เชื้อเพลิงนิวเคลียร์: ชนิดและการแปรรูป

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

พลังงานนิวเคลียร์ประกอบด้วยวิสาหกิจจำนวนมากเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ วัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมนี้สกัดจากเหมืองยูเรเนียม หลังจากนั้นจะถูกส่งไปยังสถานประกอบการเพื่อการผลิตเชื้อเพลิง

นอกจากนี้ เชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งจะเข้าสู่แกนเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อเชื้อเพลิงนิวเคลียร์หมดอายุการใช้งาน เชื้อเพลิงนั้นจะถูกแปรรูปใหม่ ของเสียจากการแปรรูปอาจมีการกำจัด เป็นที่น่าสังเกตว่าของเสียอันตรายไม่เพียงปรากฏขึ้นหลังจากการแปรรูปเชื้อเพลิงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในทุกขั้นตอน ตั้งแต่การขุดยูเรเนียมไปจนถึงการทำงานในเครื่องปฏิกรณ์

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์

เชื้อเพลิงมีสองประเภท ประการแรกคือยูเรเนียมที่ขุดในเหมืองตามลำดับโดยกำเนิดจากธรรมชาติ ประกอบด้วยวัตถุดิบที่สามารถสร้างพลูโทเนียมได้ ประการที่สองคือเชื้อเพลิงที่สร้างขึ้นเทียม (ทุติยภูมิ)

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ยังแบ่งตามองค์ประกอบทางเคมี: โลหะ ออกไซด์ คาร์ไบด์ ไนไตรด์ และของผสม

การขุดยูเรเนียมและการผลิตเชื้อเพลิง

การผลิตยูเรเนียมส่วนใหญ่มาจากเพียงไม่กี่ประเทศ รัสเซีย ฝรั่งเศส ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา แคนาดา และแอฟริกาใต้

ยูเรเนียมเป็นองค์ประกอบหลักของเชื้อเพลิงในนิวเคลียร์โรงไฟฟ้า. ในการเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ ต้องผ่านกระบวนการหลายขั้นตอน ส่วนใหญ่แล้ว การสะสมของยูเรเนียมจะอยู่ถัดจากทองคำและทองแดง ดังนั้นจึงทำการสกัดด้วยการสกัดโลหะล้ำค่า

ในการขุด สุขภาพของผู้คนมีความเสี่ยงสูงเพราะยูเรเนียมเป็นวัสดุที่เป็นพิษ และก๊าซที่ปล่อยออกมาระหว่างการขุดทำให้เกิดมะเร็งรูปแบบต่างๆ แม้ว่าแร่จะมียูเรเนียมเพียงเล็กน้อย - จาก 0.1 ถึง 1 เปอร์เซ็นต์ ประชากรที่อาศัยอยู่ใกล้กับเหมืองยูเรเนียมก็มีความเสี่ยงเช่นกัน

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะเป็นเชื้อเพลิงหลักสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แต่หลังจากใช้งานแล้ว ยังมีกากกัมมันตภาพรังสีจำนวนมหาศาลเหลืออยู่ แม้จะมีอันตรายทั้งหมด แต่การเสริมสมรรถนะของยูเรเนียมเป็นกระบวนการที่จำเป็นสำหรับการสร้างเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

ในรูปแบบธรรมชาติ ยูเรเนียมแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้ได้ทุกที่ เพื่อที่จะใช้มันจะต้องได้รับการเสริมสร้าง เครื่องหมุนเหวี่ยงแก๊สใช้เพื่อการตกแต่ง

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะไม่เพียงใช้ในพลังงานนิวเคลียร์เท่านั้น แต่ยังใช้ในการผลิตอาวุธด้วย

การเดินทาง

มีการขนส่งในทุกขั้นตอนของวัฏจักรเชื้อเพลิง ดำเนินการโดยวิธีการที่มีอยู่ทั้งหมด: ทางบก, ทางทะเล, ทางอากาศ นี่เป็นความเสี่ยงครั้งใหญ่และอันตรายไม่เพียงต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่สำหรับมนุษย์ด้วย

ระหว่างการขนส่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์หรือส่วนประกอบต่างๆ เกิดอุบัติเหตุหลายครั้งส่งผลให้มีการปล่อยธาตุกัมมันตภาพรังสีออกมา นี่เป็นหนึ่งในหลายสาเหตุว่าทำไมพลังงานนิวเคลียร์จึงถือว่าไม่ปลอดภัย

เครื่องปฏิกรณ์รื้อถอน

เครื่องปฏิกรณ์ไม่ได้รับการรื้อถอน แม้แต่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลที่มีชื่อเสียง ประเด็นก็คือ ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า ราคาของการรื้อถอนเท่ากับหรือสูงกว่าราคาของการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ แต่ไม่มีใครสามารถพูดได้อย่างแน่นอนว่าต้องใช้เงินเท่าไหร่: ค่าใช้จ่ายคำนวณจากประสบการณ์ในการรื้อสถานีขนาดเล็กเพื่อการวิจัย ผู้เชี่ยวชาญเสนอสองตัวเลือก:

1. วางเครื่องปฏิกรณ์และใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในหลุมฝังกลบ
2. สร้างโลงศพเหนือเครื่องปฏิกรณ์ที่เลิกใช้แล้ว

ในอีก 10 ปีข้างหน้า เครื่องปฏิกรณ์ประมาณ 350 เครื่องทั่วโลกจะเลิกให้บริการและต้องถูกปลดประจำการ แต่เนื่องจากวิธีการที่เหมาะสมที่สุดในแง่ของความปลอดภัยและราคายังไม่มีการคิดค้น ปัญหานี้จึงยังคงได้รับการแก้ไข

ขณะนี้มีเครื่องปฏิกรณ์ 436 เครื่องที่ทำงานอยู่ทั่วโลก แน่นอนว่านี่เป็นส่วนสำคัญต่อระบบพลังงาน แต่ก็ไม่ปลอดภัยอย่างยิ่ง การศึกษาแสดงให้เห็นว่าในอีก 15-20 ปี โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะถูกแทนที่ด้วยสถานีที่ทำงานด้วยพลังงานลมและแผงโซลาร์เซลล์

ขยะนิวเคลียร์

กากนิวเคลียร์จำนวนมหาศาลเกิดขึ้นจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ซ้ำยังทิ้งขยะอันตรายไว้เบื้องหลัง อย่างไรก็ตาม ไม่มีประเทศใดพบวิธีแก้ปัญหา

วันนี้ กากนิวเคลียร์ถูกเก็บไว้ในสถานที่จัดเก็บชั่วคราว ในสระน้ำ หรือฝังลึกใต้ดิน

วิธีที่ปลอดภัยที่สุดคือการจัดเก็บในห้องเก็บพิเศษ แต่รังสีรั่วก็สามารถทำได้ที่นี่ เช่นเดียวกับวิธีอื่นๆ

อันที่จริงแล้ว กากนิวเคลียร์มีคุณค่าบางอย่าง แต่ต้องมีการปฏิบัติตามกฎในการจัดเก็บอย่างเข้มงวด และนี่คือปัญหาที่ร้ายแรงที่สุด

ปัจจัยสำคัญคือช่วงเวลาที่ของเสียอันตราย สารกัมมันตภาพรังสีแต่ละชนิดมีเวลาการสลายตัวของมันเอง ซึ่งในระหว่างนั้นก็จะเป็นพิษ

ประเภทของขยะนิวเคลียร์

ระหว่างการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ของเสียจะเข้าสู่สิ่งแวดล้อม นี่คือน้ำสำหรับระบายความร้อนเทอร์ไบน์และของเสียที่เป็นก๊าซ

ขยะนิวเคลียร์แบ่งออกเป็นสามประเภท:

1. ระดับต่ำ - เสื้อผ้าสำหรับพนักงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์, อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ. ของเสียดังกล่าวอาจมาจากสถาบันทางการแพทย์ ห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ พวกเขาไม่ได้เป็นภัยคุกคามมากนัก แต่พวกเขาต้องการมาตรการป้องกันความปลอดภัย
2. ระดับกลาง - ภาชนะโลหะที่ใช้ขนส่งเชื้อเพลิง ระดับรังสีของพวกมันค่อนข้างสูง และผู้ที่อยู่ใกล้ควรได้รับการปกป้อง
3. เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วและผลิตภัณฑ์ในระดับสูง ระดับของกัมมันตภาพรังสีลดลงอย่างรวดเร็ว มีขยะระดับสูงน้อยมาก ประมาณ 3 เปอร์เซ็นต์ แต่มีกัมมันตภาพรังสีถึง 95 เปอร์เซ็นต์