تحقیق سوخت هسته ای و فرآیند آن

این فایل با فرمت Word بوده و قابل ویرایش است و همچنین آماده پرینت می باشد

موضوع تحقیق : سوخت هسته ای و فرآیند آن

سوخت هسته اي و فرآيند آن

 پسماندهاي سطح بالاي مربوط به بازفرآوري‌

پسماندهاي سطح بالاي حاصل از بازفرآوري‌ علي رقم مقدار كمشان نيازمند مديريت، ذخيره سازي و دفع بسيار بسيار دقيقي هستند زيرا محتوي پاره‌هاي شكافت و عناصر ترا اورانيومي مي باشند كه سطوح بالايي از آلفا، بتا و پرتو گاما و نيز مقدار زيادي گرما منتشر مي كنند. اين گرما عمدتاً از پاره اي شكافت كه اكثراً نيمه عمرهاي كوتاه‌تري دارند ناشي مي شود. اينها موادي هستند كه از نظر عامه به عنوان “پسماندهاي هسته‌اي” دانسته مي شود.

P2 براساس ظرفيت برق هسته اي ساخته شده از قرار يك كيلووات براي هر نفر، هر يك از افراد يك جامعه غربي  سالانه مسئوليت حدود ml20 از پسماند سطح بالايي حاصل از بازفرآوري‌ را متحمل مي شود. در صورت جامد سازي حجم اين مقدار به حدود يك سانتي متر مكعب كاهش مي يابد.

P3 نكته مهمي كه وجود دارد اين است كه پسماندهاي حاصل از برنامه هاي تسليحاتي در كشورهايي مانند آمريكا و روسيه بدون توجه به سرعت گسترش توان هسته‌اي تجاري، براي چند دهه بر اين صحنه حاكم خواهد بود. ميرات اينها در مناطق آلوده، از دهه 1940 به بعد، مخازن ذخيره سازي داراي نشتي و دور نمايي از هزينه‌هاي پاك سازي بسيار زيادي است كه براي كشورهاي توليد كننده آنها باقي مي‌ماند.

P4 پسماندهاي مايع توليد شده در كارخانه هاي بازفرآوري‌ در مخازن فولادي ضد زنگ چند لايه اي كه خنك شده و توسط بتون مسلح احاطه مي شوند، به صورت موقتي انبار مي شوند. اينها بايد پيش از طرح مسئله دفع دائلي شان به مواد جامد فشرده و خنثي از نظر شيميايي تبديل شوند.

P5 روش اصلي جامد كردن پسماندهاي مايع، شيشه اي كردن است. Synroc (الماس مصنوعي Synthetic rock) استراليايي يك روش كارآمد براي بي حركت كردن اين چنين پسماندهائي است، اما هنوز براي پسماندهاي غير نظامي، به شكل تجاري گسترش نيافته است.

P6 كارخانه هاي شيشه‌اي كردن تجاري براساس Calcining پسماندها (حرارت دادن براي تبديل كردن به يك پودر خشك) و در ادامه در آميختن با شيشه بوروسيليكات، استوار هستند. شيشه‌ي مذاب با اين پسماندهاي خشك مخلوط شده و در قوطي هاي فولادي بزرگي با ظرفيت kg400 ريخته مي شود. سپس يك در پوش بر آن جوش داده مي شود. پسماند سالانه يك راكتور 1000 Mwe در 5 تن از اين چنين شيشه‌اي،يا تقريباً در12 قوطي هر يك به ارتفاع 3/1 و قطر 4/0متر جاي مي‌گيرد. در بريتانيا اين قوطي ها به صورت عمودي در سيلوهايي به عمق 10 متر انبار مي‌شوند.

P7 فرآيندهايي اين چنين از دهه 1960 به بعد توسعه پيدا كرده و در كارخانه هاي آزمايشي امتحان شده اند. در Harwell انگلستان چندين تن از پسماندهاي سطح بالاي حاصل از سوخت بازفرآوري‌ شده طي سال 1966 شيشه اي شد، اما پس از آن تحقيقات رها شد تا هنگامي كه مقدار پسماندهاي سطح بالاي بوجود آمده اولويت بالاتري را باعث شدند. آزمايش هاي شستشوي با آب بسيار داغ نشان داد كه اين شيشه غيرقابل حل باقي مي ماند حتي اگر چند ترك فيزيكي در آن ايجاد شده باشد. نتايج مشابهي بر روي پسماندهاي فرانسوي شيشه اي شده بين سال هاي 1969 و 1972 بدست آمده است.

P8 شيشه اي كردن پسماندهاي پرتوزاي سطح بالا اولين بار در فرانسه و در سال 1978 در مقياس صنعتي انجام شد، و در حال حاضر در پنج كارخانه واقع در بلژيك، فرانسه، و بريتانيا با ظرفيت 2500 قوطي (1000 تن) در سال به صورت تجاري انجام مي‌گيرد.

P9 در 1996 دو كارخانه شيشه‌اي كردن در آمريكا باز بودند. يكي در 

West Valley، Ny بود براي پرداخت كردن 2/2 ميليون ليتر پسماند سطح بالاي ناشي از سوخت‌هاي هسته اي غيرنظامي بازفرآوري‌ شده طي 25 سال قبلش و ديگري در Savannah River، SC، بود براي شيشه اي كردن مقادير بيشتري از پسماندهاي نظامي.

P10 پسماندهاي شيشه‌اي شده بيش از دفع نهايي براي مدت زماني انبار مي شوند تا حرارت و پرتوزايي آنها كم شود. در كل هرچه اين مواد بتوانند مدت درازتري پيش از دفع نگهداري شوند مشكلات كمتري پيش مي آيد و فضاي كمتري از يك نهضت گاه را احتياج دارند. برحسب روش هاي دفع عملي انتخاب شده، حدود 50 سال بين حضور اين مواد در راكتور و دفع آنها فاصله هست.

P11 مديريت اين چنين موادي مستلزم استفاده از پوشش حفاظتي و روش‌هايي براي اطمينان از ايمني افراد درگير مي باشد. به مانند همه موقعيت‌هايي كه در آنها پرتو گاما دخيل است، ساده ترين و كم هزينه ترين حفاظت فاصله است- ده برابر كردن فاصله پرتوگيري را به يك درصد مي رساند.

P12 هنگامي كه پسماندهاي سطح بالاي جدا شده (يا مجموعه هاي سوخت مصرف شده) از جايي به جاي ديگر منتقل مي شوند، محفظه هاي حمل و نقل مستحكمي بكار مي روند. اين محفظه ها طراحي شده اند تا در همه تصادفات ممكن مقاومت كنند بدون اينكه نشست كرده يا اثر حفاظتشان در برابر پرتو كاهش يابد. در جاهايي كه اينچنين محفظه هايي در طول سالها در معرض حوادث جدي قرار گرفته‌اند، اصلاً هيچ خطر پرتوگيري ايجاد نكرده اند. استانداردهاي بالايي كه براي استحكام اين محفظه ها طراحي شده است باعث مي شود كه آنها با انفجار به سختي بشكنند و بنابراين به عنوان هدفي براي اعمال خراب كارانه هم جذابيتي ندارند.

 

 انبار و دفع سوخت مصرف شده به عنوان “پسماند”

P1 گزينه دفع مستقيم سياست ايالات متحده و سوئد است، هر چند در مورد آخري قابل بازيافت خواهد بود. سوئد از سال 1988 يك تجهيزات مركزي كاملاً عملياتي براي انبار دراز مدت سوخت مصرف شده (CLAB) با ظرفيت 5000 تن دارد و سوخت بعد از تنها يك سال يا در اين حدود انبار شدن در راكتور به اين مكان منتقل مي‌شود.

سوخت هسته اي و فرايند آن پايان چرخه سوخت هسته اي

فهرست مطالب

پسماندهاي هسته‌اي

پسماند سطح بالا

پسماندهاي سطح متوسط

بازفرآوري سوخت مصرف شده

پسماندهاي سطح بالاي مربوط به بازفرآوري‌

انبار و دفع سوخت مصرف شده به عنوان “پسماند”

دفع پسماندهاي جامد

يك همسان طبيعي: oklo

هزينه

راكتورهاي از كار انداخته شده

پياده كردن بي فاصله

حصار ايمن (يا Safestor)

دفن

مثال ها

هزينه ها

پيش پرداخت

سرمايه گذاري خارجي (وضع ماليات بر توان هسته اي):

حساب تضميني، اعتبار اسنادي، يا بيمه

هزينه هاي خارجي- پيامدهاي زيست محيطي، بهداشتي و امنيتي

اثرات زيست محيطي

گرماي هدر رفته

اكسيدهاي نيتروژن

اثر گل خانه اي

اثرات بهداشتي و پرتوها

اثرات بهداشت محيطي

توجيه

بهينه سازي

محدوديت

سطح احتمال خطر فردي

پلوتونيوم

اثرات ژنتيكي

ايمني راكتور

پسماندهاي هسته‌اي