Переработка ОЯТ

Топливо, используемое атомными электростанциями, – это естественный уран, обогащенный по изотопу урана-235. Ядра урана-235 в результате бомбардировки тепловыми, «медленными» нейтронами делятся с высвобождением большого количества энергии. Каждое ядерное деление приводит к образованию двух ядер с меньшей массой (продукты деления) и в среднем 2–3 новых нейтронов. Высвобождающаяся при делении энергия в основном передается этим двум ядрам с меньшей массой, и они разлетаются с большой скоростью. По мере замедления их энергия преобразуется в тепло. Некоторые из образовавшихся новых нейтронов инициируют деление других ядер урана-235 и таким образом поддерживают цепную ядерную реакцию.

Для работы реактора на легкой воде необходимо ядерное топливо, обогащенное ураном-235. Процесс обогащения состоит в увеличении содержания урана-235 по отношению к урану-238. Уран в его природном состоянии содержит 99,3% урана-238 и только 0,7% урана-235. Для использования на атомной электростанции с водо-водяным или кипящим реактором содержание урана-235 должно быть доведено до 3–4%.

После трех-пяти лет работы уран-235 частично выгорает, и топливные сборки с ним должны быть заменены. В отработанном ядерном топливе содержание урана–235 снижается до менее чем 1%, однако там присутствуют различные продукты деления, а также около 1% плутония, включая его тяжелые изотопы 240 и 241, и изотопы более тяжелых элементов. Продукты деления радиоактивны, и их распад сопровождается выделением некоторого количества тепловой энергии (остаточное тепловыделение, которое естественным образом уменьшается). Отработанное ядерное топливо, извлеченное из реактора, обычно хранится на атомных электростанциях под водой в специально спроектированных бассейнах в течение года, затем топливные стержни транспортируют на перерабатывающие заводы или на хранение.


В разных странах с отработанным топливом поступают по-разному: или сохраняют (США, Швеция, Финляндия), или перерабатывают (Япония, Великобритания, Бельгия, Франция, Россия). В отработанном топливе продукты деления составляют около 3% и являются отходами, остальные 97% – уран и плутоний, которые можно использовать повторно. В настоящее время стоимость свежего урана и полученного после переработки отработанного топлива примерно одинакова. Переработка облученного топлива имеет стратегические и экологические преимущества.

Переработка – это предпочтительный выбор с точки зрения экологии, уменьшающий объем высокоактивных отходов и возвращающий в цикл несгоревший уран и плутоний (не стоит забывать, что оба – ценное ядерное топливо). Но этот выбор более дорогой по сравнению с хранением отработанного топлива. В настоящее время Франция, Германия, Великобритания и Япония – страны, озабоченные сохранением окружающей среды, – сделали выбор в пользу переработки своего облученного топлива. До недавнего времени Соединенные Штаты, руководствуясь более близкими целями, предпочитали менее затратное и более легкое решение: они просто хранили облученные топливные сборки после выгрузки их из реакторов. В 2006 г. Департамент энергетики США начал рассматривать вопрос о снятии запрета на технологию переработки. Это хорошая новость, поскольку неразумно считать отходами отработанное ядерное топливо, в котором содержится 96% несгоревшего урана!

1 комментарий

avatar [...] безопасного и экономически эффективного хранения ОЯТ и замыкания ЯТЦ. Существует большая вероятность, что в [...]

Оставить комментарий