Πυρηνικά καύσιμα: τύποι και επεξεργασία

2025 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-24 13:14

Η πυρηνική ενέργεια αποτελείται από μεγάλο αριθμό επιχειρήσεων για διάφορους σκοπούς. Οι πρώτες ύλες για αυτή τη βιομηχανία εξάγονται από ορυχεία ουρανίου. Μετά από αυτό, παραδίδεται στις επιχειρήσεις για την κατασκευή καυσίμων.

Περαιτέρω, το καύσιμο μεταφέρεται σε πυρηνικούς σταθμούς, όπου εισέρχεται στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Όταν το πυρηνικό καύσιμο φτάσει στο τέλος της ζωής του, υποβάλλεται σε επανεπεξεργασία. Τα απόβλητα επεξεργασίας υπόκεινται σε διάθεση. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα επικίνδυνα απόβλητα εμφανίζονται όχι μόνο μετά την επεξεργασία των καυσίμων, αλλά και σε οποιοδήποτε στάδιο - από την εξόρυξη ουρανίου έως την εργασία σε έναν αντιδραστήρα.

Πυρηνικό καύσιμο

Τα καύσιμα είναι δύο ειδών. Το πρώτο είναι το ουράνιο που εξορύσσεται σε ορυχεία, αντίστοιχα, φυσικής προέλευσης. Περιέχει πρώτες ύλες που είναι ικανές να σχηματίσουν πλουτώνιο. Το δεύτερο είναι το καύσιμο που δημιουργείται τεχνητά (δευτερεύον).

Το πυρηνικό καύσιμο διαιρείται επίσης κατά χημική σύνθεση: μεταλλικό, οξείδιο, καρβίδιο, νιτρίδιο και ανάμεικτο.

εξόρυξη ουρανίου και παραγωγή καυσίμων

Ένα μεγάλο μερίδιο της παραγωγής ουρανίου προέρχεται από λίγες μόνο χώρες: Ρωσία, Γαλλία, Αυστραλία, ΗΠΑ, Καναδάς και Νότια Αφρική.

Το ουράνιο είναι το κύριο στοιχείο για τα καύσιμα στα πυρηνικάσταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Για να μπει στον αντιδραστήρα, περνάει από διάφορα στάδια επεξεργασίας. Τις περισσότερες φορές, τα κοιτάσματα ουρανίου βρίσκονται δίπλα σε χρυσό και χαλκό, επομένως η εξόρυξή του πραγματοποιείται με την εξόρυξη πολύτιμων μετάλλων.

Στην εξόρυξη, η υγεία των ανθρώπων διατρέχει μεγάλο κίνδυνο επειδή το ουράνιο είναι ένα τοξικό υλικό και τα αέρια που απελευθερώνονται κατά την εξόρυξή του προκαλούν διάφορες μορφές καρκίνου. Αν και το ίδιο το μετάλλευμα περιέχει πολύ μικρή ποσότητα ουρανίου - από 0,1 έως 1 τοις εκατό. Ο πληθυσμός που ζει κοντά σε ορυχεία ουρανίου διατρέχει επίσης μεγαλύτερο κίνδυνο.

Το εμπλουτισμένο ουράνιο είναι το κύριο καύσιμο για τους πυρηνικούς σταθμούς, αλλά μετά τη χρήση του, παραμένει τεράστια ποσότητα ραδιενεργών αποβλήτων. Παρά όλους τους κινδύνους του, ο εμπλουτισμός ουρανίου είναι μια ουσιαστική διαδικασία για τη δημιουργία πυρηνικών καυσίμων.

Στη φυσική του μορφή, το ουράνιο είναι σχεδόν αδύνατο να χρησιμοποιηθεί οπουδήποτε. Για να το χρησιμοποιήσετε πρέπει να εμπλουτιστεί. Για τον εμπλουτισμό χρησιμοποιούνται φυγόκεντροι αερίου.

Το εμπλουτισμένο ουράνιο χρησιμοποιείται όχι μόνο στην πυρηνική ενέργεια, αλλά και στην παραγωγή όπλων.

Μεταφορές

Σε οποιοδήποτε στάδιο του κύκλου του καυσίμου υπάρχει μεταφορά. Πραγματοποιείται με όλα τα διαθέσιμα μέσα: από ξηρά, δια θαλάσσης, αεροπορικώς. Αυτό είναι ένας μεγάλος κίνδυνος και ένας μεγάλος κίνδυνος όχι μόνο για το περιβάλλον, αλλά και για τους ανθρώπους.

Κατά τη μεταφορά πυρηνικού καυσίμου ή στοιχείων του, συμβαίνουν πολλά ατυχήματα, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση ραδιενεργών στοιχείων. Αυτό είναι ένα απόπολλοί λόγοι για τους οποίους η πυρηνική ενέργεια θεωρείται μη ασφαλής.

Παροπλισμός αντιδραστήρων

Κανένας από τους αντιδραστήρες δεν έχει αποσυναρμολογηθεί. Ακόμη και το διαβόητο πυρηνικό εργοστάσιο του Τσερνομπίλ. Το θέμα είναι ότι, σύμφωνα με τους ειδικούς, η τιμή της αποσυναρμολόγησης είναι ίση ή και υπερβαίνει την τιμή της κατασκευής ενός νέου αντιδραστήρα. Κανείς όμως δεν μπορεί να πει με βεβαιότητα πόσα χρήματα θα χρειαστούν: το κόστος υπολογίστηκε με βάση την εμπειρία της αποσυναρμολόγησης μικρών σταθμών για έρευνα. Οι ειδικοί προσφέρουν δύο επιλογές:

1. Βάλτε αντιδραστήρες και αναλωμένα πυρηνικά καύσιμα σε χώρους υγειονομικής ταφής.
2. Κατασκευάστε σαρκοφάγους πάνω από παροπλισμένους αντιδραστήρες.

Τα επόμενα δέκα χρόνια, περίπου 350 αντιδραστήρες σε όλο τον κόσμο θα εξαντληθούν και θα πρέπει να παροπλιστούν. Αλλά επειδή δεν έχει εφευρεθεί η καταλληλότερη μέθοδος από άποψη ασφάλειας και τιμής, αυτό το ζήτημα εξακολουθεί να επιλύεται.

Τώρα υπάρχουν 436 αντιδραστήρες που λειτουργούν σε όλο τον κόσμο. Φυσικά, αυτό είναι μια μεγάλη συμβολή στο ενεργειακό σύστημα, αλλά είναι πολύ επισφαλές. Οι μελέτες δείχνουν ότι σε 15-20 χρόνια, οι πυρηνικοί σταθμοί θα μπορούν να αντικατασταθούν από σταθμούς που λειτουργούν με αιολική ενέργεια και ηλιακούς συλλέκτες.

Πυρηνικά απόβλητα

Τεράστια ποσότητα πυρηνικών αποβλήτων δημιουργείται ως αποτέλεσμα των πυρηνικών σταθμών. Η επανεπεξεργασία πυρηνικών καυσίμων αφήνει επίσης πίσω της επικίνδυνα απόβλητα. Ωστόσο, καμία από τις χώρες δεν βρήκε λύση στο πρόβλημα.

Σήμερα, τα πυρηνικά απόβλητα φυλάσσονται σε εγκαταστάσεις προσωρινής αποθήκευσης, σε λίμνες νερού ή θαμμένα βαθιά κάτω από το έδαφος.

Ο πιο ασφαλής τρόπος είναιαποθήκευση σε ειδικές εγκαταστάσεις αποθήκευσης, αλλά η διαρροή ακτινοβολίας είναι επίσης δυνατή εδώ, όπως και με άλλες μεθόδους.

Στην πραγματικότητα, τα πυρηνικά απόβλητα έχουν κάποια αξία, αλλά απαιτούν αυστηρή τήρηση των κανόνων για την αποθήκευσή τους. Και αυτό είναι το πιο οξύ πρόβλημα.

Σημαντικός παράγοντας είναι ο χρόνος κατά τον οποίο τα απόβλητα είναι επικίνδυνα. Κάθε ραδιενεργή ουσία έχει τον δικό της χρόνο αποσύνθεσης, κατά τον οποίο είναι τοξική.

Τύποι πυρηνικών αποβλήτων

Κατά τη λειτουργία οποιουδήποτε πυρηνικού σταθμού, τα απόβλητά του εισέρχονται στο περιβάλλον. Αυτό είναι νερό για ψύξη τουρμπίνων και αέρια απόβλητα.

Τα πυρηνικά απόβλητα χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες:

1. Χαμηλού επιπέδου - ρούχα για υπαλλήλους πυρηνικής ενέργειας, εξοπλισμός εργαστηρίου. Τέτοια απόβλητα μπορούν να προέρχονται και από ιατρικά ιδρύματα, επιστημονικά εργαστήρια. Δεν αποτελούν μεγάλη απειλή, αλλά απαιτούν προφυλάξεις ασφαλείας.
2. Μεσαίο επίπεδο - μεταλλικά δοχεία στα οποία μεταφέρεται το καύσιμο. Τα επίπεδα ακτινοβολίας τους είναι αρκετά υψηλά και όσοι βρίσκονται κοντά τους θα πρέπει να προστατεύονται.
3. Υψηλό επίπεδο αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου και των προϊόντων του. Το επίπεδο ραδιενέργειας μειώνεται ραγδαία. Υπάρχουν πολύ λίγα απόβλητα υψηλής ραδιενέργειας, περίπου 3 τοις εκατό, αλλά περιέχουν το 95 τοις εκατό της συνολικής ραδιενέργειας.