Combustibil nuclear uzat

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 14 octombrie 2021; verificările necesită 10 modificări .

Combustibil nuclear uzat , combustibil nuclear iradiat (SNF) - elemente de combustibil (TVEL) sau grupurile acestora extrase din zona activă, ansambluri de combustibil ale reactoarelor nucleare ale centralelor nucleare și ale altor instalații (cercetare, transport și altele). Combustibilul este clasificat ca uzat dacă nu mai este capabil să susțină eficient reacția în lanț [1] .

Înainte de dezvoltarea în Rusia a tehnologiei actuale pentru utilizarea combustibilului nuclear uzat în reactoare cu neutroni rapidi , se credea că valoarea practică a combustibilului nuclear uzat era scăzută și crea probleme cu eliminarea și depozitarea, totuși, acest tip de reactor face este posibilă utilizarea potențialului energetic al combustibilului nuclear uzat, oferind omenirii o sursă de energie pentru sute de ani.

Caracteristici

În majoritatea reactoarelor moderne, TVEL este un tub cu pereți subțiri format din diferite aliaje de zirconiu , în care există „tablete” de compuși ai uraniului (cel mai adesea dioxid de uraniu ) de diferite niveluri de îmbogățire , de 3 m lungime (pentru VVER ) și aproximativ 1- 3 centimetri in diametru, prevazut cu capete cu dopuri care asigura etanseitatea elementului de combustibil si fixarea acestuia in ansamblul combustibil.

Combustibilul nuclear uzat, spre deosebire de cel proaspăt, are o radioactivitate semnificativă datorită conținutului unei cantități mari de produse de fisiune (pentru reactoarele VVER, aproximativ 300.000 Ci în fiecare element de combustibil) și are proprietatea de a se autoîncălzi în aer la temperaturi ridicate (abia extras). până la aproximativ 300 ° C ) și după Extragerea din miezul reactorului se păstrează timp de 2-5 ani în bazinul de combustibil uzat ( VVER ) sau la periferia miezului reactorului (reactor BN-600 ). După reducerea eliberării de energie reziduală a combustibilului, acesta este trimis spre depozitare , eliminare sau prelucrare a SNF [2] .

Utilizarea SNF în reactoare cu neutroni rapizi

URSS, și apoi Rusia, ocupă primul loc în lume în dezvoltarea tehnologiilor pentru construcția de reactoare cu neutroni rapizi, deși acest lucru a fost făcut de multe țări dezvoltate încă din anii 1950. Prima unitate de putere cu un reactor cu neutroni rapidi BN-350 a fost lansată în URSS în 1973 și a funcționat la Aktau până în 1999. A doua unitate de putere a fost instalată la CNE Beloyarsk în 1980 ( BN-600 ) și a funcționat neîntrerupt până în prezent; în 2010, durata de viață a fost prelungită cu 10 ani [3] . În același loc, în septembrie 2016, a fost dat în funcțiune un reactor BN-800 de nouă generație [3] . Odată cu producția de combustibil MOX (un amestec de uraniu și oxizi de plutoniu) lansată cu un an mai devreme, Rusia a devenit lider în tranziția către un ciclu închis al combustibilului nuclear , care va permite omenirii să obțină o resursă energetică aproape inepuizabilă prin reciclarea deșeurile nucleare, deoarece centralele nucleare convenționale folosesc doar 3% potențial energetic al combustibilului nuclear [3] . Tot în Rusia se dezvoltă o tehnologie alternativă pentru combustibilul SNUP , care este un amestec de nitruri de uraniu și plutoniu [4] .

Utilizarea combustibililor MOX și MNUP face posibilă reciclarea „combustibilului” uzat și producerea unui nou combustibil mixt uraniu-plutoniu, în care cantitatea de energie care poate fi obținută din uraniu natural este mărită de aproximativ 100 de ori. În același timp, după prelucrarea SNF, cantitatea de deșeuri radioactive supuse tratării și eliminării speciale este redusă cu un factor. Reactoarele cu neutroni rapizi sunt, de asemenea, capabile să „arde” produse radioactive de fisiune cu durată lungă de viață (cu o perioadă de descompunere de până la mii și sute de mii de ani), transformându-le în unele de scurtă durată cu un timp de înjumătățire de 200-300 ani, după care pot fi îngropate în siguranță în conformitate cu procedurile standard și nu vor perturba echilibrul natural de radiații al Pământului.

Potențialul de utilizare a SNF

Potrivit Rosatom pentru 2016, aproximativ 18.000 de tone de combustibil nuclear proaspăt sunt produse și consumate anual în lume , din care 3% din masa de metale grele (540 de tone) „arde” în ciclul de producție de energie la centralele nucleare . Dacă luăm în considerare faptul că energia nucleară asigură 11% din generarea de energie electrică, atunci sunt necesare 4909 de tone de material fisionabil pentru a acoperi pe deplin nevoile omenirii, ceea ce este de câteva ori mai puțin decât este generat anual combustibilul nuclear uzat.

Vezi și

Note

  1. ↑ Combustibil nuclear uzat / Glosar /  Biblioteca NRC . US NRC (22 noiembrie 2013). Consultat la 29 noiembrie 2013. Arhivat din original pe 5 decembrie 2013.
  2. ↑ AIEA a publicat un raport de ansamblu asupra stării actuale a tehnologiilor de prelucrare a combustibilului nuclear uzat. Copie de arhivă din 20 octombrie 2013 pe Wayback Machine Atominfo.ru, 03.03.2009
  3. ↑ 1 2 3 Rusia face următorii pași pentru a trece la un ciclu închis al combustibilului nuclear (legătură inaccesibilă) . Site-ul oficial al companiei Rosatom . www.rosatominternational.com (29 noiembrie 2016). Preluat la 17 decembrie 2019. Arhivat din original la 17 decembrie 2019. 
  4. ↑ Olga Ganzhur. De ce nitrura este mai bună decât oxidul pentru reactoarele rapide ? Publicație industrială a corporației de stat Rosatom (25 noiembrie 2020). Preluat la 27 iunie 2022. Arhivat din original la 27 iunie 2022.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  În cataloagele bibliografice