¿Por qué es el almacenamiento de combustible nuclear gastado peligroso?

Question

Justo lo que dice el título, hay una buena cantidad de ruido que hizo sobre el transporte y el almacenamiento de combustible nuclear gastado. Por qué toda la algarabía cuando el combustible es todo lo pasado?

Answer 1

Mart respuesta se presenta a algunos de los problema (por ejemplo, para garantizar que el almacenamiento se mantiene estable durante el período de decadencia), pero creo que las otras respuestas aquí son un poco fuera de la base.

El combustible Nuclear es "pasado", cuando los ingenieros nucleares determinar que ya no es económicamente justificada para seguir usándolo. En un sentido físico, el combustible podría ser utilizado para mucho más. Además, depende de qué tipo de reactor de usted están hablando acerca de cómo de largo es el combustible utilizado y cuál es la composición del combustible gastado. El plutonio que es una parte peligrosa de la mayoría de los combustible utilizado es en realidad un importante contribuyente a la energía de salida de un reactor CANDU (Canadiense de agua pesada) reactor hacia el final de la utilidad de combustible de la vida.

Como para la composición de los residuos, la mayoría está compuesta de más inerte U238 (~91%) que no se transmutar a través de la captura de neutrones o de fisión. Este material es parte de la original de la composición del combustible y no es dañino. Un pequeño porcentaje (~1%) consiste en el resto de U235 que no transmutar o fisión. Aproximadamente la misma cantidad se plutonio que los resultados de la captura de neutrones por el U238 y la posterior decadencia. Dependiendo de la operación del reactor, alrededor del 4% es hija de los productos y el resto es de los actínidos y productos de activación.

La vida media de estos isótopos varía significativamente, pero es conveniente el hecho de que el más radiactivo que el material es, más corta es su vida media y, en consecuencia, el más corto tiempo antes de que sea "seguro". Hay muchos gráficos (por ejemplo, véase el segundo gráfico) de los tiempos de desintegración para el combustible gastado, pero como he dicho anteriormente, el tiempo exacto de descomposición depende de muchas cosas como el original de la composición del combustible, ¿qué tipo de reactor se utilizó, y el procesamiento final del combustible utilizado.

Varias opciones para el procesamiento de combustible gastado, incluyendo el reciclaje para recuperar el uso de uranio y plutonio. Así se reduce el volumen de desechos considerablemente, pero también requiere el desarrollo de las separaciones de las tecnologías y el manejo de concentrado de residuos. También es posible colocar los residuos en reactores especiales que se dedican a "quemar" los residuos con alto flujo de neutrones; aún así, siempre habrá algo de los residuos. Los residuos que está programado para su eliminación es a menudo vitrificado, es decir, se mezcla con borato de vidrio. Estos registros de vidrio se colocan en contenedores de acero y luego se almacena en concreto.

Lo que se hace con los residuos, se debe tener confianza en la estabilidad de almacenamiento de al menos varios cientos de años (a pesar de miles de años en algunos casos). Una gran cantidad de investigación continúa sobre este tema. Dicho esto, la cantidad absoluta de los residuos es muy pequeño. He leído varios números, pero el orden de magnitud estamos hablando de un campo de fútbol de 20 pies de profundidad de residuos para todos los reactores nucleares en los Estados unidos durante los últimos 60 años. Eso es un montón de cosas malas, pero en comparación, parece bastante manejable. Si reciclamos el combustible, que se reduciría a aproximadamente 6 pulgadas de residuos repartidas en uno un campo de fútbol. Las plantas de carbón, en general, producir en el orden de 10.000 veces más residuos por el volumen que contiene material radioactivo en términos absolutos de la planta nuclear de residuos.

Answer 2

Aquí son comunes a la ingeniería preocupaciones de seguridad con respecto combustible gastado:

• De radioisótopos de origen - en su forma normal es un peligro para cualquier persona a su lado la penetración de la radiación, incluyendo gammas y neutrones, y hay una cantidad mucho mayor el peligro de que si el combustible se desgarrado libera gases radiactivos que emiten radiación. Peor aún es la posibilidad de que todo se disuelve en un suministro de agua (como una Yuca Mtn preocupación).
• La producción de calor conduce al peligro de fusión - no habría una fuerte preocupación por el daño físico para el combustible, si no por el hecho de que el combustible produce el calor de aquellos descomposición de isótopos. Esto significa que para una categoría de combustible gastado (tomado recientemente fuera del núcleo), un sistema de refrigeración activa es necesario o de lo contrario se acaba de fundir en su propio y crear un pequeño desastre nuclear.
• Potencial de ir crítica - como se ha señalado aquí, el combustible gastado sólo carecen de suficiente reactividad (de U-235 en su mayoría) para ir crítico en el reactor de condiciones. Sin embargo, el reactor condiciones son muy diferentes de la vida ordinaria, y el doppler de temperatura coeficiente de reactividad hace que sea menos crítica en el interior del reactor debido a que es superior a la temperatura. Nuestro mundo es más baja la temperatura, de forma similar conglomerado (reactor) de las asambleas sumergidas en agua ordinaria podría crear un activo reactor nuclear. Esto sería muy malo. En la práctica, sin embargo, estas asambleas son casi siempre junto con absorbedor de materiales tales que incluso en condiciones muy extremas no haría crítica de nuevo.
• La proliferación y ahora el terrorismo es un asunto - el combustible Gastado puede ser reciclado a nuevo en uso, pero la desventaja de esto es que las personas pueden tener acceso a algo utilizable materiales nucleares a través de combustible gastado. El actual proceso de reelaboración es muy difícil, pero que la dificultad depende de la seguridad y medidas de seguridad a emplear - las cosas rouge régimen no puede estar muy preocupados. El Plutonio, en particular, es muy potente y puede ser aislado a diferencia de la del Uranio-235, aunque sería óptimo para su uso en armas nucleares, un crudo arma con reactor de Plutonio todavía es teóricamente posible. También, estamos más preocupados por el terrorismo de hoy y como he señalado, el material en el combustible es muy peligroso cuando la integridad física ya no se mantiene. Hay una cierta lógica para decir que este combustible es "auto protegida" porque usted no puede recogerlo y llevarlo a desaparecer por su propia cuenta, debido a que la radiación podría matarlo. Pero la preocupación de una gran variedad de tipos de ataques que existen, ya que incluso la gente mala puede ser creativo.

Answer 3

Para una vainilla reactor nuclear (no MOX, criador, etc.) el combustible (U-235) es de sólo el 4% de las barras de combustible del mismo. El problema con esto, sin embargo, es que un "pasado" de las barras de combustible todavía ha de U-235 (más que el natural, nivel de 0,71%) así como el U-238, Po-239, etc. Ser "pasado", sólo significa que no hay suficiente de U-235 en torno a mantener la reacción en cadena de la va.

Todos estos materiales en las barras de combustible (como se mencionó anteriormente) tienen miles de 10000 años la mitad de la vida, así que hasta que son "seguros" para manejar habrá nadie a su alrededor para tomar el cuidado de él.

El material que se enchasing estas barras también se vuelve radiactivo por todos los neutrones que flotan alrededor y golpear el material.

Answer 4

Como se ha mencionado en las otras respuestas, todavía hay material radiactivo en el combustible gastado. Cualquier contención tendrá que lidiar con el calor de dicho material radiactivo.

Además, la radiactividad puede cambiar la calidad de contenedor-materiales - metales puede ser frágil, vidrio podría crack (ver aquí: http://jol.liljenzin.se/KAPITEL/CH07NY3.PDF )

Por lo que necesita una contención que resiste a la radiación, además de todos los otros problemas ambientales, durante un período de tiempo geológico, mientras que todavía siendo capaz de disipar el resto de calor.

Answer 5

Así que no es realmente todo lo que pasó en la química del combustible sentido. Las sobras de la fisión nuclear son aún radiactivos, no útilmente radiactivos para la generación de energía.

Estos productos seguirá siendo peligrosamente radiactivo para 1000 años, por lo que el problema es almacenar los materiales peligrosos por más tiempo que la civilización moderna ha estado en el planeta.