핵연료는 제어된 연쇄 반응을 수행하기 위해 원자로에서 사용되는 물질입니다. 그것은 극도로 에너지 집약적이며 인간에게 안전하지 않기 때문에 사용에 여러 가지 제한이 있습니다. 오늘 우리는 연료가 무엇인지 알아낼 것입니다 원자로그것이 분류되고 생산되는 방법, 적용되는 곳.
핵 연쇄 반응 동안 핵은 핵분열 조각이라고 하는 두 부분으로 나뉩니다. 동시에 여러 (2-3) 중성자가 방출되어 이후에 다음 핵의 핵분열을 일으 킵니다. 이 과정은 중성자가 원래 물질의 핵에 들어갈 때 발생합니다. 핵분열 파편은 운동 에너지가 높습니다. 물질의 감속은 엄청난 양의 열 방출을 동반합니다.
핵분열 파편은 붕괴 생성물과 함께 핵분열 생성물이라고 합니다. 모든 에너지의 중성자와 핵분열하는 핵을 핵연료라고 합니다. 일반적으로 원자 수가 홀수인 물질입니다. 일부 핵은 에너지가 특정 임계값을 초과하는 중성자에 의해 순전히 핵분열됩니다. 이들은 주로 짝수의 원자를 가진 원소입니다. 이러한 핵은 임계 핵에 의한 중성자 포획 순간에 연료 핵이 형성되기 때문에 원료라고합니다. 따라서 연료와 원자재의 조합을 핵연료라고 합니다.
핵연료는 두 종류로 나뉩니다.
관점에서 화학적 구성 요소, 다음과 같은 유형의 핵연료가 있습니다.
원자로용 연료는 작은 알갱이 형태로 사용된다. 그것들은 밀봉된 연료 요소(TVEL)에 배치되며, 다시 수백 개의 연료 집합체(FA)로 결합됩니다. 핵연료는 연료봉 클래딩과의 호환성에 대한 높은 요구 사항을 따릅니다. 용융 및 증발 온도가 충분하고 열전도율이 양호해야 하며 중성자 조사 시 부피가 크게 증가하지 않아야 합니다. 생산의 제조 가능성도 고려됩니다.
원자력 발전소 및 기타 원자력 시설은 연료 집합체의 형태로 연료를 받습니다. 작동 중(연소된 연료 집합체 대신)과 수리 캠페인 중에 모두 원자로에 적재할 수 있습니다. 후자의 경우 연료 집합체는 대규모 그룹으로 변경됩니다. 이 경우 연료의 1/3만 완전히 교체됩니다. 가장 많이 소진된 집합체는 원자로 중앙부에서 하역되고 이전에 덜 활동적인 영역에 위치했던 부분적으로 소진된 집합체를 제자리에 놓습니다. 결과적으로 새로운 연료 집합체가 후자 대신 설치됩니다. 이 간단한 재배치 계획은 전통적인 것으로 간주되며 여러 가지 장점이 있으며 그 중 주요한 것은 균일한 에너지 방출을 보장하는 것입니다. 물론 이것은 조건부 체계입니다. 일반적인 생각프로세스에 대해.
원자로 노심에서 사용 후 핵연료를 제거한 후 일반적으로 근처에 위치한 사용 후 연료 풀로 보내집니다. 사실 사용 후 연료 집합체에는 엄청난 양의 우라늄 핵분열 파편이 포함되어 있습니다. 원자로에서 언로드 후 각 연료 요소에는 약 300,000 Curie가 포함됩니다. 방사성 물질 100kWh의 에너지를 방출합니다. 이로 인해 연료는 자체 가열되어 방사능이 높아집니다.
최근 언로드된 연료의 온도는 300°C에 도달할 수 있습니다. 따라서 온도가 설정된 범위 내에서 유지되는 수층 아래에서 3-4 년 동안 유지됩니다. 연료가 물 속에 저장되면 연료의 방사능과 잔류 배출의 힘이 감소합니다. 약 3년 후 연료 집합체의 자체 발열은 이미 50–60°C에 도달했습니다. 그런 다음 연료는 수영장에서 제거되어 처리 또는 폐기를 위해 보내집니다.
금속성 우라늄은 원자로의 연료로 비교적 드물게 사용됩니다. 물질이 660°C의 온도에 도달하면 구조 변화와 함께 상전이가 발생합니다. 간단히 말해서 우라늄의 부피가 증가하여 연료 요소가 파괴될 수 있습니다. 200-500°C의 온도에서 장기간 조사하는 경우 물질은 방사선 성장을 합니다. 이 현상의 본질은 조사된 우라늄봉이 2~3배 늘어난 것이다.
500°C 이상의 온도에서 금속 우라늄을 사용하는 것은 팽윤 때문에 어렵습니다. 핵분열 후 총 부피가 동일한 핵의 부피를 초과하는 두 개의 조각이 형성됩니다. 핵분열 조각의 일부는 가스 원자(크세논, 크립톤 등)로 표시됩니다. 가스는 우라늄의 기공에 축적되어 온도가 증가함에 따라 증가하는 내부 압력을 형성합니다. 원자의 부피를 늘리고 기체의 압력을 높임으로써 핵연료부풀어 오르기 시작합니다. 따라서 이것은 핵분열과 관련된 부피의 상대적인 변화를 나타냅니다.
팽창력은 연료봉의 온도와 연소도에 따라 달라집니다. 연소도가 증가하면 핵분열 파편의 수가 증가하고 온도와 연소도가 증가하면 가스의 내부 압력이 증가합니다. 연료의 기계적 특성이 높으면 팽윤이 덜 발생합니다. 금속 우라늄은 이러한 물질 중 하나가 아닙니다. 따라서 원자로의 연료로 사용하면 연료의 주요 특성 중 하나인 연소 깊이가 제한됩니다.
우라늄의 기계적 성질과 내방사선성은 재료를 도핑함으로써 향상됩니다. 이 공정에는 알루미늄, 몰리브덴 및 기타 금속을 첨가하는 것이 포함됩니다. 도펀트 덕분에 포획당 필요한 핵분열 중성자의 수가 감소합니다. 따라서 중성자를 약하게 흡수하는 물질이 이러한 목적에 사용됩니다.
우라늄의 일부 내화성 화합물은 탄화물, 산화물 및 금속간 화합물과 같은 우수한 핵연료로 간주됩니다. 이들 중 가장 일반적인 것은 이산화 우라늄(세라믹)입니다. 융점은 2800°C이고 밀도는 10.2g/cm 3 입니다.
이 물질은 상전이가 없기 때문에 우라늄 합금보다 부풀어 오르는 경향이 적습니다. 이 기능 덕분에 연소 온도를 몇 퍼센트까지 높일 수 있습니다. 에 고온세라믹은 니오븀, 지르코늄, 스테인리스 스틸 및 기타 재료와 상호 작용하지 않습니다. 주요 단점은 열전도율이 4.5kJ(m * K)로 낮다는 것입니다. 출력 밀도원자로. 또한 고온 세라믹은 깨지기 쉽습니다.
플루토늄은 저융점 금속으로 간주됩니다. 640°C에서 녹습니다. 열악한 플라스틱 특성으로 인해 가공이 거의 불가능합니다. 물질의 독성은 연료봉 제조 기술을 복잡하게 만듭니다. 원자력 산업에서는 플루토늄과 그 화합물을 사용하려는 시도가 반복적으로 있었지만 성공하지 못했습니다. 플루토늄을 함유한 원자력 발전소에 연료를 사용하는 것은 표준 원자로 제어 시스템용으로 설계되지 않은 가속 주기의 약 2배 감소로 인해 비실용적입니다.
핵연료 제조에는 일반적으로 이산화 플루토늄, 광물과의 플루토늄 합금, 탄화 플루토늄과 탄화 우라늄의 혼합물이 사용됩니다. 몰리브덴, 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 기타 금속의 금속 매트릭스에 우라늄 및 플루토늄 화합물 입자가 배치된 분산 연료는 기계적 특성과 열전도율이 높습니다. 분산 연료의 복사 저항 및 열전도율은 매트릭스 재료에 따라 다릅니다. 예를 들어, 첫 번째 원자력 발전소에서 분산 연료는 몰리브덴으로 채워진 9% 몰리브덴과 우라늄 합금 입자로 구성되었습니다.
토륨 연료의 경우 연료봉 생산 및 가공이 어려워 현재 사용되지 않고 있다.
핵연료의 주요 원료인 우라늄의 상당량은 러시아, 미국, 프랑스, 캐나다, 남아프리카 공화국 등 여러 국가에 집중되어 있습니다. 광상은 일반적으로 금과 구리 근처에서 발견되므로 이러한 모든 재료가 동시에 채굴됩니다.
광산에서 일하는 사람들의 건강은 큰 위험에 처해 있습니다. 사실 우라늄은 독성 물질이며 채굴 중에 방출되는 가스는 암을 유발할 수 있습니다. 그리고 이것은 광석에이 물질이 1 % 이하로 포함되어 있다는 사실에도 불구하고 있습니다.
우라늄 광석에서 핵연료 생산에는 다음과 같은 단계가 포함됩니다.
원자로 가동 중에는 연료가 완전히 연소되지 않아 자유 동위 원소가 재생산됩니다. 이와 관련하여 사용후핵연료봉은 재사용을 목적으로 하는 재생의 대상이 된다.
오늘날 이 문제는 다음 단계로 구성된 Purex 공정으로 해결됩니다.
그 후 생성된 이산화 플루토늄은 새로운 노심의 생산에 사용되며 우라늄은 농축 또는 노심 제조에도 사용됩니다. 핵연료의 재처리는 복잡하고 비용이 많이 드는 과정입니다. 그 비용은 다음에 상당한 영향을 미칩니다. 경제성원자력 발전소 사용. 재생에 적합하지 않은 핵연료 폐기물의 처분에 대해서도 마찬가지입니다.
조사된 핵연료의 저장은 강화된 보안 조치가 필요한 복잡한 과정입니다. Zheleznogorsk의 광업 및 화학 조합에서 ( 크라스노야르스크 지역) 수냉식 및 건식 SNF 저장 시설이 있습니다. 이 공장은 Rosatom이 핵연료 주기를 종료하는 데 도움이 될 사용후 연료 재처리 기술을 개발하고 있습니다.
사용후핵연료의 운명은 다양한 방식으로 전개될 수 있다. 대부분의 국가에서 원자력 발전소 원자로에서 제 시간을 다한 핵연료는 방사성 폐기물로 간주되어 매장지로 보내지거나 해외로 수출됩니다. 이 접근 방식의 지지자들(예를 들어, 미국, 캐나다, 핀란드)은 지구에 비싸고 복잡하며 잠재적으로 위험한 사용후 핵연료 재처리 과정을 마스터하기에 충분한 우라늄 광석 매장량이 있다고 생각합니다. 러시아와 몇몇 다른 원자력국(프랑스, 영국, 인도 포함)은 조사된 연료를 재처리하는 기술을 개발하고 있으며 미래에 연료 주기를 완전히 종료하기 위해 노력하고 있습니다.
폐쇄 사이클은 우라늄 광석에서 얻어 원자로에서 사용된 연료가 계속해서 처리되어 원자력 발전소에서 사용된다고 가정합니다. 결과적으로 원자력 에너지는 실제로 재생 가능한 자원으로 전환되고 방사성 폐기물의 양은 줄어들고 인류는 수천 년 동안 상대적으로 저렴한 에너지를 제공받을 것입니다.
SNF 처리의 매력은 한 캠페인 동안 핵연료의 낮은 연소율로 설명됩니다. 가장 일반적인 가압수형 원자로(VVER)에서는 3-5%를 초과하지 않으며, 구식 고출력 채널 원자로(RBMK)에서는 2개에 불과합니다. %, 그리고 고속 중성자(FN)의 원자로에서만 20%에 도달할 수 있지만 지금까지 이러한 상업용 규모의 원자로는 전 세계에 두 개뿐입니다(둘 다 러시아, 벨로야르스크 NPP). 따라서 SNF는 우라늄 및 플루토늄 동위원소를 비롯한 귀중한 구성 요소의 원천입니다.
핵연료는 육불화 우라늄 정제로 채워진 밀봉 막대(연료 요소 - 연료봉)로 구성된 연료 집합체(FA)의 형태로 원자력 발전소에 공급된다는 점을 상기하십시오.
VVER용 연료 집합체는 육각형 프레임에 장착된 312개의 연료봉으로 구성됩니다(NCCP PJSC의 사진).
원자력 발전소에서 나오는 사용후핵연료(SNF)는 특별한 취급이 필요합니다. 원자로에 있는 동안 연료봉이 축적됩니다. 많은 수의핵분열 생성물, 그리고 핵에서 제거된 지 몇 년이 지난 후에도 열을 방출합니다. 공기 중에서 막대는 수백도까지 가열됩니다. 따라서 연료 캠페인이 끝나면 조사된 어셈블리는 현장 사용후핵연료 풀에 배치됩니다. 물은 과도한 열을 제거하고 증가된 수준의 방사선으로부터 원자력 발전소 직원을 보호합니다.
3~5년 후에도 연료 집합체는 여전히 열을 방출하지만 일시적인 냉각 부족은 더 이상 위험하지 않습니다. 원자력 엔지니어는 이를 사용하여 SNF를 발전소에서 특수 저장 시설로 가져갑니다. 러시아에서는 사용 후 연료가 Mayak으로 보내집니다. 첼랴빈스크 지역) 및 광산 및 화학 결합의 동위 원소 화학 공장 (Krasnoyarsk Territory). MCC는 VVER-1000 및 RBMK-1000 원자로용 연료 저장을 전문으로 합니다. 기업은 1985년에 건설된 "습식"(수냉식) 저장 시설과 2011-2015년에 단계적으로 시작된 건식 저장 시설을 운영합니다.
“VVER SNF의 운송을 위해 철도연료 어셈블리는 IAEA 표준에 따라 인증된 TUK(운송 포장 키트)에 담겨 있다고 MCC의 Isotope-Chemical Plant 책임자인 Igor Seelev는 말합니다. - 각 TUK에는 12개의 어셈블리가 있습니다. 이러한 스테인리스 스틸 컨테이너는 직원과 대중에게 완벽한 방사선 보호 기능을 제공합니다. 심각한 철도 사고가 발생하더라도 포장의 무결성은 손상되지 않습니다. 사용후핵연료를 실은 열차에는 우리 공장 직원과 무장 경비원이 동행하고 있다”고 말했다.
도중에 SNF는 50-80 ° C까지 예열 할 시간이 있으므로 공장에 도착한 TUK는 냉각 장치로 보내져 파이프 라인을 통해 1cm / min의 속도로 물이 공급됩니다. 연료의 온도를 급격히 변화시키는 것은 불가능합니다. 3-5시간 후 용기를 30°C로 식힙니다. 물이 배수되고 TUK는 재장전을 위해 8m 깊이의 수영장으로 옮겨집니다. 용기의 뚜껑은 물 아래에서 직접 열립니다. 그리고 수중에서 각 연료 집합체는 20인용 보관 케이스로 옮겨집니다. 물론 Mining and Chemical Combine에는 다이버가 없으며 모든 작업은 특수 크레인의 도움으로 수행됩니다. 동일한 크레인이 조립품이 있는 케이스를 보관실로 옮깁니다.
방출된 TUK는 오염 제거를 위해 보내진 후 추가 예방 조치 없이 철도로 운송할 수 있습니다. MCC는 매년 원자력 발전소로 20회 이상의 비행을 수행하며, 각 제대에 몇 개의 컨테이너가 있습니다.
"젖은" 금고는 바닥의 금속 시트가 아니었다면 거대한 학교 체육관으로 오인될 수 있었습니다. 자세히 보면 노란색 구분선이 좁은 해치임을 알 수 있습니다. 덮개를 특정 구획에 넣어야 할 때 크레인은 마치 가이드를 따라가는 것처럼 이러한 차선을 따라 이동하여 화물을 물 아래로 이동시킵니다.
어셈블리 위의 방사선에 대한 신뢰할 수 있는 장벽은 2미터의 탈염수 층입니다. 보관실에는 정상적인 방사선 상황이 있습니다. 맨홀 뚜껑 위를 걸으며 들여다볼 수도 있습니다.
저장 시설은 설계 및 설계 기준 초과 사고를 염두에 두고 설계되었습니다. 안전을 위해 저장 풀은 20개의 구획으로 나뉩니다. 가상의 누출이 발생할 경우 이러한 각 콘크리트 모듈을 다른 모듈과 분리하고 어셈블리를 손상되지 않은 구획으로 옮길 수 있습니다. 안정적인 열 제거를 위해 수위를 유지하는 수동적 수단을 고려했습니다.
2011년에는 후쿠시마 사건 이전에도 금고가 확장되고 보안 조치가 강화되었습니다. 2015년 재건축 결과 2045년까지 운영허가를 받았다. 오늘날 "습식" 저장 시설은 VVER-1000 유형의 러시아 및 외국 생산 연료 집합체를 허용합니다. 풀은 15,000개 이상의 연료 집합체를 배치할 수 있습니다. 배포된 SNF에 대한 모든 정보는 전자 데이터베이스에 기록됩니다.
“우리의 목표는 수냉식 저장이 건식 저장 또는 처리 전의 중간 단계에 불과하다는 것입니다. 이러한 의미에서 MCC와 Rosatom의 전략은 글로벌 개발 벡터에 해당합니다. - Igor Seelev는 설명합니다. - 2011년 RBMK-1000 SNF 건식저장시설 1단계를 시운전하여 2015년 12월 전체 단지를 준공하였습니다. 같은 2015년에 MCC에서 재처리된 SNF로부터 MOX 연료 생산이 시작되었습니다. 2016년 12월, VVER-1000 연료를 "습식" 저장고에서 건식 저장고로 처음으로 급유했습니다.
콘크리트 모듈은 보관실에 배치되며 그 안에는 질소-헬륨 혼합물로 채워진 사용후 핵연료가 담긴 밀폐된 캐니스터가 있습니다. 덕트를 통해 중력에 의해 흐르는 외부 공기로 어셈블리를 냉각합니다. 강제 환기가 필요하지 않습니다. 특정 채널 배열로 인해 공기가 이동하고 대류 열 전달로 인해 열이 제거됩니다. 원리는 벽난로의 초안과 동일합니다.
SNF의 건조 보관은 훨씬 안전하고 저렴합니다. "습식"저장과 달리 물 공급 및 물 처리 비용이 없으며 물 순환을 구성할 필요가 없습니다. 물체는 정전 시에도 영향을 받지 않으며 실제 연료 적재를 제외하고 직원의 조치가 필요하지 않습니다. 이런 의미에서 건식 기술의 창출은 큰 진전입니다. 그러나 수냉식 저장고를 완전히 버리는 것은 불가능하다. 증가된 열 방출로 인해 VVER-1000 어셈블리는 처음 10-15년 동안 물 속에 있어야 합니다. 그 후에야 건조실로 옮기거나 가공을 위해 보낼 수 있습니다.
Igor Seelev는“건식 저장 시설을 구성하는 원칙은 매우 간단합니다. 그러나 이전에 아무도 제안한 적이 없습니다. 이제 기술에 대한 특허는 러시아 과학자 그룹에 속합니다. 그리고 이것은 많은 국가들이 건식 저장 기술에 관심을 갖고 있기 때문에 Rosatom의 국제 시장으로의 확장에 적합한 주제입니다. 일본, 프랑스, 미국은 이미 우리에게 왔습니다. 러시아 원자력 과학자들이 해외에서 건설하고 있는 원자력 발전소에서 사용후핵연료를 MCC로 가져오기 위한 협상이 진행 중입니다.”
RBMK 원자로가 있는 발전소의 경우 건식 저장의 시작이 특히 중요했습니다. 건설 전에는 레닌그라드, 쿠르스크, 스몰렌스크 원자력 발전소가 현장 저장 시설의 범람으로 인해 용량이 정지될 위험이 있었습니다. MCC 건식 저장 시설의 현재 용량은 모든 러시아 스테이션에서 사용된 RBMK 어셈블리를 수용하기에 충분합니다. 열 방출이 적기 때문에 "습식"저장소를 우회하여 즉시 건조 보관소로 보내집니다. SNF는 100년 동안 여기에 머물 수 있습니다. 아마도이 기간 동안 경제적으로 매력적인 가공 기술이 만들어 질 것입니다.
젤레즈노고르스크에 건설 중인 사용후핵연료 재처리 실험시범센터(ODC)가 2020년까지 시운전될 예정이다. MOX 연료(혼합 산화물 우라늄-플루토늄) 생산을 위한 최초의 스타트업 단지는 기술이 여전히 개발 및 개선되고 있기 때문에 연간 10개의 어셈블리만 생산합니다. 앞으로는 공장의 용량이 크게 증가할 것입니다. 오늘날 Isotope Chemical Plant의 두 저장 시설에서 재처리를 위해 어셈블리를 보낼 수 있지만 경제적 관점에서 "습식" 저장 시설에 축적된 SNF 처리부터 시작하는 것이 더 수익성이 있다는 것은 분명합니다. . 향후 기업은 VVER-1000 집합체 외에도 고속 중성자 원자로, 고농축 우라늄(HEU) 연료 집합체 및 외국에서 설계한 연료 집합체의 연료 집합체를 처리할 수 있을 것으로 계획되어 있습니다. 생산 시설은 산화우라늄 분말, 우라늄, 플루토늄, 악티나이드 산화물 및 응고된 핵분열 생성물의 혼합물을 생산할 것입니다.
ODC는 세계에서 가장 현대적인 3+ 세대 방사성 화학 공장으로 자리잡고 있습니다(프랑스 회사인 Areva의 공장은 2+ 세대가 있습니다). 주요 특징 Mining and Chemical Combine에서 도입된 기술 - 사용후 핵연료 처리 중 액체가 없고 소량의 고체 방사성 폐기물.
MOX 연료는 Beloyarsk NPP의 BN형 원자로에 공급됩니다. Rosatom은 또한 2030년 이후에 VVER형 원자로에서 사용될 수 있는 REMIX 핵연료를 만드는 작업을 하고 있습니다. 플루토늄이 열화 우라늄과 혼합된 MOX 연료와 달리 REMIX 연료는 플루토늄과 농축 우라늄의 혼합물로 만들어질 예정입니다.
해당 국가에 충분한 수의 원자력 발전소가 있는 경우 다른 유형혼합 연료로 작동하는 원자로인 Rosatom은 핵연료 주기를 종료하는 데 더 가까워질 수 있습니다.
Mining and Chemical Combine, Federal State Unitary Enterprise, Federal Nuclear Organization(FGUP FYAO "MCC"), 다음을 위한 State Corporation의 기업 원자력 ZSZhTS 사업부 Rosatom. ZATO Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Territory에 있습니다. Federal State Unitary Enterprise FYAO Mining and Chemical Combine은 Rosatom의 핵심 기업입니다. 기술 단지폐쇄형 핵연료주기(CNFC) 혁신적인 기술새로운 세대.
처음에 SNF는 핵무기 생산에서 플루토늄을 추출할 목적으로만 재처리되었습니다. 현재 무기급 플루토늄 생산은 사실상 중단됐다. 결과적으로 동력 원자로에서 연료를 처리해야 할 필요성이 생겼습니다. 발전용 원자로 연료 재처리의 목표 중 하나는 재사용 MOX 연료의 일부 또는 폐쇄형 연료 사이클(CFFC) 구현을 포함하여 동력 원자로 연료로 사용. 2025년까지 대규모 처리형 방사화학 플랜트를 조성하여 기존 및 계획 원전에서 발생하는 저장연료와 하역된 사용후핵연료 문제를 모두 해결할 수 있는 기회를 제공할 계획이다. Zheleznogorsk GCC에서는 가압수형 발전소 VVER-1000과 채널형 원자로 RBMK-1000에서 나오는 대부분의 폐기물에서 나오는 SNF의 대규모 생산과 실험 시범 센터(ODC) 모두에서 처리할 계획입니다. 재생 생성물은 핵연료 주기에 사용되며, 우라늄은 열 중성자 원자로용 연료 생산에, 플루토늄(넵투늄과 함께)은 고속 중성자 원자로용으로 핵연료 주기를 효과적으로 닫을 수 있는 중성자 특성을 갖습니다. 동시에 RBMK SNF의 재처리 속도는 핵연료 주기에서 재생 제품(우라늄 및 플루토늄 모두)에 대한 수요에 따라 달라집니다. 이러한 접근 방식은 2011년 11월에 승인된 2011-2020년 및 2030년까지의 인프라 구축 및 SNF 관리를 위한 프로그램의 기초를 형성했습니다.
러시아에서는 1948년에 설립된 Mayak Production Association이 사용후핵연료를 처리할 수 있는 최초의 기업으로 간주됩니다. 러시아의 다른 대규모 방사성 화학 공장은 Siberian Chemical Combine과 Zheleznogorsk Mining and Chemical Combine입니다. 대규모 방사성 화학 생산은 영국(Sellafield 공장), 프랑스(Cogema 공장)에서 운영됩니다. (영어)러시아인) ; 생산은 일본(Rokkasho, 2010s), 중국(Lanzhou, 2020), Krasnoyarsk-26(RT-2, 2020s)에서 계획되어 있습니다. 미국은 원자로에서 하역된 연료의 대량 처리를 포기하고 특수 저장 시설에 저장하고 있습니다.
핵연료는 대부분 지르코늄 합금 또는 강철로 만들어진 밀폐된 용기로 종종 연료 요소(FEL)라고 합니다. 그 안에 있는 우라늄은 산화물 또는 질화우라늄과 같은 다른 내열성 우라늄 화합물(훨씬 덜 자주)의 작은 알갱이 형태입니다. 우라늄의 붕괴는 다른 많은 불안정한 동위 원소를 생성합니다. 화학 원소, 가스 포함. 안전 요구 사항은 전체 서비스 수명 동안 연료 요소의 견고성을 규제하며 이러한 모든 부패 생성물은 연료 요소 내부에 남아 있습니다. 붕괴 생성물 외에도 상당량의 우라늄-238, 소량의 미연 우라늄-235, 원자로에서 생성된 플루토늄이 남아 있습니다.
재처리 작업은 SNF의 방사선 위험을 최소화하고 사용하지 않는 구성 요소를 안전하게 폐기하고 격리하는 것입니다. 유용한 자료그리고 그들의 지속적인 사용을 보장합니다. 이를 위해 가장 일반적으로 사용되는 화학적 방법분리 . 대부분 간단한 방법솔루션에서 처리하고 있지만 이러한 방법은 가장 큰 수액체 방사성 폐기물이므로 그러한 방법은 핵 시대의 새벽에만 인기가 있었습니다. 현재 폐기물의 양을 최소화하는 방법을 찾고 있습니다. 가급적 고형물이 좋습니다. 그들은 유리화로 폐기하기가 더 쉽습니다.
모든 현대의 중심에 기술 계획사용후 핵연료(SNF)의 처리는 추출 공정이며, 대부분 우라늄 및 핵분열 생성물과 함께 결합 추출물에서 플루토늄을 환원 제거하는 소위 Purex 공정(영어 Pu U Recovery EXtraction에서 유래)입니다. 특정 처리 계획은 사용되는 시약 세트, 개별 기술 단계의 순서 및 기기에 따라 다릅니다.
재처리 과정에서 분리된 플루토늄은 산화우라늄과 혼합하면 연료로 사용할 수 있다. 충분히 긴 캠페인 후 연료의 경우, 플루토늄의 거의 2/3가 Pu-239 및 Pu-241 동위원소이고 약 1/3이 Pu-240입니다. 동위 원소는 오염 물질입니다) .
LiveJournal 사용자 uralochka는 자신의 블로그에 이렇게 썼습니다. 저는 항상 Mayak을 방문하고 싶었습니다.
농담이 아닙니다. 이곳은 러시아에서 가장 첨단 기술 기업 중 하나인 곳입니다.
1948년 소련 최초의 원자로가 발사되었고 마야크 전문가들이 석방되었습니다.
최초의 소비에트에 대한 플루토늄 충전 핵폭탄. Ozersk가 호출되면
Chelyabinsk-65, Chelyabinsk-40, 1995년부터 Ozersk가 되었습니다. 우리는 Trekhgorny에 있습니다.
한때 폐쇄 된 도시인 Zlatoust-36은 항상 Ozersk라고 불 렸습니다.
"Sorokovka"는 존경과 경외심으로 대했습니다.
이것은 이제 공식 출처에서 많이 읽을 수 있으며 비공식적으로는 더 많이 읽을 수 있습니다.
그러나 이 도시들의 대략적인 위치와 이름조차 가장 엄격하게 유지되던 때가 있었습니다.
비밀. 나는 할아버지 Yakovlev Evgeny Mikhailovich와 내가 낚시하러 갔던 것을 기억합니다.
지역 질문-우리는 어디에서 왔습니까? 할아버지는 항상 Yuryuzan (Trekhgorny가있는 이웃 마을)에서 대답했습니다.
도시 입구에는 변함없는 "벽돌"이외의 표시가 없었습니다. 할아버지는 다음 중 하나를 가졌습니다.
가장 친한 친구, 그의 이름은 Mitroshin Yuri Ivanovich였습니다. 어떤 이유로 나는 그를 어린 시절 내내 다른 방법으로 불렀습니다.
Vanaliz처럼, 이유를 모르겠습니다. 할머니에게 이유를 물었던 기억이 난다.
Vanalysis, 너무 대머리, 머리카락이 하나도 없습니까? 그러자 할머니는 나에게 속삭이듯 설명했다.
Yuri Ivanovich는 "40"에서 복무했으며 1957에서 큰 사고의 결과를 제거했습니다.
많은 양의 방사선을 받고 건강을 망치고 머리카락이 더 이상 자라지 않습니다 ...
... 그리고 이제 몇 년 후 포토 저널리스트로서 동일한 RT-1 공장을 촬영할 것입니다.
대행사 "사진 ITAR-TASS". 시간은 모든 것을 바꿉니다.
Ozersk는 정권 도시이며 패스가있는 항목이며 한 달 이상 내 프로필을 확인하고 있었고
모든 것이 준비되었습니다. 갈 수 있습니다. 달리 검문소에서 언론 서비스를 만났습니다.
여기 우리는 정상적인 전산 시스템을 가지고 있습니다. 어떤 검문소에서든 운전하고 이렇게 떠나십시오.
누구에게서나 마찬가지다. 그 후 우리는 언론 서비스 관리 건물로 차를 몰고 떠났습니다.
내 차, 나는 내 모바일도 떠나라는 조언을 받았습니다.
이동 통신은 금지되어 있습니다. 말하자마자 우리는 RT-1로 갈 것입니다. 공장에서
우리는 검문소에서 오랫동안 수고했는데, 왠지 모든 사진 장비를 가지고 바로 통과하지 못했지만 여기 있습니다.
일어났습니다. 우리는 벨트에 검은 색 홀스터가 있고 흰색 옷을 입은 엄격한 남자를 받았습니다. 우리는 만났다
행정부와 함께 그들은 우리를 위해 전체 에스코트 팀을 구성했고 우리는 존엄성으로 옮겼습니다. 통행인.
아쉽게도 식물의 외부 영역과 모든 보안 시스템을 촬영할 수 있습니다.
엄격히 금지되어 있기 때문에 이번에는 카메라가 배낭에 놓여 있습니다. 다음은 프레임 I입니다.
나는 맨 끝에서 그것을 벗었습니다. 여기서 "더러운"영역이 조건부로 시작됩니다. 분리는
정말 조건부이지만 매우 엄격하게 관찰하면 분해하지 않을 수 있습니다.
이웃 전체에 방사능 먼지.
산. 패스는 분리되어 있습니다. 여성은 한 입구에서, 남성은 다른 입구에서 나옵니다. 나 내 동료들
사물함을 가리키며 모든 것을 벗고(완전히 모든 것) 고무 슬리퍼를 신고 닫으라고 말했습니다.
사물함을 열고 해당 창으로 이동합니다. 그래서 나는 했다. 나는 완전히 알몸으로 서서 한 손에
나에게 열쇠, 카메라가 달린 다른 배낭, 그리고 어떤 이유로 창문에서 여자
너무 낮아서 그런 내 위치에 그녀는 내가 가진 신발의 크기에 관심이 있습니다. 오랫동안
부끄러워하지 않아도 바로 속바지, 가벼운 셔츠,
작업복과 신발. 모든 것이 흰색이고 깨끗하며 촉감이 매우 좋습니다. 옷을 입고, 붙어
내 가슴 주머니에 선량계 태블릿이 있었고 더 자신감을 느꼈습니다. 밖으로 나갈 수 있습니다.
남자들은 즉시 배낭을 바닥에 놓지 말고 너무 많이 만지지 말라고 지시했습니다.
허용된 사진만 찍으세요. 예, 문제 없습니다. 배낭이 나에게는 너무 이릅니다.
버리고 나도 비밀이 필요하지 않습니다. 여기가 옷을 입고 벗는 곳입니다.
더러운 신발. 중앙은 깨끗하고 가장자리는 더럽습니다. 식물 영토의 조건부 임계 값.
우리는 작은 버스를 타고 공장을 돌아다녔습니다. 특별하지 않은 외곽지역
장식, 인력 통과 및 파이프를 통한 화학 전달을 위해 갤러리로 연결된 작업장 블록.
한쪽에는 이웃 숲에서 깨끗한 공기를 흡입하기 위한 대형 갤러리가 있습니다. 그것
가게에 있는 사람들이 밖에서 숨을 쉴 수 있도록 깨끗한 공기. RT-1은
Mayak Production Association의 7개 공장 중 하나이며, 그 목적은 사용한 핵을 받아 처리하는 것입니다.
연료(SNF). 이것은 모든 것이 시작되는 작업장입니다. 사용 후 핵연료가 담긴 컨테이너가 여기에옵니다.
오른쪽에는 뚜껑이 열린 마차가 있습니다. 전문가는 특수 나사로 상단 나사를 풉니 다.
장비. 그 후 모든 사람이이 방에서 제거되고 큰 문이 닫힙니다.
두께는 약 0.5m입니다(안타깝게도 경비원은 사진을 제거하도록 요구했습니다).
추가 작업은 카메라를 통해 원격으로 제어되는 크레인으로 수행됩니다. 크레인 이륙
사용후 핵연료로 어셈블리를 덮고 제거합니다.
조립품은 크레인으로 이 해치로 옮겨집니다. 십자가에 주의를 기울이십시오.
크레인 위치를 보다 쉽게 배치할 수 있습니다. 해치 아래에서 어셈블리는
액체 - 응축수 (간단히 말해서 증류수로). 이 빌드 후
트롤리는 임시 창고인 인접한 수영장으로 이동됩니다.
나는 그것이 무엇인지 정확히 모르지만 본질은 분명합니다.
한 방에서 다른 방으로 방사성 먼지를 끕니다.
왼쪽에는 같은 문이 있습니다.
그리고 옆방입니다. 직원 발 아래에는 3.5~14 깊이의 수영장이 있습니다.
응축수로 채워진 미터. ? Beloyarsk 원자력 발전소에서 두 블록을 볼 수도 있으며 길이는 14m입니다.
그들은 AMB - "Peaceful Big Atom"이라고 불립니다.
금속판 사이를 보면 이 사진과 같은 것이 보입니다. 응축수 아래
운송 원자로에서 연료 요소의 조립을 볼 수 있습니다.
그러나 이러한 집회는 원자력 발전소에서 나온 것입니다. 불을 끄면 옅은 푸른 빛으로 빛났습니다.
매우 인상적. 이것은 이것의 본질에 대한 Cherenkov 글로우입니다. 물리적 현상 Wikipedia에서 읽을 수 있습니다.
작업장의 전체적인 모습입니다.
계속하세요. 희미한 노란색 표시등이 있는 복도를 따라 부서 간 전환. 충분한 발 밑
모든 모서리에서 말려 있는 특정 코팅. 흰색의 사람들. 일반적으로 나는 어떻게 든 즉시 "검은 덩어리"
기억))). 그건 그렇고, 매우 합리적인 솔루션 인 코팅에 대해 한편으로는 세척하는 것이 더 편리합니다.
아무데도 막히지 않으며 가장 중요한 것은 누출이나 사고가 발생할 경우 더러운 바닥이
분해하기 쉽습니다.
그들이 나에게 설명했듯이 사용 후 핵연료를 사용한 추가 작업은 밀폐된 공간자동 모드에서.
전체 프로세스는 한때 이러한 콘솔에서 제어되었지만 이제는 모든 것이 3개의 터미널에서 발생합니다.
그들 각각은 자체 독립형 서버에서 작동하며 모든 기능은 복제됩니다. 모두 거절한 경우
터미널에서 운영자는 콘솔에서 프로세스를 종료할 수 있습니다.
사용후핵연료에 대해 간략하게 설명합니다. 어셈블리가 분해되고 충전물이 제거되고 절단됩니다.
용제(질산)에 넣은 후 용해된 사용후연료
패스 전체 단지화학 변형, 우라늄, 플루토늄, 넵투늄이 거기에서 추출됩니다.
재활용할 수 없는 불용성 부품은 압착 및 유약 처리됩니다. 에 저장됨
지속적인 감시하에 공장 지역. 이 모든 과정이 형성된 후의 결과물
기성품 어셈블리는 이미 여기에서 생산되는 신선한 연료로 "충전"되어 있습니다. 웨이 등대
수행 전체 주기핵연료를 다룬다.
플루토늄 작업 부서.
8겹의 납 함유 50mm 유리는 작업자의 활성 요소로부터 보호합니다. 속이는 사람
전기 연결로만 연결되며 내부 구획과 연결되는 "구멍"이 없습니다.
완제품 출하를 담당하는 가게로 이동했습니다.
노란색 컨테이너는 완성된 연료 집합체를 운송하기 위한 것입니다. 전경에는 컨테이너 뚜껑이 있습니다.
컨테이너 내부, 분명히 연료봉이 여기에 장착됩니다.
크레인 운전자는 자신에게 편리한 곳에서 크레인을 제어합니다.
측면의 올스테인리스 용기. 그들이 나에게 설명했듯이 세상에는 16개밖에 없습니다.
핵폐기물과 핵연료폐기물은 절대적으로 둘이다 다른 개념. 둘 다 다른 방식으로 처리됩니다. 핵연료 폐기물의 처리 문제는 오늘날 추가 사용을 위한 처리 메커니즘이 있기 때문에 심각하지 않다는 점에 유의해야 합니다.
이들은 연료 요소입니다. 그들은 핵연료 및 기타 구성 요소의 잔해를 포함합니다. 산업 기업특수 메커니즘을 사용하여 물질을 처리합니다. 결과적으로 폐기물은 모든 유형의 원자력 시설(원자력 발전소, 잠수함, 산업)에 서비스를 제공하는 데 사용되는 본격적인 연료로 되돌아갑니다.
핵 폐기물과는 완전히 다른 그림입니다. 오늘날에는 처리 메커니즘이 없습니다. 사실 재활용만 가능합니다. 하지만 이 과정에는 이미 인류가 지금까지 풀지 못한 뉘앙스가 있다.
이러한 폐기물에는 몇 가지 유형이 있습니다.
각 유형의 폐기물은 자체 방식으로 처리됩니다. 따라서 고형물을 태운 다음 재를 시멘트와 혼합합니다. 결과 플레이트는 특수 보관 시설에 보관됩니다. 액체는 증발되고 이러한 목적을 위한 용기에 포장되어 땅에 묻힙니다. 원자력 시설의 기본 구성 요소를 재활용하는 과정은 훨씬 더 복잡합니다.
핵연료 폐기물이 인류에게 훨씬 더 유용하다는 것이 밝혀졌습니다. 정확히. 재활용 폐기물이 사용되는 인간 활동 영역이 많이 있습니다. 그것:
전 세계적으로 핵 폐기물의 국내 수입이 금지되어 있습니다. 그러나 처분 과정을 고려할 때 자연스러운 질문이 생깁니다. 용기를 어디에 보관해야합니까? 결국 원자력 산업 폐기물의 "묘지"로 사용할 수 있는 정말 넓은 토지가 필요합니다.
기존 금지에도 불구하고 "제 3 세계"의 많은 국가는 폐기물 용기 처리를 위해 자체 토지를 할당하는 데 동의합니다. 당연히 무료가 아닙니다. 지금까지는 그런 충성심이 상황을 살렸지만, 이 영역들이 단순히 수용 인원으로 채워지면 다음에는 어떻게 될까요?
놀랍게도 이 문제에 대한 해결책은 아직 없습니다. 어떤 국가의 과학자도 아직 다른 폐기물 처리에 대한 기회를 찾지 못했고, 이는 인류에게 극도로 우려스럽고 걱정스러운 일입니다. 하지만, 현대인대략 다음과 같이 이 문제와 관련됩니다. 완전히 근시안적이고 무모하지만 이 순간핵 폐기물의 처분 및 처리와 관련된 상황을 바꿀 수 있는 도구가 없습니다.
핵연료의 폐기가 인류를 그다지 당혹스럽게 하지는 않지만, 폐기물을 안전하고 안정적으로 보관하는 방법에 대한 또 다른 질문이 있습니다. 사용한 물질은 "회수"의 대상이지만, 이런 일이 발생하기 전에 폐기물을 어딘가에 보관해야 하며 운송해야 합니다. 이러한 모든 프로세스는 다음에 대한 실제 위협과 관련이 있습니다. 환경그리고 물론 사람.
1998년 러시아 당국은 핵연료 폐기물의 수입을 허용하는 법을 발의했습니다. 외국. 러시아에서의 추가 처리 및 운영을 위해 사용후핵연료를 받을 수 있는 기회는 대리인들이 그러한 결정을 내리도록 자극했습니다. 당연히 원자재 비용은 러시아 연방 예산에 매우 유리할 것입니다. 일부 계산에 따르면 이러한 방식으로 폐기물을 얻는 것이 핵연료 자체 생산보다 훨씬 저렴합니다.
당시에는 법이 채택되지 않았지만 채택의 타당성에 대해서는 여전히 활발한 논의가 이뤄지고 있다. 한편으로는 국가에 경제적으로 유익합니다. 반면에 신뢰할 수 있는 보관 시설의 조직 및 장비와 운송 프로세스에 대한 유능한 접근 방식이 필요합니다. 이러한 단계를 결정할 수 없는 유일한 "리미터"입니다. 사용후핵연료 처리시설은 국내에 모두 갖춰져 있다.
당분간 이 문제에 대한 결정이 보류 중입니다. 그러나 이는 긍정적인 추세라고 볼 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 통치자는 그러한 기업의 수익성뿐만 아니라 가능한 부정적인 결과러시아 인구를 위해.
