RECYKLING PALIWA Z REAKTORÓW Recykling paliwa z reaktorów atomowych... (@RyszardTyDraniu)

RECYKLING PALIWA Z REAKTORÓW

Recykling paliwa z reaktorów atomowych istnieje i jest stosowany w wielu krajach. Nawet paliwo z polskiego reaktora MARIA trafia do recyklingu – wysokowzbogacone paliwo HEU zostało wywiezione do Rosji, gdzie zostanie przerobione i wykorzystane ponownie.

Dlaczego w ogóle recykling paliwa jest możliwy? W nowym paliwie mamy 3% uranu-235, który jest rozszczepialny i to on jest właściwym paliwem. Oprócz tego mamy także 97% uranu-238, który nie służy do produkcji energii, natomiast przekształca się w pluton. Z biegiem reakcji łańcuchowej stosunek pierwotnych składników paliwa zmienia się, a także powstają produkty rozszczepień i rozpadów. One pochłaniają neutrony, które powinny trafiać w uran-235. Zbyt duża ilość produktów uniemożliwia kontynuowanie reakcji rozszczepiania uranu-235. Takie paliwo nie może być stosowane w reaktorze, choć wciąż jest w nim sporo energii do wykorzystania.

Wsad paliwowy typowego reaktora składa się z 30 ton paliwa o wzbogaceniu 3,33%. Czyli mamy 1 tonę uranu-235, który ulega rozszczepieniu i jest paliwem właściwym oraz 29 ton uranu-238, który jest tylko wypełniaczem.

Po 3 latach skład paliwa wygląda następująco:

28,5 tony uranu-238 – część przekształciła się w transuranowce, resztę można wykorzystać ponownie
0,35 tony uranu-235 – nieprzerobioną część paliwa można odzyskać i wykorzystać ponownie
0,80 tony produktów rozpadu – są to połówki atomów uzyskane w wyniku rozszczepiania uranu-235, odpad
0,23 tony różnych izotopów plutonu – pluton-239 może być wykorzystany ponownie jako paliwo
0,12 tony uranu-236 – nieprzydatny izotop, odpad
śladowe ilości – transuranowce: neptun, ameryk, kiur, można je odzyskać i wykorzystać ponownie, np. ameryk-241 jest wykorzystywany w czujkach dymu

Skład zużytego paliwa jądrowego
To co jest prawdziwym odpadem to ok. 1 tona. Wszystko to zawarte jest w prętach paliwowych – odpady te są metaliczne. Nie mają formy zielonego świecącego szlamu wyciekającego z beczek, natomiast są one ciałem stałym, zamkniętym w prętach paliwowych. Co z tym dalej się dzieje?

Pręty paliwowe trafiają do basenu z wodą, w której leżą sobie przez kilka lat. W tym czasie samoczynnie rozkładają się izotopy krótkożyciowe, oddając ciepło do wody. Woda także doskonale chroni przed promieniowaniem.

Następnie paliwo można przewieźć do zakładu w którym odbywa się recykling paliwa. Recykling jest stosowany np. przez Francję i Rosję. Separuje się prawdziwy odpad, odzyskuje się przydatne izotopy i tworzone jest nowe paliwo. Odpad jest witryfikowany, tzn. powstaje z niego szklana masa, która po utwardzeniu jest ciałem stałym. Nic z tej masy się nie wylewa ani nie paruje.

Zakład Orano we francuskiej miejscowości La Hague zajmuje się recyklingiem paliwa jądrowego. Tutaj trafiają zużyte elementy paliwowe z reaktorów jądrowych. W prętach paliwowych rozszczepia się uran-235 i pluton-239, a produkty rozpadu (czyli rozbite połówki atomów) gromadzą się wewnątrz prętów paliwowych. Po kilku latach reakcji łańcuchowej, ilość produktów rozpadu uniemożliwia dalszą reakcję, choć w paliwie wciąż jest dużo użytecznych izotopów. Produkty rozpadu to zaledwie 4%. Zobaczmy, jak ponownie wykorzystać resztę.

Pręty paliwowe są cięte na kawałki, a następnie trafiają do kwasu azotowego. Kwas azotowy tworzy związki z uranem, plutonem i produktami rozpadu. Kiedy mają formę płynną, łatwo jest je rozdzielić na trzy frakcje – podobnie jak rozdziela się woda i olej w szklance wody.

●Uran jako azotan uranylu trafia do zakładu wzbogacającego, gdzie później jest przekształcany na sześcioflorek uranu w celu separacji izotopowej.
●Płynny azotan plutonu przekształca się w gęsty szczawian plutonu, a ten w tlenek plutonu, który ma formę proszku. Wysyła się go do zakładu Orano Melox, gdzie produkowane jest z niego paliwo MOX.
●Produkty rozpadu zostają zwitryfikowane, czyli stają się szklaną masą. Pakowanie są w szczelne pojemniki i trafiają do składowiska.
Cały proces szczegółowo przedstawiony jest na filmie opublikowanym przez Orano.
Link: https://www.youtube.com/watch?v=V0UJSlKIy8g

Trochę faktów i liczb na ten temat:

●Zakłady Orano przetwarzają 2/3 zużytego paliwa jądrowego na świecie
●96% zużytego paliwa nadaje się do ponownego wykorzystania
●1 zespół paliwowy MOX zapewnia elektryczność dla 100 000 ludzi przez cały rok
●1 gram plutonu daje tyle energii co 1 tona oleju (ale bez dymu i smogu!)
●Recykling pozwolił zaoszczędzić 25 000 ton naturalnego uranu w ciągu 40 lat
●Paliwo MOX z Orano trafiło do 44 reaktorów jądrowych

To, czego nie da się wykorzystać, trafia do wielkich betonowych zbiorników (pic rel). Wewnątrz nich znajduje się kilka warstw ekranujących promieniowanie, a pierwiastki promieniotwórcze trafiają do szklanej masy. Warto wiedzieć, że odpady są w stanie stałym, więc nie mogą się wylać, jak olej z nieszczelnej beczki. Zdjęcie przedstawia składowisko Zwilag w Szwajcarii. Zwróćcie uwagę, że na zdjęciu jest widoczny pracownik, który nie ma na sobie żadnego kosmicznego kombinezonu - po prostu nie ma takiej potrzeby. Pojemniki zapewniają skuteczną ochronę przed promieniowaniem.

Podsumowując:

RECYKLING PALIWA Z ELEKTROWNI ATOMOWEJ
✅ Wiadomo, co robić z odpadami radioaktywnymi
✅ Ponad 90% można poddać recyklingowi i wykorzystać ponownie
✅ Niewielka ilość odpadów z elektrowni atomowej - można je łatwo zamknąć w betonowych pojemnikach i odizolować od otoczenia, jest to na pewno lepsze niż unoszący się smog i zanieczyszczenia związane z innymi źródłami energetycznymi (np. węgiel).
✅Reaktor o mocy 1000MW zużywa orientacyjnie 20-30 ton paliwa rocznie, z czego można ponownie wykorzystać ponad 90%, zatem dzięki recyklingowi paliwa ilość odpadów jest zdecydowanie mniejsza.

Dodatkowo, o składowisku COVRA w Holandii.

Zwiedzający mogą wejść do hali odpadów wysokoaktywnych nawet w trampkach i koszulce! Aby dodatkowo zachęcić ludzi do zwiedzania, wewnątrz jest mała galeria sztuki! (zdjęcie w komentarzu)

Po wyciągnięciu paliwa z reaktora, ponad 90% stanowi nie wykorzystany uran i pluton, który poddaje się recyklingowi. Na składowisko trafiają „połówki” atomów powstałe po rozszczepieniu uranu. Ilościowo, najwięcej odpadów atomowych tworzą nie elektrownie, a medycyna. Do tych odpadów zaliczają przedmioty stosowane przy tomografii i radioterapii – nawet zwykłe rękawiczki. Takie odpady kompresuje się i zalewa masą, widoczną w 15 sekundzie filmu. Są to odpady niskoaktywne.
Link do filmu: https://www.youtube.com/watch?v=OEI9Hi7j-iU