U.S. Energy Information Administration – EIA – Uavhengig Statistikk og Analyse (Norsk)

Den kjernefysiske brenselssyklusen består av front-end trinnene som forbereder uran til bruk i kjernefysiske reaktorer og back-end trinnene for å sikkert administrere, forberede, og kast brukt, eller brukt—men fortsatt svært radioaktivt brukt kjernebrensel.

Uran er den mest brukte drivstoff ved kjernekraftverk for fisjon. Atomkraftverk bruke en bestemt type uran—U-235—som drivstoff fordi dens atomer er enkelt split fra hverandre., Selv om uran er omtrent 100 ganger mer vanlig enn sølv, U-235 er relativt sjeldne på litt over 0,7% av naturlig uran. Uran konsentrere er atskilt fra urangruve på uran mills eller fra en slurry på in-situ utvasking fasiliteter. Det er deretter behandlet i konvertering og berikelse fasiliteter, som øker nivået av U-235 til mellom 3%-5% for kommersiell atomreaktorer, og gjort om til reactor fuel pellets og drivstoff stenger i reaktoren drivstoff fabrikasjon planter.,

kjernebrensel er lagt inn i reaktorer og brukt til drivstoff forsamlinger bli svært radioaktivt og må fjernes for midlertidig lagring og eventuell avhending. Kjemisk behandling av brukt brensel materiale å gjenopprette eventuelle gjenværende produkt som kan gjennomgå fisjon igjen i en ny drivstoff montering er teknisk mulig, men det er ikke tillatt i Usa.,

– >

Den fremre enden av den kjernefysiske brenselssyklusen

Leting

Den kjernefysiske brenselssyklusen starter med leting etter uran og utvikling av gruvene for å utvinne uran malm. Et utvalg av teknikker som er brukt for å finne uran, slik som luftbårne radiometrisk undersøkelser, kjemisk prøvetaking av grunnvann og jordsmonn, og leteboring for å forstå de underliggende geologi., Når urangruve innskudd er plassert, mine utvikler vanligvis følger opp med mer tett linjeavstand i fyll, eller utvikling boring, til å bestemme hvor mye uran som er tilgjengelig og hva det kan koste å gjenopprette det.

Uran

Når malm innskudd som er økonomisk mulig å gjenopprette ligger, er det neste trinnet i brenselssyklusen er til å utvinne malmen ved å bruke ett av følgende teknikker:

• underground mining
• open pit mining
• på stedet (in-situ) løsning mining
• heap utvasking

Før 1980, de fleste AMERIKANSKE, uran ble produsert ved hjelp av open pit og underjordisk gruvedrift teknikker. I dag, de fleste AMERIKANSKE uran er produsert ved hjelp av en løsning mining teknikk som ofte kalles » in-situ-leach (ISL) eller in-situ-utvinning (ISR). Denne prosessen trekker ut uran som lag sand og grus partikler av grunnvann reservoarer. Sand og grus partikler er utsatt for en løsning med en pH som er litt forhøyet ved hjelp av oksygen, karbondioksid, eller kaustisk soda. Uran trekker seg raskt inn i grunnvannet som pumpes ut av reservoaret og behandlet på et uran mill., Haugen utvasking involverer sprøyting en syrlig væske løsning på hauger av knust urangruve. Løsningen renner ned gjennom knust malm og leaches uran ut av fjellet, som er hentet opp fra under haug. Haugen utvasking er ikke lenger i bruk i Usa.

– >

Uran fresing

Etter urangruve er hentet fra en åpen grop eller t-min, den er raffinert til uran konsentrere seg på en uran mill. Malmen knuses, pulverisert, og malt til et fint pulver. Kjemikalier er lagt til fint pulver, som fører til en reaksjon som skiller uran fra andre mineraler. Grunnvann fra løsning gruvedrift er sirkulert gjennom en harpiks seng til å trekke ut og konsentrere uran.,

– >

til Tross for navnet, er konsentrert uran produktet er vanligvis en svart eller brunt stoff som kalles » yellowcake (U3O8). Minelagt urangruve vanligvis gir én til fire pounds av U3O8 per tonn malm, eller 0.05% 0,20% yellowcake. Solid avfall fra pit og underjordisk gruvedrift er kalt mill avgang. Behandlet vann fra løsningen gruvedrift er returnert til grunnvann reservoar der gruvedrift prosessen gjentas.,

Uran konvertering

Det neste trinnet i den kjernefysiske brenselssyklusen er å konvertere yellowcake til uran hexafluoride (UF6) gass til en omformer-anlegget. Tre former (isotoper) av uran forekommer i naturen: U-234, U-235 og U-238. Dagens AMERIKANSKE kjernefysiske reaktoren design krever en sterkere konsentrasjon (berikning) av U-235 isotop til å operere effektivt. Uran hexafluoride-gass som produseres i de converter-anlegget kalles naturlig UF6 fordi den opprinnelige konsentrasjoner av uran isotoper er uendret.,

anriking av Uran

Etter konvertering, UF6-gass er sendt til en berikelse anlegget hvor de enkelte isotoper av uran er atskilt å produsere anriket UF6, som har en 3% til 5% konsentrasjonen av U-235.

To typer anriking av uran prosesser har vært brukt i Usa: i gassform diffusjon og gass-sentrifuger. Usa har for tiden en opererer berikelse anlegget, som bruker en gass-sentrifuger prosessen., UF6 anriket er forseglet i beholdere og kjøle seg og stivne før den transporteres til en kjernefysisk reaktor drivstoff montering anlegg med tog, lastebil, eller lekter.

Atomic damp laser isotop separasjon (AVLIS) og molekylær laser isotop separasjon (MLIS) er ny berikelse teknologier for tiden under utvikling. Disse laser-basert berikelse prosesser kan oppnå høyere initial berikelse (isotope separasjon) faktorer enn diffusjon eller sentrifuger prosesser og kan produsere anriket uran raskere enn andre teknikker.,

Uran reconversion og kjernebrensel produksjon

Når uran som er anriket, den er klar til å bli omgjort til brensel. Ved en kjernefysisk drivstoff produksjonsanlegg, UF6, i fast form, som er oppvarmet til gassform, og deretter UF6-gass er kjemisk behandlet for å danne uran karbondioksid (UO2) pulver. Pulveret er så komprimert og formes til små keramiske drivstoff pellets. Pellets er stablet og forseglet i lang metall-rør som er ca 1 cm i diameter for å danne drivstoff stenger. Drivstoff stengene er så buntet sammen for å lage en drivstoff montering., Avhengig av type reaktor, hver drivstoff montering har ca 179 til 264 drivstoff stenger. En typisk reaktorkjernen holder 121 til 193 drivstoff forsamlinger.

I reaktoren

Når drivstoff forsamlinger er fabrikkert, lastebiler transportere dem til reaktoren nettsteder. Drivstoff samlinger er lagret på stedet i ferskt drivstoff oppbevaringsbokser til reaktoren operatører trenger dem. På dette stadiet, uran er bare svakt radioaktivt, og egentlig all stråling er inneholdt i metall rør., Vanligvis, reaktor operatører endre ut om lag en tredjedel av reaktorkjernen (40 til 90 drivstoff samlinger) hver 12 til 24 måneder.

reaktorkjernen er en sylindrisk arrangement av brenselknipper som er ca 12 meter i diameter og 14 meter høy og innkapslet i en stål trykktank med vegger som er flere centimeter tykk. Reaktorkjernen har egentlig ingen bevegelige deler, bortsett fra et lite antall av kontrollstaver som er satt inn for å regulere fisjon reaksjon. Å plassere drivstoff samlinger ved siden av hverandre og å legge vann starter kjernefysisk reaksjon.,

– >

baksiden slutten av den kjernefysiske brenselssyklusen

mellomlagring og sluttdisponering i Usa

Etter bruk i reaktoren, drivstoff forsamlinger bli svært radioaktivt og må fjernes og lagres under vann i reaktoren nettstedet i en brukt brensel basseng i flere år., Selv om fisjon reaksjon har stoppet, brukt brensel fortsetter å gi av varmen fra nedbrytning av radioaktive elementer som ble opprettet når uran atomene var delt i stykker. Vannet i bassenget serverer både kule drivstoff og blokkere utgivelsen av stråling. Fra 1968 til juni 2013, 241,468 drivstoff forsamlinger hadde blitt sluppet ut og lagret på 118 kommersielle atomreaktorer i Usa.

i Løpet av få år, brukt brensel kjøler seg ned i bassenget, og kan bli flyttet til en tørr cask beholderen ved kraftverket nettstedet., Et økende antall av reaktoren operatører nå lagre sine eldre brukt brensel i disse spesielle utendørs betong eller stål beholdere med luftkjøling. Finn ut mer om lagring av brukt brensel.

siste trinn i den kjernefysiske brenselssyklusen er innsamling av brukt brensel sammenstillinger fra mellomlagring nettsteder for endelig disponering i en fast t-depotet. Usa har for tiden ingen permanent t-depotet for høyt nivå av kjernefysisk avfall.

Sist oppdatert: Mai 27, 2020