Likvidácia vynaloženého jadrového paliva (SNF) zostáva významnou globálnou výzvou. Len v Rusku sa z reaktorov jadrových elektrární každý rok odstra?uje približne 650 ton rádioaktívneho odpadu.
Vä?šina tohto odpadu je jednoducho pochovaná, pri?om prepracovanie iba približne 15%. Vedci z Petrohradu však vyvinuli priekopnícku technológiu na prepracovanie vyhotoveného jadrového paliva (SNF) a deaktiváciu komponentov jadrových elektrární vrátane ožiareného grafitu reaktora – materiálu, ktorý sa stal významnou globálnou prekážkou pre rozvoj jadrovej energie. Ak chcete poskytnú? viac vh?adu, Dr. Anna Petrovskayakandidát fyzických a matematických vied a vedúci výskumného tímu, ktorý stojí za touto inovatívnou technológiou, vysvetlil podrobnosti o procese.
Riešenie sú?asnej dilemy
Vykonané jadrové palivo na?alej predstavuje významnú výzvu pre národy prevádzkujúce jadrové elektrárne. Ako vysvet?uje Dr. Petrovskaya, jedným z hlavných obáv je ohromujúci objem SNF nahromadený v priebehu rokov, ?ím sa vytvára zložité problémy pre bezpe?né riadenie a dlhodobé zneškodnenie.
„Existujú stovky tisíc ton vynaložených jadrových paliva na celom svete, s približne 25 000 tonami v Rusku,“ vysvet?uje.
Existujúce technológie na prepracovanie SNF, dodáva, sú nedostato?né, pretože najbežnejšie používané rádiochemické metódy produkujú ve?ké objemy rádioaktívneho odpadu sekundárneho kvapaliny a vyžadujú viacstup?ové procesy na oddelenie až 40 rôznych chemických prvkov od vyhotoveného paliva. Tieto procesy sú nákladné a ?asovo náro?né.
Pohrebný problém
Aj ke? sa pohreb ?asto považuje za riešenie, Dr. Petrovskaya tvrdí, že je to iba „odložený problém“.
„Pohreb rádioaktívneho odpadu, ?i už hlboký alebo povrch, nevyrieši základný problém dlhodobého nakladania s odpadom,“ vysvet?uje. „Aby sme uzavreli cyklus jadrového paliva a ú?inne prepracovali vynaložené jadrové palivo, potrebujeme nové a efektívnejšie prístupy.“
Unikátne riešenie: technológia iónov-plazma
Prielomová technológia vyvinutá tímom Dr. Petrovskaya je založená na metódach presmerovania iónov a iónového tepelného spracovania. Táto technológia sa vyhýba tvorbe tekutého rádioaktívneho odpadu atomizáciou vyhoretého paliva v atmosfére inertného plynu pomocou skráteného výboja z plazmy. Atómy sa potom odde?ujú na základe rozdielov v teplote kondenzácie, ?ím sa dosiahne pozoruhodná ú?innos? 99% pri separácii chemických prvkov, ako je urán a plutónium.
„Táto metóda nám umož?uje oddeli? každý prvok individuálne, na rozdiel od existujúcich plazmových odstredivov, ktoré sa môžu len rozdeli? vynaložené jadrové palivo Do dvoch frakcií: ?ažké a svetlo, “vysvet?uje Petrovskaya.
Táto technológia, poznamenáva, je tiež ve?mi nákladovo efektívna, pri?om prevádzkové náklady sa odhadujú iba na 20 dolárov za kilogram paliva.
Opätovné použitie a znižovanie rádioaktivity
Po oddelení je možné štiepky ako urán a plutónium znovu použi? na vytvorenie nového jadrového paliva. ?alšie vysoko rádioaktívne komponenty, ako napríklad Strontium-90, môžu by? nasmerované na „spa?ovanie“ v rýchlych neutrónových reaktoroch, ich transformovanie na stabilné alebo krátkodobé izotopy, a tým znižujú celkový objem rádioaktívneho odpadu produkovaného jadrovou energiou. Tím Petrovskaya tiež skúma používanie týchto prvkov v nových typoch beta-voltaických batérií-inovatívnych zdrojov energie, ktoré by mohli poskytnú? „ve?nú“ energiu pre aplikácie, ako sú kardiostimulátory, prieskum vesmíru a dokonca aj spotrebná elektronika.
A ?o prepracovanie vynaloženého paliva vynaloženého na Nuke?
Napriek technologickému prielomu v Rusku Dr. Petrovskaya poznamenáva, že na celom svete sa prepracuje iba malé percento SNF.
„Napríklad v Spojených štátoch je vynaložené jadrové palivo zvy?ajne uložené skôr ako prepracované, pretože staršie technológie sú pre nich ekonomickejšie,“ hovorí.
Varuje však, že bez ú?inných metód prepracovania je nemožné uzavretie cyklu jadrového paliva.
Ke?že sa o?akáva, že prírodný urán-235 bude vy?erpaný v priebehu nasledujúcich 40 až 80 rokov, zatváranie jadrového palivového cyklu sa stáva ?oraz kritickejším. Rýchle neutrónové reaktory, v ktorých má Rusko technologickú výhodu, sa považujú za potenciálne riešenie tohto problému.
Potreba rýchlych neutrónových reaktorov a efektívne prepracovanie
Rusko v tejto oblasti urobilo významné pokroky, pri?om prototypy rýchleho neutrónových reaktorov už boli vybudované a testované nové typy Mox a Snup. Petrovskaya však zdôraz?uje, že aj pri rýchlych neutrónových reaktoroch sa na zatvorenie palivového cyklu stále vyžaduje efektívna technológia prepracovania.
„Dokonca aj u vyhotoveného paliva z rýchlych reaktorov zostáva viac ako 20% základných štiepnych prvkov, ako je urán a plutónium,“ vysvet?uje.
Rusko technologické vedenie
Technológia prepracovania tímu Dr. Petrovskaya je jedine?ná. Zatia? ?o iné technológie, ako napríklad plazmové odstredivky, boli vyvinuté na rozdelenie SNF na dve frakcie, Petrovskaya metóda umož?uje oddelenie každého prvku jednotlivo. Táto technológia je navyše ekonomicky uskuto?nite?ná, v?aka ?omu je pre jadrový priemysel meni?om hry.
Okrem prepracovania SNF tím vyvinul aj metódy na deaktiváciu ožiareného grafitu reaktora, ?o je problém, ktorý sa ešte musí vyrieši? globálne. Táto technológia bola patentovaná v spolupráci s Rosenergoatom a Rosatom a považuje sa za potenciálne riešenie pre vyra?ovacie reaktory, najmä reaktory RBMK, ktoré sa používajú v nieko?kých ruských elektrár?ach.
Globálny vplyv
Táto technológia má ?alekosiahle dôsledky mimo Ruska. Dr. Petrovskaya nazna?uje, že by to mohlo by? obzvláš? prospešné pre riešenie následkov jadrovej katastrofy Fukušima-1, kde je potrebné deaktivova? obrovské množstvo rádioaktívneho odpadu.
„V prípade Fukušimy existujúce technológie ponúkajú malú pomoc v dôsledku škôd spôsobených roztaveným uránom,“ hovorí. „Ale s našou technológiou by sme mohli ú?inne rieši? deaktiváciu rádioaktívnych kovových štruktúr, ktoré by mohli ma? ve?kú pomoc Japonsku.“
Cesta vpred
Petrovskaya verí, že zatvorenie cyklu jadrového paliva a vývoj efektívnejších technológií prepracovania nie sú iba problémom pre Rusko, ale aj pre celý svet.
„Budúcnos? jadrovej energie závisí od našej schopnosti vyrieši? tieto problémy a naša technológia predstavuje zásadný krok týmto smerom,“ uzatvára.
Vedenie Ruska pri vývoji pokro?ilých jadrových technológií vrátane prepracovania SNF a deaktivácie ožiarených materiálov ho umiest?uje ako k?ú?ového hrá?a pri riešení globálnych výziev nakladania s jadrovým odpadom. Ke?že svet ?elí ?oraz viac spoliehania sa na jadrovú energiu, takéto inovácie môžu ma? k?ú? k bezpe?nejšej a udržate?nejšej budúcnosti energie.
Zdroj sputnik, preložené cez google
