az AMERIKAI Energy information Administration – EIA – Független Statisztika, Elemzés

A nukleáris üzemanyag ciklus áll a front-end lépéseket, hogy készítse elő az urán atomreaktorokhoz back-end lépéseket, hogy biztonságos kezelése, előkészítése, valamint az elhasznált—, vagy töltött, de még mindig erősen radioaktív kiégett nukleáris üzemanyag.

Az urán az atomerőművek által a maghasadásra leggyakrabban használt üzemanyag. Az atomerőművek bizonyos típusú uránt—U-235—használnak üzemanyagként, mivel atomjai könnyen szét vannak osztva., Bár az urán körülbelül 100-szor gyakoribb, mint az ezüst, az U-235 viszonylag ritka a természetes urán alig több mint 0, 7% – ánál. Urán koncentrátum elválasztjuk uránérc urán malmok vagy egy zagy in-situ kimosódás létesítmények. Ezt követően átalakító és dúsító létesítményekben dolgozzák fel, amelyek az U-235 szintjét a kereskedelmi atomreaktorok esetében 3% -5% – ra növelik, és reaktorüzemanyag-gyártóüzemekben reaktor üzemanyag-pelletekké és üzemanyag-rudakká alakítják.,

A nukleáris üzemanyagot a reaktorokba töltik be és addig használják, amíg az üzemanyag-részegységek erősen radioaktívvá nem válnak, és azokat ideiglenes tárolásra és esetleges ártalmatlanításra el kell távolítani. A kiégett fűtőelemek anyagának kémiai feldolgozása az új üzemanyag-szerelvényben ismét hasadás alá eső maradék termék visszanyerésére műszakilag megvalósítható, de az Egyesült Államokban ez nem megengedett.,

Az elülső végén a nukleáris üzemanyag ciklus

Feltárása

A nukleáris üzemanyag ciklus kezdődik feltárása az urán, a fejlesztés, a bányák kivonat urán érc. Az urán megtalálására számos technikát alkalmaznak, mint például a levegőben lévő radiometrikus felmérések, a felszín alatti vizek és a talajok kémiai mintavétele, valamint a feltáró fúrás az alapul szolgáló geológia megértéséhez., Miután az uránérc lerakódások találhatók, a bánya Fejlesztő általában követi a szorosabban elosztott kitöltés, vagy fejlesztési fúrás, annak meghatározására, hogy mennyi urán áll rendelkezésre, és mibe kerülhet, hogy visszaszerezze azt.

Urán bányászati

Ha ércek, hogy gazdaságilag megvalósítható, hogy visszaszerezze található, a következő lépés a tüzelőanyag-ciklus, hogy az enyém az érc használja az alábbi technikák:

• földalatti bányászati
• nyitott gödör bányászati
• a hely (in-situ) megoldás bányászati
• halom kimosódás

1980 Előtt, a legtöbb AMERIKAI, az uránt nyílt gödörből és föld alatti bányászati technikákból állították elő. Manapság a legtöbb amerikai uránt olyan megoldásbányászati technikával állítják elő, amelyet általában in-situ-leach (ISL) vagy in-situ-recovery (ISR) néven hívnak. Ez a folyamat kivonja az uránt, amely bevonja a felszín alatti víztározók homok – és kavicsrészecskéit. A homok-és kavicsrészecskék olyan pH-értékű oldatnak vannak kitéve, amelyet oxigénnel, szén-dioxiddal vagy marószódával enyhén megemeltek. Az urán feloldódik a talajvízbe, amelyet a tartályból szivattyúznak ki, majd egy uránmalomban feldolgozzák., Heap kimosódás magában permetezés savas folyékony oldat rá cölöpök zúzott uránérc. Az oldat a zúzott ércen keresztül leereszkedik, és uránt ürít ki a kőzetből, amelyet a halom alól nyerünk ki. Heap kimosódás már nem használják az Egyesült Államokban.

Uránmarás

Miután az uránércet egy nyílt gödörből vagy földalatti bányából kivonták, uránkoncentrátummá finomítják egy uránmalomban. Az ércet összetörik, porítják, majd finom porrá őrlik. Vegyi anyagokat adnak a finom porhoz, ami olyan reakciót okoz, amely elválasztja az uránt a többi ásványi anyagtól. Az oldatbányászati műveletekből származó felszín alatti víz egy gyantaágyon keresztül kering, hogy kivonja és koncentrálja az uránt.,

a név ellenére a koncentrált urántermék jellemzően fekete vagy barna Anyag, amelyet yellowcake-nek (U3O8) neveznek. A bányászott uránérc általában egy-négy font U3O8 / tonna ércet eredményez, vagy 0,05% – ról 0,20% – ra yellowcake. A gödörből és a föld alatti bányászati műveletekből származó szilárd hulladékanyagot malomfarmingnak nevezik. Az oldatbányászatból származó feldolgozott vizet visszaadják a felszín alatti víztározóba, ahol a bányászati folyamat megismétlődik.,

Uránátalakítás

A nukleáris üzemanyagciklus következő lépése az, hogy a yellowcake-t átalakító létesítményben urán-hexafluorid (UF6) gázgá alakítják át. Az urán három formája (izotópja) fordul elő a természetben: U-234, U-235 és U-238. A jelenlegi amerikai atomreaktor-tervek az U-235 izotóp erősebb koncentrációját (dúsítását) igénylik a hatékony működéshez. A konverter létesítményben előállított urán-hexafluorid gázt természetes UF6-nak nevezik, mivel az urán izotópok eredeti koncentrációja változatlan.,

urándúsítás

az átalakítás után az UF6 gázt olyan dúsító üzembe küldik, ahol az egyes uránizotópokat elválasztják dúsított UF6 előállításához, amelynek 3-5%-os koncentrációja U-235.

Az Egyesült Államokban kétféle urándúsítási eljárást alkalmaztak: gázdiffúziót és gázcentrifugát. Az Egyesült Államokban jelenleg egy működő dúsító üzem működik, amely gázcentrifuga-eljárást alkalmaz., A dúsított UF6-ot tartályokban zárják le, és hagyják lehűlni és megszilárdulni, mielőtt az atomreaktor üzemanyag-összeszerelő üzemébe szállítják vonattal, teherautóval vagy uszállyal.

az Atomgőz lézer izotóp szétválasztása (AVLIS) és a molekuláris lézer izotóp szétválasztása (MLIS) a jelenleg fejlesztés alatt álló új dúsítási technológiák. Ezek a lézeralapú dúsítási folyamatok magasabb kezdeti dúsítási (izotóp-elválasztási) faktorokat érhetnek el, mint a diffúziós vagy Centrifugálási folyamatok, és gyorsabban képesek dúsított uránt előállítani, mint más technikák.,

Uránfelújítás és nukleáris üzemanyag gyártása

Az urán dúsítása után készen áll a nukleáris üzemanyaggá való átalakításra. Egy nukleáris üzemanyaggyártó létesítményben az UF6-ot szilárd formában gáz halmazállapotúvá melegítik, majd az UF6-gázt kémiailag feldolgozzák urán-dioxid (UO2) por formájában. A port ezután összenyomják, majd kis kerámia üzemanyag-pelletekké alakítják. A pelleteket hosszú fémcsövekbe rakják, amelyek átmérője körülbelül 1 centiméter, hogy üzemanyagrudakat képezzenek. Az üzemanyag-rudakat ezután összekapcsolják, hogy üzemanyag-szerelvényt alkossanak., A reaktortípustól függően minden üzemanyag-szerelvény körülbelül 179-264 üzemanyagrudat tartalmaz. Egy tipikus reaktormag 121-193 üzemanyag-szerelvényt tartalmaz.

a reaktorban

miután az üzemanyag-részegységeket gyártották, teherautók szállítják őket a reaktorhelyekre. Az üzemanyag-szerelvényeket a helyszínen friss üzemanyag – tároló tartályokban tárolják, amíg a reaktor üzemeltetőinek szükségük van rájuk. Ebben a szakaszban az urán csak enyhén radioaktív, lényegében az összes sugárzás a fémcsövekben található., A reaktorüzemeltetők jellemzően 12-24 havonta cserélik ki a reaktormag körülbelül egyharmadát (40-90 üzemanyag-részegység).

a reaktormag a körülbelül 12 láb átmérőjű és 14 láb magas üzemanyagkötegek hengeres elrendezése, amelyet több hüvelyk vastag falú acél nyomástartó edénybe helyeznek. A reaktormagnak lényegében nincs mozgó része, kivéve egy kis számú vezérlőrudat, amelyet a maghasadási reakció szabályozására helyeznek be. Az üzemanyag-szerelvények egymás mellé helyezése és a víz hozzáadása beindítja a nukleáris reakciót.,

a hátsó vége A nukleáris üzemanyag ciklus

Ideiglenes tárolása, illetve a végső rendelkezésére az Egyesült Államokban

a használat Után a reaktor üzemanyag szerelvények állnak erősen radioaktív, illetve el kell távolítani a tárolt víz alatt a reaktort a kiégett üzemanyag-medence több éve., Annak ellenére, hogy a hasadási reakció megállt, a kiégett üzemanyag továbbra is adnak le hőt a bomlás, a radioaktív elemek hoztak létre, amikor az urán atom szakítottak szét. A medencében lévő víz mind az üzemanyag hűtésére, mind a sugárzás felszabadulásának megakadályozására szolgál. 1968-tól 2013 júniusáig 241 468 fűtőelemet bocsátottak ki és tároltak az Egyesült Államok 118 kereskedelmi célú atomreaktorában.

néhány éven belül a kiégett fűtőelem lehűl a medencében, és áthelyezhető az erőmű telephelyén lévő száraz hordótárolóba., Egyre több reaktorüzemeltető tárolja régebbi kiégett fűtőelemeit ezekben a speciális kültéri beton-vagy acéltartályokban léghűtéssel. Tudjon meg többet a kiégett fűtőelemek tárolásáról.

A nukleáris üzemanyagciklus utolsó lépése a kiégett fűtőelemek összegyűjtése az ideiglenes tárolóhelyekről az állandó földalatti tárolóban történő végleges elhelyezéshez. Az Egyesült Államoknak jelenleg nincs állandó földalatti tárolója a magas szintű nukleáris hulladékok számára.

Utoljára frissítve: 2020. május 27.