Hoe splijtstof wordt begraven en hoe lang het gevaarlijk is

Tot we leren hoe we energie kunnen krijgenvan fusiereacties zijn de meest effectieve en economische manier van winning de kerncentrales. Alleen zij kunnen enorm veel energie leveren met een minimaal brandstofverbruik. Het probleem is anders. Al deze brandstof wordt, nadat het in de categorie "verbruikte splijtstof" (SNF) is terechtgekomen, een last voor onze planeet. Het moet ergens worden neergezet en je moet betalen voor vooruitgang. Zoals ze zeggen, de ingang is de roebel, de output is twee. Maar hoe kun je ermee omgaan, zodat deze brandstof de planeet en haar bewoners niet schaadt? Het blijkt dat er naast begrafenis verschillende zeer effectieve manieren zijn. Laten we eens kijken wat de 'uitlaat' van een kerncentrale wordt.

Dergelijke vaten maken hun uiterlijk bang.

De inhoud

• 1 Wat zijn de soorten radioactief afval
• 2 Wat te doen met radioactief afval
• 3 Hoe afval van de nucleaire industrie wordt opgeslagen
• 4 Hoe splijtstof te verwerken
• 5 Waar wordt splijtstof verwijderd?
• 6 Waarom begraven ze nucleaire brandstof in plaats van ze te vernietigen?
• 7 Alternatieve splijtstof

Wat zijn de soorten radioactief afval

Allereerst moet je dat begrijpenRadioactief afval wordt niet alleen geproduceerd door kerncentrales, maar ook uit andere gebieden van menselijke activiteit. Bijvoorbeeld door onderzoek en laboratoriumwerk met radioactieve isotopen, bestralingstherapie van kankerpatiënten en door radio-isotoop thermo-elektrische generatoren (RTG's), die op moeilijk bereikbare plaatsen voor energie worden gebruikt. Hoewel ze de afgelopen jaren voornamelijk alleen in ruimtestations zijn gebruikt.

Er is nog een heel grote bronradioactief afval, namelijk de militaire industrie, en vooral de erfenis van de Koude Oorlog. Het zijn raketten, bommen en onderzeeërs uit die tijd die nog steeds worden verwerkt en die een infectiegevaar vormen.

Over het algemeen wordt er per jaar radioactief afval geproduceerdhonderdduizenden tonnen, maar niet alleen omdat er zoveel brandstof wordt geproduceerd, maar ook omdat radioactief afval volgens de eisen van de IAEA (International Atomic Energy Agency) wordt erkend als productieafval met een productieniveau dat boven de norm ligt. Hier komt dus apparatuur, machines, kranen, overalls, apparaten, zelfs briefpapier en hele auto's. Volgens de normen bij de bedrijven wordt alles constant gecontroleerd en voordat er wordt afgeschreven, wordt er een controlemeting uitgevoerd en wordt besloten om deze gewoon weg te gooien of weg te gooien.

Al het radioactieve afval moet worden geëtiketteerd

Ik haast me trouwens om u te behagen. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is alles niet waar voor een cent naar Rusland gebracht en begraven in het Verre Oosten. Bovendien is er sinds 2011 een wet van kracht die de overbrenging van kernafval over de grens (in beide richtingen) verbiedt, met uitzondering van de teruggave van brandstofafval dat in Rusland of de USSR is geproduceerd. Dit zorgt ervoor dat wordt voldaan aan de eisen van contracten voor de levering van brandstof en uitrusting.

Hoe werkt een kerncentrale? Zijn kerncentrales gevaarlijk?

Natuurlijk zou dat in ons land moeten zijnhet normale aantal bedrijven dat zich bezighoudt met het verdere lot van radioactief afval en dat zijn bijvoorbeeld de bekende software "Mayak". Het is interessant dat, in tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, afval niet alleen wordt verwijderd, maar ook in andere, vaak nuttige toepassingen wordt aangetroffen.

Wat te doen met radioactief afval

Er zijn verschillende manieren om het verder op te lossenhet probleem van radioactief afval. De belangrijkste zijn verwerking, opslag en verwijdering. Soms nemen ze hun toevlucht tot gecombineerde methoden die in elke combinatie kunnen worden gebruikt, als u hiermee het juiste resultaat kunt bereiken.

In dergelijke staven wordt splijtstof in reactoren geladen. Dan moet je iets met hem doen.

Allereerst wordt, voordat met de werkzaamheden wordt begonnen, afval ingezameld bij bedrijven die met geschikte materialen werken.

Werk volgens de huidige wetgevingmet radioactieve elementen en hun afval kunnen alleen bedrijven met de juiste licentie. De werking van ondernemingen wordt beperkt door strikte regels en het principe 'wat niet verboden is, wat mag' werkt niet. Integendeel, "wat niet is toegestaan, is verboden".

Afval wordt speciaal naar planten vervoerdcontainers, die staal, lood, gewapend beton kunnen zijn, verrijkt met boorpolyethyleen en andere. Al het afval wordt vervoerd met strikte inachtneming van de veiligheidsnormen en grote zendingen zelfs vergezeld van konvooien.

Radioactief afval wordt dus per spoor vervoerd.

Hoe afval van de nucleaire industrie wordt opgeslagen

Voor sommige afvalstoffen wordt besloten deze op te slaan. Dit gebeurt wanneer de verwerking erg duur of gecompliceerd is, en ook wanneer alle andere methoden niet langer geschikt zijn.

Een voorbeeld van wat gemakkelijker te begraven is danrecyclen, zijn de nucleaire onderzeeërs van de Koude Oorlog. Midden in de wapenwedloop in de USSR waren er meer dan twee en een half honderd, en nu ongeveer vijf keer minder. De resterende tweehonderd boten waren, net als drijvers, in grapjes totdat het tijd was om ze om te draaien. Ja, hiervan werden drie compartimenten (reactor en twee aangrenzende) uitgesneden en verzonden voor opslag in speciale pakketten. De rest is normaal verwerkt.

Het lijkt een opslagruimte voor reactoronderzeese compartimenten in de Kola Bay. Aan de rechterkant, een roestig compartiment "zweeft gewoon", dat is net klaar voor verpakking. Op de voorgrond is een dokponton voor transport en andere operaties met de compartimenten van nucleaire boten.

Dergelijke opslag wordt uitgevoerd op een rotsachtige basis. Om dit te doen, hebben ze zelfs een deel van de heuvel verwijderd zodat ze niet op de grond staan, waardoor grondwaterverontreiniging kan ontstaan, waardoor alle elementen nog verder naar voren komen.

Dergelijke opslag is volkomen veilig, maar ziet er uitzo-zo. En simpelweg is het beter om dit afval uit het zicht te verbergen. Voor dit doel worden ongeveer dezelfde opslagfaciliteiten gemaakt, maar er worden bunkers omheen gebouwd en dit alles wordt met aarde besprenkeld, zodat ze zichzelf helemaal niet uitgeven. Dit gebeurt alleen met niet erg gevaarlijk afval, dat na enige tijd nog kan worden gerecycled.

Het begon allemaal met zo'n mooi stuk uraniumerts.

Soms wordt er voor tijdelijke opslag gedaankunstmatige dozen van ingeblikt beton, ook wel nat genoemd, maar dit is ook een tijdelijke maatregel. Om dit te doen, hebben ze nog steeds dikke betonnen muren, maar ze kunnen honderden en duizenden jaren niet veilig afval in zichzelf opslaan. Hiervoor is het niet nodig om opslagfaciliteiten te bouwen, maar volwaardige begraafplaatsen. We zullen hier iets lager over praten.

Je hoeft alleen maar te begrijpen dat er wat afval ishoge radioactiviteit, en sommige niet. Bovendien is de halfwaardetijd van één isotoop tientallen jaren, zoals tritium, en sommige miljarden, bijvoorbeeld, van sommige uraniumisotopen.

Hoe nucleaire brandstof te verwerken

Voor opwerking van verbruikte splijtstof envoor ander afval wordt een heel andere aanpak gebruikt, afhankelijk van wat specifiek wordt gerecycled. Zo wordt een deel van het vaste afval verbrand in speciale ovens met een uitgekiend luchtfiltersysteem. De as en as verkregen bij de uitlaat worden lange tijd begraven op begraafplaatsen. Afval neemt dus aanzienlijk minder ruimte in beslag en is minder schadelijk.

Als het afval vloeibaar is, wordt het geconcentreerd doorverdamping. Vervolgens worden ze ook verzonden voor langdurige opslag, als er niets anders mee kan worden gedaan en ze een groot gevaar met zich meebrengen. Hiervoor worden ze verpakt in dikke vaten van 100 of 200 liter lood of staal.

Waarom denk je dat wetenschappers bezorgd zijn over het atoomprobleem?

Het meeste afval kan echter zijnGerecycled voor toekomstig gebruik, bijvoorbeeld in de geneeskunde of onderzoek. Dergelijke afvalstoffen zijn die welke uranium-235, uranium-238, plutonium en een aantal andere isotopen bevatten. Zo kan tot 97 procent van de splijtstof worden opgewerkt. Dat wil zeggen, zoals we zien, is de brandstof zelf niet zo eng voor het milieu. Het wordt heel goed hergebruikt. Een heel andere kwestie is het afval dat niet kan worden gerecycled en niet (en er is niets) kan worden opgeslagen. Dit is waar de hoofdpijn echt begint.

Radioactieve isotopen worden in de geneeskunde gebruikt.

Waar wordt splijtstof verwijderd?

Je moet begrijpen dat de verspilling van de nucleaire industrie,die een hoge radioactiviteit hebben en door niemand meer nodig zijn, moeten worden verwijderd zodat ze gedurende duizenden en zelfs tienduizenden jaren betrouwbaar in hun "huis" kunnen liggen. Wetenschappers zijn al lang tot de conclusie gekomen dat de meest betrouwbare plaatsen hiervoor rotsen op grote diepte zijn.

Over het algemeen is opslag in rotsformaties ergveelbelovend en biedt de tienduizenden jaren van betrouwbare conservering. De aarde zelf helpt hierbij, maar wat in onze wereld kan eeuwiger zijn dan haar firmament? Daarom zijn er rotsen nodig. Zo is er in de Verenigde Staten een actief debat over de aanleg van de Yucca Mountain-begraafplaats in de woestijn van Nevada. Het moet honderden meters een vulkanisch gebergte ingaan. Zelfs Zweden, een van de meest milieuvriendelijke landen, overweegt begraafplaatsen in rotsachtige funderingen. En Finland oefent dit sinds 2015 en blijft de bruikbare opslagcapaciteit uitbreiden. Het blijkt dat daar niets mis mee is? Het blijkt zo.

Rotsgraven op een diepte van 400meters en meer zijn zo betrouwbaar dat ze zelfs een meteoriet kunnen weerstaan ​​die het leven op aarde zal vernietigen. Dan zal het weer beginnen te evolueren en zal het afval nog steeds veilig verborgen zijn.

Als tijdelijke begraafplaatsen in noodgevallengevallen worden door de mens gemaakte opslagplaatsen gebruikt. Daarvoor worden dikke betonnen sokkels voorbereid. In deze bassins wordt radioactief afval gestort, waarna er weer meerdere betonlagen worden gestort. Soms wordt gieten met gesmolten borosilicaatglas ook gebruikt als extra veiligheidsmaatregel. Behoud zal dus nog betrouwbaarder zijn, maar toch wordt deze methode meer als laatste redmiddel gebruikt, omdat de rotsen een veel permanenter ding zijn. Ze waren een miljoen jaar voor ons, ze zullen een miljoen jaar na ons zijn en we kunnen alleen raden hoe concreet zich na 100 jaar zal gedragen. Sorry, voorspellen.

Dit is een van de opties voor betonopslag.

Er zijn bijvoorbeeld dergelijke begraafplaatsen in Tsjernobyl, waarhet heeft gewoon geen zin om tonnen land en ander afval te verwijderen. Om de vervuiling op zijn minst iets minder te laten zijn, wordt vooral gevaarlijk afval ingezameld op dergelijke stortplaatsen die direct ter plaatse zijn uitgerust.

Een belangrijk punt bij de aanleg van begraafplaatsenis verantwoordelijk voor de verwarming van verbruikte splijtstof. Omdat het nog steeds actief is, leiden processen die plaatsvinden op atomair niveau tot verwarming van het materiaal. Hiermee wordt rekening gehouden en begraafplaatsen hebben een speciale warmteafvoerende structuur. Als hiermee geen rekening wordt gehouden, kan een ongecontroleerde temperatuurstijging slecht eindigen

Nog niet zo lang geleden is het erg heet in onze Telegram-chatbesprak het onderwerp afvalverwijdering in de ruimte. Dit idee is in principe erg goed. Het volstaat om containers met afval te lanceren in de richting van de zon of om de reizigers te achtervolgen en het probleem is opgelost, maar het prijskaartje van dergelijk werk zal gewoon kosmisch zijn. Misschien ergens in een nieuwe fase van de ontwikkeling van technologie, na ongeveer 1000-1500 jaar, zullen onze nakomelingen een manier kunnen vinden om ze goedkoop in een baan om de aarde te brengen en dan zullen ze al ons afval van de stortplaatsen naar de hel sturen.

Waarom begraven ze nucleaire brandstof in plaats van ze te vernietigen?

Je moet begrijpen dat technologie nu istechnologieën in 50-100 jaar of meer bevinden zich op een heel ander niveau. Op basis hiervan is het nu logisch om geen dure diepgaande verwerking van radioactief afval te doen. Het zal nog steeds niet mogelijk zijn om ze volledig op te ruimen, maar na tientallen en honderden jaren van industrie zijn er misschien zeldzame isotopen nodig die mensen van de toekomst kunnen vinden in de eigenlijke opslagplaatsen en begraafplaatsen die we nu bouwen.

Dus de uitrusting werd begraven in Tsjernobyl na de nasleep van het ongeval. Het enige minpuntje was dat er veel werd gestolen voor reserveonderdelen en nu rijden besmette auto's door de steden.

Er is ook de mogelijkheid dat in de toekomsttechnologieën hebben een nieuw niveau bereikt en wat we nu gewoon niet kunnen verwerken, is genoeg om uit een emmer te gieten (natuurlijk overdreven) en alles wordt normaal. Tot nu toe doen wetenschappers alles wat ze kunnen, maar begraven en recyclen zijn in balans en niet in de wens om zoveel mogelijk afval tegen elke prijs te verwerken.

Alternatief voor nucleaire brandstof

Een uitstekend alternatief voor splijtstof en nucleairStations zijn over het algemeen thermonucleaire reactoren. Ik heb er al over gesproken en als je geïnteresseerd bent, kun je in detail lezen in een apart artikel op onze website.

In een notendop was deze technologieuitgevonden in de jaren vijftig van de vorige eeuw. Voor de implementatie wordt een tokamak (ringkernkamer met magnetische spoelen) gebruikt. Er ontstaat een vacuüm en in plaats van lucht wordt een mengsel van deuterium en tritium gepompt (varianten van waterstofverbindingen). Onder invloed van een magnetisch veld warmt het mengsel op tot een plasma-toestand - de vierde aggregatietoestand van een stof. De temperatuur bereikte al 70 jaar geleden 70 miljoen graden Celsius. In de internationale tokamak van ITER, die in het zuiden van Frankrijk wordt gebouwd, zal de plasmatemperatuur 150 miljoen graden bereiken. De wanden van de kamer bij zo'n hoge temperatuur smelten niet omdat al het plasma in een gesuspendeerde toestand is, bijna in vacuüm.

Dit is een tokamak. In dit "holle donut" bereikt plasma temperaturen van tientallen miljoenen graden Celsius.

Deze technologie is veilig. Zelfs tritium met weinig radioactiviteit heeft een halfwaardetijd van slechts 12 jaar. Een dergelijke installatie kan zelfs in geval van nood niet ontploffen, omdat de druk binnenin veel lager is dan de atmosferische druk en in geval van overtreding van de omstandigheden stopt de plasmavorming onmiddellijk. Zelfs het simpelweg afsluiten van de brandstoftoevoer stopt de reactie onmiddellijk.

Wat is Tokamak? Zowat een fusiereactor

Het mooiste is dat je letterlijk brandstof nodig hebtminimaal. Dus 80 gram van een mengsel van deuterium en tritium, die heel gemakkelijk te verkrijgen is uit gewoon water en een cent kost, produceert evenveel energie als 1.000 ton verbrande kolen.

Helaas kan de technologie tot nu toe niet bestaangeïmplementeerd op industriële schaal, maar met een gunstig scenario duurt het slechts 10 jaar. Daarna kunnen we een bijna eindeloze energiebron krijgen in de vorm van een kleine zon op aarde. En het belangrijkste is dat de prijs van dergelijke energie minimaal zal zijn, evenals de risico's om deze te ontvangen.