Combustível nuclear é o material usado em reatores nucleares para realizar uma reação em cadeia controlada. É extremamente intensivo em energia e inseguro para os seres humanos, o que impõe uma série de restrições ao seu uso. Hoje vamos descobrir o que é combustível Reator nuclear como é classificado e produzido, onde é aplicado.
Durante uma reação nuclear em cadeia, o núcleo é dividido em duas partes, chamadas de fragmentos de fissão. Ao mesmo tempo, vários (2-3) nêutrons são liberados, o que posteriormente causa a fissão dos seguintes núcleos. O processo ocorre quando um nêutron entra no núcleo da substância original. Fragmentos de fissão têm alta energia cinética. Sua desaceleração na matéria é acompanhada pela liberação de uma grande quantidade de calor.
Fragmentos de fissão, juntamente com seus produtos de decaimento, são chamados de produtos de fissão. Núcleos que fissionam com nêutrons de qualquer energia são chamados de combustível nuclear. Via de regra, são substâncias com número ímpar de átomos. Alguns núcleos são fissionados puramente por nêutrons cuja energia está acima de um certo limite. Estes são predominantemente elementos com um número par de átomos. Tais núcleos são chamados de matérias-primas, pois no momento da captura dos nêutrons pelo núcleo limiar, formam-se os núcleos combustíveis. A combinação de combustível e matéria-prima é chamada de combustível nuclear.
O combustível nuclear é dividido em duas classes:
Do ponto de vista composição química, existem esses tipos de combustível nuclear:
O combustível para reatores nucleares é usado na forma de pequenos grânulos. Eles são colocados em elementos de combustível hermeticamente fechados (TVELs), que, por sua vez, são combinados em várias centenas de conjuntos de combustível (FAs). O combustível nuclear está sujeito a altos requisitos de compatibilidade com revestimento de haste de combustível. Deve ter uma temperatura de fusão e evaporação suficiente, boa condutividade térmica e não aumentar muito em volume sob irradiação de nêutrons. A capacidade de fabricação da produção também é levada em consideração.
Usinas nucleares e outras instalações nucleares recebem combustível na forma de conjuntos de combustível. Eles podem ser carregados no reator durante sua operação (no lugar de conjuntos de combustível queimados) e durante a campanha de reparo. Neste último caso, os conjuntos de combustível são trocados em grandes grupos. Neste caso, apenas um terço do combustível é totalmente substituído. Os conjuntos mais queimados são descarregados da parte central do reator, e os conjuntos parcialmente queimados que estavam anteriormente localizados em áreas menos ativas são colocados em seu lugar. Consequentemente, novos conjuntos de combustível são instalados no lugar dos últimos. Esse esquema simples de rearranjo é considerado tradicional e apresenta diversas vantagens, sendo a principal delas garantir a liberação uniforme de energia. Claro, este é um esquema condicional, que dá apenas ideias gerais sobre o processo.
Após a retirada do combustível nuclear irradiado do núcleo do reator, ele é encaminhado para a piscina de combustível irradiado, que, via de regra, fica localizada nas proximidades. O fato é que os conjuntos de combustível usado contêm uma grande quantidade de fragmentos de fissão de urânio. Após descarregar do reator, cada elemento combustível contém cerca de 300 mil Curie substancias radioativas emitindo 100 kWh de energia. Devido a isso, o combustível se autoaquece e se torna altamente radioativo.
A temperatura do combustível recém-descarregado pode chegar a 300°C. Portanto, é mantido por 3-4 anos sob uma camada de água, cuja temperatura é mantida dentro da faixa estabelecida. Como o combustível é armazenado sob a água, a radioatividade do combustível e a potência de suas emissões residuais diminuem. Aproximadamente três anos depois, o autoaquecimento dos conjuntos de combustível já atinge 50–60°C. Em seguida, o combustível é retirado das piscinas e enviado para processamento ou descarte.
O urânio metálico é usado relativamente raramente como combustível para reatores nucleares. Quando uma substância atinge a temperatura de 660°C, ocorre uma transição de fase, acompanhada de uma mudança em sua estrutura. Simplificando, o urânio aumenta de volume, o que pode levar à destruição do elemento combustível. No caso de irradiação prolongada a uma temperatura de 200-500°C, a substância sofre crescimento de radiação. A essência desse fenômeno é o alongamento da barra de urânio irradiada em 2-3 vezes.
O uso de urânio metálico em temperaturas acima de 500°C é difícil devido ao seu inchamento. Após a fissão do núcleo, dois fragmentos são formados, cujo volume total excede o volume do mesmo núcleo. Parte dos fragmentos da fissão é representada por átomos de gás (xenônio, criptônio, etc.). O gás se acumula nos poros do urânio e forma uma pressão interna que aumenta com o aumento da temperatura. Aumentando o volume dos átomos e aumentando a pressão dos gases Combustível nuclear começa a inchar. Assim, isso se refere à mudança relativa no volume associada à fissão nuclear.
A força de expansão depende da temperatura das varetas de combustível e queima. Com o aumento da queima, o número de fragmentos de fissão aumenta e, com o aumento da temperatura e queima, a pressão interna dos gases aumenta. Se o combustível tiver propriedades mecânicas mais altas, é menos propenso a inchar. O urânio metálico não é um desses materiais. Portanto, seu uso como combustível para reatores nucleares limita a profundidade de queima, que é uma das principais características desse combustível.
As propriedades mecânicas do urânio e sua resistência à radiação são melhoradas pela dopagem do material. Este processo envolve a adição de alumínio, molibdênio e outros metais a ele. Graças aos dopantes, o número de nêutrons de fissão necessários por captura é reduzido. Portanto, materiais que absorvem fracamente nêutrons são usados para esses fins.
Alguns compostos refratários de urânio são considerados bons combustíveis nucleares: carbonetos, óxidos e compostos intermetálicos. O mais comum deles é o dióxido de urânio (cerâmica). Seu ponto de fusão é 2800°C e sua densidade é 10,2 g/cm 3 .
Como esse material não possui transições de fase, é menos propenso a inchar do que as ligas de urânio. Graças a esse recurso, a temperatura de queima pode ser aumentada em vários por cento. No temperaturas altas a cerâmica não interage com nióbio, zircônio, aço inoxidável e outros materiais. Sua principal desvantagem é a baixa condutividade térmica - 4,5 kJ (m * K), o que limita densidade de potência reator. Além disso, a cerâmica quente é propensa a rachaduras.
O plutônio é considerado um metal de baixo ponto de fusão. Ele funde a 640°C. Devido às propriedades plásticas ruins, praticamente não é passível de usinagem. A toxicidade da substância complica a tecnologia de fabricação da vareta combustível. Na indústria nuclear, várias tentativas foram feitas para usar plutônio e seus compostos, mas sem sucesso. É impraticável usar combustível para usinas nucleares contendo plutônio por causa da redução de aproximadamente 2 vezes no período de aceleração, que não é projetado para sistemas de controle de reator padrão.
Para a fabricação de combustível nuclear, geralmente são utilizados dióxido de plutônio, ligas de plutônio com minerais e uma mistura de carbonetos de plutônio com carbonetos de urânio. Os combustíveis de dispersão, nos quais partículas de compostos de urânio e plutônio são colocados em uma matriz metálica de molibdênio, alumínio, aço inoxidável e outros metais, possuem altas propriedades mecânicas e condutividade térmica. A resistência à radiação e a condutividade térmica do combustível de dispersão dependem do material da matriz. Por exemplo, na primeira usina nuclear, o combustível de dispersão consistia em partículas de uma liga de urânio com 9% de molibdênio, que eram preenchidas com molibdênio.
Quanto ao combustível de tório, atualmente não é utilizado devido a dificuldades na produção e processamento de varetas combustíveis.
Volumes significativos da principal matéria-prima do combustível nuclear - o urânio - estão concentrados em diversos países: Rússia, EUA, França, Canadá e África do Sul. Seus depósitos são geralmente encontrados perto de ouro e cobre, então todos esses materiais são extraídos ao mesmo tempo.
A saúde das pessoas que trabalham na mineração corre grande risco. O fato é que o urânio é um material tóxico e os gases liberados durante sua mineração podem causar câncer. E isso apesar do minério não conter mais do que 1% dessa substância.
A produção de combustível nuclear a partir de minério de urânio inclui etapas como:
Durante a operação de um reator nuclear, o combustível não pode queimar completamente, então os isótopos livres são reproduzidos. Neste sentido, as varetas de combustível irradiado estão sujeitas a regeneração para efeitos de reutilização.
Hoje, esse problema é resolvido pelo processo Purex, que consiste nas seguintes etapas:
Depois disso, o dióxido de plutônio resultante é usado para a produção de novos núcleos, e o urânio é usado para enriquecimento ou também para a fabricação de núcleos. O reprocessamento de combustível nuclear é um processo complexo e caro. O seu custo tem um impacto significativo na viabilidade economica uso de usinas nucleares. O mesmo pode ser dito sobre o descarte de resíduos de combustível nuclear impróprios para regeneração.
O armazenamento de combustível nuclear irradiado é um processo complexo que requer maiores medidas de segurança. Na Combinação de Mineração e Química em Zheleznogorsk ( região de Krasnoyarsk) existem instalações de armazenamento de SNF refrigeradas a água e secas. A usina está desenvolvendo tecnologias para o reprocessamento de combustível usado, o que ajudará a Rosatom a fechar o ciclo do combustível nuclear.
O destino do combustível nuclear usado pode se desenvolver de maneiras diferentes. Na maioria dos países, o combustível nuclear que funcionou em seu devido tempo em um reator de usina nuclear é considerado lixo radioativo e é enviado para cemitérios ou exportado para o exterior. Os defensores dessa abordagem (entre eles, por exemplo, Estados Unidos, Canadá, Finlândia) são da opinião de que o planeta possui reservas suficientes de minério de urânio para dominar o caro, complexo e potencialmente perigoso processo de reprocessamento do combustível nuclear irradiado. A Rússia e várias outras potências nucleares (incluindo França, Inglaterra, Índia) estão desenvolvendo tecnologias para reprocessar o combustível irradiado e estão se esforçando para fechar completamente o ciclo do combustível no futuro.
O ciclo fechado pressupõe que o combustível obtido do minério de urânio e gasto no reator será processado repetidamente e usado em usinas nucleares. Como resultado, a energia nuclear realmente se tornará um recurso renovável, a quantidade de lixo radioativo diminuirá e a humanidade receberá energia relativamente barata por milhares de anos.
A atratividade do processamento SNF é explicada pela baixa queima de combustível nuclear durante uma campanha: nos reatores de água pressurizada mais comuns (VVER) não excede 3-5%, em reatores obsoletos de canal de alta potência (RBMK) - apenas 2 %, e apenas em reatores de nêutrons rápidos (FN) pode chegar a 20%, mas até agora existem apenas dois reatores em escala comercial no mundo (ambos na Rússia, no Beloyarsk NPP). Assim, o SNF é uma fonte de componentes valiosos, incluindo isótopos de urânio e plutônio.
Lembre-se de que o combustível nuclear é fornecido às usinas nucleares na forma de conjuntos de combustível (FA), que consistem em hastes seladas (elementos de combustível - hastes de combustível) preenchidas com comprimidos de hexafluoreto de urânio.
O conjunto de combustível para VVER consiste em 312 varetas de combustível montadas em uma estrutura hexagonal (foto de NCCP PJSC)
Combustível nuclear irradiado (SNF) de usinas nucleares requer tratamento especial. Enquanto no reator, as varetas de combustível se acumulam um grande número de produtos de fissão e, mesmo anos depois de serem removidos do núcleo, emitem calor: no ar, os bastões aquecem até várias centenas de graus. Portanto, no final da campanha de combustível, os conjuntos irradiados são colocados em piscinas de combustível usado no local. A água remove o excesso de calor e protege o pessoal da usina nuclear do aumento dos níveis de radiação.
Três a cinco anos depois, os conjuntos de combustível ainda emitem calor, mas a falta temporária de resfriamento não é mais perigosa. Os engenheiros atômicos usam isso para levar o SNF da usina para instalações de armazenamento especializadas. Na Rússia, o combustível irradiado é enviado para Mayak região de Chelyabinsk) e a Isotope Chemical Plant da Mining and Chemical Combine (Território de Krasnoyarsk). A MCC é especializada em armazenamento de combustível para reatores VVER-1000 e RBMK-1000. A empresa opera uma instalação de armazenamento “úmida” (resfriada a água) construída em 1985 e uma seca, lançada em etapas em 2011-2015.
“Para o transporte de VVER SNF junto estrada de ferro os conjuntos de combustível são colocados em um TUK (kit de embalagem de transporte) certificado de acordo com os padrões da IAEA, - diz Igor Seelev, diretor da Planta Isótopo-Química do MCC. - Cada TUK comporta 12 montagens. Esse recipiente de aço inoxidável fornece proteção completa contra radiação para o pessoal e o público. A integridade da embalagem não será comprometida mesmo em caso de acidente ferroviário grave. O trem com combustível nuclear usado é acompanhado por um funcionário de nossa usina e guardas armados”.
No caminho, o SNF tem tempo de aquecer até 50-80 ° C, de modo que o TUK que chega à usina é enviado para a unidade de resfriamento, onde a água é fornecida a ele por meio de dutos a uma velocidade de 1 cm / min - é é impossível alterar bruscamente a temperatura do combustível. Após 3-5 horas, o recipiente é arrefecido a 30°C. A água é drenada e o TUK é transferido para uma piscina de 8 m de profundidade - para recarga. A tampa do recipiente é aberta diretamente sob a água. E debaixo d'água, cada conjunto de combustível é transferido para uma caixa de armazenamento de 20 lugares. Claro, não há mergulhadores na Combinação de Mineração e Química, todas as operações são realizadas com o auxílio de um guindaste especial. O mesmo guindaste move a caixa com os conjuntos para o compartimento de armazenamento.
O TUK liberado é encaminhado para descontaminação, após o que pode ser transportado por via férrea sem precauções adicionais. O MCC realiza mais de 20 voos para usinas nucleares por ano, vários contêineres em cada escalão.
O cofre "molhado" poderia ser confundido com um gigante ginásio escolar se não fosse pelas placas de metal no chão. Se você olhar de perto, verá que as faixas divisórias amarelas são hachuras estreitas. Quando é necessário colocar a tampa em um determinado compartimento, o guindaste se move ao longo dessas pistas como se fosse guias, movendo a carga sob a água.
Acima das montagens, uma barreira confiável à radiação é uma camada de dois metros de água desmineralizada. Há uma situação normal de radiação na sala de armazenamento. Os hóspedes podem até andar nas tampas dos bueiros e olhar para eles.
A instalação de armazenamento foi projetada tendo em mente acidentes de design e além do design, ou seja, é resistente a terremotos incríveis e outros eventos irrealistas. Por segurança, a piscina de armazenamento é dividida em 20 compartimentos. No caso de um vazamento hipotético, cada um desses módulos de concreto pode ser isolado dos demais e os conjuntos transferidos para um compartimento não danificado. Meios passivos pensados para manter o nível de água para remoção de calor confiável.
Em 2011, antes mesmo dos eventos de Fukushima, o cofre foi ampliado e as medidas de segurança foram reforçadas. Como resultado da reconstrução em 2015, foi obtida uma licença de operação até 2045. Hoje, a instalação de armazenamento "úmido" aceita conjuntos de combustível do tipo VVER-1000 de produção russa e estrangeira. As piscinas permitem colocar mais de 15 mil conjuntos de combustível. Todas as informações sobre o SNF implantado são registradas em um banco de dados eletrônico.
“Nosso objetivo é que o armazenamento refrigerado a água seja apenas uma etapa intermediária antes do armazenamento ou processamento a seco. Nesse sentido, a estratégia da MCC e da Rosatom corresponde ao vetor global de desenvolvimento, - explica Igor Seelev. - Em 2011, comissionamos a primeira fase da instalação de armazenamento a seco RBMK-1000 SNF e, em dezembro de 2015, concluímos a construção de todo o complexo. No mesmo ano de 2015, foi lançada no MCC a produção de combustível MOX a partir de SNF reprocessado. Em dezembro de 2016, foi realizado o primeiro reabastecimento de combustível VVER-1000 do armazenamento “úmido” para o seco.
Módulos de concreto são colocados no depósito, e neles existem vasilhas seladas com combustível nuclear usado preenchido com uma mistura de nitrogênio-hélio. Resfria o conjunto com o ar externo, que flui por gravidade pelos dutos. Isso não requer ventilação forçada: o ar se move devido a um certo arranjo de canais e o calor é removido devido à transferência de calor por convecção. O princípio é o mesmo da tiragem na lareira.
O armazenamento a seco de SNF é muito mais seguro e barato. Ao contrário de um armazenamento “úmido”, não há custos de abastecimento e tratamento de água, e não há necessidade de organizar a circulação de água. O objeto não sofrerá em caso de falha de energia e nenhuma ação é necessária do pessoal, exceto para o carregamento real de combustível. Nesse sentido, a criação da tecnologia seca é um grande avanço. No entanto, é impossível abandonar completamente o armazenamento refrigerado a água. Devido ao aumento da liberação de calor, os conjuntos VVER-1000 devem permanecer na água durante os primeiros 10 a 15 anos. Só depois disso podem ser transferidos para uma sala seca ou enviados para processamento.
“O princípio de organizar uma instalação de armazenamento a seco é muito simples”, diz Igor Seelev, “no entanto, ninguém o propôs antes. Agora a patente da tecnologia pertence a um grupo de cientistas russos. E este é um tópico adequado para a expansão da Rosatom no mercado internacional, porque muitos países estão interessados na tecnologia de armazenamento a seco. Os japoneses, franceses e americanos já vieram até nós. As negociações estão em andamento para trazer combustível nuclear usado para o MCC das usinas nucleares que os cientistas nucleares russos estão construindo no exterior”.
O lançamento do armazenamento a seco foi especialmente importante para plantas com reatores RBMK. Antes de sua criação, havia o risco de interromper as capacidades das usinas nucleares de Leningrado, Kursk e Smolensk devido ao transbordamento das instalações de armazenamento no local. A capacidade atual da instalação de armazenamento a seco do MCC é suficiente para acomodar conjuntos RBMK gastos de todas as estações russas. Devido à menor liberação de calor, eles são imediatamente enviados para armazenamento seco, ignorando o "úmido". SNF pode ficar aqui por 100 anos. Talvez, durante esse período, sejam criadas tecnologias economicamente atraentes para seu processamento.
Está previsto que o Centro de Demonstração Experimental (ODC) para reprocessamento de combustível nuclear usado, que está sendo construído em Zheleznogorsk, seja comissionado até 2020. O primeiro complexo start-up para a produção de combustível MOX (óxido misto de urânio-plutônio) produz apenas 10 conjuntos por ano, pois as tecnologias ainda estão sendo desenvolvidas e aprimoradas. No futuro, a capacidade da planta aumentará significativamente. Hoje, os conjuntos podem ser enviados para reprocessamento de ambas as instalações de armazenamento da Isotope Chemical Plant, mas é óbvio que, do ponto de vista econômico, é mais lucrativo começar com o processamento do SNF acumulado na instalação de armazenamento “úmido” . Está planejado que, no futuro, além dos conjuntos VVER-1000, a empresa será capaz de processar conjuntos de combustível de reatores de nêutrons rápidos, conjuntos de combustível de urânio altamente enriquecido (HEU) e conjuntos de combustível de design estrangeiro. A instalação de produção produzirá pó de óxido de urânio, uma mistura de urânio, plutônio, óxidos de actinídeos e produtos de fissão solidificados.
A ODC está posicionada como a planta radioquímica de 3+ geração mais moderna do mundo (as fábricas da empresa francesa Areva têm 2+ geração). Característica principal tecnologias introduzidas no Mining and Chemical Combine - a ausência de líquido e uma quantidade menor de resíduos radioativos sólidos durante o processamento do combustível nuclear usado.
O combustível MOX é fornecido para reatores do tipo BN no Beloyarsk NPP. A Rosatom também está trabalhando na criação do combustível REMIX, que depois de 2030 poderá ser usado em reatores do tipo VVER. Ao contrário do combustível MOX, onde o plutônio é misturado com urânio empobrecido, o combustível REMIX é planejado para ser feito de uma mistura de plutônio e urânio enriquecido.
Desde que o país tenha um número suficiente de usinas nucleares com tipos diferentes reatores operando com combustível misto, a Rosatom poderá se aproximar do fechamento do ciclo do combustível nuclear.
Mining and Chemical Combine, Federal State Unitary Enterprise, Federal Nuclear Organization (FGUP FYAO "MCC"), uma empresa da State Corporation for energia Atômica Rosatom, divisão ZSZhTS. Localizado em ZATO Zheleznogorsk, Território de Krasnoyarsk. A Federal State Unitary Enterprise FYAO Mining and Chemical Combine é a principal empresa da Rosatom para a criação complexo tecnológico ciclo fechado de combustível nuclear (CNFC) baseado em tecnologias inovadoras nova geração.
Inicialmente, o SNF foi reprocessado exclusivamente para fins de extração de plutônio na produção de armas nucleares. Atualmente, a produção de plutônio para armas praticamente cessou. Posteriormente, surgiu a necessidade de processar o combustível dos reatores de energia. Um dos objetivos do reprocessamento de combustível de reatores de potência é reuso como combustível de reator de potência, inclusive como parte do combustível MOX ou para a implementação de um ciclo fechado de combustível (CFFC). Até 2025, está prevista a criação de uma usina radioquímica de processamento em grande escala, que proporcionará uma oportunidade para resolver o problema tanto do combustível armazenado quanto do combustível nuclear irradiado descarregado de usinas nucleares existentes e planejadas. No Zheleznogorsk GCC, está planejado processar tanto no centro de demonstração experimental (ODC) quanto na produção em larga escala de SNF de reatores de energia de água pressurizada VVER-1000 e a maior parte dos resíduos de reatores do tipo canal RBMK-1000. Os produtos da regeneração serão utilizados no ciclo do combustível nuclear, urânio na produção de combustível para reatores de nêutrons térmicos, plutônio (juntamente com neptúnio) para reatores de nêutrons rápidos, que possuem propriedades neutrônicas que proporcionam a possibilidade de fechar efetivamente o ciclo do combustível nuclear. Ao mesmo tempo, a taxa de reprocessamento do RBMK SNF dependerá da demanda por produtos de regeneração (tanto urânio quanto plutônio) no ciclo do combustível nuclear. Tais abordagens formaram a base do Programa de Criação de Infraestrutura e Gestão do SNF para 2011-2020 e para o período até 2030, aprovado em novembro de 2011.
Na Rússia, a Mayak Production Association, fundada em 1948, é considerada a primeira empresa capaz de processar combustível nuclear usado. Outras grandes usinas radioquímicas na Rússia são a Siberian Chemical Combine e a Zheleznogorsk Mining and Chemical Combine. Grandes produções radioquímicas operam na Inglaterra (planta de Sellafield), na França (planta de Cogema (Inglês) russo); a produção está planejada no Japão (Rokkasho, década de 2010), China (Lanzhou, 2020), Krasnoyarsk-26 (RT-2, década de 2020). Os Estados Unidos abandonaram o processamento em massa do combustível descarregado dos reatores e o estão armazenando em depósitos especiais.
O combustível nuclear é geralmente um recipiente selado feito de liga de zircônio ou aço, geralmente chamado de elemento combustível (FEL). O urânio neles está na forma de pequenos grânulos de óxido ou (com muito menos frequência) outros compostos de urânio resistentes ao calor, como o nitreto de urânio. O decaimento do urânio produz muitos isótopos instáveis de outros elementos químicos, incluindo gases. Os requisitos de segurança regulam a estanqueidade do elemento combustível durante toda a vida útil, e todos esses produtos de decomposição permanecem dentro do elemento combustível. Além dos produtos de decaimento, permanecem quantidades significativas de urânio-238, pequenas quantidades de urânio-235 não queimado e plutônio produzido no reator.
A tarefa do reprocessamento é minimizar o risco de radiação do SNF, descartar com segurança os componentes não utilizados, isolar material útil e garantir o seu uso contínuo. Para isso, o mais utilizado métodos químicos separação . A maioria métodos simples estão processando em soluções, no entanto, esses métodos fornecem o maior número resíduos radioativos líquidos, de modo que tais métodos eram populares apenas no alvorecer da era nuclear. Atualmente procurando métodos para minimizar a quantidade de resíduos, preferencialmente sólidos. Eles são mais fáceis de descartar por vitrificação.
No coração de todos os modernos esquemas tecnológicos processamento de combustível nuclear irradiado (SNF) são processos de extração, na maioria das vezes o chamado processo Purex (do inglês. Pu U Recovery EXtraction), que consiste na extração redutiva de plutônio de um extrato conjunto com urânio e produtos de fissão. Os esquemas de processamento específicos diferem no conjunto de reagentes usados, na sequência de estágios tecnológicos individuais e na instrumentação.
O plutônio separado do reprocessamento pode ser usado como combustível quando misturado com óxido de urânio. Para combustível após uma campanha suficientemente longa, quase dois terços do plutônio são isótopos Pu-239 e Pu-241 e cerca de um terço é Pu-240, razão pela qual não pode ser usado para fazer cargas nucleares confiáveis e previsíveis (o 240 isótopo é um poluente).
O usuário do LiveJournal uralochka escreve em seu blog: Sempre quis visitar Mayak.
Não é brincadeira, este é um lugar que é uma das empresas de alta tecnologia da Rússia, aqui
Em 1948, foi lançado o primeiro reator nuclear da URSS, os especialistas de Mayak divulgaram
carga de plutônio para o primeiro soviético bomba nuclear. Uma vez que Ozersk foi chamado
Chelyabinsk-65, Chelyabinsk-40, desde 1995 tornou-se Ozersk. Temos em Trekhgorny,
uma vez Zlatoust-36, uma cidade que também está fechada, Ozersk sempre foi chamada
"Sorokovka", tratado com respeito e admiração.
Isso agora pode ser lido muito em fontes oficiais e ainda mais em não oficiais,
mas houve um tempo em que até mesmo a localização aproximada e o nome dessas cidades eram mantidos no mais estrito
segredo. Lembro-me de como meu avô Yakovlev Evgeny Mikhailovich e eu fomos pescar, pato
perguntas locais - de onde somos, o avô sempre respondia isso de Yuryuzan (uma cidade vizinha com Trekhgorny),
e na entrada da cidade não havia placas além do invariável "tijolo". Vovô tinha um dos
melhores amigos, o nome dele era Mitroshin Yuri Ivanovich, por algum motivo não o chamei de outra forma durante toda a minha infância
como Vanaliz, não sei por quê. Lembro-me de como perguntei a minha avó por que,
Vanalysis, tão careca, não tem um fio de cabelo? Vovó, então, em um sussurro me explicou,
que Yuri Ivanovich serviu nos "quarenta" e eliminou as consequências de um grande acidente em 1957,
recebeu uma grande dose de radiação, arruinou sua saúde e seu cabelo não cresce mais ...
... E agora, depois de muitos anos, eu, como fotojornalista, vou fotografar a mesma planta RT-1 para
agência "Foto ITAR-TASS". O tempo muda tudo.
Ozersk é uma cidade de regime, entrada com passes, meu perfil foi verificado por mais de um mês e
tudo está pronto, você pode ir. Fui recebido pela assessoria de imprensa no posto de controle, ao contrário
o nosso aqui tem um sistema informatizado normal, entra de qualquer ponto de controle, sai assim
mesmo de ninguém. Em seguida, nos dirigimos ao prédio administrativo da assessoria de imprensa, onde deixei
meu carro, fui aconselhado a deixar meu celular também, pois no território da usina com
comunicações móveis são proibidas. Dito e feito, vamos para RT-1. Na fábrica
trabalhamos muito no posto de controle, de alguma forma não nos deixaram passar de imediato com todo o meu equipamento fotográfico, mas aqui está
Aconteceu. Recebemos um homem severo com um coldre preto no cinto e roupas brancas. Nós conhecemos
com a administração, formaram toda uma equipe de escoltas para nós e nos mudamos para a dignidade. passador.
Infelizmente, o território externo da planta e quaisquer sistemas de segurança para fotografar
estritamente proibido, então todo esse tempo minha câmera estava em uma mochila. Aqui está o quadro que eu
Tirei bem no final, aqui começa condicionalmente o território “sujo”. A separação é
realmente condicional, mas observado com muito rigor, é isso que permite não desmontar
sujeira radioativa por todo o bairro.
San. a passagem é separada, mulheres de uma entrada, homens de outra. eu meus companheiros
apontou para o armário, disse tire tudo (absolutamente tudo), coloque chinelos de borracha, feche
armário e passar para aquela janela. Então eu fiz. Eu estou completamente nu, em uma mão
eu a chave, em outra mochila com uma câmera, e a mulher da janela, que por algum motivo é
muito baixo, para essa minha posição, ela está interessada em saber que tamanho de sapato eu tenho. Por muito tempo
Não precisava ficar envergonhado, eles prontamente me deram algo como cueca, uma camisa leve,
macacão e sapatos. Tudo é branco, limpo e muito agradável ao toque. Vestido, ligado a
um comprimido dosímetro no bolso do peito e me senti mais confiante. Você pode sair.
Os caras me orientaram imediatamente a não colocar a mochila no chão, a não tocar muito,
tire fotos apenas do que você tem permissão. Sim, sem problemas - eu digo, a mochila é muito cedo para mim
jogar fora, e também não preciso de segredos. Aqui é o lugar para se vestir e tirar.
sapatos sujos. O centro está limpo, as bordas estão sujas. Limiar condicional do território da planta.
Percorremos a fábrica em um pequeno ônibus. Área externa sem especial
embelezamento, blocos de oficinas ligados por galerias para passagem de pessoal e transferência de química através de tubulações.
De um lado há uma grande galeria para a entrada de ar puro da floresta vizinha. isto
feito para que as pessoas nas lojas respirem o exterior ar puro. RT-1 é apenas
uma das sete fábricas da Mayak Production Association, tem como objetivo receber e processar resíduos nucleares
combustível (SNF). Esta é a oficina de onde tudo começa, os contêineres com combustível nuclear usado vêm aqui.
À direita está uma carroça com a tampa aberta. Os especialistas desparafusam os parafusos superiores com um especial
equipamento. Depois disso, todos são retirados desta sala, a grande porta se fecha.
cerca de meio metro de espessura (infelizmente, os seguranças exigiram que as fotos com ele fossem removidas).
O trabalho posterior é realizado por guindastes, controlados remotamente por meio de câmeras. guindastes decolam
cobre e remova os conjuntos com combustível nuclear usado.
Os conjuntos são transferidos por guindastes para essas escotilhas. Preste atenção nas cruzes, elas estão desenhadas,
para facilitar o posicionamento da posição do guindaste. Sob as escotilhas, os conjuntos são imersos em
líquido - condensado (simplesmente falando, em água destilada). Após esta construção
os carrinhos são movidos para a piscina adjacente, que é um depósito temporário.
Não sei exatamente como se chama, mas a essência é clara - um dispositivo simples para não
arraste a poeira radioativa de uma sala para outra.
À esquerda está a mesma porta.
E esta é a sala adjacente. Sob os pés dos funcionários existe uma piscina, com profundidade de 3,5 a 14
metros cheios de condensado. ? Você também pode ver dois quarteirões da usina nuclear de Beloyarsk, seu comprimento é de 14 metros.
Eles são chamados de AMB - "Peaceful Big Atom".
Quando você olha entre as placas de metal, vê algo como esta foto. Sob o condensado
pode-se ver a montagem de elementos de combustível de um reator de transporte.
Mas esses conjuntos vieram apenas de usinas nucleares. Quando as luzes foram apagadas, elas brilharam com um brilho azul pálido.
Muito impressionante. Este é o brilho Cherenkov, sobre a essência deste fenômeno físico pode ser lido na wikipedia.
Visão geral da oficina.
Ir em frente. Transições entre departamentos ao longo de corredores com luz amarela fraca. Chega sob os pés
revestimento específico, enrolado em todos os cantos. Pessoas de branco. Em geral, de alguma forma imediatamente "Massas Negras"
lembrou))). A propósito, sobre o revestimento, uma solução bastante razoável, por um lado é mais conveniente para lavar,
nada vai ficar preso em lugar nenhum, e o mais importante, em caso de vazamento ou acidente, o chão sujo pode ser
fácil de desmontar.
Como eles me explicaram, outras operações com combustível nuclear irradiado são espaços fechados no modo automático.
Todo o processo já foi controlado a partir desses consoles, mas agora tudo acontece a partir de três terminais.
Cada um deles funciona em seu próprio servidor autônomo, todas as funções são duplicadas. Em caso de recusa de todos
terminais, o operador poderá finalizar processos a partir do console.
Brevemente sobre o que está acontecendo com o combustível nuclear usado. Os conjuntos são desmontados, o recheio é removido, serrado em
peças e colocado em um solvente (ácido nítrico), após o que o combustível irradiado dissolvido
passa todo complexo transformações químicas, urânio, plutônio, neptúnio são extraídos de lá.
As peças insolúveis que não podem ser recicladas são prensadas e esmaltadas. E armazenado em
área da planta sob vigilância constante. A saída depois que todos esses processos são formados
as montagens prontas já são "carregadas" com combustível novo, que é produzido aqui. Farol do Caminho
realiza ciclo completo lidar com combustível nuclear.
Departamento de trabalho com plutônio.
Oito camadas de vidro com chumbo de 50 mm protegem dos elementos ativos do operador. Manipulador
conectados exclusivamente por conexões elétricas, não há “buracos” conectando com o compartimento interno.
Mudamos para a loja, que se dedica ao envio de produtos acabados.
O contêiner amarelo destina-se ao transporte de conjuntos de combustível acabados. Em primeiro plano estão as tampas dos recipientes.
No interior do contêiner, aparentemente, barras de combustível são montadas aqui.
O operador do guindaste controla o guindaste de qualquer lugar conveniente para ele.
Recipientes totalmente em aço inoxidável nas laterais. Como eles me explicaram, existem apenas 16 deles no mundo.
Resíduos nucleares e resíduos de combustível nuclear são dois absolutamente conceitos diferentes. Ambos são descartados de maneiras diferentes. Deve-se notar que o problema do descarte de resíduos de combustível nuclear não é agudo, pois hoje existem mecanismos para seu processamento para fins de uso posterior.
Estes são elementos de combustível. Eles contêm restos de combustível nuclear e outros componentes. Empresas industriais processar a substância usando mecanismos especiais. Como resultado, os resíduos se transformam em combustível completo usado para atender instalações nucleares de qualquer tipo (usinas nucleares, submarinos, indústria).
Uma imagem completamente diferente com lixo nuclear. Hoje não há mecanismo para seu processamento. Na verdade, só a reciclagem é possível. Mas esse processo já tem nuances que a humanidade não conseguiu resolver até agora.
Existem vários tipos desses resíduos:
Cada tipo de resíduo é descartado de maneira própria. Então, os sólidos são queimados, depois as cinzas são misturadas com cimento. As placas resultantes são armazenadas em instalações de armazenamento especiais. Os líquidos são evaporados, acondicionados em recipientes destinados a esse fim e enterrados no solo. O processo de reciclagem dos componentes elementares das instalações nucleares é muito mais complicado.
Acontece que o desperdício de combustível nuclear é muito mais útil para a humanidade? Exatamente. Existem muitas áreas da atividade humana onde os resíduos reciclados são usados. Isto:
Em todo o mundo há uma proibição da importação de lixo nuclear para o país. No entanto, dado o processo de descarte, surge uma dúvida natural: onde armazenar os recipientes com eles? Afinal, são necessários lotes de terra realmente grandes que possam ser usados como "cemitério" para os resíduos da indústria nuclear.
Apesar das proibições existentes, muitos países do "terceiro mundo" concordam em alocar suas próprias terras para o descarte de contêineres de lixo. Naturalmente, não de graça. Até agora, essa lealdade está salvando a situação, mas o que acontecerá a seguir quando essas áreas estiverem simplesmente lotadas?
Incrivelmente, ainda não há solução para esse problema. Cientistas de nenhum país ainda não encontraram oportunidades para outro descarte de resíduos, o que é extremamente alarmante e preocupante para a humanidade. No entanto, pessoas modernas relacionam-se com esta questão aproximadamente da seguinte forma: “o suficiente para a minha vida, e então não é da minha conta”. Completamente míope e imprudente, mas em este momento não há ferramentas para mudar o estado de coisas com o descarte e processamento de lixo nuclear.
Embora o descarte de combustível nuclear não intrigue muito a humanidade, há outra questão: como armazenar resíduos com segurança e confiabilidade? A substância gasta está sujeita a "recuperação", no entanto, antes que isso aconteça, os resíduos devem ser armazenados em algum lugar, havendo a necessidade de transportá-los. Todos esses processos estão associados a uma ameaça real à meio Ambiente e, claro, uma pessoa.
Em 1998, as autoridades russas iniciaram uma lei para permitir a importação de resíduos de combustível nuclear de países estrangeiros. A oportunidade de receber combustível irradiado para seu processamento posterior na Rússia e operação levou os deputados a tomar tal decisão. Naturalmente, o custo das matérias-primas seria muito lucrativo para o orçamento da Federação Russa. De acordo com alguns cálculos, a obtenção de resíduos dessa forma é muito mais barata do que a produção própria de combustível nuclear.
Naquela época, a lei não foi adotada, mas ainda há discussões ativas sobre a conveniência de sua adoção. Por um lado, é economicamente benéfico para o país. Por outro lado, requer a organização e equipamento de instalações de armazenamento confiáveis, bem como uma abordagem competente dos processos de transporte. Esses são os únicos "limitadores" que não permitem que você decida sobre essa etapa. Todas as instalações para processamento de combustível nuclear irradiado estão disponíveis no país.
Por enquanto, aguarda-se decisão sobre o assunto. No entanto, isso pode ser considerado uma tendência positiva. Pois agrada que os governantes, no entanto, pensem não apenas na lucratividade de tal empreendimento, mas também em possíveis consequências negativas para a população da Rússia.
