سوخت هسته ای: انواع و فرآوری

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

انرژی هسته ای از تعداد زیادی شرکت برای اهداف مختلف تشکیل شده است. مواد اولیه این صنعت از معادن اورانیوم استخراج می شود. پس از آن، به شرکت های تولید سوخت تحویل داده می شود.

بعلاوه، سوخت به نیروگاه های هسته ای منتقل می شود و در آنجا وارد هسته راکتور می شود. هنگامی که سوخت هسته ای به پایان عمر خود می رسد، مجدداً پردازش می شود. ضایعات پردازش منوط به دفع است. شایان ذکر است که ضایعات خطرناک نه تنها پس از پردازش سوخت، بلکه در هر مرحله - از استخراج اورانیوم تا کار در یک راکتور - ظاهر می شوند.

سوخت هسته ای

سوخت دو نوع است. اولین مورد اورانیوم است که به ترتیب در معادن با منشاء طبیعی استخراج می شود. حاوی مواد خامی است که قادر به تشکیل پلوتونیوم هستند. دوم سوختی است که به طور مصنوعی ایجاد می شود (ثانویه).

سوخت هسته ای نیز بر اساس ترکیب شیمیایی تقسیم می شود: فلزی، اکسیدی، کاربید، نیترید و مخلوط.

استخراج اورانیوم و تولید سوخت

سهم بزرگی از تولید اورانیوم فقط از چند کشور می آید: روسیه، فرانسه، استرالیا، ایالات متحده آمریکا، کانادا و آفریقای جنوبی.

اورانیوم عنصر اصلی سوخت در هسته ای استنیروگاه ها برای ورود به راکتور، چندین مرحله پردازش را طی می کند. اغلب ذخایر اورانیوم در کنار طلا و مس قرار دارند، بنابراین استخراج آن با استخراج فلزات گرانبها انجام می‌شود.

در معدن، سلامت مردم در معرض خطر زیادی قرار دارد، زیرا اورانیوم یک ماده سمی است و گازهایی که در حین استخراج آن آزاد می شود، باعث ایجاد انواع سرطان می شود. اگرچه خود سنگ معدن حاوی مقدار بسیار کمی اورانیوم است - از 0.1 تا 1 درصد. جمعیتی که در نزدیکی معادن اورانیوم زندگی می کنند نیز در معرض خطر بیشتری هستند.

اورانیوم غنی شده سوخت اصلی نیروگاه های هسته ای است، اما پس از استفاده از آن، مقدار زیادی زباله رادیواکتیو باقی می ماند. با وجود تمام خطرات، غنی‌سازی اورانیوم یک فرآیند ضروری برای تولید سوخت هسته‌ای است.

در شکل طبیعی خود، استفاده از اورانیوم در هر جایی تقریبا غیرممکن است. برای استفاده از آن باید غنی شود. سانتریفیوژهای گاز برای غنی‌سازی استفاده می‌شوند.

اورانیوم غنی شده نه تنها در انرژی هسته ای، بلکه در تولید سلاح نیز استفاده می شود.

حمل و نقل

در هر مرحله از چرخه سوخت حمل و نقل وجود دارد. با تمام ابزارهای موجود انجام می شود: زمینی، دریایی، هوایی. این یک خطر بزرگ و یک خطر بزرگ نه تنها برای محیط زیست، بلکه برای انسان است.

در طول حمل و نقل سوخت هسته ای یا عناصر آن، حوادث زیادی رخ می دهد که منجر به انتشار عناصر رادیواکتیو می شود. این یکی ازدلایل بسیاری برای ناامن بودن انرژی هسته ای.

از کار انداختن راکتورها

هیچ یک از راکتورها برچیده نشده است. حتی نیروگاه هسته ای بدنام چرنوبیل. موضوع این است که به گفته کارشناسان، قیمت برچیدن با قیمت ساخت یک راکتور جدید برابر یا حتی بیشتر از آن است. اما هیچ کس نمی تواند با اطمینان بگوید چقدر پول مورد نیاز است: هزینه بر اساس تجربه برچیدن ایستگاه های کوچک برای تحقیق محاسبه شد. کارشناسان دو گزینه ارائه می دهند:

1. راکتورها و سوخت هسته ای مصرف شده را در محل های دفن زباله قرار دهید.
2. ساخت تابوت روی راکتورهای از کار افتاده.

در ده سال آینده، حدود 350 راکتور در سراسر جهان از کار خواهند افتاد و باید از رده خارج شوند. اما از آنجایی که مناسب ترین روش از نظر امنیت و قیمت ابداع نشده است، این موضوع همچنان در حال حل است.

اکنون 436 راکتور در سراسر جهان فعال هستند. البته، این کمک بزرگی به سیستم انرژی است، اما بسیار ناامن است. مطالعات نشان می‌دهد که طی 15 تا 20 سال، نیروگاه‌های هسته‌ای می‌توانند با ایستگاه‌هایی که با انرژی باد و پنل‌های خورشیدی کار می‌کنند جایگزین شوند.

ضایعات هسته ای

حجم عظیمی از زباله های هسته ای در نتیجه نیروگاه های هسته ای تولید می شود. بازفرآوری سوخت هسته‌ای زباله‌های خطرناکی نیز به همراه دارد. با این حال، هیچ یک از کشورها راه حلی برای این مشکل پیدا نکردند.

امروزه زباله های هسته ای در انبارهای موقت، در استخرهای آب یا در اعماق زیرزمین دفن می شوند.

ایمن ترین راه این استذخیره سازی در انبارهای ویژه، اما نشت تشعشع در اینجا نیز مانند سایر روش ها امکان پذیر است.

در واقع، زباله های هسته ای دارای ارزشی هستند، اما نیاز به رعایت دقیق قوانین برای ذخیره سازی آن دارند. و این حادترین مشکل است.

یک عامل مهم زمان خطرناک بودن زباله است. هر ماده رادیواکتیو زمان تجزیه خاص خود را دارد که در طی آن سمی است.

انواع زباله های هسته ای

در طول فعالیت هر نیروگاه هسته ای، زباله های آن وارد محیط زیست می شود. این آب برای خنک کردن توربین ها و زباله های گازی است.

زباله های هسته ای به سه دسته تقسیم می شوند:

1. سطح پایین - لباس برای کارکنان نیروگاه هسته ای، تجهیزات آزمایشگاهی. چنین زباله همچنین می تواند از موسسات پزشکی، آزمایشگاه های علمی بیاید. آنها تهدید چندانی ندارند، اما به اقدامات احتیاطی ایمنی نیاز دارند.
2. سطح متوسط - ظروف فلزی که سوخت در آنها حمل می شود. سطح تشعشع آنها بسیار بالا است و کسانی که به آنها نزدیک هستند باید محافظت شوند.
3. سوخت هسته ای مصرف شده و فرآورده های آن در سطح بالایی قرار دارد. سطح رادیواکتیویته به سرعت در حال کاهش است. زباله های سطح بالا بسیار کمی وجود دارد، حدود 3 درصد، اما حاوی 95 درصد از کل رادیواکتیویته است.