ROZDZIAŁY
Recykling wypalonego paliwa jądrowego - zamknięty cykl paliwowy
Społeczeństwo odbiera gospodarkę “wypalonym” paliwem, jako najważniejszy problem związany z energetyką jądrową. Ze względu na obecność w zużytym paliwie jądrowym niebezpiecznych dla ludzi i środowiska izotopów: neptunu, plutonu, ameryku, kiuru, berkelu czy kalifornu, w przypadku wykorzystania opcji składowania “wypalonego” paliwa (otwarty cykl paliwowy) wymagana jest jego izolacja od środowiska przez ponad 10 000 lat, co może wywołać społeczny opór. Ponadto w “wypalonym” paliwie znajduje się znaczna ilość paliwa jądrowego, które może być ponownie wykorzystane w reaktorach. Dlatego prowadzone są intensywne prace nad
Zamknięty cykl paliwowy oznacza, że wypalone paliwo jądrowe nie jest uznawane za odpad, lecz jest przetwarzane w celu ponownego wykorzystania uranu i plutonu, a nawet aktynowców.
Możemy wyróżnić dwa główne warianty zamkniętego cyklu paliwowego.
Częściowo i całkowicie zamknięty cykl paliwowy
Dział zatytułowany „Częściowo i całkowicie zamknięty cykl paliwowy”WARIANT 1
Częściowo zamknięty cykl paliwowy
- Przechowywanie kaset paliwowych w basenie przyreaktorowym do czasu wystarczającego zmniejszenia aktywności promieniotwórczej
- Przerób przy wykorzystaniu obecnej technologii z wydzieleniem plutonu i uranu oraz pozostawieniem produktów rozszczepienia i pomniejszych aktywnowców jako odpadów wysokoaktywnych
- Jednorazowy recykling plutonu lub plutonu i uranu w paliwie uranowo-plutonowym MOX
- Zeszkliwienie odpadów wysokoaktywnych i ich tymczasowe przechowywanie
(w przypadku braku głębokiego składowiska geologicznego) - Składowanie odpadów wysokoaktywnych w głębokim składowisku geologicznym po okresie przechowywania
WARIANT 2
Całkowicie zamknięty cykl paliwowy
- Przechowywanie kaset paliwowych w basenie przyreaktorowym do czasu wystarczającego zmniejszenia aktywności promieniotwórczej
- Przerób z wydzieleniem plutonu, uranu, aktynowców (ewentualnie także niektórych produktów rozszczepienia)
- Wykorzystanie wydzielonego plutonu, uranu i aktynowców w paliwie reaktora prędkiego powielającego
lub
recykling plutonu i uranu w paliwie uranowo-plutonowym MOX, a transmutacja aktynowców w zestawach podkrytycznych sterowanych akceleratorem - Zeszkliwienie odpadów wysokoaktywnych i ich tymczasowe przechowywanie
(w przypadku braku głębokiego składowania geologicznego) - Składowanie odpadów wysokoaktywnych w glębokim składowisku geologicznym po okresie przechowywania. Odpady nie zawierają już długożyciowych aktynowców
W przypadku częściowo zamkniętego cyklu paliwowego składniki wypalonego paliwa, takie jak pluton i uran, są oddzielane i jednorazowo poddawane recyklingowi - tworzy się paliwo mieszane MOX (Mix OXide Fuel), które używa się w reaktorach na neutrony termiczne. Tak wykorzystane paliwo (poddane jednorazowemu recyklingowi) jest następnie usuwane z rdzenia i trafia w całości do składowiska. W całkowicie zamkniętym cyklu paliwowym recykling jest powtarzany w celu całkowitego zużycia plutonu i uranu.
Zamknięty cykl paliwowy z jednorazowym recyklingiem wypalonego paliwa w reaktorach na neutrony termiczne jest praktykowany na skalę przemysłową od kilkudziesięciu lat. Przeprowadzono już eksperymenty z drugim etapem recyklingu, ale recykling iteracyjny i kroki w kierunku pełnego cyklu zamkniętego są nadal w fazie rozwoju. Pełen recykling pozostaje na razie perspektywą długoterminową i jest w zasadzie możliwy tylko przy użyciu
Zalety zamkniętego cyklu paliwowego z jednym recyklingiem w porównaniu do cyklu otwartego
Dział zatytułowany „Zalety zamkniętego cyklu paliwowego z jednym recyklingiem w porównaniu do cyklu otwartego”- oszczędność uranu pierwotnego - max 12% przy recyklingu Pu, max 25% przy recyklingu Pu i U;
- oszczędność na kosztach konwersji - mniejsza ilość uranu do przetworzenia = mniejsze koszty;
- oszczędność na wzbogacaniu - mniej uranu wzbogaconego;
- usunięcie z odpadów plutonu, który jest odpowiedzialny za 90% aktywności wypalonego paliwa jeszcze 100 000 lat po jego wyładunku z reaktora;
- niższe koszty przechowywania, a następnie składowania zeszklonych odpadów wysokoaktywnych niż w przypadku wypalonego paliwa - kilkakrotnie mniejsza objętość, a także większa gęstość ich pakowania dzięki mniejszej aktywności i generacji ciepła);
- nie ma dodatkowych kosztów specjalnego pakowania wypalonego paliwa, które jest niezbędne przed jego składowaniem.
Transmutacja i “wypalanie” aktynowców
Dział zatytułowany „Transmutacja i “wypalanie” aktynowców”Procesem komplementarnym do całkowicie zamkniętego cyklu jest
Zestawy podkrytyczne sterowane akceleratorem
Dział zatytułowany „Zestawy podkrytyczne sterowane akceleratorem”Zestaw podkrytyczny sterowany akceleratorem (Accelerator Driven System, ADS) to
Obecnie najważniejszym powodem rozwoju technologii ADS jest możliwość transmutacji plutonu, aktynowców mniejszościowych jak i niektórych długożyciowych produktów rozszczepienia z wypalonego paliwa jądrowego.
Dlaczego akurat stosujemy połączenie akceleratora z układem podkrytycznym? Układ taki pozwala na dodanie do paliwa o rząd wielkości większych ilości aktynowców niż ma to miejsce w reaktorach prędkich i w konsekwencji pozwala je efektywnie wypalać.
