يصبح الوقود الذي كان في مفاعل نووي مشعًا ، أي خطيرًا عليه بيئةوشخص. لذلك ، يتم التعامل معها عن بُعد وباستخدام مجموعات تغليف سميكة الجدران تسمح لها بامتصاص الإشعاع المنبعث منها. ومع ذلك ، بالإضافة إلى الخطر ، يمكن للوقود النووي المستهلك (SNF) أيضًا أن يجلب فوائد لا شك فيها: إنه كذلك المواد الخام الثانويةللحصول على وقود نووي جديد لاحتوائه على اليورانيوم 235 ونظائر البلوتونيوم واليورانيوم 238. تتيح إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك الحد من الضرر الذي يلحق بالبيئة نتيجة لتطور رواسب اليورانيوم ، حيث يتم تصنيع الوقود الطازج من اليورانيوم المنقى والبلوتونيوم - منتجات معالجة الوقود المشع. علاوة على ذلك ، يتم إطلاق النظائر المشعة المستخدمة في العلوم والتكنولوجيا والطب من الوقود النووي المستهلك.

مؤسسات تخزين و / أو معالجة SNF - جمعية الإنتاج "Mayak" (Ozersk ، منطقة تشيليابينسك) ومصنع التعدين والكيماويات (جيليزنوجورسك ، إقليم كراسنويارسك) جزء من مجمع الأمان النووي والإشعاعي التابع لشركة Rosatom State Corporation. تتم إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك في جمعية إنتاج Mayak ، ويتم الانتهاء من بناء مرفق تخزين "جاف" جديد للوقود النووي المستهلك في Mining and Chemical Combine. من الواضح أن تطوير الطاقة النووية في بلدنا سيستلزم أيضًا زيادة حجم المؤسسات لإدارة الوقود النووي المستهلك ، خاصة وأن استراتيجيات تطوير مجمع صناعة الطاقة النووية الروسية تنطوي على تنفيذ دورة وقود نووي مغلقة باستخدام اليورانيوم المنقى والبلوتونيوم المنفصلين عن الوقود النووي المستهلك.

تعمل مصانع إعادة معالجة SNF حاليًا في أربع دول فقط - روسيا وفرنسا وبريطانيا العظمى واليابان. المصنع الوحيد العامل في روسيا - RT-1 في جمعية إنتاج Mayak - لديه قدرة تصميمية تبلغ 400 طن من SNF سنويًا ، على الرغم من أن تحميله الآن لا يتجاوز 150 طنًا سنويًا ؛ إن مصنع RT-2 (1500 طن سنويًا) في Mining and Chemical Combine في مرحلة البناء المجمد. في فرنسا ، يوجد اثنان من هذه المحطات قيد التشغيل حاليًا (UP-2 و UP-3 في لاهاي كيب) بطاقة إجمالية تبلغ 1600 طن سنويًا. بالمناسبة ، لا تتم معالجة الوقود من محطات الطاقة النووية الفرنسية فقط في هذه المحطات ؛ فقد تم إبرام عقود بمليارات الدولارات لمعالجتها مع شركات الطاقة في ألمانيا واليابان وسويسرا ودول أخرى. في المملكة المتحدة ، يعمل مصنع ثورب بطاقة 1200 طن سنويًا. تدير اليابان مؤسسة تقع في روكاس مورا بسعة 800 طن من SNF سنويًا ؛ يوجد أيضًا مصنع تجريبي في توكاي مورا (90 طنًا في السنة).
وهكذا ، تلتزم القوى النووية الرائدة في العالم بفكرة "إغلاق" دورة الوقود النووي ، والتي أصبحت تدريجيًا مفيدة اقتصاديًا في مواجهة الزيادة في تكلفة تعدين اليورانيوم المرتبطة بالتحول إلى تنمية أقل ثراءً. الرواسب التي تحتوي على نسبة منخفضة من اليورانيوم في الخام.

تنتج PA "Mayak" أيضًا منتجات النظائر - مصادر مشعةللعلوم والتكنولوجيا والطب و زراعة. يتم إنتاج النظائر المستقرة (غير المشعة) بواسطة شركة Elektrokhimpribor Combine ، والتي تفي ، من بين أمور أخرى ، بأمر دفاع الدولة.

الوقود النووي المستهلك من مفاعلات الطاقة المرحلة الأوليةمرحلة ما بعد المفاعل من NFC هي نفسها بالنسبة للدورات المفتوحة والمغلقة لـ NFC.

ويشمل ذلك إزالة قضبان الوقود بالوقود النووي المستهلك من المفاعل ، وتخزينه في حوض السباحة الموجود في الموقع (التخزين "الرطب" في أحواض تحت الماء) لعدة سنوات ثم نقله إلى مصنع المعالجة. في الإصدار المفتوح من NFC ، يتم وضع الوقود المستهلك في مرافق تخزين مجهزة خصيصًا (تخزين "جاف" في بيئة غاز أو هواء خامل في حاويات أو غرف) ، حيث يتم الاحتفاظ به لعدة عقود ، ثم معالجته في شكل يمنع سرقة النويدات المشعة وتجهيزها للتخلص النهائي.

في النسخة المغلقة من دورة الوقود النووي ، يدخل الوقود المستهلك إلى المصنع الكيميائي الإشعاعي ، حيث تتم إعادة معالجته لاستخراج المواد النووية الانشطارية.

الوقود النووي المستهلك (SNF) هو نوع خاص من المواد المشعة - مادة خام لصناعة الكيماويات الإشعاعية.

عناصر الوقود المشع التي تم إزالتها من المفاعل بعد إنفاقها لها نشاط تراكمي كبير. هناك نوعان من SNF:

1) SNF من المفاعلات الصناعية ، والتي لها شكل كيميائي لكل من الوقود نفسه وغطاءه ، وهو مناسب للذوبان والمعالجة اللاحقة ؛

2) عناصر الوقود لمفاعلات الطاقة.

تعد SNF من المفاعلات الصناعية إلزامية لإعادة معالجتها ، بينما لا تتم إعادة معالجة SNF دائمًا. تُصنف Power SNF على أنها نفايات عالية المستوى إذا لم تخضع لمزيد من المعالجة ، أو كمادة خام طاقة ذات قيمة إذا تمت معالجتها. في بعض البلدان (الولايات المتحدة الأمريكية والسويد وكندا وإسبانيا وفنلندا) يتم تصنيف SNF بالكامل على أنه نفايات مشعة (RW). في إنجلترا وفرنسا واليابان - لتشغيل المواد الخام. في روسيا ، يعتبر جزء من SNF نفايات مشعة ، ويتم إرسال جزء للمعالجة إلى مصانع الكيمياء الإشعاعية (146).

يرجع ذلك إلى حقيقة عدم التزام كل الدول بتكتيكات الإغلاق دورة نووية، SNF في العالم يتزايد باستمرار. أظهرت ممارسة الدول الملتزمة بدورة وقود اليورانيوم المغلقة أن الإغلاق الجزئي لدورة الوقود النووي لمفاعلات الماء الخفيف غير مربح حتى لو كان سعر اليورانيوم قد يرتفع بمقدار 3-4 مرات في العقود المقبلة. ومع ذلك ، فإن هذه الدول تغلق دورة الوقود النووي لمفاعلات الماء الخفيف ، وتغطي التكاليف من خلال زيادة تعرفة الكهرباء. على العكس من ذلك ، ترفض الولايات المتحدة وبعض الدول الأخرى معالجة SNF ، مع الأخذ في الاعتبار التخلص النهائي المستقبلي من SNF ، مفضلة تخزينها طويل الأجل ، والذي تبين أنه أرخص. ومع ذلك ، من المتوقع أن تزداد إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك في العالم بحلول العشرينيات.

يتم تخزين تجمعات الوقود مع الوقود النووي المستهلك المستخرج من المنطقة النشطة لمفاعل الطاقة في حوض الوقود المستهلك في محطات الطاقة النووية لمدة 5-10 سنوات لتقليل إطلاق الحرارة فيها وتحلل النويدات المشعة قصيرة العمر. في اليوم الأول بعد تفريغه من المفاعل ، يحتوي 1 كجم من الوقود النووي المستهلك من محطة للطاقة النووية على ما يتراوح بين 26000 إلى 180.000 Ci من النشاط الإشعاعي. بعد عام ، انخفض نشاط 1 كجم من SNF إلى 1000 Ci ، بعد 30 عامًا إلى 0.26 ألف Ci. بعد عام من الاستخراج ، نتيجة لاضمحلال النويدات المشعة قصيرة العمر ، ينخفض ​​نشاط SNF بمقدار 11-12 مرة ، وبعد 30 عامًا - بمقدار 140 - 220 مرة ، ثم يتناقص ببطء على مدى مئات السنين 9 ( 146).

إذا تم تحميل اليورانيوم الطبيعي في البداية في المفاعل ، فإن 0.2 - 0.3٪ 235U يبقى في الوقود المستهلك. إن إعادة تخصيب هذا اليورانيوم ليس مجديًا اقتصاديًا ، لذلك يبقى في شكل ما يسمى نفايات اليورانيوم. يمكن استخدام نفايات اليورانيوم لاحقًا كمادة خصبة في مفاعلات النيوترونات السريعة. عند استخدام اليورانيوم منخفض التخصيب لتحميل المفاعلات النووية ، يحتوي SNF على 1٪ 235U. يمكن إعادة تخصيب هذا اليورانيوم إلى محتواه الأصلي في الوقود النووي وإعادته إلى دورة الوقود النووي. يمكن استعادة فعالية الوقود النووي بإضافة نويدات انشطارية أخرى إليه - 239Pu أو 233U ، أي وقود نووي ثانوي. إذا تمت إضافة 239Pu إلى اليورانيوم المستنفد بكمية تعادل تخصيب وقود 235U ، فإن دورة وقود اليورانيوم والبلوتونيوم تتحقق. يستخدم وقود اليورانيوم والبلوتونيوم المختلط في كل من المفاعلات الحرارية والنيوترونية السريعة. يوفر وقود اليورانيوم والبلوتونيوم أقصى استخدام ممكن لموارد اليورانيوم والتكاثر الموسع للمواد الانشطارية. بالنسبة لتقنية تجديد الوقود النووي ، فإن خصائص الوقود المفرغ من المفاعل مهمة للغاية: التركيب الكيميائي والكيميائي الإشعاعي ، محتوى المواد الانشطارية ، مستوى النشاط. يتم تحديد خصائص الوقود النووي من خلال قوة المفاعل ، واحتراق الوقود في المفاعل ، ومدة الحملة ، ونسبة تكاثر المواد الانشطارية الثانوية ، ووقت الاحتفاظ بالوقود بعد تفريغه من المفاعل ، و نوع المفاعل.

يتم نقل الوقود النووي المستهلك الذي تم تفريغه من المفاعلات لإعادة المعالجة فقط بعد تعرض معين. هذا يرجع إلى حقيقة أنه من بين نواتج الانشطار يوجد عدد كبير من النويدات المشعة قصيرة العمر ، والتي تحدد نسبة كبيرة من نشاط الوقود الذي تم تفريغه من المفاعل. لذلك ، يتم الاحتفاظ بالوقود الذي تم تفريغه حديثًا في مرافق تخزين خاصة لفترة كافية لتحلل الكمية الرئيسية من النويدات المشعة قصيرة العمر. هذا يسهل بشكل كبير تنظيم الحماية البيولوجية ، ويقلل من تأثير الإشعاع على المواد الكيميائية والمذيبات أثناء معالجة الوقود النووي المعالج ، ويقلل من مجموعة العناصر التي يجب تنقية المنتجات الرئيسية منها. لذلك ، بعد سنتين إلى ثلاث سنوات من التعرض ، يتم تحديد نشاط الوقود المشع بواسطة نواتج انشطارية طويلة العمر: Zr و Nb و Sr و Ce وعناصر أرضية نادرة أخرى وعناصر Ru و α النشطة عبر اليورانيوم. 96٪ من SNF عبارة عن يورانيوم -235 ويورانيوم -238 ، 1٪ بلوتونيوم ، 2-3٪ شظايا انشطارية مشعة.

مدة احتجاز SNF هي 3 سنوات لمفاعلات الماء الخفيف ، و 150 يومًا لمفاعلات النيوترونات السريعة (155).

إجمالي نشاط منتجات الانشطار الموجودة في 1 طن من VVER-1000 SNF بعد ثلاث سنوات من التخزين في حوض وقود مستهلك (SP) هو 790،000 Ci.

عندما يتم تخزين SNF في منشأة التخزين في الموقع ، ينخفض ​​نشاطها بشكل رتيب (بحوالي ترتيب من حيث الحجم في 10 سنوات). عندما ينخفض ​​النشاط إلى المعايير التي تحدد سلامة النقل SNF على طول سكة حديدية، يتم استرجاعها من مرافق التخزين ونقلها إما إلى التخزين طويل الأجل أو إلى مصنع معالجة الوقود. في مصنع المعالجة ، يتم إعادة تحميل مجموعات قضبان الوقود من الحاويات بمساعدة آليات التحميل والتفريغ إلى مجمع تخزين المخزن المؤقت بالمصنع. هنا ، يتم تخزين التجميعات حتى يتم إرسالها للمعالجة. بعد الاحتفاظ بالمسبح للفترة المحددة في هذا المصنع ، يتم تفريغ مجموعات الوقود من التخزين وإرسالها إلى قسم تحضير الوقود لاستخراجها لعمليات فتح قضبان الوقود المستهلك.

تتم إعادة معالجة الوقود النووي المشع لاستخراج النويدات المشعة الانشطارية منه (أساسًا 233U و 235U و 239Pu) ، وتنقية اليورانيوم من الشوائب التي تمتص النيوترونات ، وعزل النبتونيوم وبعض عناصر ما وراء اليورانيوم الأخرى ، والحصول على نظائر صناعية أو علمية أو طبية المقاصد. في إطار معالجة الوقود النووي ، يُفهم معالجة قضبان الوقود أو المفاعلات العلمية أو مفاعلات النقل ، فضلاً عن معالجة بطانيات المفاعلات المولدة. إعادة المعالجة الكيميائية الإشعاعية للوقود النووي المستهلك هي المرحلة الرئيسية للنسخة المغلقة من دورة الوقود النووي ، ومرحلة إلزامية في إنتاج البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة (الشكل 35).

تتم إعادة معالجة المواد الانشطارية المشععة بالنيوترونات في وقود مفاعل نووي لحل مشكلات مثل

الحصول على اليورانيوم والبلوتونيوم لإنتاج وقود جديد ؛

الحصول على المواد الانشطارية (اليورانيوم والبلوتونيوم) لإنتاج الأسلحة النووية ؛

الحصول على مجموعة متنوعة من النظائر المشعة المستخدمة في الطب والصناعة والعلوم ؛

أرز. 35. بعض مراحل إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك في ماياك. يتم تنفيذ جميع العمليات بمساعدة المتلاعبين والغرف المحمية بزجاج من 6 طبقات من الرصاص (155).

تلقي دخل من دول أخرى إما مهتمة بالأول والثاني ، أو لا ترغب في تخزين كميات كبيرة من الوقود النووي المستهلك ؛

المحلول القضايا البيئيةالمرتبطة بالتخلص من النفايات المشعة.

في روسيا ، تتم إعادة معالجة اليورانيوم المشع من المفاعلات المولدة وعناصر الوقود لمفاعلات VVER-440 و BN وبعض المحركات البحرية ؛ لا تتم معالجة قضبان الوقود للأنواع الرئيسية لمفاعلات الطاقة VVER-1000 و RBMK (أي أنواع) ويتم تجميعها حاليًا في مرافق التخزين الخاصة.

في الوقت الحاضر ، تتزايد كمية SNF باستمرار ، وتجديدها هو المهمة الرئيسية للتكنولوجيا الكيميائية الإشعاعية لمعالجة قضبان الوقود المستهلك. أثناء إعادة المعالجة ، يتم فصل اليورانيوم والبلوتونيوم وتنظيفهما من نواتج الانشطار المشعة ، بما في ذلك النويدات الممتصة للنيوترونات (السموم النيوترونية) ، والتي ، إذا أعيد استخدام المواد الانشطارية ، يمكن أن تمنع تطور تفاعل نووي متسلسل في المفاعل.

تحتوي منتجات الانشطار الإشعاعي على عدد كبير من النويدات المشعة القيمة التي يمكن استخدامها في مجال هندسة الطاقة النووية الصغيرة الحجم (مصادر الحرارة بالنظائر المشعة لمولدات الطاقة الكهربائية الحرارية) ، وكذلك لتصنيع مصادر الإشعاع المؤين. تم العثور على تطبيقات لعناصر ما بعد اليورانيوم الناتجة عن التفاعلات الجانبية لنواة اليورانيوم مع النيوترونات. يجب أن تضمن التكنولوجيا الكيميائية الإشعاعية لإعادة معالجة SNF استخراج جميع النويدات المفيدة من الناحية العملية أو ذات الأهمية العلمية (147 43).

ترتبط عملية إعادة المعالجة الكيميائية للوقود المستهلك بحل مشكلة عزل عدد كبير من النويدات المشعة عن المحيط الحيوي نتيجة لانشطار نوى اليورانيوم. هذه المشكلة هي من أخطر وأصعب المشاكل في حلها في تطوير الطاقة النووية.

تشمل المرحلة الأولى من الإنتاج الكيميائي الإشعاعي تحضير الوقود ، أي في إطلاقه من الأجزاء الهيكلية للتجمعات وتدمير الأصداف الواقية لقضبان الوقود. ترتبط المرحلة التالية بنقل الوقود النووي إلى المرحلة التي سيتم من خلالها إجراء المعالجة الكيميائية: إلى محلول ، إلى مصهور ، إلى مرحلة غازية. غالبًا ما تتم الترجمة إلى محلول عن طريق إذابة حمض النيتريك. في هذه الحالة ، يمر اليورانيوم إلى الحالة السداسية التكافؤ ويشكل أيون اليورانيل ، UO 2 2+ ، والبلوتونيوم جزئيًا في الحالة السادسة ورباعية التكافؤ ، PuO 2 2+ و Pu 4+ ، على التوالي. يرتبط الانتقال إلى الطور الغازي بتكوين اليورانيوم المتطاير وهاليدات البلوتونيوم. بعد نقل المواد النووية ، يتم تنفيذ المرحلة المقابلة من خلال عدد من العمليات المتعلقة مباشرة بعزل وتنقية المكونات القيمة وإصدار كل منها في شكل منتج تجاري (الشكل 36).

الشكل 36. المخطط العام لتدوير اليورانيوم والبلوتونيوم في دورة مغلقة (156).

تتكون معالجة (إعادة معالجة) SNF في استخراج اليورانيوم والبلوتونيوم المتراكم وكسور عناصر التجزئة. في وقت الإزالة من المفاعل ، يحتوي طن واحد من SNF على 950-980 كجم من 235U و 238 U ، 5.5-9.6 كجم من Pu ، بالإضافة إلى كمية صغيرة من بواعث ألفا (النبتونيوم ، الأميريسيوم ، الكوريوم ، إلخ.) ، يمكن أن يصل النشاط إلى 26 ألف Ci لكل 1 كجم من SNF. يجب عزل هذه العناصر وتركيزها وتنقيتها وتحويلها إلى الشكل الكيميائي المطلوب في سياق دورة الوقود النووي المغلقة.

تتضمن العملية التكنولوجية لمعالجة SNF ما يلي:

التجزئة الميكانيكية (القطع) لمجموعات الوقود وعناصر الوقود من أجل فتح مادة الوقود ؛

تحلل؛

تنقية محاليل شوائب الصابورة ؛

فصل وتنقية اليورانيوم والبلوتونيوم والنويدات التجارية الأخرى في الاستخراج ؛

عزل ثاني أكسيد البلوتونيوم وثاني أكسيد النبتونيوم وسداسي هيدرات نترات اليورانيل وأكسيد اليورانيوم ؛

معالجة المحاليل المحتوية على النويدات المشعة الأخرى وعزلها.

تعتمد تقنية فصل اليورانيوم والبلوتونيوم وفصلهما وتنقيتهما من نواتج الانشطار على عملية استخلاص اليورانيوم والبلوتونيوم بفوسفات ثلاثي بوتيل. يتم تنفيذه على شفاطات مستمرة متعددة المراحل. نتيجة لذلك ، يتم تنقية اليورانيوم والبلوتونيوم من نواتج الانشطار ملايين المرات. ترتبط إعادة معالجة SNF بتكوين كمية صغيرة من النفايات المشعة الصلبة والغازية مع نشاط يبلغ حوالي 0.22 Ci / year (أقصى إطلاق مسموح به يبلغ 0.9 Ci / سنة) وكمية كبيرة من النفايات المشعة السائلة.

جميع المواد الإنشائية لـ TVELs مقاومة للمواد الكيميائية ، وحلها مشكلة خطيرة. بالإضافة إلى المواد الانشطارية ، تحتوي عناصر الوقود على مراكم وطبقات مختلفة تتكون من الفولاذ المقاوم للصدأ والزركونيوم والموليبدينوم والسيليكون والجرافيت والكروم وما إلى ذلك. عند إذابة الوقود النووي ، لا تذوب هذه المواد في حمض النيتريك وتنتج كمية كبيرة من المعلقات والغرويات في المحلول الناتج.

استلزمت الميزات المدرجة لقضبان الوقود تطوير طرق جديدة لفتح أو إذابة الكسوة ، وكذلك توضيح حلول الوقود النووي قبل معالجة الاستخراج.

يختلف احتراق الوقود من مفاعلات إنتاج البلوتونيوم اختلافًا كبيرًا عن احتراق الوقود من مفاعلات الطاقة. لذلك ، يتم إرسال المواد التي تحتوي على نسبة أعلى بكثير من عناصر التجزئة المشعة والبلوتونيوم لكل 1 طن من اليورانيوم لإعادة المعالجة. وهذا يؤدي إلى زيادة متطلبات عمليات تنقية المنتجات الناتجة وضمان السلامة النووية في عملية إعادة المعالجة. تنشأ الصعوبات بسبب الحاجة إلى معالجة والتخلص من كمية كبيرة من النفايات السائلة عالية المستوى.

بعد ذلك ، يتم عزل وفصل وتنقية اليورانيوم والبلوتونيوم والنبتونيوم في ثلاث دورات استخراج. في الدورة الأولى ، يتم إجراء تنقية مشتركة لليورانيوم والبلوتونيوم من الكتلة الرئيسية لنواتج الانشطار ، ثم يتم فصل اليورانيوم والبلوتونيوم. في الدورتين الثانية والثالثة ، يخضع اليورانيوم والبلوتونيوم لمزيد من التنقية والتركيز المنفصلين. يتم وضع المنتجات الناتجة - نترات اليورانيل ونترات البلوتونيوم - في خزانات عازلة قبل نقلها إلى مصانع التحويل. يضاف حمض الأكساليك إلى محلول نترات البلوتونيوم ، ويتم ترشيح معلق الأكسالات الناتج ، ويتم تحميص المادة المترسبة.

يُنخل أكسيد البلوتونيوم المسحوق من خلال منخل ويوضع في حاويات. في هذا الشكل ، يتم تخزين البلوتونيوم قبل دخوله المصنع لتصنيع عناصر وقود جديدة.

يعد فصل مادة تكسية عنصر الوقود عن تكسية الوقود أحد أصعب المهام في عملية تجديد الوقود النووي. يمكن تقسيم الطرق الحالية إلى مجموعتين: طرق الفتح مع فصل الكسوة والمواد الأساسية لقضبان الوقود وطرق الفتح دون فصل مواد التكسية عن المادة الأساسية. تنص المجموعة الأولى على إزالة كسوة عنصر الوقود وإزالة المواد الإنشائية حتى يتم إذابة الوقود النووي. تتمثل الطرق الكيميائية المائية في إذابة مواد الغلاف في مذيبات لا تؤثر على المواد الأساسية.

يعد استخدام هذه الطرق نموذجيًا لمعالجة قضبان الوقود من اليورانيوم المعدني في أغلفة مصنوعة من الألومنيوم أو المغنيسيوم وسبائكه. يذوب الألمنيوم بسهولة في هيدروكسيد الصوديوم أو حمض النيتريك ، والمغنيسيوم في محاليل حامض الكبريتيك المخفف عند تسخينه. بعد إذابة الغلاف ، يذوب اللب في حمض النيتريك.

ومع ذلك ، تحتوي عناصر الوقود في مفاعلات الطاقة الحديثة على أغلفة مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل وقابلة للذوبان بشكل ضئيل: الزركونيوم ، وسبائك الزركونيوم مع القصدير (الزركل) أو النيوبيوم ، والفولاذ المقاوم للصدأ. التحلل الانتقائي لهذه المواد ممكن فقط في البيئات شديدة العدوانية. يذوب الزركونيوم في حمض الهيدروفلوريك ، في مخاليطه مع أحماض الأكساليك أو النيتريك ، أو في محلول NH4F. غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ - في الغليان 4-6 MH 2 SO 4. العيب الرئيسي للطريقة الكيميائية لإزالة القشرة هو تكوين كمية كبيرة من النفايات المشعة السائلة عالية الملوحة.

من أجل تقليل كمية النفايات الناتجة عن تدمير القذائف والحصول على هذه النفايات على الفور في حالة صلبة ، أكثر ملاءمة للتخزين طويل الأجل ، عمليات تدمير القذائف تحت تأثير الكواشف غير المائية في درجات حرارة مرتفعة ( الأساليب الكيميائية البيروكيميائية) قيد التطوير. تتم إزالة قشرة الزركونيوم باستخدام كلوريد الهيدروجين اللامائي في طبقة مميعة من Al 2 O 3 عند 350-800 درجة مئوية. يتم تحويل الزركونيوم إلى ZrC l4 المتطاير وفصله عن المادة الأساسية عن طريق التسامي ، ثم يتحلل بالماء ، مكونًا ثاني أكسيد الزركونيوم الصلب . تعتمد طرق استخلاص المعادن من المعدن على الذوبان المباشر للقذائف أو انحلالها في ذوبان معادن أخرى. تستفيد هذه الطرق من الاختلاف في درجات حرارة الانصهار للغلاف والمواد الأساسية ، أو الاختلاف في قابليتها للذوبان في المعادن أو الأملاح المنصهرة الأخرى.

تشمل الطرق الميكانيكية لإزالة القشرة عدة مراحل. أولاً ، يتم قطع الأجزاء النهائية لتجميع الوقود وتفكيكها في حزم من عناصر الوقود وفي عناصر وقود منفصلة. ثم تتم إزالة القذائف ميكانيكيًا بشكل منفصل عن كل عنصر وقود.

يمكن فتح قضبان الوقود دون فصل مواد التكسية عن المواد الأساسية.

عند تنفيذ الطرق الكيميائية المائية ، يتم إذابة الغلاف واللب في نفس المذيب للحصول على محلول مشترك. يُنصح بالذوبان المشترك عند معالجة الوقود الذي يحتوي على نسبة عالية من المكونات القيمة (235U و Pu) أو عند المعالجة في نفس المصنع أنواع مختلفة TVELs تختلف في الحجم والتكوين. في حالة الطرق الكيميائية الحرارية ، تتم معالجة عناصر الوقود بكواشف غازية لا تدمر الكسوة فحسب ، بل تدمر اللب أيضًا.

تبين أن البديل الناجح لطرق الفتح مع الإزالة المتزامنة للقذيفة وطرق التدمير المشترك للقشرة والنوى هي طريقة "الترشيح بالقطع". هذه الطريقة مناسبة لمعالجة قضبان الوقود في كسوة غير قابلة للذوبان في حمض النيتريك. يتم قطع مجموعات قضبان الوقود إلى قطع صغيرة ، ويصبح قلب قضيب الوقود المكتشف متاحًا لتأثير الكواشف الكيميائية ويذوب في حمض النيتريك. يتم غسل الأصداف غير الذائبة من بقايا المحلول المحتفظ بها فيها وإزالتها على شكل خردة. قطع قضبان الوقود لها مزايا معينة. النفايات الناتجة - بقايا القذائف - في حالة صلبة ، أي لا يوجد تكوين للنفايات المشعة السائلة ، كما في حالة الذوبان الكيميائي للقشرة ؛ لا توجد خسارة كبيرة في المكونات القيمة ، كما في حالة الإزالة الميكانيكية للقذائف ، حيث يمكن غسل أجزاء القذائف بدرجة عالية من الاكتمال ؛ تم تبسيط تصميم آلات القطع مقارنة بتصميم آلات الإزالة الميكانيكية للأغلفة. يتمثل عيب طريقة الترشيح بالقطع في تعقيد المعدات المستخدمة في قطع قضبان الوقود والحاجة إلى صيانتها عن بُعد. حاليًا ، يتم استكشاف إمكانية استبدال طرق القطع الميكانيكية بطرق التحليل الكهربائي والليزر.

تتراكم قضبان الوقود المستهلك لمفاعلات الطاقة ذات الاحتراق العالي والمتوسط ​​كمية كبيرة من المنتجات المشعة الغازية التي تشكل خطرًا بيولوجيًا خطيرًا: التريتيوم واليود والكريبتون. في عملية إذابة الوقود النووي ، يتم إطلاقها بشكل أساسي وتركها مع تيارات الغاز ، ولكنها تظل جزئيًا في المحلول ، ثم يتم توزيعها في عدد كبير من المنتجات على طول سلسلة إعادة المعالجة بأكملها. يعتبر التريتيوم خطيرًا بشكل خاص ، حيث يشكل ماء HTO ثلاثي ، والذي يصعب فصله بعد ذلك الماء العادي H2O. لذلك ، في مرحلة تحضير الوقود للذوبان ، يتم إدخال عمليات إضافية لتحرير الوقود من الجزء الأكبر من الغازات المشعة ، وتركيزها في أحجام صغيرة من منتجات النفايات. تخضع أجزاء من وقود الأكسيد للمعالجة المؤكسدة بالأكسجين عند درجة حرارة 450-470 درجة مئوية.عند إعادة ترتيب هيكل شبكة الوقود بسبب انتقال UO 2 -U 3 O 8 ، يتم إطلاق نواتج الانشطار الغازي - التريتيوم واليود والغازات النبيلة. يؤدي تفكك مادة الوقود أثناء إطلاق المنتجات الغازية ، وكذلك أثناء انتقال ثاني أكسيد اليورانيوم إلى أكسيد النيتروز ، إلى تسريع انحلال المواد في حمض النيتريك لاحقًا.

يعتمد اختيار طريقة تحويل الوقود النووي إلى محلول على الشكل الكيميائي للوقود ، وطريقة التحضير الأولي للوقود ، والحاجة إلى ضمان أداء معين. يذوب معدن اليورانيوم في 8-11M HNO 3 ، وثاني أكسيد اليورانيوم - في 6-8M HNO3 عند درجة حرارة 80-100 درجة مئوية.

يؤدي تدمير تركيبة الوقود عند الذوبان إلى إطلاق جميع نواتج الانشطار الإشعاعي. في هذه الحالة ، تدخل منتجات الانشطار الغازي إلى نظام تصريف غاز العادم. يتم تنظيف الغازات العادمة قبل إطلاقها في الغلاف الجوي.

عزل وتنقية المنتجات المستهدفة

يخضع اليورانيوم والبلوتونيوم ، المفصولان بعد دورة الاستخراج الأولى ، لمزيد من التنقية من نواتج الانشطار والنبتونيوم ومن بعضهما البعض إلى مستوى يفي بمواصفات NFC ثم يتم تحويلهما إلى شكل سلعة.

يتم تحقيق أفضل النتائج لمزيد من تنقية اليورانيوم من خلال الجمع بين طرق مختلفة ، مثل الاستخراج والتبادل الأيوني. ومع ذلك ، على المستوى الصناعي ، من الأسهل من الناحية الفنية استخدام تكرار دورات الاستخراج مع نفس المذيب - فوسفات ثلاثي بوتيل.

يتم تحديد عدد دورات الاستخراج وعمق تنقية اليورانيوم حسب نوع واحتراق الوقود النووي المزود لإعادة المعالجة ومهمة فصل النبتونيوم. للوفاء بالمواصفات الخاصة بمحتوى بواعث الشوائب في اليورانيوم ، يجب أن يكون عامل التنقية الكلي من النبتونيوم ≥500. يعاد استخلاص اليورانيوم بعد تنقية الامتصاص إلى محلول مائي ، والذي يتم تحليله من أجل النقاء ومحتوى اليورانيوم ودرجة التخصيب من حيث 235U.

تهدف المرحلة الأخيرة من تكرير اليورانيوم إلى تحويله إلى أكاسيد اليورانيوم - إما عن طريق الترسيب على شكل بيروكسيد اليورانيل ، أو أكسالات اليورانيل ، أو كربونات يورانيل الأمونيوم أو يورانات الأمونيوم مع تكليسها اللاحق ، أو عن طريق التحلل الحراري المباشر لنترات اليورانيل سداسي هيدرات.

يخضع البلوتونيوم بعد فصله عن الكتلة الرئيسية لليورانيوم لمزيد من التنقية من نواتج الانشطار واليورانيوم والأكتينيدات الأخرى إلى خلفيته الخاصة من حيث نشاط بيتا وبيتا. كمنتج نهائي ، تسعى النباتات للحصول على ثاني أكسيد البلوتونيوم ، وبعد ذلك ، بالاقتران مع المعالجة الكيميائية ، لإنتاج قضبان الوقود ، مما يجعل من الممكن تجنب نقل البلوتونيوم الباهظ ، الأمر الذي يتطلب احتياطات خاصة ، خاصة عند نقل محاليل نترات البلوتونيوم. تتطلب جميع مراحل العملية التكنولوجية لتنقية وتركيز البلوتونيوم الموثوقية الخاصة لأنظمة الأمان النووي ، فضلاً عن حماية الأفراد ومنع احتمال التلوث البيئي بسبب سمية البلوتونيوم وارتفاع مستوى α- إشعاع. عند تطوير المعدات ، تؤخذ في الاعتبار جميع العوامل التي يمكن أن تسبب حدوث الحرجية: كتلة المادة الانشطارية ، والتجانس ، والهندسة ، وانعكاس النيوترونات ، والاعتدال وامتصاص النيوترونات ، وكذلك تركيز المواد الانشطارية في هذه العملية ، الخ. الحد الأدنى للكتلة الحرجة لمحلول مائي من نترات البلوتونيوم هو 510 جم (إذا كان هناك عاكس مائي). يتم ضمان السلامة النووية في إجراء العمليات في فرع البلوتونيوم من خلال الهندسة الخاصة للأجهزة (قطرها وحجمها) وعن طريق الحد من تركيز البلوتونيوم في المحلول ، والذي تتم مراقبته باستمرار في نقاط معينة في العملية المستمرة.

تعتمد تقنية التنقية النهائية وتركيز البلوتونيوم على دورات متتالية من الاستخراج أو التبادل الأيوني وعملية تكرير إضافية لترسيب البلوتونيوم متبوعًا بتحويله الحراري إلى ثاني أكسيد.

يدخل ثاني أكسيد البلوتونيوم إلى محطة التكييف ، حيث يتم تكليسها وسحقها وغربلتها وتجميعها وتعبئتها.

بالنسبة لتصنيع وقود اليورانيوم والبلوتونيوم المختلط ، فإن طريقة الترسيب الكيميائي المشترك لليورانيوم والبلوتونيوم مناسبة ، مما يجعل من الممكن تحقيق التجانس الكامل للوقود. لا تتطلب مثل هذه العملية فصل اليورانيوم والبلوتونيوم أثناء إعادة معالجة الوقود المستهلك. في هذه الحالة ، يتم الحصول على المحاليل المختلطة عن طريق الفصل الجزئي لليورانيوم والبلوتونيوم عن طريق الاستخراج الخلفي للإزاحة. بهذه الطريقة ، يمكن الحصول على (U ، Pu) O2 للمفاعلات الحرارية للمياه الخفيفة التي تحتوي على PuO2 بنسبة 3٪ ، وكذلك لمفاعلات النيوترونات السريعة التي تحتوي على PuO2 بنسبة 20٪.

إن النقاش حول جدوى تجديد الوقود المستهلك ليس فقط علميًا وتقنيًا واقتصاديًا ، ولكن أيضًا سياسيًا بطبيعته ، نظرًا لأن نشر إنشاء محطات التجديد يشكل تهديدًا محتملاً للانتشار أسلحة نووية. المشكلة المركزية هي ضمان السلامة الكاملة للإنتاج ، أي توفير ضمانات للاستخدام الخاضع للرقابة للبلوتونيوم والسلامة البيئية. لذلك ، يتم الآن إنشاء أنظمة فعالة لرصد العملية التكنولوجية للمعالجة الكيميائية للوقود النووي ، والتي توفر إمكانية تحديد كمية المواد الانشطارية في أي مرحلة من مراحل العملية. تُستخدم أيضًا مقترحات ما يسمى بالعمليات التكنولوجية البديلة ، مثل عملية CIVEX ، التي لا يتم فيها فصل البلوتونيوم تمامًا عن اليورانيوم ومنتجات الانشطار في أي مرحلة من مراحل العملية ، لضمان عدم انتشار الأسلحة النووية ، مما يعقد بشكل كبير إمكانية استخدامه في العبوات الناسفة.

Civex - استنساخ الوقود النووي دون فصل البلوتونيوم.

لتحسين الملاءمة البيئية لإعادة معالجة SNF ، يجري تطوير عمليات تكنولوجية غير مائية ، والتي تستند إلى الاختلافات في تقلب مكونات النظام المعاد معالجته. تتمثل مزايا العمليات غير المائية في انضغاطها ، وعدم وجود تخفيف قوي وتشكيل كميات كبيرة من النفايات المشعة السائلة ، وتأثير أقل لعمليات التحلل الإشعاعي. النفايات الناتجة في المرحلة الصلبة وتشغل حجمًا أصغر بكثير.

حاليًا ، يتم العمل على متغير من تنظيم محطة للطاقة النووية ، حيث لا يتم بناء نفس الوحدات في المصنع (على سبيل المثال ، ثلاث وحدات من نفس النوع على النيوترونات الحرارية) ، ولكن أنواع مختلفة (على سبيل المثال ، مفاعلان حراريان وواحد سريع). أولاً ، يتم حرق الوقود المخصب في 235U في مفاعل حراري (مع تكوين البلوتونيوم) ، ثم يتم نقل وقود OTN إلى مفاعل سريع ، حيث تتم معالجة 238U بسبب البلوتونيوم الناتج. بعد انتهاء دورة الاستخدام ، يتم تغذية SNF إلى مصنع الكيمياء الإشعاعية ، والذي يقع مباشرة على أراضي محطة الطاقة النووية. لا يقوم المصنع بإعادة المعالجة الكاملة للوقود - فهو يقتصر على فصل اليورانيوم والبلوتونيوم عن الوقود النووي المستهلك (عن طريق تقطير فلوريد سداسي فلوريد هذه العناصر). يستخدم اليورانيوم والبلوتونيوم المفصولان لتصنيع وقود مختلط جديد ، ويذهب الجزء المتبقي من SNF إما إلى مصنع لفصل النويدات المشعة المفيدة أو التخلص منها.

لقد أدى تطوير الطاقة النووية إلى العديد من الكوارث والخسائر البشرية التي ما زلنا لا نستطيع تقييم آفاق تطوير الصناعة النووية ، ووضع فوائدها الاقتصادية الواضحة على جانب واحد من الحجم ، ولا يقل خطرًا واضحًا على الجانب الآخر. على الرغم من أن الخبراء ، المقتنعين بأنه لا يوجد بديل للطاقة النووية ، يحاولون بذل قصارى جهدهم لتقليل هذا الخطر. اليوم ، هناك 440 وحدة تعمل في محطات الطاقة النووية في العالم ، ومعظم الدول لن تقلل من برامجها النووية. ومع ذلك ، لا ينبغي لأحد أن ينسى أنه بالإضافة إلى الكهرباء الضرورية جدًا للبشرية ، فإن محطات الطاقة النووية تنتج أيضًا نفايات نووية مشعة تعد معالجتها والتخلص منها إحدى المشكلات الرئيسية التي تؤثر ليس فقط على ممثلي الصناعة النووية ، ولكن أيضًا على خبراء البيئة ، السياسيين وعلى العموم وكل واحد منا. ولكي نفهم هذه المشكلة جزئيًا على الأقل ، لجأنا إلى رأيين موثوقين ، لكنهما قطبيان. الأول ينتمي إلى رئيس المركز العلمي الروسي "معهد كورشاتوف" الأكاديمي يفغيني بافلوفيتش فيليكوف ، والثاني ينتمي إلى العضو المراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم ، نائب رئيس الاتحاد الجغرافي الدولي
نيكيتا فيدوروفيتش جلازوفسكي ودكتوراه في الجغرافيا ، باحث رئيسي في معهد الجغرافيا التابع لأكاديمية العلوم الروسية نيكولاي نيكولاييفيتش كليويف.

ما هو الوقود النووي المستهلك؟

باختصار ، هذا هو اليورانيوم الذي عمل في مفاعل نووي ويحتوي على نواتج انشطارية مشعة. لذلك ، يطلق عليه أيضًا الوقود النووي المشع أو المحترق. بالمعنى المقبول عمومًا ، الوقود هو ما يحرق ، أي الحطب والفحم والنفط والغاز. الاحتراق هو تفاعل كيميائي لتوليفة مادة مع عامل مؤكسد (في الأمثلة المعطاة مركبات هيدروكربونية مع أكسجين) ، مع إطلاق حرارة مكثفة. هو الاحتراق الذي يستخدم في التكنولوجيا لإنتاج الحرارة في الأفران والأفران وغرف احتراق المحرك. تعتمد الحضارة الحديثة أساسًا على طاقة "النار" هذه. الوقود النووي "يحترق" بشكل مختلف تمامًا. يطلق اليورانيوم حرارة ليس نتيجة لانشطار مادة كيميائية ، ولكن نتيجة تفاعل فيزيائي ، لا يتطلب مساره أكسجين أو أي عامل مؤكسد آخر. مع كل فعل انشطار لنواة ثقيلة من اليورانيوم -235 ، يبدأ بامتصاص نيوترون بطيء ، 2 ، وأحيانًا 3 ، تتشكل نوى أخف وعدة نيوترونات سريعة. كونها موجبة الشحنة ، تنتشر هذه النوى بسرعات كبيرة جوانب مختلفةوعند اصطدامها بالذرات المحيطة بها ، فإنها تنقل طاقتها الحركية إليها ، أي أنها تسخن المادة. هناك نوعان من الوقود النووي المستهلك (SNF). الأول عبارة عن مزيج طبيعي من نظائر اليورانيوم التي تم تعريضها للإشعاع لفترة طويلة في مفاعل صناعي من أجل تكديس البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة. والثاني هو تجميعات وقود مفاعلات الطاقة التي تحتوي على قضبان وقود (عناصر وقود) مصنوعة من اليورانيوم المخصب ، وقد وصل احتراقها إلى الحد التكنولوجي بسبب تراكم نواتج الانشطار.

يحتوي SNF دائمًا على ثلاثة مكونات:
. اليورانيوم غير المحترق
. نواتج انشطار اليورانيوم
. عناصر عبر اليورانيوم

يُطلق على الوقود النووي المستهلك أو المُعرَّض للإشعاع عادةً اليورانيوم الذي كان موجودًا في مفاعل نووي وخضع لتفاعل انشطار. في الواقع ، يحتوي الوقود النووي المستهلك على مجموعة متنوعة من نواتج الانشطار ، بالإضافة إلى كمية كبيرة من اليورانيوم غير المحترق. تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في إدارة SNF في أنها مزيج من مواد مختلفة ، يمكن أن يظل بعضها مفيدًا ، وبعضها لم يعد مناسبًا للاستخدام. هنا ، ينشأ مجال واسع إلى حد ما للمناقشة - هل يمكن اعتبار SNF نفايات مشعة (RW) أم لا؟

كيف يختلف SNF عن الوقود النووي "الطازج"؟

"طازج" يشير إلى الوقود النووي قبل تحميله في المفاعل ، ويستهلك نفس الوقود ، ولكن بعد التشعيع. الفرق الرئيسي بين SNF والوقود "الطازج" هو النشاط الإشعاعي الهائل بسبب نواتج الانشطار المتراكمة. النشاط الإشعاعي المنخفض للغاية هو سمة من سمات الوقود النووي "الطازج". ضعيف لدرجة أنه في صناعة كتل من اليورانيوم الطبيعي المصبوب ليست هناك حاجة لاستخدام الحماية من الإشعاع للأفراد. هنا في معهد كورتشاتوف ، يُسمح للزوار الذين يزورون أول مفاعل تجريبي F-1 في أوروبا وآسيا (والذي ، بالمناسبة ، يعمل بنجاح منذ عام 1946) ، بحمل إحدى هذه الكتل في أيديهم دون خوف من أي تعرض للإشعاع. صحيح أنهم يحذرون: "احذر!" لكن وراء هذا التحذير ، بدلًا من كلمة "إشعاع"! يجب أن يكون "لا تسقط!" بكثافة تبلغ حوالي 18 جم / سم 3 ، تكون الكتلة الصغيرة التي تناسب راحة يدك ضخمة بشكل غير متوقع (يبلغ وزنها ، بقطر 35 مم وارتفاع 100 مم ، 1.7 كجم). لكن SNF ، على العكس من ذلك ، هو أحد أكثر الأشياء خطورة للإشعاع في دورة الوقود النووي. حتى الإقامة قصيرة المدى لشخص بالقرب من SNF يتم تفريغها من مفاعل نووي تكون مصحوبة حتما بجرعات إشعاعية عالية جدا. لذلك ، لا يتم تنفيذ أي عمليات باستخدام SNF إلا عن بُعد ، باستخدام حماية درع قوية ضد اختراق الإشعاع المؤين.

هناك اختلافات كثيرة بين الوقود النووي "الطازج" والمستنفد. لكن في سياق الموضوع قيد المناقشة ، يبدو أن الشيء الرئيسي هو أن الوقود الذي لم يكن موجودًا في المفاعل ، بالطبع ، له نشاط إشعاعي ، لكن مستواه منخفض نسبيًا. إن خطره على البيئة وصحة الإنسان ضئيل بشكل لا يضاهى مقارنة بالوقود النووي المستهلك ، حيث يكون نشاطه الإشعاعي هائلاً ويمكن أن يتسبب في أضرار بالغة الخطورة بالطبيعة ، كما أنه يشكل تهديداً مباشراً لصحة الإنسان وحياته.

يجب التأكيد هنا على أنه عند التعامل مع SNF فإننا نتعامل مع مادة خطيرة للغاية ، وأي طارئ أو انتهاك للتكنولوجيا أثناء معالجتها سيؤدي حتما إلى عواقب وخيمة. لذلك ، عند اتخاذ قرار بشأن استصواب استيراد SNF من الخارج وتقييم الفوائد المالية من هذا المشروع ، سيكون من الصحيح مراعاة ، من بين أمور أخرى ، الخسائر الاقتصادية المحتملة في حالة حدوث أي طارئ.

هناك جانب واحد غير متوقع للغاية في المشكلة قيد المناقشة ، والذي لا يولى له سوى القليل من الاهتمام. هذا هو ظهور نظائر جديدة غير موجودة في الطبيعة على الإطلاق. يوجد اليورانيوم "الطازج" ، الذي لم يكن موجودًا في المفاعل ، في القشرة الأرضية. تمت دراسة تفاعل المحيط الحيوي لزيادة أو نقصان كميته بشكل عام. ولكن بعد كل شيء ، أثناء حدوث الاندماج النووي في المفاعل ، تظهر عناصر عبر اليورانيوم والنظائر الاصطناعية للمواد العادية - وهذا ، في رأيي ، هو واحد من أكثر مشاكل كبيرةالطاقة النووية ، وليس فقط. قبل الإنسانية الحديثة ، ظهرت مسألة تلوث المحيط الحيوي بتلك العناصر والمركبات الكيميائية التي لم تكن موجودة فيه من قبل في نمو كامل. اسمحوا لي أن أشرح فكرتي: في وقت سابق ، كان الملح نثر في شوارع المدن لمكافحة الجليد. وبسبب هذا ، مات الغطاء النباتي ، ولكن لم يكن هناك تلوث معين للمحيط الحيوي ككل ، لأن كل من الصوديوم والكلور (اللذين يشكلان ملح الطعام) هما أحد أكثر العناصر شيوعًا في قشرة الأرض. بعض عمليات إعادة توزيع هذه المواد ، بشكل عام ، ليست مأساوية ، على الرغم من أنها يمكن أن تسبب عواقب سلبية للغاية لهذه الحديقة العامة بالذات. إنها مسألة مختلفة تمامًا عندما تبدأ العناصر والمواد الكيميائية الجديدة تمامًا الموجودة في الطبيعة بكميات صغيرة جدًا في التراكم. ما سيحدث في هذه الحالة ، لا أحد يعرف ببساطة ، لأننا ما زلنا نفتقر إلى الخبرة ذات الصلة. يبدو لي أن مشكلة النظائر والمركبات الكيميائية الجديدة ربما تكون أكثر خطورة من مشكلة التلوث الإشعاعي ، والتي زادت معرفتنا عنها بشكل كبير في الآونة الأخيرة. في الوقت نفسه ، يعد إجراء اختبار على مرحلتين على الأقل لمادة معينة أمرًا مكلفًا للغاية ، ولهذا السبب لا يتم تقييم جزء كبير من المركبات الناشئة حديثًا على الإطلاق من وجهة نظر بيئية.

كيف يختلف SNF عن النفايات المشعة (RW)؟

بادئ ذي بدء ، حقيقة أن SNF هو منتج قيم يحتوي على مكونين مفيدين - عنصر اليورانيوم غير المحترق وعناصر عبر اليورانيوم. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي منتجات الانشطار النووي على النويدات المشعة (النظائر المشعة) ، والتي يمكن استخدامها بنجاح في الصناعة والطب وكذلك في البحث العلمي. بعد فصل مكونين مفيدين على الأقل ، اليورانيوم غير المحترق وعناصر ما بعد اليورانيوم ، بما في ذلك البلوتونيوم ، عن الوقود النووي المستهلك ، وهو خليط غير منفصل من المنتجات المفيدة وغير الضرورية ، تتحول البقايا إلى نوع خاص من النفايات المشعة - نفايات ذات نشاط محدد عالي.

يقترح الخبراء النوويون في مفهوم "الوقود النووي المستهلك" عدم الخلط بينه وبين مفهوم "النفايات المشعة". من حيث المبدأ ، أسباب ذلك
يوجد فصل يحتوي SNF على عناصر مختلفة يمكن إعادة استخدامها ، بما في ذلك لإنتاج الطاقة. من ناحية أخرى ، فإن النفايات شيء لا يمكن استخدامه. ومع ذلك يجب القول أن هناك خط رفيع للغاية بين هذه المفاهيم. هناك تعبير مفاده أن الهدر هو نفس الموارد الطبيعية ، فقط في المكان الخطأ ، في الوقت الخطأ وبكمية خاطئة. إن مفهوم "النفايات" في حد ذاته نسبي للغاية ويعتمد على العديد من الظروف. لذلك ، بغض النظر عن عدد المكونات المفيدة التي تحتوي عليها النفايات ، إذا كانت تكاليف استخراجها عالية جدًا ، فستظل النفايات نفايات.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب القول إن بعض المفاعلات ، في الواقع ، تعمل لإنتاج النفايات ، على سبيل المثال ، إنتاج البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة. في مثل هذه المفاعلات ، تتشكل تلك النظائر التي يمكن استخدامها بعد ذلك في الأسلحة النووية ، وفي هذه القضيةإنتاج الطاقة هو عملية جانبية ، وأهمها إنتاج النفايات (إذا توقف إنتاج الأسلحة النووية). إذا استمر إنتاج الأسلحة النووية أو تم استخدام البلوتونيوم كوقود لمحطات الطاقة النووية ، فإن منتجات هذه المفاعلات ستتوقف تلقائيًا عن كونها مهدرة.

متى ظهرت مشكلة التعامل مع SNF؟

نشأت هذه المشكلة في النمو الكامل أثناء إنشاء الأسلحة النووية المحلية في أواخر الأربعينيات. تم حلها بنجاح نتيجة لتصميم وبناء أول مصنع إشعاعي عالي السعة (RCP) في بلدنا في جبال الأورال ، في مدينة تشيليابينسك -40 ، على القاعدة رقم 10 ، المعروفة الآن باسم مصنع ماياك . كانت المهمة الأصلية للمصنع هي الحصول على البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة ، ولكن سلسلة التفاعلات الكيميائية التي تفصل العناصر المختلفة عن بعضها البعض ، بالطبع ، مناسبة لمعالجة SNF باستخدام محطات الطاقة النووية. تعمل RCPs المحلية الأخرى وفقًا لمخطط مماثل في مصانع سيبيريا والتعدين والمواد الكيميائية في مدينتي تومسك -7 (SGChE) وكراسنويارسك -26 (دول مجلس التعاون الخليجي). تم حل نفس المشكلة عن طريق عمليات التشاور الإقليمي في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا العظمى وفرنسا والصين.

مع درجة عالية من الاحتمالية ، يمكن افتراض أن الهند وباكستان قد استخدمت محطات كيميائية إشعاعية مماثلة منخفضة الطاقة في الحصول على البلوتونيوم لشحنات نووية وطنية. في الوقت الحاضر ، تتميز RHZ الإنجليزية لشركة BNFL (Sellafield) ، الواقعة على ساحل البحر الأيرلندي الداخلي ، والفرنسية لشركة Cogema في Cape Ag ، في القناة الإنجليزية ، بالإنتاجية الكبيرة.

مع تقليص برامج الأسلحة النووية والنمو في عدد محطات الطاقة النووية ، تم إعادة توجيه المصانع الكيميائية الإشعاعية بشكل متزايد لمعالجة الوقود النووي المستهلك من مفاعلات الطاقة. على وجه الخصوص ، تمت ترقية أول RCW لدينا في Chelyabinsk-40 لهذا الغرض ومنذ ذلك الحين أعيدت تسميته RT-1. بني لينهار الاتحاد السوفياتيالمصنع الثاني "RT-2" متوقف عن العمل.

اختارت الولايات المتحدة استراتيجية تأخر (50-70 عامًا) في التخلص من الوقود النووي الذي تم تفريغه وتفريغه من 107 محطات طاقة نووية أمريكية ، والبدء في بناء منشأة تخزين فدرالية عميقة للوقود النووي المستهلك ، والتي تعتبر احتياطيًا استراتيجيًا للدولة. .

بعد وقت قصير من إنشاء الأسلحة النووية ، كانت هناك صعوبات في التخلص من المواد المشعة والوقود النووي المستهلك والنفايات المشعة. وبالتالي ، فإن المشكلة قيد المناقشة عمرها ستة عقود تقريبًا. لقد ترسخت صورة نمطية في ذهن الجمهور بأن الطاقة النووية شيء فظيع ، وبالطبع ،
ضار.

في هذا الصدد ، تبرز الفكرة التالية: بشكل عام ، تم تطوير معظم العمليات التكنولوجية دون مراعاة كيفية تأثيرها على البيئة الطبيعية. لكن في وقت إنشاء الطاقة النووية ، عندما كان هناك وعي بالتهديد الذي تشكله منشآت الصناعة النووية ، حاولوا إيلاء اهتمام كبير للقضايا الأمنية. شيء آخر هو أن اعتبارات السلامة غالبًا ما يتم التضحية بها (خاصة في السنوات الأولى للطاقة النووية) من أجل المنفعة الاقتصادية والسياسية. بالإضافة إلى ذلك ، أهم القضايا التي بدت أنها ثانوية لم يتم التفكير فيها في البداية.

كيف تتخلص من النفايات المشعة ، ماذا تفعل بالوقود النووي المستهلك ، هل من الممكن تفكيك محطات الطاقة النووية القديمة ، كيف تغلق دورة الوقود النووي؟

كل هذه الأسئلة "غير المريحة" كانت مفضلة ألا يتم ملاحظتها ، وتم تأجيل قرارها إلى وقت لاحق. أصبحت مشكلة إدارة SNF الآن حادة للغاية في كثير من النواحي على وجه التحديد لأنها كانت تتراكم منذ عقود. وعلى العموم ، فإن تقليد اتخاذ القرارات دون التفكير في الغد قد استمر حتى يومنا هذا.

لماذا لا تقوم الدول الأخرى ببناء مصانع إعادة معالجة SNF؟

إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك القادم من محطات الطاقة النووية هو المستقبل الواضح لجميع الدول التي تعمل على تطوير الطاقة النووية. مثل هذا "الإغلاق" لدورة الوقود النووي (NFC) ممكن اقتصاديًا لعدد من الأسباب. بادئ ذي بدء ، يتم تقليل الطلب على اليورانيوم الطبيعي بشكل كبير (بمقدار 1/6 جزء) ، وذلك بسبب عودة نظير اليورانيوم رقم 235 الذي لم يحترق في المفاعل ، ونتيجة لتكوين وقود نووي جديد - البلوتونيوم. كمصدر للطاقة الحرارية ، فإن 1 جرام من البلوتونيوم ، بالمناسبة ، يعادل حوالي 1 طن من النفط. يمكن استخدام SNF المعالج لإنتاج قضبان الوقود ، بما في ذلك تلك التي تعتمد على مزيج من اليورانيوم وأكاسيد البلوتونيوم (ما يسمى بوقود MOX). بالإضافة إلى الفوائد الاقتصادية ، فإن إغلاق دورة الوقود النووي يقلل من خطر الانتشار النووي بسبب "احتراق" البلوتونيوم الناتج ، والذي يجب تخزينه تحت رقابة صارمة للغاية في دورة مفتوحة. على الرغم من أن العالم قد جمع حوالي 240.000 طن من SNF ، إلا أنه تمت إعادة معالجة 85.000 طن فقط. من بين 30 دولة تطور الطاقة النووية ، قامت المملكة المتحدة وفرنسا وروسيا فقط ببناء وتشغيل RCPs لإعادة معالجة الوقود النووي المستهلك من محطات الطاقة النووية. ويرجع ذلك أيضًا إلى أسباب اقتصادية ، نظرًا لأن إنشاء مركز التحكم في الإرسال (RCC) غير ممكن اقتصاديًا إلا بسعة سنوية تبلغ 1500 طن من SNF ، والتي من الضروري تشغيل حوالي 50 محطة طاقة نووية كبيرة. لذلك ، بدأت اليابان ، التي لديها بالفعل 54 محطة طاقة نووية تولد ثلث إجمالي الكهرباء ، أيضًا في بناء RCP وتخطط لتشغيله في غضون 23 عامًا. في الوقت نفسه ، دفعت الحاجة إلى معالجة الوقود النووي المستهلك مالكي العديد من محطات الطاقة النووية للبحث عن رواد الأعمال المستعدين للقيام بهذا العمل. تم شغل المكانة الناشئة من قبل مصانع الكيمياء الإشعاعية الإنجليزية والفرنسية المذكورة بالفعل. لعدة عقود ، بموجب عقود طويلة الأجل ، كانوا يعيدون معالجة الوقود النووي المستهلك من محطات الطاقة النووية في بلجيكا وألمانيا وسويسرا واليابان ودول أخرى. شرط لا غنى عنهمثل هذه العقود إعادة جميع مكونات SNF الثلاثة المدرجة سابقًا (بما في ذلك نفايات الأنشطة المحددة العالية) إلى بلد مورد هذا الوقود. بالمناسبة ، نلاحظ أنه وفقًا للاتفاقيات الدولية التي تم إبرامها سابقًا ، أعادت روسيا أيضًا معالجة الوقود النووي المستهلك الذي جاء من محطات الطاقة النووية التي تم بناؤها وفقًا للتصاميم السوفيتية في بلغاريا والمجر وجمهورية ألمانيا الديمقراطية وفنلندا وتشيكوسلوفاكيا ومحملة بمواد نووية "جديدة". يتم توفير الوقود من الاتحاد السوفياتي وروسيا. حاليًا ، يتم تنفيذ مثل هذه العمليات لـ SNF من محطات الطاقة النووية في أرمينيا وبلغاريا وأوكرانيا. ويقترن خفض عتبة المواجهة النووية بتخفيض عبء العمل على شركات إعادة المعالجة هنا وفي الخارج. من المناسب استخدام القدرات التي تم إخلاؤها من RCW لمعالجة SNF من الدول الأجنبية. مبادرة وزارة الطاقة الذرية في الاتحاد الروسي ، المنصوص عليها الآن قانونًا ، هي محاولة للمنافسة في هذا السوق المربح للغاية.

الحقيقة هي أن تصميم وبناء وتشغيل مشروع كيميائي إشعاعي له ما يبرره اقتصاديًا فقط للدول التي لديها صناعة طاقة نووية مستقلة ومتطورة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تمتلك الدولة التي تقرر بناء مصنع كيميائي إشعاعي التكنولوجيا المناسبة والموظفين المؤهلين تأهيلا عاليا. روسيا لديها كل شيء.

هذا هو السبب في أنه كان من الممكن "تمرير" قانون استيراد الوقود النووي المستنفد من الخارج. ومع ذلك ، لا ينبغي أن ننسى أن نصيب الأسد من النشاط الإشعاعي ، الذي مصدره الصناعة النووية بأكملها ، يقع على المصانع الكيميائية الإشعاعية. وبعد أن قررنا إعادة معالجة SNF الخاص بشخص آخر ، يجب أن نفهم أننا نحتفظ بجزء كبير من النشاط الإشعاعي لأنفسنا. حتى الآن ، تعمل مصانع الكيماويات الإشعاعية ، بالإضافة إلى روسيا ، في فرنسا وبريطانيا العظمى. تلتزم الولايات المتحدة بما يسمى بالقرار المؤجل الذي يفضل الاحتفاظ بوقودها النووي المستهلك في منشآت تخزين خاصة إما لمعالجته في المستقبل أو إجراء التخلص النهائي منه. يوجد مصنع تجريبي لإعادة معالجة SNF في اليابان ، لكن قدرته صغيرة ، ويستخدم هذا البلد بشكل أساسي خدمات الشركات الأوروبية.

كيف يتم نقل SNF؟

أصبحت مشكلة نقل الوقود النووي المستهلك ، والتي كانت موجودة منذ إنشاء RCP لغرض فصل البلوتونيوم كمتفجر نووي ، أكثر حدة بعد بناء أول محطات للطاقة النووية. بعد كل شيء ، تقع المفاعلات الصناعية و RCP في نفس الموقع أو بالقرب من بعضها البعض (على سبيل المثال ، في Chelyabinsk-40 مفصولة بمسافة 2 كم فقط) ، بينما تم بناء محطات الطاقة النووية في المناطق التي هي في أمس الحاجة إلى الكهرباء وعلى بعد آلاف الكيلومترات من RCP. عند نقل SNF من مواقع NPP ، كان لا بد من حل 3 مهام: لضمان السلامة الإشعاعية للأفراد والجمهور (بما في ذلك في حالات الطوارئ) ، واستبعاد ارتفاع درجة حرارة SNF أثناء النقل ، واتخاذ تدابير ضد محاولات سرقة الوقود من قبل المتسللين . تم ذلك نتيجة لتطوير حاويات واقية ضخمة مصنوعة من مواد ماصة للإشعاع مثل الحديد الزهر والصلب والخرسانة ، مما يقلل من كثافة الإشعاع إلى حدود مقبولة ، وقطارات الحاويات المتخصصة. في كل عام ، تمر 30 عملية نقل بشحنة خطرة من الإشعاع على طرق روسيا ، وحتى الآن لم يتم تسجيل أي حادث. في الولايات المتحدة ، تُستخدم المقطورات الثقيلة في الغالب لنقل حاويات SNF. في السويد ، حيث توجد معظم محطات الطاقة النووية على الشاطئ بحر البلطيقولهذا الغرض تم تطوير وبناء سفن متخصصة. يتم أيضًا نقل الوقود النووي المستهلك من محطات الطاقة النووية اليابانية إلى محطات المعالجة في بريطانيا العظمى وفرنسا عن طريق البحر. على مدار 50 عامًا من نقل الوقود النووي المستهلك وغيره من مصادر الإشعاع المؤين ذات النشاط العالي (على وجه الخصوص ، تلك المستخدمة في العلاج الإشعاعي للأمراض الخبيثة) ، لم تكن هناك حالة واحدة من الحوادث ذات أي عواقب إشعاعية ، على الرغم من وجود أكثر من مليون لقد تم بالفعل تنفيذ عمليات النقل هذه في العالم.

في كل من بلدنا وفي الخارج ، يتم النقل الرئيسي لـ SNF في عربات السكك الحديدية الخاصة ، وكذلك على متن السفن البحرية المصممة لهذا الغرض. كل من السكك الحديدية و الشحنيجب أن يتم تنفيذ SNF تحت المراقبة الأمنية ، ويمكن للحاويات نفسها أن تتحمل الأحمال الخارجية الكبيرة. يدعي العلماء النوويون أن نقل الوقود النووي المستهلك في مثل هذه الظروف آمن تمامًا ولم تقع أي حوادث قط. ومع ذلك ، فإن هذه المنطقة سرية تمامًا ، ولا يمكننا أن نقول ذلك لدينا معلومات كاملةبشأن هذه المسألة. علاوة على ذلك ، في الضوء الأحداث الأخيرةفي العالم ، من وجهة نظر التهديد الإرهابي ، فإن نقل SNF ، بالطبع ، يصبح مشروعًا غير آمن للغاية.

يجب أن يضاف إلى ما سبق أنه على أية حال وقعت حوادث أثناء نقل النفايات المشعة ، ومن المفترض أن يكون هذا النقل مصحوبًا بتدابير أمنية متزايدة. وشيء آخر: على الرغم من نظام السرية ، تصبح طرق القطارات والسفن بشكل دوري علنية ، وهو ما نشهده عند مشاهدة احتجاجات "الخضر". لذا ، فإن مشكلة النقل SNF موجودة بالتأكيد ، على الرغم من أنهم يحاولون إقناعنا بالعكس.

كيف تهدد معالجة SNF الوضع البيئي؟

كان تشغيل RCP المحلي في السنوات الأولى من تشغيله مصحوبًا بتعرض مفرط للإشعاع ليس فقط للأفراد ، ولكن أيضًا للبيئة. عند إنشاء مشروع هذه المؤسسة الصناعية الفريدة ، لم يكن من الممكن الاعتماد على أي خبرة. وعلى الرغم من توفير وبناء مرافق تخزين للنفايات المشعة في المصنع ، إلا أن العديد من حالات الطوارئ ، خاصة خلال الفترة الأولى من تشغيلها ، أدت بسرعة إلى فيضانها. في وقت مبكر من عام 1949 ، كان لا بد من إزالة مهمة تنظيف التصريفات في الشبكة الكهرومائية ، ولا سيما في نهر Techa ، المنصوص عليها في اختصاصات تصميم RCP ، من جدول الأعمال ، مما أدى إلى تأخير كبير في إنشاء مثل هذا النظام العمل على الحصول على البلوتونيوم لأول قنبلة ذرية سوفيتية. أحد قدامى المحاربين في ميناتوم ، أ.ك. كتب كروغلوف في كتابه "كيف نشأت الصناعة النووية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية" أنه "بحلول نهاية عام 1949 ، كان من الضروري الاختيار: إما الاستمرار في إنتاج البلوتونيوم ، أو إيقاف المصنع عن طريق إيقاف تصريف المياه المشعة إلى نهر تيكا. تم اتخاذ القرار. استمر إنتاج البلوتونيوم. وافقت لجنة خاصة على اقتراح المصنع ، بدعم من وزارة الصحة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، لاستخدام بحيرة كاراشاي الداخلية لتفريغ المحاليل الإشعاعية. بسبب تلوث النهر والمنطقة الساحلية ، تعرض 124 ألف شخص يعيشون في منطقة السهول النهرية في منطقتي تشيليابينسك وكورغان للإشعاع. تم تلقي جرعات كبيرة من الإشعاع (حتى 170 ريم) من قبل 28 ألف شخص. تم تسجيل 935 حالة مرض إشعاعي مزمن. اضطررت إلى إعادة توطين حوالي 8 آلاف شخص من 21 مستوطنة ".

بالطبع ، الوضع اليوم بعيد كل البعد عما كان عليه في عصر السباق أسلحة نووية. عقود من العمل لتقليل حجم ونشاط النفايات المتولدة ، وإنشاء وتحسين طرق ووسائل لتنظيف المواد المشعة السائلة والغازية ، وتحسين وقت الاحتفاظ بتفريغ SNF لم تذهب سدى. في الوقت الحالي ، لا تتجاوز عمليات إطلاق وتفريغ النويدات المشعة من RCP القيم المسموح بها التي تحددها هيئات التحكم والإشراف المستقلة عن وزارة الطاقة الذرية في روسيا ، حيث تتيح أنظمة التحكم في القياس الإشعاعي والقياس الطيفي إمكانية قطع التصريفات غير المقبولة بسرعة إرسالها إلى مرافق التخزين التي تم إنشاؤها بالإضافة إلى ذلك ، أو لتقليل إنتاجية المصنع. تُظهر تجربة تشغيل مرفق تخزين SNF "الرطب" في Krasnoyarsk Mining and Chemical Combine أنه يوجد فقط Cs-137 في الانبعاثات ، وتركيزها أقل بـ 250 مرة من التركيز المسموح به الذي حددته وزارة الصحة الروسية في وفقًا للتوصيات الدولية. ومن الجدير بالذكر أنه في المملكة المتحدة وفرنسا ، يستمر إلقاء النفايات السائلة RCP في البحر ، مما يؤدي إلى زيادة تركيزات النويدات المشعة من صنع الإنسان ليس فقط بالقرب من البحر الأيرلندي والقناة الإنجليزية ، ولكن أيضًا على بعد آلاف الكيلومترات. على وجه الخصوص ، فإن التصريفات من RCW الإنجليزية هي المصدر الرئيسي لمثل هذه النويدات المشعة طويلة العمر مثل Sr-90 و Cs-137 بنصف عمر 28 و 30 عامًا في الشمالية والنرويجية وبارنتس وكارا وحتى البحر الأبيض. وفقًا لقرار الدول الأطراف في اتفاقية لندن ، من المقرر وقف عمليات التصريف في البحر بحلول عام 2018. في بلدنا ، تم إيقاف تصريف النفايات المشعة السائلة (بشكل رئيسي من تشغيل الغواصات النووية) في عام 1993.

المشاكل الإشعاعية البيئية من إعادة معالجة SNF باستخدام التقنيات الحديثةوالخبرة المتراكمة بشكل أساسي. بالطبع ، لا ينطبق ما ورد أعلاه على المهمة الصعبة المتمثلة في إعادة تأهيل المناطق الملوثة بالإشعاع ، لا سيما بالقرب من محطة ماياك ، ولا سيما بحيرة كاراشاي وسلسلة الخزانات والأراضي التي تأثرت بحادث تشرنوبيل عام 1986. سيتطلب هذا سنوات عديدة من العمل وتكاليف بمليارات الدولارات. لتقييم حجمها ، تجدر الإشارة إلى أنه في الولايات المتحدة ، يتم تخصيص 2 مليار دولار سنويًا لعمل مماثل. وفقًا لقانون "البرامج البيئية الخاصة" الذي تم اعتماده مؤخرًا ، فإن الأموال التي ستحصل عليها ميناتوم من ستذهب معالجة الوقود النووي المستنفد من محطات الطاقة النووية الأجنبية. وفقًا للتقديرات التي تم إجراؤها على أساس الخبرة المتراكمة في بلدنا وفي الخارج ، تؤدي معالجة وتخزين 20 ألف طن من SNF إلى زيادة جرعة الإشعاع لموظفي RCP وسكان أقرب منطقة بنسبة 1 ٪ فقط مقارنة إلى أن وردت من مصادر طبيعيةالإشعاع (هذا المكمل أقل بعشر مرات من الإشعاع الذي نتلقاه سنويًا في المؤسسات الطبية). اليوم ، لا تتسبب إعادة معالجة SNF في التعرض المفرط للإشعاع لموظفي المؤسسات الكيميائية النووية وسكان البلاد.

يجب إجراء تقييم لهذه الصناعات الخطيرة والخطيرة في مرحلة التصميم. في السابق ، كان معهد الخبرة البيئية هو الأكثر فعالية وواقعية. الآن ، للأسف ، فقدت وظائف خبرات الدولة إلى حد كبير ، ومع ذلك يتم تنفيذ جزء كبير من المشاريع ذات الجودة الرديئة من الناحية البيئية. لذلك ، لا يوجد يقين من أن دورة إعادة معالجة SNF بأكملها تخضع لرقابة بيئية صارمة. إذا تحدثنا عن القانون الذي تم اعتماده مؤخرًا والذي يسمح بالاستيراد من الخارج ومعالجة الوقود النووي المستهلك في منطقة RCZ الخاصة بنا ، فأعتقد أن التسرع والجو الذي تم فيه اتخاذ هذا القرار لا يضيفان الثقة في سلامته البيئية.

عند مناقشة هذا القانون ، كان هناك الكثير من الحديث عن حقيقة أن بلدنا عند تنفيذه هذا المشروعسيحصل على أموال كبيرة ، والتي من خلالها سيكون من الممكن حل العديد من المشاكل البيئية. ولكن حتى الآن ، لم يتم استلام أي من SNF أو الأموال من الخارج ، حتى نقول كيف سيتم تنفيذها بالفعل القانون المعتمدفي الممارسة العملية ، لا يمكنك ذلك. الوقود الذي تتم إعادة معالجته الآن هو نفس اليورانيوم الذي زودنا به محطات الطاقة النووية المبنية في الخارج والذي يتعين علينا استعادته بعد المعالجة. لذلك ، ليس لدينا اليوم أي أموال "نووية" ، وبالتالي لا داعي للحديث عن حل المشاكل البيئية باستخدام هذه الأموال. على الرغم من أنه لا يمكن للمرء أن يتجاهل حقيقة أن روسيا ليس لديها العديد من التقنيات العالمية "العالية" التنافسية. تقنية معالجة SNF هي واحدة منها. إن تطوير صناعات دورة الوقود النووي ، بما في ذلك الصناعات الكيميائية الإشعاعية ، يثري الثقافة التكنولوجية للمجتمع بأسره ، لأنه يتطلب مواد جديدة ، ومتخصصين مؤهلين تأهيلاً عالياً ، وما إلى ذلك. روسيا قوة نووية (لا توجد هنا تقديرات جيدة أو سيئة ، هذه حقيقة) ، لقد تراكمت لدينا مواد مشعة مع نشاط إجمالي يزيد عن 4 مليارات كو (كوري). يجب التحكم في سلوك هذه المواد لآلاف السنين إذا لم نتعلم كيفية معالجتها والتخلص منها. وبسبب هذا وحده ، فإن روسيا مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالطاقة النووية. لذلك ، يجب الحفاظ على إمكانات الطاقة النووية للبلد (وإن لم يكن بالضرورة من خلال معالجة الوقود النووي المستهلك).

ما هي احتمالات إعادة معالجة SNF؟

بالطبع ، خلال فترة سباق التسلح النووي ، تمت إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك لأسباب سياسية ، وحتى جيوسياسية ، بدون RCP ، لم تكن بلادنا قادرة على ضمان التكافؤ الاستراتيجي مع الولايات المتحدة في الحرب الباردة. كان تنفيذ المهمة المحددة لتصنيع واختبار أول قنبلة ذرية سوفيتية في وقت قصير للغاية مصحوبًا بقرارات قسرية. واحد منهم هو جرعات عالية للغاية من الإشعاع لموظفي RCP المحلي. وفقًا للبيانات المنشورة في التسعينيات (قبل ذلك الوقت كانت سرية) ، مع الحد المسموح به في ذلك الوقت وهو 30 rem في السنة ، كانت الجرعات الفردية في 1948-1958: بالنسبة لمقاييس الجرعات حوالي 150 ريمًا ، للموظفين الرئيسيين في المتاجر التكنولوجية من 170 حتى 270 ريم. القيمة الأخيرة أكثر من 100 مرة من التعرض للإشعاع المسموح به للمهنيين! هذه المستويات العالية من التعرض لا يمكن إلا أن تؤثر على صحة الناس. تم تشخيص أمراض الإشعاع في 3444 من موظفي RCP. لحسن الحظ ، فإن هذه الصفحات القاتمة أصبحت بالفعل وراءنا كثيرًا. مع تحسين التكنولوجيا وتحسين وسائل التحكم والحماية الآلية وأنظمة قياس الجرعات والسلامة الإشعاعية ، اقتربت ظروف العمل أثناء إعادة معالجة SNF من الظروف المقبولة التي لا تسبب مخاوف صحية.

يتواصل العمل الإضافي لتحسين معالجة الوقود النووي المستهلك. انتباه خاصفي هذا المجال ، يقدمون طرقًا لتقليل النشاط الكلي للنفايات. هنا ، تبدو طريقة "حرق" المكونات الضارة عن طريق التشعيع الإضافي وتحويل (تحويل) النويدات المشعة طويلة العمر إلى النويدات المشعة طويلة العمر واعدة. يتم إجراء مثل هذا العمل البحثي في ​​إطار برامج متعددة السنوات في فرنسا واليابان وروسيا في إطار برنامج الهدف الفيدرالي لإدارة النفايات المشعة وإدارة النفايات المشعة. تم لفت الانتباه بنفس القدر إلى تصلب النفايات السائلة عالية النشاط المحدد (HVLA) ، والتي تم تخزينها في خزانات من الفولاذ المقاوم للصدأ لسنوات عديدة. يتم الآن تزجيج OVUA السائل بشكل فعال في كل من بلدنا وخارجها ، وهذا يقلل بشكل حاد من مخاطر هجرة النويدات المشعة طويلة العمر من مرافق التخزين المؤقتة. أنشأ معهد كورتشاتوف ، بالاشتراك مع MosNPO Radon ، طريقة لمعالجة البلازما للنفايات المشعة ، مما يقلل بشكل كبير من حجمها (ولكن ليس النشاط!) ويقلل بشكل كبير من تكلفة التخزين اللاحق. يتم أيضًا تطوير طرق جديدة للحماية من التآكل للمفاعلات الكيميائية وإزالة التلوث عنها ، كما يتم تحسين طرق احتجاز الغازات والهباء الجوي (خاصة اليود المشع) ، وإمكانيات تكنولوجيا الفلوريد لمعالجة الوقود النووي المستهلك ، مما يستبعد عمليًا التكوين من النفايات المشعة السائلة ، قيد الدراسة. تقليل انبعاثات وتصريف المواد المشعة في البيئة.

في رأيي ، تعتمد احتمالات إعادة معالجة SNF على الإجابة على العديد من الأسئلة المهمة جدًا. أحد أهمها هو مدى فعالية تكلفة كل من إعادة المعالجة نفسها والصناعة النووية ككل. ببساطة ، ما هي تكلفة دورة الإنتاج بأكملها ، من تطوير الرواسب إلى معالجة المواد المشعة والتخلص منها؟ لسوء الحظ ، لا توجد مثل هذه البيانات الموثوقة. جميع الأرقام التي لدينا اليوم غير مكتملة للغاية وفي بعض الحالات مزورة. إذا قمنا بحساب التكلفة الفعلية لتشغيل محطة للطاقة النووية ، فقد اتضح أنه في كثير من الحالات يكون هذا إنتاجًا فعال التكلفة. المشكلة هي أنه لم يتم حساب دورة الوقود النووي بالكامل. وتظهر الحسابات المتاحة أن جميع أنواع توليد الكهرباء تقريبًا تتطلب نفس التكاليف تقريبًا. في الآونة الأخيرة ، حتى منشآت طاقة الرياح والطاقة الشمسية اقتربت بشكل كبير من الربحية. وهنا تبرز مشكلة تقييم مخاطر زيادة تطوير الطاقة النووية.

إذا كنا مستعدين لحقيقة أنه يمكن وقوع حادث خطير في محطات الطاقة النووية مرة كل قرن ، فإننا نقبل بوعي مثل هذا الخطر.

وبالتالي ، فقد توصلنا إلى قضية أخرى ذات أهمية قصوى تتعلق بالطاقة النووية - وهي سلامة الصناعة. بغض النظر عن كيفية معالجة الوقود النووي المستهلك ، لا تزال تتشكل كمية معينة من المواد ، والتي ، بسبب نشاطها الإشعاعي العالي للغاية ، يجب أن تكون مخفية بشكل آمن للغاية. على سبيل المثال ، مرافق تخزين النفايات السائلة في العديد من محطات الطاقة النووية أوشكت على الاكتمال. الوضع أسوأ في محطة الطاقة النووية في كورسك ، ولم يعد هناك مكان تقريبًا للنفايات السائلة. لذلك ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري فهم ما إذا كان لدى العلماء النوويين استراتيجية لمعالجة الوقود النووي المستهلك ودفن النفايات. حتى الآن ، هذه الاستراتيجية الواضحة للغاية غير مرئية. على أي حال ، فإن طرق الدفن المستخدمة اليوم خطيرة للغاية. ونحن الآن نزرع قنبلة موقوتة ، إن لم يكن لأنفسنا ، فعندئذ لأحفادنا. وبالتالي ، فإن احتمالات إعادة معالجة SNF تعتمد على الكفاءة الاقتصادية للطاقة النووية ، والتقييم الصحيح لدرجة المخاطر المقبولة التي تنطوي عليها هذه الصناعة ، وإمكانية التخلص الآمن من النفايات المشعة. بالنظر إلى كل هذا ، من الضروري اتخاذ قرار بشأن الطريقة ذات الأولوية لإنتاج الطاقة. ما إذا كانت الطاقة النووية ستصبح مثل هذه الأولوية هو سؤال كبير. لكن ، بالطبع ، لا يمكن ولا ينبغي اتخاذ مثل هذا القرار بين عشية وضحاها. علاوة على ذلك ، هناك وقت للمناقشة. بعد كل شيء ، فقط الاحتياطيات المكتشفة من النفط ستكون كافية لنحو 100 عام ، والغاز لـ 70150 ، والفحم لـ 500 ، ما لم تكن هناك ، بالطبع ، قفزة كبيرة في استهلاك الطاقة. ما أنا مقتنع به تمامًا هو أنه من الضروري ببساطة تكثيف البحث عن مصادر جديدة للطاقة وتطوير تقنيات موفرة للطاقة. بالنسبة لروسيا ، فإن توفير الطاقة في المستقبل القريب هو المهمة الرئيسية. بعد كل شيء ، إذا قمنا بحساب مقدار الناتج المحلي الإجمالي (الناتج المحلي الإجمالي) من الناحية النقدية الذي يتم إنتاجه لكل جول من الطاقة ، فقد اتضح أن هذا الرقم في روسيا أقل بـ 67 مرة مما هو عليه في أوروبا الغربية ، أي أن الكفاءة منخفضة جدًا و الاحتياطيات ضخمة.

الحديث عن البحت الجانب التقنيالسؤال ، علينا أن نذكر أنه اليوم لا توجد تقنيات جديدة مثبتة بشكل أساسي في مجال معالجة الوقود النووي المستهلك. في عدد من البلدان ، بدأ تطوير تقنية تحويل جديدة تمامًا ، مما يجعل من الممكن ، تحت تأثير الإشعاع ، تحويل النويدات المشعة طويلة العمر إلى نويدات قصيرة العمر ، والتي يمكن اعتبارها أكثر أمانًا. الأكثر جاذبية هو إنشاء دورة مغلقة تمت مناقشتها بنشاط مؤخرًا عند إعادة استخدام الوقود المستهلك كناقل للطاقة. ومع ذلك ، من المستحيل إغلاق دورة الوقود النووي تمامًا ، لكن من الممكن تقليل كمية النفايات ، وهذه هي المهمة الأولى. وهنا تبرز مشكلة تكاليف المواد لهذه الأنشطة بالفعل هل ستتجاوز هذه التكاليف الفوائد من استخدام الطاقة النووية؟

إزالة ومعالجة والتخلص من النفايات من فئة 1 إلى 5 درجات خطر

نحن نعمل مع جميع مناطق روسيا. رخصة سارية. مجموعة كاملة من المستندات الختامية. النهج الفرديللعميل وسياسة تسعير مرنة.

باستخدام هذا النموذج ، يمكنك ترك طلب لتقديم الخدمات أو طلب عرض تجاري أو الحصول على استشارة مجانية من متخصصينا.

إرسال

في القرن العشرين ، بدا أن البحث المستمر عن المصدر المثالي للطاقة قد انتهى. كان هذا المصدر هو نوى الذرات وردود الفعل التي تحدث فيها - بدأ التطوير النشط للأسلحة النووية وبناء محطات الطاقة النووية في جميع أنحاء العالم.

لكن الكوكب سرعان ما واجه مشكلة معالجة وتدمير النفايات النووية. طاقة المفاعلات النوويةيحمل في طياته الكثير من الأخطار ، فضلًا عن إهدار هذه الصناعة. حتى الآن ، لا توجد تقنية معالجة مطورة بعناية ، بينما يتطور المجال نفسه بنشاط. لذلك ، تعتمد السلامة في المقام الأول على التخلص السليم.

تعريف

تحتوي النفايات النووية على نظائر مشعة معينة العناصر الكيميائية. في روسيا ، وفقًا للتعريف الوارد في القانون الاتحادي رقم 170 "بشأن استخدام الطاقة الذرية" (بتاريخ 21 نوفمبر 1995) ، لا يُتوخى استخدام المزيد من هذه النفايات.

يكمن الخطر الرئيسي للمواد في إشعاع جرعات هائلة من الإشعاع ، والذي له تأثير ضار على الكائن الحي. تتمثل عواقب التعرض للإشعاع في الاضطرابات الوراثية ومرض الإشعاع والوفاة.

خريطة التصنيف

المصدر الرئيسي للمواد النووية في روسيا هو مجال الطاقة النووية والتطورات العسكرية. تحتوي جميع النفايات النووية على ثلاث درجات من الإشعاع ، وهو أمر مألوف للكثيرين من مسار الفيزياء:

• ألفا - مشع.
• بيتا - انبعاث.
• جاما - انبعاث.

تعتبر الأولى الأكثر ضررًا ، لأنها تعطي مستوى غير ضار من الإشعاع ، على عكس النوعين الآخرين.صحيح أن هذا لا يمنعهم من أن يتم إدراجهم في فئة النفايات الأكثر خطورة.


بشكل عام ، فإن خريطة تصنيف النفايات النووية في روسيا تقسمها إلى ثلاثة أنواع:

1. النفايات النووية الصلبة. وهذا يشمل كمية كبيرة من مواد الصيانة في قطاع الطاقة ، وملابس الموظفين ، والقمامة التي تتراكم أثناء العمل. يتم حرق هذه النفايات في أفران ، وبعد ذلك يتم خلط الرماد بمزيج خاص من الأسمنت. يتم سكبها في براميل وإغلاقها وإرسالها إلى التخزين. الدفن مفصل أدناه.
2. سائل. إن عملية تشغيل المفاعلات النووية مستحيلة بدون استخدام الحلول التكنولوجية. بالإضافة إلى ذلك ، يشمل ذلك المياه المستخدمة لمعالجة البدلات الخاصة وغسيل العمال. يتم تبخير السوائل بعناية ، ثم يتم الدفن. غالبًا ما يتم إعادة تدوير النفايات السائلة واستخدامها كوقود للمفاعلات النووية.
3. تشكل عناصر تصميم المفاعلات والنقل ووسائل التحكم الفني في المؤسسة مجموعة منفصلة. التخلص منها هو الأغلى. حتى الآن ، هناك طريقتان للخروج: تركيب التابوت أو تفكيكه بإزالة تلوثه الجزئي وشحنه إلى المستودع لدفنه.

تحدد خريطة النفايات النووية في روسيا أيضًا المستوى المنخفض والعالي المستوى:

• نفايات منخفضة المستوى - تنشأ في سياق أنشطة المؤسسات الطبية والمعاهد والمراكز البحثية. هنا ، يتم استخدام المواد المشعة لإجراء الاختبارات الكيميائية. مستوى الإشعاع المنبعث من هذه المواد منخفض جدًا. يمكن أن يحول التخلص السليم من النفايات الخطرة إلى نفايات عادية في غضون أسابيع قليلة ، وبعد ذلك يمكن التخلص منها كنفايات عادية.
• النفايات عالية المستوى هي وقود المفاعلات والمواد المستخدمة في الصناعة العسكرية لتطوير أسلحة نووية. الوقود في المحطات عبارة عن قضيب خاص به مادة مشعة. يعمل المفاعل لمدة 12-18 شهرًا تقريبًا ، وبعد ذلك يجب تغيير الوقود. كمية النفايات هائلة بكل بساطة. وهذا الرقم يتزايد في جميع الدول النامية في مجال الطاقة النووية. يجب أن يأخذ التخلص من النفايات عالية المستوى في الاعتبار جميع الفروق الدقيقة من أجل تجنب كارثة على البيئة والبشر.

إعادة التدوير والتخلص

على ال هذه اللحظةهناك عدة طرق للتخلص من النفايات النووية. كل منها لها مزاياها وعيوبها ، ولكن مهما قال المرء ، فإنها لا تقضي تمامًا على خطر التعرض للإشعاع.

دفن

يعد التخلص من النفايات أكثر الطرق الواعدة للتخلص منها ، والتي تستخدم بشكل خاص في روسيا. أولاً ، تحدث عملية تزجيج أو "تزجيج" النفايات. يتم تحميص المادة المستهلكة ، وبعد ذلك يضاف الكوارتز إلى الخليط ، ويصب هذا "الزجاج السائل" في قوالب فولاذية أسطوانية خاصة. مادة الزجاج الناتجة مقاومة للماء ، مما يقلل من إمكانية دخول العناصر المشعة للبيئة.

يتم تخمير الأسطوانات النهائية وغسلها جيدًا للتخلص من أدنى تلوث. ثم يذهبون إلى التخزين لفترة طويلة جدًا. يتم ترتيب المستودع في مناطق مستقرة جيولوجيًا بحيث لا يتضرر المستودع.

يتم التخلص الجيولوجي على عمق يزيد عن 300 متر بحيث لا تحتاج النفايات لفترة طويلة إلى مزيد من الصيانة.

احتراق

جزء من المواد النووية كما ذكرنا هو النتائج المباشرة للإنتاج ونوع من النفايات الجانبية في قطاع الطاقة. هذه هي المواد التي تتعرض للإشعاع أثناء الإنتاج: نفايات الورق ، والخشب ، والملابس ، والمخلفات المنزلية.

يتم حرق كل هذا في أفران مصممة خصيصًا لتقليل مستوى مواد سامةفي الجو. يتم ترسيخ الرماد ، من بين النفايات الأخرى.

تدعيم

يعد التخلص (أحد الطرق) من النفايات النووية في روسيا عن طريق التدعيم أحد أكثر الممارسات شيوعًا. خلاصة القول هي وضع المواد المشعة والعناصر المشعة في حاويات خاصة يتم ملؤها بعد ذلك بمحلول خاص. يتضمن تكوين هذا المحلول مزيجًا كاملاً من العناصر الكيميائية.

نتيجة لذلك ، لا يتأثر عمليا بيئة خارجية، مما يتيح لك تحقيق وقت غير محدود تقريبًا. ولكن من الجدير التحفظ على أن مثل هذا الدفن ممكن فقط للتخلص من النفايات ذات المستوى المتوسط ​​من الخطر.

ختم

ممارسة طويلة وموثوقة إلى حد ما تهدف إلى دفن وتقليل كمية النفايات. لا ينطبق على معالجة مواد الوقود الأساسية ، ولكنه يسمح بمعالجة النفايات الأخرى منخفضة الخطورة. تستخدم هذه التقنية مكابس هيدروليكية وهوائية ذات قوة ضغط منخفضة.

إعادة التطبيق

لا يتم تنفيذ استخدام المواد المشعة في مجال الطاقة بشكل كامل بسبب الطبيعة المحددة لنشاط هذه المواد. بمجرد استنفاد النفايات ، تظل مصدرًا محتملاً للطاقة للمفاعلات.

في العالم الحديث ، وحتى في روسيا ، فإن الوضع مع موارد الطاقة خطير للغاية ، وبالتالي إعادة التدويرلم تعد المواد النووية كوقود للمفاعلات تبدو غير معقولة.

توجد اليوم طرق تسمح باستخدام المواد الخام المستهلكة للتطبيقات في قطاع الطاقة. تستخدم النظائر المشعة الموجودة في النفايات في تصنيع الأغذية وك "بطارية" لتشغيل المفاعلات الكهروحرارية.

ولكن بينما لا تزال التكنولوجيا قيد التطوير ، ولم يتم العثور على طريقة المعالجة المثالية. ومع ذلك ، فإن معالجة النفايات النووية وتدميرها تجعل من الممكن حل المشكلة جزئيًا مع هذه القمامة ، واستخدامها كوقود للمفاعلات.

لسوء الحظ ، في روسيا ، لم يتم تطوير طريقة مماثلة للتخلص من الحطام النووي عمليًا.

أحجام

في روسيا ، في جميع أنحاء العالم ، تصل أحجام النفايات النووية المرسلة للتخلص منها إلى عشرات الآلاف من الأمتار المكعبة سنويًا. في كل عام ، تستقبل مرافق التخزين الأوروبية حوالي 45000 متر مكعب من النفايات ، بينما في الولايات المتحدة ، يوجد مكب نفايات واحد فقط في ولاية نيفادا يمتص مثل هذا الحجم.

النفايات النووية والعمل المتعلق بها في الخارج وفي روسيا هو نشاط المؤسسات المتخصصة المجهزة بآلات ومعدات عالية الجودة. في المصانع ، النفايات طرق مختلفةالمعالجة الموضحة أعلاه. نتيجة لذلك ، من الممكن تقليل الحجم وتقليل مستوى الخطر وحتى استخدام بعض النفايات في قطاع الطاقة كوقود للمفاعلات النووية.

لقد أثبتت الذرة المسالمة منذ فترة طويلة أن كل شيء ليس بهذه البساطة. يتطور قطاع الطاقة وسيستمر في التطور. يمكن قول الشيء نفسه عن المجال العسكري. ولكن إذا غضينا الطرف أحيانًا عن إطلاق نفايات أخرى ، فإن التخلص غير السليم من النفايات النووية يمكن أن يتسبب في كارثة كاملة للبشرية جمعاء. لذلك ، يجب حل هذه المشكلة في أقرب وقت ممكن قبل فوات الأوان.

في البداية ، تمت إعادة معالجة SNF فقط لغرض استخراج البلوتونيوم في إنتاج الأسلحة النووية. في الوقت الحاضر ، توقف عمليا إنتاج البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة. بعد ذلك ، نشأت الحاجة إلى معالجة الوقود من مفاعلات الطاقة. يتمثل أحد أهداف إعادة معالجة وقود مفاعل الطاقة في إعادة استخدامه كوقود لمفاعل الطاقة ، بما في ذلك كجزء من وقود موكس أو لتنفيذ دورة وقود مغلقة (CFFC). بحلول عام 2025 ، من المخطط إنشاء مصنع إشعاعي للمعالجة واسع النطاق ، والذي سيوفر فرصة لحل مشكلة كل من الوقود المخزن والوقود النووي المستهلك الذي تم تفريغه من محطات الطاقة النووية القائمة والمخطط لها. في Zheleznogorsk GCC ، تم التخطيط للمعالجة في كل من مركز العرض التجريبي (ODC) وفي الإنتاج الواسع النطاق لـ SNF من مفاعلات الطاقة المائية المضغوطة VVER-1000 ومعظم النفايات من مفاعلات القناة من نوع RBMK-1000. سيتم استخدام منتجات التجديد في دورة الوقود النووي ، واليورانيوم في إنتاج الوقود لمفاعلات النيوترونات الحرارية ، والبلوتونيوم (مع النبتونيوم) لمفاعلات النيوترونات السريعة ، والتي لها خصائص نيوترونية توفر إمكانية إغلاق دورة الوقود النووي بشكل فعال. في الوقت نفسه ، سيعتمد معدل إعادة معالجة RBMK SNF على الطلب على منتجات التجديد (كل من اليورانيوم والبلوتونيوم) في دورة الوقود النووي. شكلت هذه الأساليب أساس برنامج إنشاء البنية التحتية وإدارة SNF للفترة 2011-2020 وللفترة حتى عام 2030 ، الذي تمت الموافقة عليه في نوفمبر 2011.

في روسيا ، تعتبر جمعية إنتاج Mayak ، التي تأسست عام 1948 ، أول مؤسسة قادرة على معالجة الوقود النووي المستهلك. المصانع الكبيرة الأخرى للكيماويات الإشعاعية في روسيا هي مجمع سيبيريا الكيميائي و Zheleznogorsk Mining and Chemical Combine. تعمل المنتجات الكيميائية الإشعاعية الكبيرة في إنجلترا (مصنع سيلافيلد) ، في فرنسا (مصنع Cogema (إنجليزي)الروسية) ؛ تم التخطيط للإنتاج في اليابان (Rokkasho ، 2010) ، الصين (Lanzhou ، 2020) ، Krasnoyarsk-26 (RT-2 ، 2020s). تخلت الولايات المتحدة عن المعالجة الضخمة للوقود الذي يتم تفريغه من المفاعلات وتقوم بتخزينه في منشآت تخزين خاصة.

تكنولوجيا

غالبًا ما يكون الوقود النووي عبارة عن حاوية مغلقة مصنوعة من سبيكة الزركونيوم أو الفولاذ ، وغالبًا ما يشار إليها باسم عنصر الوقود (FEL). يكون اليورانيوم الموجود فيها على شكل كريات صغيرة من أكسيد أو (في كثير من الأحيان) مركبات يورانيوم أخرى مقاومة للحرارة ، مثل نيتريد اليورانيوم. ينتج عن اضمحلال اليورانيوم العديد من النظائر غير المستقرة لعناصر كيميائية أخرى ، بما في ذلك العناصر الغازية. تنظم متطلبات السلامة إحكام عنصر الوقود طوال فترة الخدمة ، وتبقى جميع منتجات الاضمحلال هذه داخل عنصر الوقود. بالإضافة إلى نواتج الاضمحلال ، تبقى كميات كبيرة من اليورانيوم 238 وكميات صغيرة من اليورانيوم 235 غير المحترق والبلوتونيوم المنتج في المفاعل.

تتمثل مهمة إعادة المعالجة في تقليل مخاطر إشعاع SNF ، والتخلص بأمان من المكونات غير المستخدمة ، والعزل مادة مفيدةوضمان استمرار استخدامها. لهذا ، غالبًا ما تستخدم طرق الفصل الكيميائي. معظم طرق بسيطةهي معالجة بالمحلول ، ومع ذلك ، فإن هذه الطرق تنتج أكبر كمية من النفايات المشعة السائلة ، لذلك لم تكن هذه الأساليب شائعة إلا في فجر العصر النووي. تبحث حاليًا عن طرق لتقليل كمية النفايات ، ويفضل أن تكون صلبة. من الأسهل التخلص منها عن طريق التزجيج.

في قلب جميع المخططات التكنولوجية الحديثة لمعالجة الوقود النووي المستهلك (SNF) توجد عمليات الاستخراج ، وغالبًا ما تسمى عملية Purex (من اللغة الإنجليزية. مستخلص مشترك مع اليورانيوم ونواتج الانشطار. تختلف مخططات المعالجة المحددة في مجموعة الكواشف المستخدمة ، وتسلسل المراحل التكنولوجية الفردية ، والأجهزة.

يمكن استخدام البلوتونيوم المفصول عن إعادة المعالجة كوقود عند مزجه مع أكسيد اليورانيوم. بالنسبة للوقود بعد حملة طويلة بما فيه الكفاية ، فإن ما يقرب من ثلثي البلوتونيوم هو Pu-239 و Pu-241 وحوالي الثلث هو Pu-240 ، ولهذا السبب لا يمكن استخدامه لصنع شحنات نووية موثوقة ويمكن التنبؤ بها (240 النظير هو ملوث).

ملحوظات

1. خطر آمن (الروسية). حول العالم. vokrugsveta.ru (2003 ، يوليو). تم الاسترجاع 4 ديسمبر 2013.
2. أ. بالخين.على الدولة وآفاق تطوير أساليب إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك. (بالروسية) // الاستخدام المتكامل للمواد الخام المعدنية. - 2018. - رقم 1. - ص 71 - 87. - ISSN 2224-5243.
3. انفوجرافيك (فلاش) بواسطة الجارديان
4. محطات إعادة المعالجة ، في جميع أنحاء العالم // الجمعية النووية الأوروبية
5. معالجة الوقود النووي المستخدم // الرابطة النووية العالمية ، 2013: "قدرة إعادة المعالجة التجارية العالمية"
6. الحالة والاتجاهات في إعادة معالجة الوقود المستهلك // IAEA -TECDOC-1467 ، سبتمبر / أيلول 2005 الصفحة 52 الجدول الأول قدرات إعادة المعالجة السابقة والحالية والمخطط لها في العالم
7. تريد الولايات المتحدة معالجة SNF ، "الخبير" رقم 11 (505) (20 مارس 2006). تم الاسترجاع 4 ديسمبر ، 2013. ".. على عكس فرنسا وروسيا وألمانيا .. .. الولايات المتحدة .. فضلت دفنه بالقرب من مركز الألعاب في لاس فيجاس ، نيفادا ، حيث تراكم حتى الآن أكثر من 10 آلاف طن من الوقود المشع. ".
8. "حرق" البلوتونيوم في LWRs(إنجليزي) (رابط غير متوفر). - "البلوتونيوم المعاد معالجته الحالي (احتراق الوقود 35-40 ميغاواط / كغم من المواد الانشطارية) يحتوي على محتوى انشطاري يقارب 65٪ ، والباقي يتكون بشكل رئيسي من البلوتونيوم 240.". تم الاسترجاع 5 ديسمبر ، 2013. مؤرشفة من الأصلي في 13 يناير 2012.
9. أداء وقود الموكس من برامج عدم الانتشار. - اجتماع أداء وقود مفاعل المياه لعام 2011 بمدينة تشنغدو بالصين ، في سبتمبر. 11-14 ، 2011.