Spent Nükleer Yakıtların Yeniden İşleme ve Yeniden Zenginleştirilmesi Potansiyeli

Nükleer yakıt, genellikle atık olarak kabul edilir, aslında birkaç ülkede enerji değerinin% 95'inden fazlasını içeren bir kaynaktır, atık hacmini azaltmak için stratejik bir yol sunmak ve enerji güvenliğini artırmak. Bu makale, kullanılan uranyum ve plutonyumu harcanan yakıtlardan kurtaran teknolojilerdir, yeni yakıt elementlerine dönüştürmek, çeşitli ülkelerde, atık hacimlerini azaltmak için stratejik bir yol sunmaktır.

Spent Nükleer Yakıt Nedir?

Nükleer yakıt, artık bir zincir reaksiyonu verimli bir şekilde sürdüremeyeceğinden sonra nükleer bir reaktörden kaldırıldı. "spent" olarak adlandırılmasına rağmen, hala çok radyoaktif ve termal olarak sıcaktır.

  • [FONT=0)Uranium-238[Dönetici:0) [Dönetici:0) [FONT=93-95) ağırlık ile dönüştürülebilecek olan verimli isotope.
  • [FONT=0)Uranium-235) (~0.8-1.2) – fissile reaktörün, hala doğal seviyelerin biraz üstünde yoğunlaşmaya devam ettiğini gösteriyor.
  • [FONT=0)Plutonium[[DÜDÜT:1) - FİLM SİPE (yüzde 0.0-1.0%) - fissile Pu-239 ve Pu-241 dahil olmak üzere U-238'de üretilen.
  • [FONT:0)Minor hareketinides[Dönetici:0] (neptunium, americium, curium) ve ) Sayım ürünleri) (cesium-137, strontium-90, teknoloji-99, vb.) - radyoaktivite ve ısı nesillerinin çoğundan sorumlu.

Yoğun radyoaktivite ve ısı, yakıtın soğuk havuzlarda veya kuru ocaklarda yeniden işleme için herhangi bir işlem yapmadan önce depolanmasını gerektirir. yönetimi, özellikle de ülkeler uzun vadeli atık depoları en aza indirmek için merkezi bir meydan okumadır.

Yeniden işleme ve yeniden zenginleştirme motivasyonu

Yakıtı tek başına yüksek seviyeli atık olarak tedavi etmek yerine, yeniden işleme ve yeniden işleme değerli malzemelerin geri kazanılmasına izin verir: Anahtar sürücüler şunları içerir:

  • [FONT:0)Kaynak verimliliği: [Dönetici:[Dönetici] Doğal uranyum sonlu bir kaynaktır. Yeniden işleme ve yeniden zenginleştirme, kalan uranyum ve plutonyumun% 96'sına kadar geri dönmenin, önemli ölçüde yakıt malzemelerinin uzatılmasına olanak sağlar.
  • [FONT:0]Waste hacim azaltımı:[Dönetici:[Dönetici:0))) Removing uranium and plutonium harcanan yakıtdan elde edilen yakıt miktarı yaklaşık% 80 oranında derin jeolojik tasarruf gerektiren yüksek düzey atık miktarını azaltır.
  • [FONT:0) Uzun vadeli radyooksisitesini yaratır: [Döntgenme: 0,3 yıl içinde Fission ürünleri çürütebilir, plutonyum ve bazı küçük eylemler yüzlerce yıldır tehlikeli kalırken, yeniden işleme ve transmutasyon stratejilerine katılır, uzun vadeli tehlikeyi azaltabilir.
  • [FONT:0)Enerji güvenliği:[Dönetici uranyum kaynakları sınırlı olan ülkeler kendi harcanmış yakıtlarını geri dönüştürerek ithalata daha az bağımlı hale gelebilir.
  • [FONT:0]Non-proliferasyon değerlendirmeleri:) Yeniden işleme, proliferasyon endişelerini, gelişmiş korumaları ve uluslararası çerçeveleri güvenli hale getirmeyi hedefler.

Bu motivasyonlar Fransa, Rusya, Japonya, Birleşik Krallık ve Hindistan'da yeniden işleme altyapısına yatırım yaptı.

Yeniden işleme teknolojileri

PUREX Process

PUREX (Plutonium ve Uranium Recovery by Ekstraksiyon) süreci, 1940'larda en ticari olgun reişman ürünleri ve küçük eylemcilerden ayrılır. uranyum ve plutonyum daha sonra yeni yakıt üretimi için tributyl fosfat kullanarak bir dizi çözücüdür.

PUREX bitkiler Lahey (Fransa), Mayak ve Seversk (Rusya), COEX (UK) ve Tokai (Japonya) gibi değiştirilmiş akış tablolarını ele almak için binlerce ton harcanmış yakıtı on yıllar boyunca işlemiştir. Teknoloji sadece iyi sonuçlanmış ancak saf bir plutonyum akışı yaratır.

Pyro Processinging

Pyro processing, elektrometalurjik işlem olarak da bilinir, molten tuzlar ve elektrorefining ürünlerinden ayrı hareket etmek için kullanılır. Özellikle metalik yakıtlar için uygundur ve hızlı reaktörlerden yakıt tedavi etmek için uygundur. Bu işlem ABD'de pilot ölçekli bir tesistir; bunun yerine, kompakt ekipman, yüksek radyasyon alanları için tolerans ve küçük beyin işleme yeteneğinin yanı sıra yüksek yakıt kullanımı için yüksek yakıt kullanımı sağlar.

Gelişmiş Aqueous Yöntemler

Uygarlık risklerini azaltmak ve atık yönetimini geliştirmek, gelişmiş akous süreçleri, Avrupa Birliği'nin araştırma programları altında Avrupa'daki PUREX elementlerini birleştirir, SANEX (Seçmeli ActiNide EXtraction), DIAMEX (DIAMide EXtraction), ve GANEX (grup ActiNide EXtraction) süreçleri.

Yeniden işlemenin yeniden zenginleştirilmesi Uranium

Yeniden işlemeli uranyum (RepU) doğal uranyuma (0.711%) benzer bir U-235 konsantrasyonuna sahiptir, ancak çoğu zaman doğal uranyumda mevcut olmayan U-236 izotopları içerir.

  • [FONT:0)U-232[[DÜT 1: 1] sert kumarbazlara (thallium-208), yakıt üretimi sırasında kalkan ve uzaktan kumandan.
  • [FONT:0)U-236[[Dönetici:0) Bir nötron absorber olarak hareket eder ve yakıtın reaktivitesini azaltır ve biraz daha yüksek bir U-235 zenginleştirmesini gerektirir.

Bu yetersizliklere rağmen, RepU, ABD'nin standart gaz senti zenginleştirme teknolojisini kullanarak yeniden zenginleştirilebilir. Süreç, Rusya ve Avrupa'dakiler dahil olmak üzere yeniden işlenmiş uranyumları beslemek için yüzde 3-5 oranında yeniden kullanılabilir.

Re-enrichment her zaman ekonomik olarak düşük zenginleştirilmiş uranyum doğal kaynaklardan karşılaştırıldığında, özellikle de uranyum fiyatları düşük olduğunda. Ancak, uranyum fiyatlarının yüksek olduğu kapalı yakıt döngüsünde cazip hale gelir, maliyetlerin içselleştirilmesi veya enerji güvenliği önceliklenir.

Global Deployment and Policy Landscape

Fransa Fransa

Fransa, toplam olarak kapalı bir yakıt döngüsü işletiyor. 56 reaktörden Spent yakıtı Lahey reprocessing plant'a gönderilir (Orano tarafından çalıştırılır). plutonium, 5 faktörle yüksek düzey atık hacmini başarıyla azaltmıştır ve bu süre zarfında Fransa'nın reaktörlerinin yaklaşık% 30'una yüklenmiştir.

Rusya Rusya Rusya Rusya Rusya Rusya Rusya Rusya

Rusya, askeri plutonyum üretimi ile başlayan geniş çaplı yeniden işleme deneyimine sahiptir.XVER-440 reaktörlerinden, deniz reaktörlerinden ve araştırma reaktörlerinden oluşan RT-1 bitkisi, VVER-1000 yakıtını ele almak için yeni bir büyük ölçekli yeniden işleme tesisine sahip.

Japonya Japonya Japonya Japonya Japonya

Japonya sınırlı enerji kaynaklarını kullanmak için kapalı bir yakıt döngüsü uzun süredir devam etti. Şu anda Tokai'de küçük bir yeniden işleme tesisi çalışıyor ve büyük Rokkasho Reprocessing Plant (800 t/yr) Japonya'nın yeniden işleme politikası, maliyet ve proliferasyon nedeniyle içerikli.

Birleşik Krallık

İngiltere, 1994'ten 2018'e kadar Satafield'da Termal Çimento Yeniden İşleme Tesisini (Örnekler) işletti, ülke, yerel ve yabancı müşteriler için 7.000 ton oksit yakıtını doğrudan kullanmaya odaklanmaya başladı.

Amerika Birleşik Devletleri

ABD, 1970'lerden beri yakıt harcamış ticari üretime geri dönmedi, Başkan Carter, bu nedenle, ABD, Yucca Dağı'nda doğrudan jeolojik tasarrufla bir kez yakıt döngüsü takip etti (şimdi terk edildi). Ancak, gelişmiş yeniden işleme ve hızlı reaktör teknolojileri üzerinde araştırma ulusal laboratuvarlarda devam etti.

Hindistan ve Çin

Hindistan, büyük tonyum rezervleri ve sınırlı uranyum ile, yeniden işleme yeteneklerini hızla artıracak üç aşamalı bir nükleer program takip etti: Gansu'daki bir pilot bitki baskıcı ağır su reaktörleri. Hindistan Fransa ile işbirliği içinde gelişmiştir.

Çevre ve Güvenlik Tahminleri

Yeniden işleme ve yeniden zenginleştirme, atık azaltımı açısından net çevresel faydalar sunar. Tipik 1.000 MWe reaktör yılda 30 ton harcandıktan sonra, yüksek seviyeli atık hacmi yaklaşık 3 metreye kadar küçültüldü. Bu, jeolojik tasarruf için gerekli olan arazi alanını azaltır ve ilişkili uzun vadeli izleme maliyetleri azaltır.

Bununla birlikte, yeniden işleme tesisleri kendilerini sıvı ve gazlı radyoaktif effluentler üretmelidir. tritium, karbon-14 ve krypton-85 katı düzenleyici sınırlarla kontrol edilir. Kimyasal süreçler önemli enerji harcar ve ikincil atık akışları üretir, bu nedenle, katı bozulma ürünleri gibi.

Proliferasyon riski büyük bir endişedir: PUREX, diğer eylemciler veya uranyum akışıyla karıştırılabilir, ek olarak, bu, uluslararası korumaları (IAEA) ve gelişmiş teknolojileri azaltmak için (COEX, piroişleme) diğer eylemciler veya uranyumla karıştırılır.

Ekonomik viability başka bir meydan okumadır. Binanın maliyeti ve yeniden işleme tesisleri yüksek; bazı analizler yakıtı doğrudan depolayarak ve gelecekteki tasarrufları beklemek daha ucuzdur. Ancak jeolojik depo alanı maliyeti olduğunda, uranyum fiyatları ve çevre dışsallıkları rekabetçi olabilir. Fransa ve Japonya gibi ülkeler stratejik bir yatırım olarak daha yüksek maliyetlidir.

Future Outlook ve Advanced Yakıt Döngüsü

Yeniden işleme ve yeniden zenginleştirme potansiyeli, Nesil IV hızlı reaktörlerin geliştirilmesine yakından bağlıdır. Hızlı reaktörler, yeniden işleme ile ayrılmış uzun ömürlü eylemcileri yakabilir, onları kısa ömürlü fission ürünlere dönüştürmek ve daha fazla enerji elde etmek. Bu, hiçbir materyalin boşanmış ve radyoaktif tehlikenin birkaç yüzyıla indirgenmesidir.

Birkaç hızlı reaktör tasarımları geliştiriliyor:

  • [FONT=0]PRISM[DÜDÜDÜSTÜSÜSÜSÜSTÜSÜSÜSÜSTÜSÜSÜSÜSTÜSÜSÜSÜSÜSÜSTÜ MASTRİYE (GÜNİVERSİTESİ Küçük Modül) GE Hitachi tarafından, plutonyum ve küçük eylemcileri tüketmek için tasarlanmış bir sodyum soğutmalı hızlı reaktör.
  • [FONT:0]BN-1200[[[Dönemli: 1) Rusya'da, tam yakıt geri dönüşümü için büyük bir sodyum hızlı reaktör inşa edildi.
  • [FONT:0]ALLEGRO[[Dönetici: 1 ) Avrupa'da gaz soğutmalı hızlı reaktör için gösteri yapan.
  • [0] İleri Seviyeye Sahip Miktarya (Ceff) projesi Fransa'da (ASTRID) projesi, şimdi yeniden yapılandırıldı.

Ayrıca, hızlandırıcı sistemler (ADS) spallation nötronlar kullanarak küçük eylemcileri devre dışı bırakabilir, potansiyel olarak depoları daha da azaltır. Bu teknolojiler üzerinde araştırma, HAFTAT:0) Uluslararası Atom Enerji Ajansı).

Yeniden zenginleştirme için, SILEX (Isotopes by Laser Excitation) gibi yeni lazer bazlı zenginleştirme yöntemleri, daha düşük maliyetler ve modülerlik sunabilir. Ancak, bunlar pilot ölçekde kalır ve önemli ticari engellerle karşı karşıya kalabilir.

Uluslararası işbirliği önemlidir.Projeler, ileri yakıt çevrimleri, güvenlik ve korumalar gibi projeler, ülkelerin ortak olarak yeniden işleme ve zenginleştirme tesislerinin (FLT:2) ve ECCD Nükleer Enerji Ajansı) gelişmiş yakıt çevrimleri, güvenlik ve güvenlik, ve güvenlik alanlarında araştırma yapılmasını sağlamak. Multilateral yakıt döngüsü merkezleri, ülkelerin ortak olarak kendi ve işletmeleri ve yeniden işleme ve zenginleştirme tesislerinin, maliyetlerin azaltılması ve paylarının artırılması önerisinde bulundu.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yeniden işleme ve yeniden zenginleştirme, birkaç ülkede ticari ölçekte konuşlandırılmış olan olgun teknolojilerdir. Önemli faydalar sunar: atık hacimleri, uranyum kaynaklarının korunması ve gelişmiş enerji güvenliği.

Ekonomik durum, uranyum fiyatlarına bağlı olarak değişken olarak kalır, atık yönetimi maliyetleri ve ulusal politika. Ülkeler uzun vadeli nükleer enerjiye adanmıştır, kapalı yakıt döngüsü, sürdürülebilir hedeflerle uyum sağlayan stratejik bir varlıktır. Gelişmiş hızlı reaktörler ve bölme sistemleri online olarak, yeniden işleme ve yeniden zenginleştirme rolü daha merkezi hale gelecektir.

Daha fazla okuma için, theETHFLT:0) Dünya Nükleer Enerji Geri Dönüşümü Üzerine Kılavuz[DÜT:1) ve [[Dönetici:2)IAEA'nın yakıt yönetim sayfası) detaylı teknik ve politika genel bakışları sağlar.