USA Informace Energy Administration EIA – Nezávislé Statistiky a Analýzy (Čeština)

jaderného palivového cyklu se skládá z front-end kroky, které připravují uranu pro použití v jaderných reaktorech a back-end kroky, aby bezpečně řídit, připravit a likvidaci použitých nebo vyhořelého ale stále vysoce radioaktivní vyhořelé jaderné palivo.

Uran je nejrozšířenějším palivem jaderných elektráren pro jaderné štěpení. Jaderné elektrárny používají určitý typ uranu-U—235-jako palivo, protože jeho atomy jsou snadno rozděleny., I když je uran asi 100krát častější než stříbro, U-235 je relativně vzácný u více než 0,7% přírodního uranu. Uranový koncentrát je oddělen od uranové rudy v uranových mlýnech nebo od kejdy v zařízeních pro vyluhování in situ. To je pak zpracován v konverzních a obohacovacích zařízení, které zvyšuje úroveň U-235 se mezi 3%-5% pro komerční jaderné reaktory, a vyrobený do reaktoru paliva, pelety a palivové tyče v reaktoru, zařízení na výrobu paliva.,

jaderné palivo je naloženo do reaktorů a používáno, dokud se palivové sestavy nestanou vysoce radioaktivní a musí být odstraněno pro dočasné skladování a případnou likvidaci. Chemické zpracování vyhořelého paliva materiálu obnovit veškeré zbývající produkt, který by mohl podstoupit štěpení opět v nové palivo sestava je technicky možné, ale to není dovoleno ve Spojených Státech.,

přední konec jaderného palivového cyklu

Průzkum

jaderného palivového cyklu začíná s průzkumem na uran a rozvoj dolů na těžbu uranové rudy. K lokalizaci uranu se používá řada technik, jako jsou radiometrické průzkumy ve vzduchu, chemický odběr podzemních vod a půd, a průzkumné vrtání pro pochopení základní geologie., Jednou uranové rudy ložiska se nacházejí, moje vývojka obvykle následuje s více úzce rozmístěných v, vyplnit, nebo rozvoj vrtání, určit, kolik uranu je k dispozici a co by se mohlo stát obnovit.

těžba Uranu

Když rudních ložisek, které jsou ekonomicky zotavit se nachází, je dalším krokem v oblasti palivového cyklu je můj rudy pomocí jednoho z následujících postupů:

• underground mining
• open pit mining
• v místě (in-situ) řešení mining
• haldy vyplavování

Před rokem 1980, nejvíce v USA, Uran byl vyroben za použití otevřené jámy a podzemní důlní techniky. Dnes je většina uranu v USA vyráběna pomocí techniky těžby řešení, která se běžně nazývá in-situ-leach (ISL) nebo In-situ-recovery (ISR). Tento proces extrahuje uran, který pokrývá částice písku a štěrku v nádržích podzemních vod. Částice písku a štěrku jsou vystaveny roztoku s pH, které bylo mírně zvýšeno použitím kyslíku, oxidu uhličitého nebo hydroxidu sodného. Uran se rozpouští do podzemní vody, která je čerpána z nádrže a zpracována v uranovém mlýnu., Vyluhování haldy zahrnuje postřik kyselého kapalného roztoku na hromady drcené uranové rudy. Roztok se odčerpává drcenou rudou a vyplavuje Uran ze skály, který se získává zespodu hromady. Vyluhování haldy se již ve Spojených státech nepoužívá.

Uran frézování

Po uranové rudy se získává z otevřené jámy či podzemní důl, to je rafinovaný do uranového koncentrátu na uranu mill. Ruda je rozdrcena, rozdrcena a rozemletá na jemný prášek. Do jemného prášku se přidávají chemikálie, které způsobují reakci, která odděluje Uran od ostatních minerálů. Podzemní vody z roztoku hornické činnosti je rozeslán prostřednictvím pryskyřice postel extrakt a koncentrát uranu.,

Přes jméno, koncentrované uranu produktu je obvykle černé nebo hnědé látky zvané uranu (U3O8). Těžená uranová ruda obvykle poskytuje jednu až čtyři libry U3O8 na tunu rudy, nebo 0.05% na 0.20% yellowcake. Pevný odpadní materiál z důlních a podzemních důlních operací se nazývá hlušiny mlýnů. Zpracovaná voda z těžby se vrací do nádrže podzemní vody, kde se proces těžby opakuje.,

konverze uranu

dalším krokem v cyklu jaderného paliva je přeměna yellowcake na plyn hexafluoridu uranu (UF6) v zařízení konvertoru. V přírodě se vyskytují tři formy (izotopy) uranu: U-234, U-235 a U-238. Současné návrhy jaderných reaktorů v USA vyžadují pro efektivní provoz silnější koncentraci (obohacení) izotopu U-235. Plyn hexafluoridu uranu produkovaný v zařízení konvertoru se nazývá přírodní UF6, protože původní koncentrace izotopů uranu se nemění.,

obohacování Uranu

Po konverzi UF6 plyn je poslán do obohacovací závod, kde jednotlivé izotopy uranu jsou od sebe odděleny na výrobu obohaceného plynného UF6, který má 3% až 5% koncentraci U-235.

ve Spojených státech byly použity dva typy procesů obohacování uranu: plynná difúze a plynná odstředivka. Spojené státy mají v současné době jednu provozovanou továrnu na obohacování, která využívá proces plynové odstředivky., Obohacený UF6 je utěsněn v kanystrech a nechá se ochladit a ztuhnout před tím, než je transportován do zařízení na montáž paliva jaderného reaktoru vlakem, kamionem nebo člunem.

separace izotopů atomového parního laseru (AVLIS) a separace izotopů molekulárního laseru (MLIS) jsou v současné době vyvíjeny nové technologie obohacování. Tyto laserové obohacování procesů lze dosáhnout vyšší počáteční obohacení (separace izotopů) faktory než difúze nebo odstředivé procesy a mohou produkovat obohacený uran rychleji než jiné techniky.,

přeměnu Uranu a výrobu jaderného paliva,

Jakmile je uran obohacen, je připraven být převedeny na jaderné palivo. V zařízení na výrobu jaderného paliva se UF6 v pevné formě zahřívá na plynnou formu a poté se plyn UF6 chemicky zpracovává za vzniku prášku oxidu uranu (UO2). Prášek je pak stlačen a vytvořen do malých keramických palivových pelet. Pelety jsou naskládány a utěsněny do dlouhých kovových trubek o průměru asi 1 centimetr za vzniku palivových tyčí. Palivové tyče jsou pak svázány dohromady, aby vytvořily palivovou sestavu., V závislosti na typu reaktoru má každá palivová sestava asi 179 až 264 palivových tyčí. Typické jádro reaktoru má 121 až 193 palivových sestav.

v reaktoru

jakmile jsou palivové sestavy vyrobeny, kamiony je dopravují do míst reaktoru. Palivové sestavy jsou uloženy na místě v zásobnících čerstvého paliva, dokud je provozovatelé reaktoru nepotřebují. V této fázi je uran pouze mírně radioaktivní a v podstatě je veškeré záření obsaženo v kovových trubkách., Provozovatelé reaktorů obvykle vyměňují asi jednu třetinu jádra reaktoru (40 až 90 palivových sestav) každých 12 až 24 měsíců.

jádro reaktoru je válcové uspořádání palivových svazků o průměru asi 12 stop a výšce 14 stop a uzavřené v ocelové tlakové nádobě se stěnami o tloušťce několika palců. Jádro reaktoru nemá v podstatě žádné pohyblivé části, s výjimkou malého počtu řídicích tyčí, které jsou vloženy pro regulaci reakce jaderného štěpení. Umístění palivových sestav vedle sebe a přidání vody iniciuje jadernou reakci.,

zadního konce jaderného palivového cyklu

Prozatímní skladování a konečné uložení ve Spojených Státech

Po použití v reaktoru, palivových kazet se stal vysoce radioaktivní a musí být odstraněny a uloženy pod vodou v reaktoru v vyhořelého paliva bazén pro několik let., I když se štěpná reakce zastavila, vyhořelé palivo nadále vydává teplo z rozpadu radioaktivních prvků, které byly vytvořeny, když byly atomy uranu rozděleny. Voda v bazénu slouží jak k ochlazení paliva, tak k zablokování uvolňování záření. Od roku 1968 do června 2013 bylo ve 118 komerčních jaderných reaktorech ve Spojených státech vypuštěno a skladováno 241 468 palivových sestav.

během několika let se vyhořelé palivo ochladí v bazénu a může být přemístěno do zásobníku na suché sudy v místě elektrárny., Rostoucí počet provozovatelů reaktorů nyní ukládá své starší vyhořelé palivo do těchto speciálních venkovních betonových nebo ocelových nádob s chlazením vzduchem. Další informace o skladování vyhořelého paliva.

posledním krokem v cyklu jaderného paliva je kolekce s vyhořelým palivem z průběžného skladování pro konečné dispozice v trvalé podzemní úložiště. Spojené státy v současné době nemají trvalé podzemní úložiště pro jaderný odpad na vysoké úrovni.

Poslední aktualizace: 27. května 2020