Nhiên liệu hạt nhân: các loại và cách chế biến

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Năng lượng hạt nhân bao gồm một số lượng lớn các doanh nghiệp cho các mục đích khác nhau. Nguyên liệu cho ngành này được khai thác từ các mỏ uranium. Sau đó, nó được giao cho các doanh nghiệp để sản xuất nhiên liệu.

Hơn nữa, nhiên liệu được vận chuyển đến các nhà máy điện hạt nhân, nơi nó đi vào lõi lò phản ứng. Khi nhiên liệu hạt nhân hết tuổi thọ, nó sẽ được xử lý lại. Xử lý chất thải phải được xử lý. Điều đáng chú ý là chất thải nguy hại không chỉ xuất hiện sau quá trình xử lý nhiên liệu mà còn xuất hiện ở bất kỳ giai đoạn nào - từ khai thác uranium đến làm việc trong lò phản ứng.

Nhiên liệu hạt nhân

Nhiên liệu có hai loại. Loại thứ nhất là uranium được khai thác trong các mỏ, tương ứng, có nguồn gốc tự nhiên. Nó chứa các nguyên liệu thô có khả năng hình thành plutonium. Thứ hai là nhiên liệu được tạo ra nhân tạo (thứ cấp).

Nhiên liệu hạt nhân cũng được chia theo thành phần hóa học: kim loại, oxit, cacbua, nitrua và hỗn hợp.

Khai thác uranium và sản xuất nhiên liệu

Phần lớn sản lượng uranium chỉ đến từ một số quốc gia: Nga, Pháp, Úc, Mỹ, Canada và Nam Phi.

Uranium là nguyên tố chính làm nhiên liệu trong hạt nhânnhà máy điện. Để đi vào lò phản ứng, nó phải trải qua nhiều giai đoạn xử lý. Thông thường, các mỏ uranium nằm bên cạnh vàng và đồng, vì vậy việc khai thác nó được thực hiện cùng với việc khai thác kim loại quý.

Trong khai thác mỏ, sức khỏe của con người gặp rủi ro lớn vì uranium là một vật liệu độc hại, và các khí thải ra trong quá trình khai thác của nó gây ra nhiều dạng ung thư khác nhau. Mặc dù bản thân quặng chứa một lượng rất nhỏ uranium - từ 0,1 đến 1%. Dân số sống gần các mỏ uranium cũng có nguy cơ cao hơn.

Uranium được làm giàu là nhiên liệu chính cho các nhà máy điện hạt nhân, nhưng sau khi sử dụng, một lượng lớn chất thải phóng xạ vẫn còn. Bất chấp mọi nguy hiểm của nó, làm giàu uranium là một quá trình thiết yếu để tạo ra nhiên liệu hạt nhân.

Ở dạng tự nhiên, uranium hầu như không thể sử dụng ở bất cứ đâu. Để sử dụng nó, nó phải được làm giàu. Máy ly tâm khí được sử dụng để làm giàu.

Uranium làm giàu không chỉ được sử dụng trong năng lượng hạt nhân mà còn được sử dụng trong sản xuất vũ khí.

Vận

Ở bất kỳ giai đoạn nào của chu trình nhiên liệu đều có sự vận chuyển. Nó được thực hiện bằng tất cả các phương tiện sẵn có: đường bộ, đường biển, đường hàng không. Đây là một nguy cơ lớn và nguy hiểm lớn không chỉ đối với môi trường, mà còn đối với con người.

Trong quá trình vận chuyển nhiên liệu hạt nhân hoặc các nguyên tố của nó, nhiều tai nạn xảy ra, dẫn đến việc giải phóng các nguyên tố phóng xạ. Đây là một trong nhữngnhiều lý do tại sao điện hạt nhân được coi là không an toàn.

Lò phản ứng ngừng hoạt động

Chưa có lò phản ứng nào được tháo dỡ. Ngay cả nhà máy điện hạt nhân Chernobyl khét tiếng. Vấn đề là, theo các chuyên gia, giá tháo dỡ ngang bằng, thậm chí cao hơn giá xây dựng một lò phản ứng mới. Nhưng không ai có thể nói chắc là sẽ cần bao nhiêu tiền: chi phí này được tính toán trên cơ sở kinh nghiệm tháo dỡ các trạm nhỏ để nghiên cứu. Các chuyên gia đưa ra hai lựa chọn:

1. Đặt các lò phản ứng và nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng vào các bãi chôn lấp.
2. Xây dựng quan tài trên các lò phản ứng ngừng hoạt động.

Trong mười năm tới, khoảng 350 lò phản ứng trên khắp thế giới sẽ hết hoạt động và phải ngừng hoạt động. Nhưng vì phương pháp phù hợp nhất về bảo mật và giá cả vẫn chưa được phát minh nên vấn đề này vẫn đang được giải quyết.

Hiện có 436 lò phản ứng đang hoạt động trên khắp thế giới. Tất nhiên, đây là một đóng góp lớn cho hệ thống năng lượng, nhưng nó rất không an toàn. Các nghiên cứu cho thấy rằng trong 15-20 năm nữa, các nhà máy điện hạt nhân sẽ có thể được thay thế bằng các trạm hoạt động bằng năng lượng gió và các tấm pin mặt trời.

Chất thải hạt nhân

Một lượng lớn chất thải hạt nhân được tạo ra do kết quả của các nhà máy điện hạt nhân. Tái chế nhiên liệu hạt nhân cũng để lại chất thải nguy hại. Tuy nhiên, không quốc gia nào tìm ra giải pháp cho vấn đề.

Ngày nay, chất thải hạt nhân được giữ trong các cơ sở lưu trữ tạm thời, trong các vũng nước hoặc chôn sâu dưới lòng đất.

Cách an toàn nhất làlưu trữ trong các cơ sở lưu trữ đặc biệt, nhưng cũng có thể rò rỉ bức xạ ở đây, cũng như các phương pháp khác.

Trên thực tế, chất thải hạt nhân có một số giá trị, nhưng yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc lưu trữ. Và đây là vấn đề gay gắt nhất.

Một yếu tố quan trọng là thời gian chất thải nguy hiểm. Mỗi chất phóng xạ có thời gian phân rã riêng, trong thời gian đó chất này rất độc.

Các loại chất thải hạt nhân

Trong quá trình hoạt động của bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào, chất thải của nhà máy này sẽ đi vào môi trường. Đây là nước để làm mát tua-bin và chất thải dạng khí.

Chất thải hạt nhân được chia thành ba loại:

1. Cấp thấp - quần áo cho nhân viên nhà máy điện hạt nhân, thiết bị thí nghiệm. Chất thải như vậy cũng có thể đến từ các cơ sở y tế, phòng thí nghiệm khoa học. Chúng không gây ra nhiều mối đe dọa, nhưng chúng cần có các biện pháp phòng ngừa an toàn.
2. Cấp trung gian - thùng chứa bằng kim loại, trong đó nhiên liệu được vận chuyển. Mức độ bức xạ của chúng khá cao, và những người ở gần chúng cần được bảo vệ.
3. Mức độ cao là nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng và các sản phẩm của nó. Mức độ phóng xạ đang giảm nhanh chóng. Có rất ít chất thải cấp cao, khoảng 3%, nhưng nó chứa 95% tất cả các chất phóng xạ.