U.S. Energy Information Administration – EIA – Independente de Estatísticas e Análise (Português)

O ciclo do combustível nuclear, composto de front-end etapas que preparam urânio para uso em reatores nucleares e back-end passos para gerenciar com segurança, preparar, e destrua—ou passou—mas ainda altamente radioativo combustível nuclear irradiado.O urânio é o combustível mais utilizado pelas centrais nucleares para a fissão nuclear. As usinas nucleares usam um certo tipo de urânio—U-235—como combustível porque seus átomos são facilmente divididos., Embora o urânio seja 100 vezes mais comum que a prata, O U-235 é relativamente raro em pouco mais de 0,7% do urânio natural. O concentrado de urânio é separado do minério de urânio em usinas de urânio ou de uma chorume em instalações de lixiviação in-situ. É então processado em instalações de conversão e enriquecimento, o que aumenta o nível de U-235 para entre 3% -5% para reatores nucleares comerciais, e transformado em pellets de combustível do reator e varetas de combustível em usinas de fabricação de combustível do reator.,o combustível Nuclear é carregado nos reactores e utilizado até que os conjuntos de combustível se tornem altamente radioactivos e tenham de ser removidos para armazenamento temporário e eventual eliminação. O processamento químico de material de combustível irradiado para recuperar qualquer produto restante que possa ser novamente frito em um novo conjunto de combustível é tecnicamente viável, mas não é permitido nos Estados Unidos.,

A front-end do ciclo do combustível nuclear

a Exploração

O ciclo do combustível nuclear começa com a exploração de urânio e o desenvolvimento de minas para extrair urânio do minério. Uma variedade de técnicas são usadas para localizar urânio, tais como levantamentos radiométricos aéreos, amostragem química de águas subterrâneas e solos, e perfuração exploratória para entender a geologia subjacente., Uma vez que os depósitos de minério de urânio estão localizados, o desenvolvedor da mina geralmente acompanha-se com mais espaçados em preenchimento, ou perfuração de desenvolvimento, para determinar quanto urânio está disponível e o que pode custar para recuperá-lo.mineração de urânio quando os depósitos de minério economicamente viáveis são localizados, o próximo passo no ciclo do combustível é minerar o minério usando uma das seguintes técnicas: mineração subterrânea antes de 1980, a maioria dos EUA explorava a mina de solução In situ., o urânio foi produzido utilizando técnicas de mineração a céu aberto e subterrânea. Atualmente, a maioria do urânio dos Estados Unidos é produzido usando uma técnica de mineração de solução comumente chamada in-situ-leach (ISL) ou in-situ-recovery (ISR). Este processo extrai urânio que cobre as partículas de areia e cascalho dos reservatórios de água subterrânea. As partículas de areia e cascalho são expostas a uma solução com um pH ligeiramente elevado, utilizando oxigénio, dióxido de carbono ou soda cáustica. O urânio dissolve-se na água subterrânea, que é bombeado para fora do reservatório e processado em uma usina de urânio., A lixiviação de Heap envolve a pulverização de uma solução líquida ácida em pilhas de minério de urânio triturado. A solução drena através do minério esmagado e retira urânio da rocha, que é recuperada por baixo da pilha. A lixiviação de Heap não é mais usada nos Estados Unidos.

moagem de urânio

após o minério de urânio ser extraído de uma mina aberta ou subterrânea, é refinado em concentrado de urânio numa fábrica de urânio. O minério é esmagado, pulverizado, e moído em um pó fino. Os produtos químicos são adicionados ao pó fino, que causa uma reação que separa o urânio dos outros minerais. A água subterrânea das operações de mineração de soluções é circulada através de um leito de resina para extrair e concentrar o urânio.,

Apesar do nome, o concentrado de urânio produto é normalmente um preto ou marrom substância chamada yellowcake (U3O8). Minado minério de urânio normalmente produz um a quatro libras de U3O8 por tonelada de minério, ou 0,05% a 0,20% de bolo amarelo. O material de resíduos sólidos do poço e das operações de mineração subterrânea é chamado de lixeiras de moinho. A água processada da mineração de solução é devolvida ao reservatório de água subterrânea, onde o processo de mineração é repetido.,

conversão de urânio

o próximo passo no ciclo do combustível nuclear é converter o bolo amarelo em gás hexafluoreto de urânio (UF6) numa instalação de conversão. Três formas (isótopos) de urânio ocorrem na natureza: U-234, U-235 e U-238. Os projetos atuais do reator nuclear dos EUA requerem uma concentração mais forte (enriquecimento) do isótopo U-235 para operar de forma eficiente. O gás hexafluoreto de urânio produzido na instalação de conversor é chamado de UF6 natural porque as concentrações originais de isótopos de urânio são inalteradas.,enriquecimento de urânio

enriquecimento de urânio

após conversão, o gás UF6 é enviado para uma instalação de enriquecimento onde os isótopos de urânio individuais são separados para produzir UF6 enriquecido, com uma concentração de U-235 de 3% a 5%.nos Estados Unidos foram utilizados dois tipos de processos de enriquecimento de urânio: a difusão gasosa e a centrifugação A Gás. Os Estados Unidos têm atualmente uma unidade de enriquecimento operacional, que utiliza um processo de centrifugação A Gás., O UF6 enriquecido é selado em contentores e autorizado a arrefecer e solidificar antes de ser transportado para uma central de montagem de combustível de um reactor nuclear por comboio, camião ou barcaça.

separação isotópica por laser de vapor Atómico (AVLIS) e separação isotópica por laser molecular (MLIS) são novas tecnologias de enriquecimento actualmente em desenvolvimento. Estes processos de enriquecimento baseados em laser podem atingir factores de enriquecimento inicial (separação de isótopos) mais elevados do que os processos de difusão ou centrifugação e podem produzir urânio enriquecido mais rapidamente do que outras técnicas.,

reconversão de urânio e fabricação de combustível nuclear

Uma vez que o urânio é enriquecido, ele está pronto para ser convertido em combustível nuclear. Em uma instalação de fabricação de combustível nuclear, o UF6, em forma sólida, é aquecido a forma gasosa, e, em seguida, o gás UF6 é quimicamente processado para formar dióxido de urânio (UO2) pó. O pó é então comprimido e formado em pequenas pellets de combustível cerâmico. Os pellets são empilhados e selados em tubos de metal longos que têm cerca de 1 centímetro de diâmetro para formar varetas de combustível. As barras de combustível são então agrupadas para formar um conjunto de combustível., Dependendo do tipo de reator, cada conjunto de combustível tem cerca de 179 a 264 varetas de combustível. Um núcleo típico do reator possui 121 a 193 conjuntos de combustível.uma vez fabricados os conjuntos de combustível, os camiões transportam-nos para os locais do reactor. Os conjuntos de combustível são armazenados no local em depósitos de armazenamento de combustível fresco até que os operadores do reator precisam deles. Nesta fase, o urânio é apenas ligeiramente radioativo, e essencialmente toda a radiação está contida dentro dos tubos de metal., Normalmente, os operadores do reator mudam cerca de um terço do núcleo do reator (40 a 90 conjuntos de combustível) a cada 12 a 24 meses. o núcleo do reator é um arranjo cilíndrico dos feixes de combustível que tem cerca de 12 pés de diâmetro e 14 pés de altura e encapsulado em um recipiente de pressão de aço com paredes de várias polegadas de espessura. O núcleo do reator não tem partes móveis, exceto um pequeno número de varas de controle que são inseridas para regular a reação de fissão nuclear. Colocar os conjuntos de combustível ao lado um do outro e adicionar água inicia a reação nuclear.,

O final do ciclo do combustível nuclear

armazenamento Provisório e disposição final nos Estados Unidos

Após o uso no reator de combustível conjuntos tornam-se altamente radioativo e deve ser removido e armazenado sob a água no reator site em uma piscina de combustível irradiado por vários anos., Mesmo que a reação de fissão tenha parado, o combustível irradiado continua a emitir calor do decaimento dos elementos radioativos que foram criados quando os átomos de urânio foram divididos. A água na piscina serve para arrefecer o combustível e bloquear a libertação de radiação. De 1968 a junho de 2013, 241.468 conjuntos de combustível foram descarregados e armazenados em 118 reatores nucleares comerciais nos Estados Unidos.dentro de alguns anos, o combustível irradiado arrefece na piscina e pode ser transferido para um Contentor de armazenamento de casco seco no local da Central Eléctrica., Um número crescente de operadores de reatores agora armazenam seu combustível usado mais antigo nestes recipientes especiais de concreto exterior ou aço com refrigeração a ar. Saiba mais sobre o armazenamento de combustível usado.

O passo final no ciclo do combustível nuclear é a recolha de conjuntos de combustível irradiado dos locais de armazenamento provisório para disposição final num repositório subterrâneo permanente. Os Estados Unidos não dispõem actualmente de um depósito subterrâneo permanente para resíduos nucleares de alto nível.última actualização: 27 de Maio de 2020