Co to jest cykl paliwowy?

Zaopatrywanie w paliwo i usuwanie zużytego paliwa jest dla elektrowni jądrowych i reaktorów badawczych sprawą bardzo istotną. Zawarte w “wypalonym” paliwie materiały rozszczepialne należy odzyskać, a nieużyteczne i niebezpieczne odpady usunąć. Ten cykl procesów tworzy tzw. cykl paliwowy.

Jądrowy cykl paliwowy definiujemy jako łańcuch procesów i operacji koniecznych do wyprodukowania świeżego paliwa jądrowego, następnie jego wykorzystania w reaktorze jądrowym oraz przechowywania i przerobu lub ostatecznego składowania. W zależności od typu reaktora i rodzaju stosowanego paliwa istnieje kilkanaście takich możliwych łańcuchów.

Aktywności cyklu paliwowego dzielimy na trzy etapy

1. Początkowa część cyklu, tzw. front-end lub head-end fuel management: obejmuje wydobycie rudy uranu, jej przerób, konwersję do postaci gazowej, wzbogacanie, produkcję paliwa jądrowego

2. Gospodarka paliwowa w rdzeniu reaktora, tzw. in-core fuel management: obejmuje opracowanie schematów wypalania paliwa, procesu wypalanie paliwa, kontroli reaktywności paliwa, rozkładu mocy w rdzeniu

3. Końcowa część cyklu, tzw. back-end lub tail-end fuel management: obejmuje wyładunek i składowanie paliwa na terenie elektrowni, transport, reprocessing, ostateczne składowanie

Klasyfikacje cyklu paliwowego

Można wyróżnić kilka cykli paliwowych w zależności od użytego materiału paliwowego i paliworodnego oraz typu reaktora. Są to cykl uranowy, uranowo-plutonowy, torowo-uranowy itd.

Cykl paliwowy może być otwarty lub zamknięty.

W cyklu paliwowym zamkniętym “wypalone” paliwo podlega procesowi przerobu, w wyniku którego odzyskuje się materiały rozszczepialne niewypalone do końca w reaktorze. Są one ponownie wykorzystywane do wytwarzania świeżych elementów paliwowych.

W cyklu paliwowym otwartym paliwo przechodzi przez reaktor tylko jeden raz – bez wykorzystania materiału jądrowego zawartego w wypalonym paliwie. “Wypalone” paliwo jest wtedy składowane podobnie jak odpady promieniotwórcze, z tym że zazwyczaj sposób jego składowania zapewnia możliwość poddania go przerobowi w przyszłości. W większości krajów posiadających elektrownie jądrowe stosuje się obecnie otwarty cykl paliwowych. Przewiduje się zwykle jego zamknięcie po pełnym opanowaniu technologii przerobu “wypalonego” paliwa oraz technologii reaktorów prędkich.