[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

[Defender]

@RyszardTyDraniu: To należałoby pokazać idiotom chcącym dalej energetyki opartej na węglu lub bojącym się atomu.

[G.....8]

A co z prawdopodobieństwem użycia takich zużytych prętów do brudnej bomby?

[anadyomenel]

@RyszardTyDraniu:

Jednak mamy w nim izotopy plutonu od 238 do 242, a do budowy bomby potrzebny jest tylko 239. Ponadto, pluton-240 lubi się spontanicznie rozszczepiać, a to jest ostatnia rzecz, jaką byśmy chcieli mieć w bombie atomowej

Jednak z plutonu "reactor-grade" da się zrobić bombę. Stwarza to pewne problemy, ale są do rozwiązania:

The difficulties of developing an effective design of the most straightforward type are not appreciably greater with

[t.....y]

@RyszardTyDraniu:
fake powiadasz? A zdajesz sobie sprawę, że taniej jest coś #!$%@?ć, jak nikt nie patrzy i że to ciągle ma miejsce?
https://en.wikipedia.org/wiki/Toxic_waste_dumping_by_the_%27Ndrangheta

[mulafasaa]

@RyszardTyDraniu: dobry wpis

[profkowal1]

@RyszardTyDraniu:
"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."

W sumie czy taką wodą w której pręty leżały sobie przez kilka lat moglibyśmy podlać sobie kwiatki, czy ona też wymaga później jakiegoś specjalnego traktowania i utylizacji?

[basalyk44]

@RyszardTyDraniu: o taki wykop nic nie robie

[spere]

@RyszardTyDraniu: można z całą pewnością stwierdzić, że zastosowana konstrukcja i sposób działania reaktorów w Czarnobylu nie były po to aby po kryjomu jako "skutek uboczny" produkować pluton na bomby dla wojska? Da się to ustalić?

[markedone]

@spere: @whhiefvocjs: Jak macie czas to możecie obejrzeć mój 3 godzinny wykład na ten temat RBMK i awarii tutaj, natomiast o samej produkcji plutonu w RBMK tutaj. (koło 5 minut o tym, że RBMK nie był reaktorem produkcyjnym do plutonu-239 tak jak to miało miejsce w reaktorach, o których mówię wcześniej.)
A o niemerytorycznych rzeczach w filmiku UNB piszę tutaj.

[Endriu_]

@RyszardTyDraniu: do takich wpisów najlepiej dorzucaj linki do filmów z tego kanału, bo gość świetnie tłumaczy wszystko z dziedziny energetyki (nie tylko jądrowej):

[blindmarten]

@Arhus: Niestety na to nie potrafię odpowiedzieć ( ͡° ʖ̯ ͡°)

Po tym można poznać prawdziwego specjalste. Łap plusa!

[buczubuczu]

@RyszardTyDraniu: dlaczego nie dodałeś #gruparatowaniapoziomu? Świetny wpis, mimo że nie byłem lebiodą z fizyki i historii atomistyki, sporo rzeczy było dla mnie nowych.
Świetna informacja (a właściwie ich garść), dziękuję bardzo i pozdro z wesela, gdzie mimo hałasu i wódy wszystko zrozumiałem.

[zychu142]

@RyszardTyDraniu: Super wpis, wołaj przy kolejnym ( ͡° ͜ʖ ͡°) To zawsze fascynujące, gdy uświadamiam sobie jak szeroką dziedziną jest chemia (no tu akurat w połączeniu z fizyką, ale jednak).

[markedone]

@whhiefvocjs: Całkiem sporo rzeczy pomieszał, zajrzyj na link, który podrzuciłem tam wypisałem sporo :)

[cojawyrabiam]

@RyszardTyDraniu: dzięki za wpis. Co jest powodem akurat takiego składu wkładu paliwowego? Dlaczego nie można wsadzić tam tylko U-235?

[bukimi]

Szacuje się, ze na obecna chwile światowe zasoby uranu wystarcza na około 100-300 lat

@RyszardTyDraniu: Spodziewałem się, że wydajność tego paliwa jest taka, że jest tego na minimum tysiące lat :O
Okręty atomowe, a w science-fiction statki kosmiczne często korzystają z paliw atomowych.

[Luris]

@cojawyrabiam: z tego co pamiętam to powodów może być kilka:
1. Całkowite rozdzielenie izotopów uranu by zabierało więcej zasobów
2. Im więcej U235 w jednym miejscu tym mniejsza masa krytyczna. Czysty U235 w większej ilości jest jak beczka prochu na której dziecko się bawi zapałkami

[kot_gagarina]

@RyszardTyDraniu: Jeden błąd logiczny popełniasz. Nie wiem czy przypadkiem czy świadomie. Piszesz, że:

28,5 tony uranu-238 – część przekształciła się w transuranowce, resztę można wykorzystać ponownie

Jak wykorzystasz resztę to ta reszta nie utylizuje się tylko wraca do procesów, które nadal będą generować odpady radioaktywne. W Twoich obliczeniach tego nie uwzględniasz sugerując że 28,5 tony uranu-238 znika.

Powiedz mi jeszcze:
1. Jaki jest czas rozpadu połowicznego uranu?
2. Jak jest czas

[Artimeges]

@RyszardTyDraniu: taki wypok to ja rozumiem