Ugrás a tartalomhoz

Ipari technológiák

Dr. Német Béla (2013)

Pécsi Tudományegyetem

13. fejezet - Nukleáris hasadóanyag előállító, felhasználó és radioaktív hulladékkezelő technológiák.

13. fejezet - Nukleáris hasadóanyag előállító, felhasználó és radioaktív hulladékkezelő technológiák.

A nukleáris energetika komplex rendszere

A nyílt nukleáris üzemanyagciklus fontosabb állomásai (1. 2. ábra)

- Hasadóanyagokat tartalmazó ércek bányászata

- Ércdúsítás (kémiai eljárások)

- Izotóp szeparáció, fűtőelem (üzemanyag) gyártás

- Atomerőműben felhasználás, elektromos energia előállítás

- Kiégett üzemanyag --- >Hadiipar

- Kis-, és közepes aktivitású hulladék elhelyezése

- Kiégett üzemanyag és kiégett fűtőelemek (nagyaktivitású hulladék) --- >tárolása.

13.1. ábra - Nyílt és zárt üzemanyag ciklus

Nyílt és zárt üzemanyag ciklus

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0021_Nuklearis_ipar_hulladekkezelese/ch04s02.html

A zárt üzemanyag ciklusban a kiégett üzemanyag újrafeldolgozásra, reprocesszálásra kerül. A használható rész visszakerül az erőműbe, és kevesebb mennyiség kerül végleges elhelyezésre

(hivatkozás: TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0020 Tudományos képzési műhelyek támogatása és a tehetséggondozás rendszerének kialakítása az Óbudai Egyetemen)

Nemegyensúlyi zárt üzemanyagciklus leírása

• A kiégett fűtőelemekben még meglevő hasadóanyagot újra fel kell használni reaktorokban.

• Újrahasznosító, reprocesszáló üzemeket kell létesíteni.

• A természetes urán döntő részét (99,3 %) képező U-238 izotópot is hasznosítani kell.

• Gyors, tenyésztőreaktorokat kell építeni, amelyekben az U-238-ból Pu-hasadóanyag termelődik.

• Majdnem az egész természetes urán energetikai hasznosítására lehetőség nyílik.

• A „zárás” tenyésztőreaktorok nélkül is 30-70 %-kal megnöveli az urán hasznosítási hatásfokát: 0,3-0,7 %.

• Gyorsreaktorok alkalmazásával a természetes urán hasznosítási hatásfoka 10-30-szorosára nőhet.

Miért „nemegyensúlyi” a rendszer?

• Amíg a gyorsreaktorok számának aránya nem ér el egy bizonyos szintet, addig az üzemelő és épülő termikus reaktorok számára szükség van urándúsításra, így továbbra is keletkezik dúsítási maradék, szegényített urán.

• A kiégett üzemanyag reprocesszálása folytán ebben a rendszerben is nagy mennyiségű és aktivitású radioaktív hulladék keletkezik.

• A következő 20-50 év feladata ezen rendszer kifejlesztése és alkalmazása.

Egyensúlyi zárt üzemanyagciklus

• E rendszerben a termikus reaktorok teljes üzemanyagigénye kielégíthető az uránnak a rendszerben termelt többlet plutóniummal történő feldúsításával.

• A természetes urán izotópdúsítására nincs szükség.

• Nem keletkezik dúsítási maradék.

• Az egyensúlyt a rendszerben levő, megfelelő tenyésztési tényezőjű gyorsreaktorok biztosítják.

• Ehhez a rendszerhez a nemegyensúlyi rendszeren keresztül vezet az út, legkorábbi megvalósulás 2030.

13.2. ábra - Nukleáris üzemanyag ciklus fontosabb állomásai

Nukleáris üzemanyag ciklus fontosabb állomásai

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0032_kornyezetgazdalkodas1/ch20s02.html

13.3. ábra - A zárt nukleáris üzemanyag ciklus részletes sémája

A zárt nukleáris üzemanyag ciklus részletes sémája

http://bgk.uni-obuda.hu/jegyzetek/mat/Atomenergetika/Diasorok/