[Zohreh Gholami]

عملیات باز فرآوري سوخت هسته اي

از آنجايي که سوخت هاي مصرف شده در راکتورهاي اتمي حائز بيشترين مقدار و بيشترين راديو اکتيوينه حاصل از فعاليت هاي هسته اي هستند، بديهي است بيشترين نگراني بشر هم در اين تکنولوژي، ناشي از اين مواد باشد.

لذا عمليات بازفرآوري سوخت و پسمانداري به دليل اهميت فوق العاده آن بنا بر سياست هاي کشوري و منافع ملي ممکن است به روش هاي مختلف با آن ها رفتار شود.

- چنانچه  اين پسمان ها يا سوخت هاي مصرف شده پس از يک مدت نگهداري نسبتاً طولاني در استخرها و يا ساختمان هاي (انبارها) مخصوص براي هميشه دفن شوند به آن سيکل سوخت باز گفته مي شود.

- چنانچه اين سوخت هاي مصرف شده پس از مدتي مورد باز فرآوري جهت استفاده مجدد از اورانيم باقيمانده و پلوتونيم توليد شده، قرار گيرند. به آن سيکل سوخت بسته مي گويند.

- در عين حال ممکن است در مواردي مثل راکتورهاي زاينده سريع که سوخت آن ها از اورانيم نهي شده و پلوتونيم استفاده مي شود. چنانچه سوخت مصرف شده و پوشش آن جدا شده و مورد بازفرآوري قرار گيرد. باز هم به آن، تکنيک ديگري از سيکل سوخت بسته اطلاق مي گردد. شکل هاي 5- 35 به ترتيب از بالا و از راست به چپ روش هاي اول، دوم و سوم را نشان مي دهند.

سوخت هاي مصرف شده شامل 95 درصد از اورانيم -238، مقاديري از اورانيم- 235 شکافته نشده، پلوتونيم و محصولات حاصل از شکافت مي باشند که خيلي هم راديو اکتيو هستند. در طي فرآيند باز فرآوري، اين سوخت ها به سه دسته تقسيم مي شوند: اورانيم، پلوتونيم و پسماند حاوي محصولات شکافت. در جريان عمليات باز فرآوري، حجم پسماند ها به ميزان قابل توجهي کاهش داده مي شوند.

اورانيم حاصل از باز فرآوري که معمولاً داراي اورانيم- 235 بيشتري از مقدار طبيعي آن است، در صورت لزوم مي تواند پس از عمليات تبديل و غني سازي مجدد، مورد استفاده قرار گيرد. پلوتونيم حاصل مي تواند در سوخت مخلوط که در آن اکسيدهاي اورانيم و پلوتونيم مخلوط شده اند مورد استفاده قرار گيرد. در راکتورهاي MOX پلوتونيم جانشين اورانيم- 235 به عنوان ماده شکافت پذير مي شود، که توليد حرارت براي دستگاه مولد بخار و توليد نوترون براي حفظ زنجيره واکنش شکافت مي نمايد.

 
باز فرآوري پورکس
تمام واحدهاي صنعتي و تجاري بازفرآوري، فرآيند پورکس را مورد استفاده قرار داده اند که طي پيش از سي سال، درستي و انطباق آن با خواسته هاي ملي و بين المللي به اثبات رسيده است.

در اين روش ابتدا سوخت مصرف شده جهت انحلال در اسيد نيتريک داغ و غليظ قطعه قطعه مي شود. در اولين مرحله اورانيم و پلوتونيم در محلول اسيد نيتريک از محصولات شکافت در يک جريان حرکت متقابل با استخراج حلالي تري پوتيل فسفات حل شده در کروسين يادودکان جدا مي شوند. در يک ستون ضربه اي اورانيم و پلوتونيم وارد فاز آلي شده در حاليکه محصولات شکافت و ساير عناصر در فاز آلي باقي مي مانند. در ستون ضربه اي ديگري (دومي) اورانيم از پلوتونيم از طريق احياء اورانيم توسط اورانيم چهار ظرفيتي افزوده شده به فاز آبي جدا مي شود. سپس پلوتونيم به فاز آبي منتقل مي شود، در حاليکه مخلوط U  U  در فاز آلي باقي مي مانند.
 
در اينجا اورانيم از فاز آلي توسط محلول اسيد نيتريک رقيق به اين محيط انتقال مي يابد. نيترات پلوتونيم با عمل تبخير کردن، تغليظ شده و سپس طي يک فرآيند بعدي به صورت اگزالات رسوب داده مي شود و بلاخره در نتيجه عمل کلسيناسيون به پودر PuO تبديل مي شود. به همين طريق نيترات اورانيم از طريق تبخير و کلسينه شدن به پودر UO تبديل مي شود. محصول جديد با احيا توسط هيدروژن به اکسيد اورانيم UO تبديل مي شود. ساير مواد حاصل از اين فرآيند به صورت پسمان هاي هسته اي پس از مدتي نگهداري در انبارهاي مخصوص دفن مي شوند. اکسيدهاي اورانيم و پلوتونيم باز يافت شده ممکن است به صورت سوخت MOX مورد استفاده قرار گيرند. براي اختلاط صحيح، اين اکسيدها طي يک عمل آسياب شدن يک محلول جامد U-PuO را تشکيل خواهند داد. از اين محصول قرص هاي سوخت که سيتز مي شوند، ساخته شده و در ميله هاي سوخت قرار خواهند گرفت.

محلول هاي حاوي راديو اکتيويته زياد پس از چند دور استخراج (حدود 5 متر مکعب/ تن از سوخت مصرف شده) با عمل تبخير و تغليظ به حدود 500- 250 ليتر رسانده مي شوند. اين محلول، غليظ مجدداً براي مدتي حدود چند سال در تانک هاي حفاظت شده و در حرارت معمولي نگهداري مي شود. اين محلول پس از کلسينه شدن حدود 35 کيلوگرم جامد از آن حاصل مي گردد که با سيليکات بر تبديل به حالت شيشه اي مي شود. اين شيشه حدود 11 درصد از اکسيدهاي راديو اکتيو را در خود دارد. اين محصول مي تواند به ظرف هاي فولاد زنگ نزن منتقل شده و پس از جوش دادن درب اين ظروف، آن ها را در سيلوهايي واقع در ده ها متر در اعماق زمين نگهداري کرد.

 

مژده اصولي

جعبه متن

منبع: تبیان

[/size]