Förbrukat kärnbränsle

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 14 oktober 2021; kontroller kräver 10 redigeringar .

Använt kärnbränsle , bestrålat kärnbränsle (SNF) - bränsleelement (TVEL) eller deras grupper utvunna från den aktiva zonen, bränslepatroner av kärnreaktorer i kärnkraftverk och andra installationer (forskning, transport och andra). Bränslet klassas som förbrukat om det inte längre kan effektivt stödja kedjereaktionen [1] .

Innan utvecklingen i Ryssland av den nuvarande tekniken för användning av använt kärnbränsle i snabba neutronreaktorer , trodde man att det praktiska värdet av använt kärnbränsle var lågt och det skapade problem med bortskaffande och lagring, men denna typ av reaktorer gör det är möjligt att använda energipotentialen hos använt kärnbränsle, vilket ger mänskligheten en energikälla i hundratals år .

Egenskaper

I de flesta moderna reaktorer är TVEL ett tunnväggigt rör tillverkat av olika zirkoniumlegeringar , i vilket det finns "tabletter" av uranföreningar (oftast urandioxid ) med olika anrikningsnivåer , 3 m långa (för VVER ) och ca 1- 3 centimeter i diameter, utrustad med ändar med pluggar som säkerställer tätheten av bränsleelementet och dess infästning i bränslepatronen.

Använt kärnbränsle, till skillnad från färskt, har betydande radioaktivitet på grund av innehållet av en stor mängd klyvningsprodukter (för VVER-reaktorer, cirka 300 000 Ci i varje bränsleelement) och har egenskapen att självuppvärma luften till höga temperaturer (nyss utvunnet upp till ca 300 °C ) och efter utvinning från reaktorhärden hålls den i 2-5 år i använt bränslebassäng ( VVER ) eller i periferin av reaktorhärden ( BN-600 reaktor ). Efter att ha minskat restenergiutsläppet av bränslet skickas det för lagring , bortskaffande eller bearbetning av SNF [2] .

Användning av SNF i snabba neutronreaktorer

Sovjetunionen, och sedan Ryssland, tar den första platsen i världen i utvecklingen av teknik för konstruktion av snabba neutronreaktorer, även om detta har gjorts av många utvecklade länder sedan 1950-talet. Den första kraftenheten med en snabb neutronreaktor BN-350 lanserades i Sovjetunionen 1973 och fungerade i Aktau fram till 1999. Den andra kraftenheten installerades vid Beloyarsk NPP 1980 ( BN-600 ) och har fungerat oavbrutet till denna dag; 2010 förlängdes dess livslängd med 10 år [3] . På samma plats togs i september 2016 en ny generation BN-800- reaktor i drift [3] . Tillsammans med produktionen av MOX-bränsle (en blandning av uran och plutoniumoxider) som lanserades ett år tidigare, blev Ryssland ledande i övergången till en sluten kärnbränslecykel , vilket kommer att göra det möjligt för mänskligheten att få en nästan outtömlig energiresurs genom återvinning av kärnavfall, eftersom konventionella kärnkraftverk endast använder 3 % energipotential av kärnbränsle [3] . Även i Ryssland utvecklas en alternativ teknik för SNUP-bränsle , som är en blandning av uran och plutoniumnitrider [4] .

Användningen av MOX- och MNUP-bränslen gör det möjligt att återvinna använt "bränsle" och producera nytt blandat uran-plutoniumbränsle, där mängden energi som kan erhållas från naturligt uran ökas med cirka 100 gånger. Samtidigt, efter bearbetning av SNF, minskar mängden radioaktivt avfall som är föremål för särskild behandling och bortskaffande med en faktor. Snabba neutronreaktorer kan också "bränna ut" långlivade (med en sönderfallstid på upp till tusentals och hundratusentals år) radioaktiva klyvningsprodukter och förvandla dem till kortlivade sådana med en halveringstid på 200-300 år, varefter de säkert kan begravas i enlighet med standardprocedurer och kommer inte att störa jordens naturliga strålningsbalans.

SNF-användningspotential

Enligt Rosatom för 2016 produceras och konsumeras cirka 18 000 ton färskt kärnbränsle årligen i världen , varav 3% av tungmetallmassan (540 ton) "bränner ut" i energiproduktionscykeln vid kärnkraftverk . Om vi ​​tar med i beräkningen att kärnenergi står för 11 % av elproduktionen, så krävs 4909 ton klyvbart material för att fullt ut täcka mänsklighetens behov, vilket är flera gånger mindre än använt kärnbränsle som genereras årligen.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Spenderat kärnbränsle/Ordlista/NRC-  biblioteket . US NRC (22 november 2013). Hämtad 29 november 2013. Arkiverad från originalet 5 december 2013.
  2. ↑ IAEA har publicerat en översiktsrapport om det aktuella läget för teknik för bearbetning av använt kärnbränsle. Arkivexemplar av 20 oktober 2013 på Wayback Machine Atominfo.ru, 03.03.2009
  3. ↑ 1 2 3 Ryssland tar nästa steg för att byta till en sluten kärnbränslecykel (otillgänglig länk) . Rosatoms officiella webbplats . www.rosatominternational.com (29 november 2016). Hämtad 17 december 2019. Arkiverad från originalet 17 december 2019. 
  4. ↑ Olga Ganzhur. Varför är nitrid bättre än oxid för snabba reaktorer . Branschpublikation av det statliga bolaget Rosatom (25 november 2020). Hämtad 27 juni 2022. Arkiverad från originalet 27 juni 2022.

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  I bibliografiska kataloger