صور سيارات بوقود نووي مستنفد في محطة تيومين. الصورة: Tyumen BC / Vk.cm
هيا لنبدأ مع الأساسيات. تستخدم محطات الطاقة النووية اليورانيوم كوقود. ولكن في أي شكل يتم استخدامه هناك وكيف تصل إلى هناك؟ يُستخرج اليورانيوم ثم يُخصب بالنظير المطلوب - اليورانيوم 235. ثم يتم إحضارها إلى الشكل الكيميائي المطلوب - شكل ثاني أكسيد اليورانيوم.
يتم بعد ذلك تلبيد مسحوق ثاني أكسيد اليورانيوم في أقراص خزفية يبلغ وزن كل منها حوالي 4.5 جرام. يتم جمع الكريات في عناصر وقود - قضبان الوقود. يتم تجميع عناصر الوقود في مجموعات الوقود لتجميعات الوقود ، أو مجموعات الوقود. وبالفعل يتم تحميل هذه الكاسيتات في المفاعل.
يوجد 163 مجموعة وقود في مفاعل نموذجي VVER-1000.
يتم تفريغ 20٪ من الوقود من المفاعل مرة في السنة تقريبًا واستبداله بآخر جديد. لذا فإن كل شريط من هذا القبيل يعمل في المفاعل لمدة 5 سنوات في المتوسط. وبالتالي ، يتم تفريغ حوالي 15-20 طنًا من الوقود من المفاعل سنويًا. ولتنقلهم ، فأنت بحاجة إلى نفس السيارات الأربع التي تم العثور عليها في تيومين.
أثناء التشغيل في المفاعل ، جزء صغير من اليورانيوم ، نسبة قليلة فقط ، يحترق في الوقود. حسنًا ، إنه لا يحترق حرفيًا ، إنه مجرد مصطلح ، عن طريق القياس مع محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري التقليدية. في وقت سابق ، حتى المفاعل النووي كان يسمى المرجل عن طريق القياس. في الواقع ، يتحلل جزء من اليورانيوم ببساطة نتيجة لتفاعل الانشطار المتسلسل ، وتتشكل منه شظايا الانشطار - عناصر أخف جديدة. معظمها مشعة.
كنتيجة لتفاعلات أخرى ، يظهر جزء من ذرات ثقيلة جديدة في الوقود ، ما يسمى بالأكتينيدات الثانوية - الأميريسيوم ، النبتونيوم ، الكوريوم. كل هذه العناصر الجديدة تزيد من سوء خصائص الوقود ويمكن تصنيفها على أنها نفايات مشعة. على الرغم من أنه ، إذا رغبت في ذلك ، يمكن أيضًا اختيارها واستخدامها.
أما الجزء الآخر من الوقود ، والذي يمثل أكثر من 90٪ من كتلته ، فهو اليورانيوم المتبقي ، وبشكل أساسي النظير 238 ، الذي لم يشارك في التفاعلات النووية. ثم هناك عنصر جديد ، وهو البلوتونيوم. يمكن إعادة استخدام هذا اليورانيوم والبلوتونيوم كوقود ، إذا كان ذلك مطلوبًا ومتوفرًا. اتضح كما في القصة عن برميل عسل (وقود) وذبابة في مرهم (نفايات).
ثم هذا يطير في المرهم أي. يغير بشكل كبير من خصائص الوقود ، مما يجعله شديد السمية الإشعاعية.
إذا كان من الممكن التقاط وقود نووي طازج والوقوف بجانبه دون أي حماية جدية باستثناء ثوب ارتداء وقفازات (لمسه بهذه الطريقة في مصنع في نوفوسيبيرسك) ، فإن الوقود المستهلك ، بسبب بواعث غاما المتراكمة ، يخلق مثل هذه القوة الإشعاعية أن الشخص الذي بجانبه سيحصل على جرعة قاتلة في غضون بضع دقائق. لكن لحسن الحظ ، لا يمكنك الاقتراب منه فقط. يتم تنفيذ جميع عمليات SNF عن بعد ، داخل أحواض بها ماء يحمي من الإشعاع.
فحص الوقود النووي الطازج. مصدر.
لكن ماذا عن الوقود المستهلك؟ هناك نهجان استراتيجيان عالميان ، والبلدان المختلفة التي توجد فيها طاقة نووية ، تلتزم بأي منهما أو بالأخرى. يُعتقد في مكان ما أنه لا يلزم فعل شيء مع الوقود النووي المستهلك ، ولا حاجة للتسخين ، ما عليك سوى التخلص منه بالشكل الذي يتم أخذه من المفاعلات بالكامل.
في مكان ما ، على سبيل المثال ، في روسيا وفرنسا وبريطانيا العظمى واليابان ، يُعتقد أنه يمكن فصل القطران عن العسل في هذا البرميل. هذه الدول لديها التكنولوجيا لإعادة تدوير الوقود المستهلك. تسمح عملية إعادة التدوير هذه باستخراج المكونات القيمة وإعادة استخدامها ، وبالتالي توفير الموارد الطبيعية. كما أنه يجعل من الممكن تقليل حجم النفايات التي سيتم دفنها مئات المرات. بعد كل شيء ، الآن الانسحاب ليس برميل العسل كله ، ولكن فقط ذبابة في المرهم. علاوة على ذلك ، يمكن تقليل عمر هذه النفايات آلاف المرات ، حتى مئات السنين ، إذا تم تحميلها في مفاعلات نووية خاصة.
لذلك ، في روسيا ، كما هو الحال في بعض البلدان الأخرى ، توجد مصانع لإعادة معالجة الوقود المستهلك. تاريخيا ، يتم ذلك في Mayak PO في Ozersk ، في منطقة Chelyabinsk. الأمر مجرد أن العملية تشبه إلى حد بعيد عملية الحصول على البلوتونيوم للأسلحة النووية ، والتي تم بناء المحطة من أجلها في العهد السوفيتي. لكن في ماياك ، لا تتم معالجة كل وقود محطات الطاقة النووية. لم تتم معالجة أحجامها الرئيسية من المفاعلات الأكثر شيوعًا في روسيا حتى الآن ، ولكنها تراكمت.
تقوم شركة Rosatom الآن بتنفيذ مفهوم يتم بموجبه نقل الوقود من محطات الطاقة النووية إلى منشأة تخزين مركزية في Mining and Chemical Combine في مدينة Zheleznogorsk ، إقليم كراسنويارسك. تم إنشاء هذا المصنع ، مثل Mayak ، خلال المشروع الذري السوفيتي في واحدة من عشر مدن ذرية مغلقة تم بناؤها في الوقت المناسب لإنتاج أسلحة ذرية.
حسنًا ، نحن نفهم إلى أين يأخذونهم ، ولكن من أين؟
انطلاقا من الصور من Tyumen ، توجد في الصورة عربات وحاويات لنقل الوقود من مفاعلات VVER-1000. هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من المفاعلات لمحطات الطاقة النووية في روسيا وفي الفضاء ما بعد الاتحاد السوفيتي. وفي العالم ، تعتبر مفاعلات الماء المضغوط هي الأكثر انتشارًا. في روسيا ، تعمل VVER-1000s في 4 من أصل 11 محطة للطاقة النووية. وهم يعملون في محطات الطاقة النووية بالاكوفسكايا وكالينينسكايا ونوفوفورونيزسكايا وروستوف.
من الواضح الآن كيف انتهى الأمر بالحاويات في تيومين - في طريقها من محطات الطاقة النووية في غرب روسيا إلى نقاط التخزين والمعالجة المستقبلية في الشرق ، في سيبيريا. لدينا فقط خط رئيسي واحد في جميع أنحاء البلاد - Transsib. يسافرون على طوله عبر تيومين وموطني يكاترينبورغ.
هل هذا النقل خطير؟
على الرغم من حقيقة أن الوقود المستهلك نفسه مشع للغاية ، يتم اتخاذ تدابير السلامة المناسبة لنقله. أولاً ، بعد تفريغ الوقود من المفاعل ، يتم تخزينه في المحطة لعدة سنوات أخرى في حوض تبريد خاص. هناك ، بسبب اضمحلال النظائر قصيرة العمر ، ينخفض نشاطها بشكل كبير. على سبيل المثال ، في السنة الأولى ، يقع مائة مرة. هذا يعني أن الخلفية من هذا الوقود وانبعاثه الحراري تنخفض أيضًا. نعم ، حتى بعد سنوات من تفريغها من المفاعل ، يستمر تسخين الوقود.
بعد هذا التعرض ، يمكن بالفعل إرسال الوقود النووي المستهلك إلى منشأة تخزين أو لإعادة المعالجة. لنقل مثل هذه البضائع الخطرة ، تم تطوير معدات النقل والتعبئة الواقية الخاصة (TUK) من عربات وحاويات خاصة. هذا ليس مجرد خزان معدني ، إنه هيكل مركب متعدد الطبقات مع أجهزة استشعار تحكم ، بوزن إجمالي يزيد عن 100 طن. يمكن أن تستوعب TUK-13 لنقل وقود VVER-1000 ما يصل إلى 12 مجموعة وقود أو ما يصل إلى 6 أطنان من الوقود. وبجانب هذه الحاوية ، يمكنك بالفعل الوقوف بهدوء ، دون المخاطرة بجرعة خطيرة. يمنع كلاً من إشعاع جاما والنيوترون.
سيارة نقل وحاوية TUK-13 لنقل وقود مفاعل VVER-1000. صور - بوابة FTPP-yarb2030.rf
لكن الأمر لا يتعلق فقط بالحماية من الإشعاع. تم تصميم هذه الحاويات بحيث لا تفقد إحكامها حتى في حالة وقوع حادث ، مما يعني أن المواد الخطرة لن تخرج. تم تصميم واختبار الحاويات لتحمل السقوط على الخرسانة والتصادم مع العوائق والحرائق والغطس في الماء.
يمكنك إلقاء نظرة على إطارات الفيديو للاختبارات الأجنبية والعروض التوضيحية لخصائص هذه الحاويات:
أو للمحاكمات الروسية (من 0:50):
لذا فإن نقل مثل هذه البضائع من قبل Transsib لا يشكل تهديدًا. ليس من السهل سرقة حاوية 100 طن ، ولن تعمل على فتحها بدون معدات وشروط خاصة ، ولا جدوى من الخروج عن مسارها وحتى تفجيرها ، فهي مصممة لهذا الغرض.
أريد أن أنهي باستنتاجين. جيد وسيء.
سأبدأ بالخير. اسمحوا لي أن أذكركم برقم 20 طناً من الوقود الذي تحتاجه محطات الطاقة النووية كل عام للتشغيل. هذا يكفي لتزويد الكهرباء وجزئياً بالحرارة لمدينة كاملة يزيد عددها عن مليون مثل يكاترينبرج لمدة عام كامل. بالنسبة لمحطة الفحم بنفس السعة ، ستكون هناك حاجة إلى 20 ، ولكن عدة ملايين طن من الوقود. جزء منه ، عند حرقه ، سوف يطير حرفياً إلى الأنبوب ويستقر في رئتينا ، ثم يضيف ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي مع كل العواقب المترتبة على تغير المناخ العالمي. وهذه الملايين من الأطنان يجب أن يتم نقلها ، على طول نفس السكة الحديد ، عبر نفس المدن ... لذلك من الأفضل على الأرجح حمل 4 عربات سكة حديد بالوقود النووي مرة واحدة في السنة - إنها أكثر أمانًا.
والاستنتاج السيئ هو أنه بالرغم من كل الإجراءات الأمنية لنقل المواد المشعة والوقود النووي ، فإن مخاطر حوادث النقل لا تزال قائمة. لكنهم مرتبطون إلى حد كبير بأشياء أخرى. في روسيا ، يتم نقل ما يصل إلى 800 مليون طن من البضائع الخطرة سنويًا - مواد متفجرة وقابلة للاشتعال وسامة. وبعبارة ملطفة ، لا يتم نقل كل منهم في حاويات متينة مثل المواد المشعة. لذلك ، من الضروري تحسين سلامة جميع وسائل النقل ، وبناء طرق الالتفافية لقطارات الشحن حول المدن الكبيرة ، والاستثمار بشكل عام في البنية التحتية ، وكذلك في العلوم والتكنولوجيا والتعليم والمؤسسات العامة الهامة الأخرى. عندها سيكون الناس أقل خوفًا من قصص الرعب المختلفة ، بما في ذلك القصص النووية ، وستكون الحياة أسهل وأكثر راحة لنا جميعًا.
مكافأة الفيديو.
حول هذا الموضوع ، قمت بتسجيل مقطع فيديو لقناة youtube الخاصة بي ، حيث يوجد المزيد من المواد المرئية. انظر ، اشترك ، مثل ، ثم من المحتمل أن أقوم بعمل المزيد من مقاطع الفيديو والمقالات هذه:
مراجع للمصادر والمواد المستخدمة للدراسة المستقلة:
1. تطوير مجموعة لإدارة SNF في FSUE "MCC"
2. نقل المواد المشعة . تقرير بيلونا
3. الوقود النووي المستهلك من المفاعلات الحرارية
4. مراجعة مشاكل إدارة النفايات المشعة. ساروف.
5. حاويات للوقود النووي المستهلك. باينز.
6. OJSC Atomenergomash's الفرص في الوقود النووي المستهلك وإدارة RW موسكو أكتوبر 2013 السابع المنتدى الدولي AtomEco 2013
7.برنامج تطوير تقنيات الحاويات لإدارة SFAs لمحطات الطاقة النووية الروسية كأداة لتوحيد الحلول للتخزين طويل الأجل لـ SNF ماكارشوك م. أفونيوتين JSC FCNRS. ATOMEXPO-2015 01-03 يونيو 2015
8. تصميم مجموعات التعبئة والحاويات لنقل SNF.
9. المكونات المشعة لمحطة الطاقة النووية: المناولة والمعالجة والاحتواء