשתות ניטור סביבתיות של ניטור אוויר: רצף מתמיד של אוויר, מים ו ביוטה סביב אתרי כור מספק התראה מוקדמת של כל מהדורות חריגות.הנתונים נעשים בדרך כלל לציבור כדי לשמור על שקיפות.
  • (FLT:0 Lifecycle PlanningFLT:1) כולל עלויות פירוק פסולת ופסולת בתקציב הפרויקט הראשוני מבטיח כי קרנות זמינות לניהול איכות הסביבה של ניהול מקצה-חיים.

מסקנה

ממריצים נויטרון הם מרכיבים הכרחיים של רוב הכורים הגרעיניים, אך כל חומר נושא באחריות סביבתית ייחודית. ייצור אנרגיה כבד ודור טריטייום דורש להכיל זהה ניטור. היתרונות של מים קלים הם מתמוססים על ידי זיהום תרמי ושחרור העשרה גבוה יותר עבור דלק.גרפית מייצרת כמויות גדולות של פסולת רדיואקטיבית ארוכה, בעוד להיות רעילות של מים חמים ולפתח טכנולוגיות שונות, או טיפוליות אזורית, אשר מסייע להפחית את ההשפעות של צריכת פסולת.

מחקר מתמשך בחומרים מתקדמים וניהול פסולת מציע את ההבטחה של הפחתת הנטל הסביבתי הזה.על ידי שילוב חשיבה מחזור חיים משלב עיצוב הכור באמצעות פעולה ופירוק, תעשיית הגרעין יכולה להבטיח כי תרומתה לחשמל פחמן נמוך לא תבוא על חשבון מערכות אקולוגיות מקומיות.הדונל האחראי של מחוקקי נויטרונים נשאר מרכיב מרכזי בקיימות הרחבה של אנרגיה גרעינית.

[ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]]] [ה]]] [ה]]]][ה]]]]] [ה'[ה]'[ה]'[ה']'[ה']'[ה']''[ה']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה