सुरक्षित खतरा। भुक्तशेष परमाणु ईंधन का भंडारण और प्रसंस्करण, समस्थानिकों का उत्पादन भुक्तशेष परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण का मुख्य केंद्र है

पावर रिएक्टरों से खर्च किए गए परमाणु ईंधन रिएक्टर के बाद के एनएफसी चरण का प्रारंभिक चरण खुले और बंद एनएफसी चक्रों के लिए समान है।

इसमें रिएक्टर से खर्च किए गए परमाणु ईंधन के साथ ईंधन की छड़ को हटाना, कई वर्षों के लिए ऑन-साइट पूल ("पानी के नीचे के पूल में गीला" भंडारण) में इसका भंडारण और फिर प्रसंस्करण संयंत्र में परिवहन शामिल है। एनएफसी के खुले संस्करण में, खर्च किए गए ईंधन को विशेष रूप से सुसज्जित भंडारण सुविधाओं (कंटेनरों या कक्षों में एक अक्रिय गैस या वायु वातावरण में "सूखा" भंडारण) में रखा जाता है, जहां इसे कई दशकों तक रखा जाता है, फिर एक ऐसे रूप में संसाधित किया जाता है जो रोकता है रेडियोन्यूक्लाइड्स की चोरी और अंतिम निपटान के लिए तैयार।

परमाणु ईंधन चक्र के बंद संस्करण में, खर्च किया गया ईंधन रेडियोकेमिकल संयंत्र में प्रवेश करता है, जहां इसे विखंडनीय परमाणु सामग्री निकालने के लिए पुनर्संसाधित किया जाता है।

खर्च किए गए परमाणु ईंधन (एसएनएफ) - विशेष प्रकाररेडियोधर्मी सामग्री - रेडियोकेमिकल उद्योग के लिए कच्चा माल।

खर्च किए जाने के बाद रिएक्टर से निकाले गए विकिरणित ईंधन तत्वों में एक महत्वपूर्ण संचित गतिविधि होती है। एसएनएफ दो प्रकार के होते हैं:

1) औद्योगिक रिएक्टरों से एसएनएफ, जिसमें ईंधन और उसके आवरण दोनों का रासायनिक रूप होता है, जो विघटन और बाद के प्रसंस्करण के लिए सुविधाजनक है;

2) बिजली रिएक्टरों के ईंधन तत्व।

औद्योगिक रिएक्टरों से एसएनएफ को पुनर्प्रसंस्कृत किया जाना अनिवार्य है, जबकि एसएनएफ को हमेशा पुनर्संसाधित नहीं किया जाता है। पावर एसएनएफ को उच्च स्तरीय अपशिष्ट के रूप में वर्गीकृत किया जाता है यदि इसे आगे की प्रक्रिया के अधीन नहीं किया जाता है, या इसे संसाधित होने पर एक मूल्यवान ऊर्जा कच्चे माल के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। कुछ देशों (यूएसए, स्वीडन, कनाडा, स्पेन, फिनलैंड) में एसएनएफ को पूरी तरह से रेडियोधर्मी अपशिष्ट (आरडब्ल्यू) के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इंग्लैंड, फ्रांस, जापान में - कच्चे माल को ऊर्जा देने के लिए। रूस में, एसएनएफ का हिस्सा रेडियोधर्मी अपशिष्ट माना जाता है, और हिस्सा रेडियोकेमिकल संयंत्रों (146) को प्रसंस्करण के लिए भेजा जाता है।

इस तथ्य के कारण कि सभी देश एक बंद परमाणु चक्र की रणनीति का पालन नहीं करते हैं, दुनिया में खर्च किए गए परमाणु ईंधन में लगातार वृद्धि हो रही है। एक बंद यूरेनियम ईंधन चक्र का पालन करने वाले देशों के अभ्यास से पता चला है कि हल्के जल रिएक्टरों के परमाणु ईंधन चक्र का आंशिक बंद होना लाभहीन है, भले ही अगले दशकों में यूरेनियम की कीमत 3-4 गुना बढ़ जाए। फिर भी, ये देश बिजली की दरों में वृद्धि करके लागत को कवर करते हुए हल्के जल रिएक्टरों के परमाणु ईंधन चक्र को बंद कर रहे हैं। इसके विपरीत, संयुक्त राज्य अमेरिका और कुछ अन्य देश एसएनएफ के भविष्य के अंतिम निपटान को ध्यान में रखते हुए एसएनएफ को संसाधित करने से इनकार कर रहे हैं, इसके दीर्घकालिक भंडारण को प्राथमिकता दे रहे हैं, जो सस्ता पड़ता है। फिर भी, यह उम्मीद की जाती है कि बीसवीं सदी तक दुनिया में खर्च किए गए परमाणु ईंधन के पुनर्संसाधन में वृद्धि होगी।

पावर रिएक्टर के सक्रिय क्षेत्र से निकाले गए खर्च किए गए परमाणु ईंधन के साथ ईंधन असेंबलियों को 5-10 वर्षों के लिए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में खर्च किए गए ईंधन पूल में संग्रहीत किया जाता है ताकि उनमें गर्मी की रिहाई और अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड्स का क्षय कम हो सके। रिएक्टर से उतारने के पहले दिन, परमाणु ऊर्जा संयंत्र से 1 किलो खर्च किए गए परमाणु ईंधन में 26,000 से 180,000 सीआई रेडियोधर्मिता होती है। एक साल के बाद, 1 किलो एसएनएफ की गतिविधि घटकर 1 हजार सीआई हो जाती है, 30 साल बाद 0.26 हजार सीआई हो जाती है। निष्कर्षण के एक साल बाद, अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड्स के क्षय के परिणामस्वरूप, एसएनएफ गतिविधि 11 - 12 गुना कम हो जाती है, और 30 साल बाद - 140 - 220 गुना, और फिर धीरे-धीरे सैकड़ों वर्षों में घट जाती है ( 146)।

यदि प्राकृतिक यूरेनियम को शुरू में रिएक्टर में लोड किया गया था, तो खर्च किए गए ईंधन में 0.2 - 0.3% 235U रहता है। ऐसे यूरेनियम का पुनर्संवर्धन आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं है, इसलिए यह तथाकथित अपशिष्ट यूरेनियम के रूप में रहता है। अपशिष्ट यूरेनियम को बाद में फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों में उपजाऊ सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। जब परमाणु रिएक्टरों को लोड करने के लिए कम समृद्ध यूरेनियम का उपयोग किया जाता है, तो एसएनएफ में 1% 235U होता है। इस तरह के यूरेनियम को परमाणु ईंधन में इसकी मूल सामग्री में फिर से समृद्ध किया जा सकता है और परमाणु ईंधन चक्र में लौटाया जा सकता है। परमाणु ईंधन की प्रतिक्रियाशीलता को इसमें अन्य फिशाइल न्यूक्लाइड्स - 239Pu या 233U, यानी जोड़कर बहाल किया जा सकता है। माध्यमिक परमाणु ईंधन। यदि 235U ईंधन के संवर्धन के बराबर मात्रा में 239Pu को घटते यूरेनियम में जोड़ा जाता है, तो यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन चक्र का एहसास होता है। मिश्रित यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन का उपयोग थर्मल और फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर दोनों में किया जाता है। यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन यूरेनियम संसाधनों का अधिकतम संभव उपयोग प्रदान करता है और विखंड्य सामग्री का विस्तारित पुनरुत्पादन करता है। परमाणु ईंधन पुनर्जनन की तकनीक के लिए, रिएक्टर से उतारे गए ईंधन की विशेषताएँ अत्यंत महत्वपूर्ण हैं: रासायनिक और रेडियोकेमिकल संरचना, फ़िज़ाइल सामग्री की सामग्री, गतिविधि स्तर। परमाणु ईंधन की इन विशेषताओं को रिएक्टर की शक्ति, रिएक्टर में ईंधन के जलने, अभियान की अवधि, द्वितीयक विखंडनीय सामग्रियों के प्रजनन अनुपात, रिएक्टर से उतारने के बाद ईंधन के धारण समय और ईंधन के धारण समय द्वारा निर्धारित किया जाता है। रिएक्टर का प्रकार।

रिएक्टरों से उतारे गए खर्च किए गए परमाणु ईंधन को एक निश्चित जोखिम के बाद ही पुनर्संसाधन के लिए स्थानांतरित किया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि विखंडन उत्पादों में बड़ी संख्या में अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड होते हैं, जो रिएक्टर से उतारे गए ईंधन की गतिविधि का एक बड़ा हिस्सा निर्धारित करते हैं। इसलिए, अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड्स की मुख्य मात्रा के क्षय के लिए पर्याप्त समय के लिए ताजा अनलोड किए गए ईंधन को विशेष भंडारण सुविधाओं में रखा जाता है। यह जैविक सुरक्षा के संगठन की सुविधा प्रदान करता है, संसाधित परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण के दौरान रसायनों और सॉल्वैंट्स पर विकिरण के प्रभाव को कम करता है, और उन तत्वों के सेट को कम करता है जिनसे मुख्य उत्पादों को शुद्ध किया जाना चाहिए। इसलिए, दो से तीन साल के जोखिम के बाद, विकिरणित ईंधन की गतिविधि लंबे समय तक रहने वाले विखंडन उत्पादों द्वारा निर्धारित की जाती है: Zr, Nb, Sr, Ce और अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्व, Ru और α- सक्रिय ट्रांसयूरेनियम तत्व। एसएनएफ का 96% यूरेनियम -235 और यूरेनियम -238 है, 1% प्लूटोनियम है, 2-3% रेडियोधर्मी विखंडन के टुकड़े हैं।

एसएनएफ धारण करने का समय हल्के जल रिएक्टरों के लिए 3 वर्ष, तीव्र न्यूट्रॉन रिएक्टरों के लिए 150 दिन (155) है।

खर्च किए गए ईंधन पूल (SP) में तीन साल के भंडारण के बाद VVER-1000 SNF के 1 टन में शामिल विखंडन उत्पादों की कुल गतिविधि 790,000 Ci है।

जब एसएनएफ को ऑन-साइट भंडारण सुविधा में संग्रहीत किया जाता है, तो इसकी गतिविधि नीरस रूप से घट जाती है (10 वर्षों में परिमाण के एक क्रम के अनुसार)। जब गतिविधि मानकों पर गिरती है जो एसएनएफ परिवहन की सुरक्षा को निर्धारित करती है रेलवे, इसे भंडारण सुविधाओं से पुनर्प्राप्त किया जाता है और या तो दीर्घकालिक भंडारण या ईंधन प्रसंस्करण संयंत्र में ले जाया जाता है। प्रसंस्करण संयंत्र में, फ्यूल रॉड असेंबलियों को फैक्ट्री बफर स्टोरेज पूल में लोडिंग और अनलोडिंग तंत्र की मदद से कंटेनरों से पुनः लोड किया जाता है। यहां, प्रसंस्करण के लिए भेजे जाने तक विधानसभाओं को संग्रहीत किया जाता है। इस संयंत्र में चयनित अवधि के लिए पूल में रखने के बाद, ईंधन असेंबलियों को भंडारण से उतार दिया जाता है और खर्च की गई ईंधन रॉड खोलने के संचालन के लिए निकासी के लिए ईंधन तैयारी विभाग को भेजा जाता है।

इसमें से विखंडनीय रेडियोन्यूक्लाइड (मुख्य रूप से 233U, 235U और 239Pu) निकालने के लिए विकिरणित परमाणु ईंधन का पुनर्संसाधन किया जाता है, न्यूट्रॉन-अवशोषित अशुद्धियों से यूरेनियम को शुद्ध करता है, नेप्टुनियम और कुछ अन्य ट्रांसयूरेनियम तत्वों को अलग करता है, और औद्योगिक, वैज्ञानिक या चिकित्सा के लिए आइसोटोप प्राप्त करता है। उद्देश्यों। परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण के तहत बिजली, वैज्ञानिक या परिवहन रिएक्टरों की ईंधन छड़ों के प्रसंस्करण के साथ-साथ ब्रीडर रिएक्टरों के कंबल के प्रसंस्करण को भी समझा जाता है। खर्च किए गए परमाणु ईंधन का रेडियोकेमिकल पुनर्संसाधन परमाणु ईंधन चक्र के बंद संस्करण का मुख्य चरण है, और हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम (चित्र 35) के उत्पादन में एक अनिवार्य चरण है।

परमाणु रिएक्टर ईंधन में न्यूट्रॉन द्वारा विकिरणित विखंडनीय सामग्री का पुनर्संसाधन इस तरह की समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है

नए ईंधन के उत्पादन के लिए यूरेनियम और प्लूटोनियम प्राप्त करना;

परमाणु हथियारों के उत्पादन के लिए विखंडनीय सामग्री (यूरेनियम और प्लूटोनियम) प्राप्त करना;

विभिन्न प्रकार के रेडियोआइसोटोप प्राप्त करना जिनका उपयोग चिकित्सा, उद्योग और विज्ञान में किया जाता है;

चावल। 35. मायाक में खर्च किए गए परमाणु ईंधन पुनर्संसाधन के कुछ चरण। सभी ऑपरेशन 6-लेयर लेड ग्लास (155) द्वारा संरक्षित मैनिपुलेटर्स और चैंबर्स की मदद से किए जाते हैं।

अन्य देशों से आय प्राप्त करना जो या तो पहले और दूसरे में रुचि रखते हैं, या बड़ी मात्रा में खर्च किए गए परमाणु ईंधन का भंडारण नहीं करना चाहते हैं;

रेडियोधर्मी अपशिष्ट निपटान से संबंधित पर्यावरणीय समस्याओं का समाधान करना।

रूस में, ब्रीडर रिएक्टरों और VVER-440, BN रिएक्टरों और कुछ समुद्री इंजनों के ईंधन तत्वों से विकिरणित यूरेनियम का पुनर्संसाधन किया जाता है; मुख्य प्रकार के बिजली रिएक्टरों VVER-1000, RBMK (किसी भी प्रकार) की ईंधन छड़ें संसाधित नहीं होती हैं और वर्तमान में विशेष भंडारण सुविधाओं में जमा होती हैं।

वर्तमान में, एसएनएफ की मात्रा लगातार बढ़ रही है, और इसका पुनर्जनन खर्च की गई ईंधन छड़ों के प्रसंस्करण के लिए रेडियोकेमिकल प्रौद्योगिकी का मुख्य कार्य है। पुनर्प्रसंस्करण के दौरान, यूरेनियम और प्लूटोनियम को रेडियोधर्मी विखंडन उत्पादों से अलग और साफ किया जाता है, जिसमें न्यूट्रॉन-अवशोषित न्यूक्लाइड्स (न्यूट्रॉन जहर) शामिल हैं, जो कि अगर विखंडनीय सामग्री का पुन: उपयोग किया जाता है, तो रिएक्टर में परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के विकास को रोका जा सकता है।

रेडियोधर्मी विखंडन उत्पादों में बड़ी संख्या में मूल्यवान रेडियोन्यूक्लाइड होते हैं जिनका उपयोग छोटे पैमाने पर परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग (विद्युत शक्ति थर्मोजेनरेटर के लिए रेडियोआइसोटोप ताप स्रोत) के क्षेत्र में और साथ ही आयनकारी विकिरण स्रोतों के निर्माण के लिए किया जा सकता है। न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम नाभिक की पार्श्व प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होने वाले ट्रांसयूरानिक तत्वों के लिए अनुप्रयोग पाए जाते हैं। एसएनएफ पुनर्संसाधन की रेडियोरासायनिक प्रौद्योगिकी को उन सभी न्यूक्लाइडों का निष्कर्षण सुनिश्चित करना चाहिए जो व्यावहारिक दृष्टिकोण से उपयोगी हैं या वैज्ञानिक रुचि के हैं (147 43)।

खर्च किए गए ईंधन के रासायनिक पुनर्संसाधन की प्रक्रिया यूरेनियम नाभिक के विखंडन के परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में रेडियोन्यूक्लाइड के जीवमंडल से अलगाव की समस्या को हल करने से जुड़ी है। यह समस्या परमाणु ऊर्जा के विकास में सबसे गंभीर और हल करने में कठिन समस्याओं में से एक है।

रेडियोकेमिकल उत्पादन के पहले चरण में ईंधन तैयार करना शामिल है, अर्थात। विधानसभाओं के संरचनात्मक भागों से इसकी रिहाई और ईंधन छड़ के सुरक्षात्मक गोले के विनाश में। अगला चरण परमाणु ईंधन को उस चरण में स्थानांतरित करने से जुड़ा है जिससे रासायनिक उपचार किया जाएगा: एक समाधान में, एक पिघल में, एक गैस चरण में। समाधान में अनुवाद अक्सर नाइट्रिक एसिड में घोलकर किया जाता है। इस मामले में, यूरेनियम हेक्सावैलेंट अवस्था में गुजरता है और एक यूरेनिल आयन, यूओ 2 2+, और प्लूटोनियम आंशिक रूप से छह और टेट्रावेलेंट अवस्था में क्रमशः पुओ 2 2+ और पु 4+ बनाता है। गैस चरण में स्थानांतरण अस्थिर यूरेनियम और प्लूटोनियम हलाइड्स के गठन से जुड़ा हुआ है। परमाणु सामग्रियों के हस्तांतरण के बाद, मूल्यवान घटकों के अलगाव और शुद्धिकरण और उनमें से प्रत्येक को एक वाणिज्यिक उत्पाद (चित्र 36) के रूप में जारी करने से सीधे जुड़े कई कार्यों द्वारा संबंधित चरण किया जाता है।

चित्र 36। एक बंद चक्र (156) में यूरेनियम और प्लूटोनियम के संचलन के लिए सामान्य योजना।

एसएनएफ के प्रसंस्करण (पुनः प्रसंस्करण) में यूरेनियम, संचित प्लूटोनियम और विखंडन तत्वों के अंशों का निष्कर्षण शामिल है। रिएक्टर से निकालने के समय, 1 टन एसएनएफ में 950-980 किलोग्राम 235U और 238U, 5.5-9.6 किलोग्राम पु, साथ ही थोड़ी मात्रा में α- उत्सर्जक (नेपच्यूनियम, एमरिकियम, क्यूरियम, आदि) होते हैं। , जिसकी गतिविधि एसएनएफ के 1 किलो प्रति 26 हजार सीआई तक पहुंच सकती है। यह ये तत्व हैं जिन्हें बंद परमाणु ईंधन चक्र के दौरान पृथक, केंद्रित, शुद्ध और आवश्यक रासायनिक रूप में परिवर्तित किया जाना चाहिए।

एसएनएफ प्रसंस्करण की तकनीकी प्रक्रिया में शामिल हैं:

ईंधन सामग्री को खोलने के लिए ईंधन असेंबलियों और ईंधन तत्वों का यांत्रिक विखंडन (काटना);

विघटन;

गिट्टी अशुद्धियों के समाधान की शुद्धि;

यूरेनियम, प्लूटोनियम और अन्य वाणिज्यिक न्यूक्लाइड्स का निष्कर्षण पृथक्करण और शुद्धिकरण;

प्लूटोनियम डाइऑक्साइड, नेप्टुनियम डाइऑक्साइड, यूरेनिल नाइट्रेट हेक्साहाइड्रेट और यूरेनियम ऑक्साइड का अलगाव;

अन्य रेडियोन्यूक्लाइड युक्त समाधानों का प्रसंस्करण और उनका अलगाव।

यूरेनियम और प्लूटोनियम पृथक्करण की तकनीक, विखंडन उत्पादों से उनका पृथक्करण और शुद्धिकरण ट्रिब्यूटाइल फॉस्फेट के साथ यूरेनियम और प्लूटोनियम के निष्कर्षण की प्रक्रिया पर आधारित है। यह मल्टी-स्टेज निरंतर एक्सट्रैक्टर्स पर किया जाता है। नतीजतन, यूरेनियम और प्लूटोनियम को लाखों बार विखंडन उत्पादों से शुद्ध किया जाता है। एसएनएफ पुनर्संसाधन लगभग 0.22 सीआई/वर्ष (0.9 सीआई/वर्ष की अधिकतम स्वीकार्य रिलीज) की गतिविधि के साथ ठोस और गैसीय रेडियोधर्मी कचरे की एक छोटी मात्रा के गठन से जुड़ा हुआ है और बड़ी राशितरल रेडियोधर्मी अपशिष्ट।

TVELs की सभी संरचनात्मक सामग्री रासायनिक प्रतिरोधी हैं, और उनका विघटन एक गंभीर समस्या है। विखंडनीय सामग्रियों के अलावा, ईंधन तत्वों में स्टेनलेस स्टील, जिरकोनियम, मोलिब्डेनम, सिलिकॉन, ग्रेफाइट, क्रोमियम आदि से बने विभिन्न संचायक और कोटिंग्स होते हैं। जब परमाणु ईंधन को भंग किया जाता है, तो ये पदार्थ नाइट्रिक एसिड में नहीं घुलते हैं और बड़ी मात्रा में बनाते हैं। परिणामी समाधान में निलंबन और कोलाइड।

ईंधन की छड़ों की सूचीबद्ध विशेषताओं ने क्लैडिंग को खोलने या भंग करने के साथ-साथ निष्कर्षण प्रसंस्करण से पहले परमाणु ईंधन समाधानों को स्पष्ट करने के लिए नए तरीकों के विकास की आवश्यकता जताई।

प्लूटोनियम उत्पादन रिएक्टरों से ईंधन का बर्नअप पावर रिएक्टरों से ईंधन के बर्नअप से काफी भिन्न होता है। इसलिए, रेडियोधर्मी विखंडन तत्वों और प्लूटोनियम प्रति 1 टन यू की बहुत अधिक सामग्री वाली सामग्री को पुनर्संसाधन के लिए भेजा जाता है। इससे परिणामी उत्पादों की शुद्धि की प्रक्रियाओं के लिए और पुनर्संसाधन की प्रक्रिया में परमाणु सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आवश्यकताओं में वृद्धि होती है। बड़ी मात्रा में तरल उच्च-स्तरीय कचरे को संसाधित करने और निपटाने की आवश्यकता के कारण कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं।

इसके बाद, तीन निष्कर्षण चक्रों में यूरेनियम, प्लूटोनियम और नेप्टुनियम का अलगाव, पृथक्करण और शुद्धिकरण किया जाता है। पहले चक्र में, विखंडन उत्पादों के मुख्य द्रव्यमान से यूरेनियम और प्लूटोनियम का संयुक्त शुद्धिकरण किया जाता है, और फिर यूरेनियम और प्लूटोनियम का पृथक्करण किया जाता है। दूसरे और तीसरे चक्र में, यूरेनियम और प्लूटोनियम को अलग-अलग शुद्धिकरण और एकाग्रता के अधीन किया जाता है। परिणामी उत्पादों - यूरेनिल नाइट्रेट और प्लूटोनियम नाइट्रेट - को रूपांतरण संयंत्रों में स्थानांतरित करने से पहले बफर टैंक में रखा जाता है। ऑक्सालिक एसिड को प्लूटोनियम नाइट्रेट के घोल में मिलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सालेट निलंबन को फ़िल्टर किया जाता है, और अवक्षेप को शांत किया जाता है।

पाउडर प्लूटोनियम ऑक्साइड को छलनी से छानकर कंटेनरों में रखा जाता है। इस रूप में प्लूटोनियम को नए ईंधन तत्वों के निर्माण के लिए संयंत्र में प्रवेश करने से पहले संग्रहीत किया जाता है।

ईंधन क्लैडिंग से ईंधन तत्व क्लैडिंग सामग्री को अलग करना परमाणु ईंधन पुनर्जनन प्रक्रिया में सबसे कठिन कार्यों में से एक है। मौजूदा विधियों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: मुख्य सामग्री से आवरण सामग्री को अलग किए बिना ईंधन की छड़ और उद्घाटन विधियों के क्लैडिंग और कोर सामग्री को अलग करने के साथ खोलने के तरीके। पहला समूह ईंधन तत्व के आवरण को हटाने और हटाने के लिए प्रदान करता है निर्माण सामग्रीपरमाणु ईंधन के विघटन से पहले। जल-रासायनिक विधियों में शेल सामग्री को सॉल्वैंट्स में भंग करना शामिल है जो मूल सामग्री को प्रभावित नहीं करते हैं।

एल्यूमीनियम या मैग्नीशियम और इसके मिश्र धातुओं से बने गोले में धातु यूरेनियम से ईंधन की छड़ के प्रसंस्करण के लिए इन विधियों का उपयोग विशिष्ट है। एल्युमिनियम गर्म होने पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड या नाइट्रिक एसिड में आसानी से घुल जाता है और सल्फ्यूरिक एसिड के घोल में मैग्नीशियम। खोल भंग होने के बाद, कोर नाइट्रिक एसिड में घुल जाता है।

हालांकि, आधुनिक बिजली रिएक्टरों के ईंधन तत्वों में संक्षारण प्रतिरोधी, विरल रूप से घुलनशील सामग्री से बने गोले होते हैं: ज़िरकोनियम, टिन (ज़र्कल) या नाइओबियम और स्टेनलेस स्टील के साथ ज़िरकोनियम मिश्र धातु। इन सामग्रियों का चयनात्मक विघटन अत्यधिक आक्रामक वातावरण में ही संभव है। जिरकोनियम हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड में, ऑक्सालिक या नाइट्रिक एसिड के मिश्रण में या NH4F के घोल में घुल जाता है। स्टेनलेस स्टील का खोल - उबलने में 4-6 MH2SO4 . शेल हटाने की रासायनिक विधि का मुख्य नुकसान अत्यधिक खारा तरल रेडियोधर्मी कचरे की एक बड़ी मात्रा का निर्माण है।

गोले के विनाश से कचरे की मात्रा को कम करने के लिए और इन कचरे को तुरंत ठोस अवस्था में प्राप्त करने के लिए, दीर्घकालिक भंडारण के लिए अधिक उपयुक्त, ऊंचे तापमान पर गैर-जलीय अभिकर्मकों के प्रभाव में गोले के विनाश की प्रक्रिया ( पाइरोकेमिकल तरीके) विकसित किए जा रहे हैं। जिरकोनियम के खोल को 350-800 डिग्री सेल्सियस पर अल 2 ओ 3 के द्रवित बिस्तर में निर्जल हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ हटा दिया जाता है। ज़िरकोनियम को वाष्पशील ZrC l4 में परिवर्तित किया जाता है और उच्च बनाने की क्रिया द्वारा कोर सामग्री से अलग किया जाता है, और फिर हाइड्रोलाइज़ किया जाता है, जिससे ठोस ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड बनता है। . पाइरोमेटेलर्जिकल तरीके गोले के सीधे पिघलने या अन्य धातुओं के पिघलने में उनके विघटन पर आधारित होते हैं। ये विधियाँ शीथ और कोर सामग्री के पिघलने के तापमान में अंतर, या अन्य पिघली हुई धातुओं या लवणों में उनकी घुलनशीलता में अंतर का लाभ उठाती हैं।

खोल हटाने के यांत्रिक तरीकों में कई चरण शामिल हैं। सबसे पहले, ईंधन विधानसभा के अंत भागों को काट दिया जाता है और ईंधन तत्वों के बंडलों और अलग-अलग ईंधन तत्वों में अलग कर दिया जाता है। फिर गोले यांत्रिक रूप से प्रत्येक ईंधन तत्व से अलग से हटा दिए जाते हैं।

मुख्य सामग्री से क्लैडिंग सामग्री को अलग किए बिना ईंधन की छड़ें खोली जा सकती हैं।

जल-रासायनिक विधियों को लागू करते समय, एक सामान्य समाधान प्राप्त करने के लिए खोल और कोर को एक ही विलायक में भंग कर दिया जाता है। मूल्यवान घटकों (235U और Pu) की उच्च सामग्री के साथ ईंधन का पुनर्संसाधन करते समय या जब एक ही संयंत्र में विभिन्न आकार और विन्यास वाली विभिन्न प्रकार की ईंधन छड़ों को संसाधित किया जाता है, तो संयुक्त विघटन समीचीन होता है। पायरोकेमिकल विधियों के मामले में, ईंधन तत्वों को गैसीय अभिकर्मकों के साथ इलाज किया जाता है जो न केवल क्लैडिंग बल्कि कोर को भी नष्ट कर देता है।

शेल को एक साथ हटाने के साथ खोलने के तरीकों का एक सफल विकल्प और शेल और कोर के संयुक्त विनाश के तरीके "कटिंग-लीचिंग" विधि बन गए। विधि नाइट्रिक एसिड में अघुलनशील क्लैडिंग में ईंधन की छड़ को संसाधित करने के लिए उपयुक्त है। ईंधन रॉड असेंबलियों को छोटे टुकड़ों में काट दिया जाता है, खोजा गया ईंधन रॉड कोर रासायनिक अभिकर्मकों की क्रिया के लिए सुलभ हो जाता है और नाइट्रिक एसिड में घुल जाता है। उनमें बने घोल के अवशेषों से अघुलनशील गोले धोए जाते हैं और स्क्रैप के रूप में हटा दिए जाते हैं। ईंधन की छड़ें काटने के कुछ फायदे हैं। परिणामी अपशिष्ट - गोले के अवशेष - एक ठोस अवस्था में हैं, अर्थात। तरल रेडियोधर्मी कचरे का कोई निर्माण नहीं होता है, जैसा कि खोल के रासायनिक विघटन के मामले में होता है; मूल्यवान घटकों का कोई महत्वपूर्ण नुकसान नहीं है, जैसा कि गोले के यांत्रिक हटाने के मामले में होता है, क्योंकि गोले के खंडों को उच्च स्तर की पूर्णता के साथ धोया जा सकता है; केसिंग को यांत्रिक रूप से हटाने के लिए मशीनों के डिजाइन की तुलना में कटिंग मशीनों का डिज़ाइन सरल है। कटिंग-लीचिंग विधि का नुकसान ईंधन की छड़ों को काटने के लिए उपकरणों की जटिलता और इसके दूरस्थ रखरखाव की आवश्यकता है। वर्तमान में, यांत्रिक कटाई विधियों को इलेक्ट्रोलाइटिक और लेजर विधियों से बदलने की संभावना का पता लगाया जा रहा है।

उच्च और मध्यम बर्नअप वाले बिजली रिएक्टरों की खर्च की गई ईंधन छड़ें बड़ी मात्रा में गैसीय रेडियोधर्मी उत्पादों को जमा करती हैं जो एक गंभीर जैविक खतरा पैदा करती हैं: ट्रिटियम, आयोडीन और क्रिप्टन। परमाणु ईंधन को भंग करने की प्रक्रिया में, वे मुख्य रूप से जारी किए जाते हैं और गैस प्रवाह के साथ निकलते हैं, लेकिन आंशिक रूप से समाधान में रहते हैं, और फिर वितरित किए जाते हैं बड़ी संख्या मेंप्रसंस्करण श्रृंखला में उत्पाद। विशेष रूप से खतरनाक ट्रिटियम है, जो ट्रिटिएटेड एचटीओ पानी बनाता है, जिसे सामान्य एच 2 ओ पानी से अलग करना मुश्किल होता है। इसलिए, विघटन के लिए ईंधन की तैयारी के चरण में, रेडियोधर्मी गैसों के थोक से ईंधन को मुक्त करने के लिए अतिरिक्त संचालन शुरू किया जाता है, उन्हें अपशिष्ट उत्पादों की छोटी मात्रा में केंद्रित किया जाता है। ऑक्साइड ईंधन के टुकड़े 450-470 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीडेटिव उपचार के अधीन होते हैं। जब यूओ 2 -यू 3 ओ 8 के संक्रमण के कारण ईंधन जाली की संरचना को पुनर्व्यवस्थित किया जाता है, तो गैसीय विखंडन उत्पाद जारी होते हैं - ट्रिटियम , आयोडीन, महान गैसें। गैसीय उत्पादों की रिहाई के साथ-साथ यूरेनियम डाइऑक्साइड के नाइट्रस ऑक्साइड में संक्रमण के दौरान ईंधन सामग्री का ढीला होना, नाइट्रिक एसिड में सामग्री के बाद के विघटन को तेज करता है।

परमाणु ईंधन को एक समाधान में परिवर्तित करने की विधि का चुनाव ईंधन के रासायनिक रूप, ईंधन की प्रारंभिक तैयारी की विधि और एक निश्चित प्रदर्शन सुनिश्चित करने की आवश्यकता पर निर्भर करता है। धातु यूरेनियम 8-11M HNO 3 में और यूरेनियम डाइऑक्साइड - 6-8M HNO 3 में 80-100 o C के तापमान पर घुल जाता है।

विघटन पर ईंधन संरचना का विनाश सभी रेडियोधर्मी विखंडन उत्पादों की रिहाई की ओर जाता है। इस मामले में, गैसीय विखंडन उत्पाद निकास गैस निर्वहन प्रणाली में प्रवेश करते हैं। अपशिष्ट गैसों को वायुमंडल में छोड़े जाने से पहले साफ किया जाता है।

लक्ष्य उत्पादों का अलगाव और शुद्धिकरण

यूरेनियम और प्लूटोनियम, पहले निष्कर्षण चक्र के बाद अलग हो गए, विखंडन उत्पादों, नेप्च्यूनियम और एक दूसरे से एनएफसी के विनिर्देशों को पूरा करने वाले स्तर तक आगे शुद्धिकरण के अधीन हैं और फिर एक वस्तु रूप में परिवर्तित हो गए हैं।

सर्वोत्तम परिणामनिष्कर्षण और आयन एक्सचेंज जैसे विभिन्न तरीकों के संयोजन से यूरेनियम की और शुद्धि प्राप्त की जाती है। हालांकि, एक औद्योगिक पैमाने पर, एक ही विलायक - ट्राइब्यूटाइल फॉस्फेट के साथ निष्कर्षण चक्रों की पुनरावृत्ति का उपयोग करना अधिक किफायती और तकनीकी रूप से आसान है।

निष्कर्षण चक्रों की संख्या और यूरेनियम शुद्धिकरण की गहराई पुनर्प्रसंस्करण के लिए आपूर्ति किए गए परमाणु ईंधन के प्रकार और बर्नअप और नेप्च्यूनियम को अलग करने के कार्य द्वारा निर्धारित की जाती है। यूरेनियम में अशुद्धता α- उत्सर्जकों की सामग्री के विनिर्देशों को पूरा करने के लिए, नेप्च्यूनियम से कुल शुद्धिकरण कारक ≥500 होना चाहिए। सोखने की शुद्धि के बाद यूरेनियम को एक जलीय घोल में फिर से निकाला जाता है, जिसका विश्लेषण शुद्धता, यूरेनियम सामग्री और 235U के संदर्भ में संवर्धन की डिग्री के लिए किया जाता है।

यूरेनियम शोधन का अंतिम चरण इसे यूरेनियम ऑक्साइड में परिवर्तित करने के लिए अभिप्रेत है - या तो यूरेनिल पेरोक्साइड, यूरेनिल ऑक्सालेट, अमोनियम यूरेनिल कार्बोनेट या अमोनियम यूरेनेट के रूप में वर्षा द्वारा उनके बाद के कैल्सीनेशन के साथ, या यूरेनिल नाइट्रेट हेक्साहाइड्रेट के प्रत्यक्ष थर्मल अपघटन द्वारा।

यूरेनियम के मुख्य द्रव्यमान से अलग होने के बाद प्लूटोनियम को विखंडन उत्पादों, यूरेनियम और अन्य एक्टिनाइड्स से γ- और β-गतिविधि के संदर्भ में अपनी स्वयं की पृष्ठभूमि में शुद्ध किया जाता है। अंतिम उत्पाद के रूप में, पौधे प्लूटोनियम डाइऑक्साइड प्राप्त करने का प्रयास करते हैं, और बाद में, रासायनिक प्रसंस्करण के संयोजन में, ईंधन की छड़ें बनाने के लिए, जिससे प्लूटोनियम के महंगे परिवहन से बचना संभव हो जाता है, जिसके लिए विशेष सावधानी बरतने की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से प्लूटोनियम नाइट्रेट समाधानों का परिवहन करते समय। प्लूटोनियम की शुद्धि और एकाग्रता की तकनीकी प्रक्रिया के सभी चरणों में परमाणु सुरक्षा प्रणालियों की विशेष विश्वसनीयता के साथ-साथ कर्मियों की सुरक्षा और संदूषण की रोकथाम की आवश्यकता होती है। पर्यावरणप्लूटोनियम की विषाक्तता और α-विकिरण के उच्च स्तर के कारण। उपकरण विकसित करते समय, उन सभी कारकों को ध्यान में रखा जाता है जो महत्वपूर्णता की घटना का कारण बन सकते हैं: विखंडनीय सामग्री का द्रव्यमान, एकरूपता, ज्यामिति, न्यूट्रॉन का प्रतिबिंब, मॉडरेशन और न्यूट्रॉन का अवशोषण, साथ ही इस प्रक्रिया में विखंडनीय सामग्री की एकाग्रता, आदि। प्लूटोनियम नाइट्रेट के एक जलीय घोल का न्यूनतम महत्वपूर्ण द्रव्यमान 510 ग्राम है (यदि जल परावर्तक है)। प्लूटोनियम शाखा में संचालन करने में परमाणु सुरक्षा उपकरणों की विशेष ज्यामिति (उनके व्यास और मात्रा) और समाधान में प्लूटोनियम की एकाग्रता को सीमित करके सुनिश्चित की जाती है, जिसे निरंतर प्रक्रिया में कुछ बिंदुओं पर लगातार निगरानी की जाती है।

प्लूटोनियम की अंतिम शुद्धि और सांद्रता की तकनीक निष्कर्षण या आयन एक्सचेंज के क्रमिक चक्रों और प्लूटोनियम अवक्षेपण के एक अतिरिक्त शोधन संचालन पर आधारित है, जिसके बाद इसका थर्मल रूपांतरण डाइऑक्साइड में होता है।

प्लूटोनियम डाइऑक्साइड कंडीशनिंग प्लांट में प्रवेश करता है, जहां इसे कैलक्लाइंड, क्रश, स्क्रीन, बैच और पैक किया जाता है।

मिश्रित यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन के निर्माण के लिए, यूरेनियम और प्लूटोनियम के रासायनिक संयोग की विधि समीचीन है, जिससे ईंधन की पूर्ण एकरूपता प्राप्त करना संभव हो जाता है। इस तरह की प्रक्रिया में खर्च किए गए ईंधन पुनर्संसाधन के दौरान यूरेनियम और प्लूटोनियम को अलग करने की आवश्यकता नहीं होती है। इस मामले में, विस्थापन वापस निष्कर्षण द्वारा यूरेनियम और प्लूटोनियम के आंशिक पृथक्करण द्वारा मिश्रित समाधान प्राप्त किए जाते हैं। इस तरह, 3% की PuO2 सामग्री के साथ हल्के पानी के थर्मल रिएक्टरों के लिए (U, Pu)O2 प्राप्त करना संभव है, साथ ही 20% की PuO2 सामग्री वाले फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों के लिए भी।

खर्च किए गए ईंधन पुनर्जनन की समीचीनता के बारे में चर्चा न केवल वैज्ञानिक, तकनीकी और आर्थिक है, बल्कि प्रकृति में राजनीतिक भी है, क्योंकि पुनर्जनन संयंत्रों के निर्माण की तैनाती से प्रसार के लिए संभावित खतरा पैदा हो गया है। परमाणु हथियार. केंद्रीय समस्या उत्पादन की पूर्ण सुरक्षा सुनिश्चित करना है, अर्थात। प्लूटोनियम और पर्यावरण सुरक्षा के नियंत्रित उपयोग के लिए गारंटी प्रदान करना। इसलिए, वे अब बना रहे हैं कुशल प्रणालीपरमाणु ईंधन के रासायनिक प्रसंस्करण की तकनीकी प्रक्रिया का नियंत्रण, प्रक्रिया के किसी भी चरण में विखंडनीय सामग्री की मात्रा निर्धारित करने की क्षमता प्रदान करना। तथाकथित वैकल्पिक तकनीकी प्रक्रियाओं के प्रस्ताव, जैसे CIVEX प्रक्रिया, जिसमें प्रक्रिया के किसी भी चरण में यूरेनियम और विखंडन उत्पादों से प्लूटोनियम पूरी तरह से अलग नहीं होता है, का उपयोग परमाणु हथियारों के अप्रसार को सुनिश्चित करने के लिए भी किया जाता है, जो बहुत जटिल है विस्फोटक उपकरणों में इसके उपयोग की संभावना।

Civex - प्लूटोनियम को अलग किए बिना परमाणु ईंधन का पुनरुत्पादन।

खर्च किए गए परमाणु ईंधन प्रसंस्करण, गैर-जलीय की पर्यावरण मित्रता में सुधार करने के लिए तकनीकी प्रक्रियाएं, जो संसाधित प्रणाली के घटकों की अस्थिरता में अंतर पर आधारित हैं। गैर-जलीय प्रक्रियाओं के फायदे उनकी कॉम्पैक्टनेस, मजबूत तनुकरण की अनुपस्थिति और बड़ी मात्रा में तरल रेडियोधर्मी कचरे का निर्माण, और विकिरण अपघटन प्रक्रियाओं का कम प्रभाव है। परिणामी अपशिष्ट ठोस चरण में होता है और बहुत कम मात्रा में होता है।

वर्तमान में, परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संगठन के एक प्रकार पर काम किया जा रहा है, जिसमें संयंत्र में समान इकाइयाँ नहीं बनाई जाती हैं (उदाहरण के लिए, थर्मल न्यूट्रॉन पर एक ही प्रकार की तीन इकाइयाँ), लेकिन विभिन्न प्रकार (उदाहरण के लिए, दो थर्मल और एक फास्ट रिएक्टर)। सबसे पहले, 235U में समृद्ध ईंधन को एक थर्मल रिएक्टर (प्लूटोनियम के निर्माण के साथ) में जलाया जाता है, फिर OTN ईंधन को एक तेज़ रिएक्टर में स्थानांतरित किया जाता है, जिसमें परिणामी प्लूटोनियम के कारण 238U को संसाधित किया जाता है। उपयोग के चक्र के अंत के बाद, एसएनएफ को रेडियोकेमिकल संयंत्र में खिलाया जाता है, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्र के क्षेत्र में स्थित है। संयंत्र ईंधन के पूर्ण पुनर्संसाधन में नहीं लगा है - यह खर्च किए गए परमाणु ईंधन से यूरेनियम और प्लूटोनियम को अलग करने तक सीमित है (इन तत्वों के हेक्साफ्लोराइड फ्लोराइड्स के आसवन द्वारा)। अलग किए गए यूरेनियम और प्लूटोनियम का उपयोग नए मिश्रित ईंधन के निर्माण के लिए किया जाता है, और शेष एसएनएफ या तो उपयोगी रेडियोन्यूक्लाइड्स को अलग करने या निपटान के लिए एक संयंत्र में जाता है।

विकिरणित परमाणु ईंधन का भंडारण एक जटिल प्रक्रिया है जिसके लिए सुरक्षा उपायों में वृद्धि की आवश्यकता होती है। Zheleznogorsk (क्रास्नोयार्स्क टेरिटरी) में माइनिंग एंड केमिकल कॉम्बिनेशन वाटर-कूल्ड और ड्राई SNF स्टोरेज सुविधाओं को संचालित करता है। संयंत्र खर्च किए गए ईंधन के पुनर्संसाधन के लिए प्रौद्योगिकियां विकसित कर रहा है, जो रोसाटॉम को परमाणु ईंधन चक्र को बंद करने की दिशा में आगे बढ़ने में मदद करेगा।

अपशिष्ट या मूल्यवान कच्चा माल?

खर्च किए गए परमाणु ईंधन का भाग्य अलग-अलग तरीकों से विकसित हो सकता है। अधिकांश देशों में, परमाणु ईंधन जिसने परमाणु ऊर्जा संयंत्र के रिएक्टर में अपना नियत समय पूरा कर लिया है, उसे रेडियोधर्मी कचरा माना जाता है और उसे कब्रगाहों में भेज दिया जाता है या विदेशों में निर्यात कर दिया जाता है। इस दृष्टिकोण के समर्थकों (उनमें से, उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा, फिनलैंड) का मत है कि ग्रह के पास खर्च किए गए परमाणु ईंधन पुनर्संसाधन की महंगी, जटिल और संभावित खतरनाक प्रक्रिया में महारत हासिल करने के लिए यूरेनियम अयस्क का पर्याप्त भंडार है। रूस और बहुत कुछ परमाणु शक्तियां(फ्रांस, इंग्लैंड, भारत सहित) विकिरणित ईंधन के पुनर्संसाधन के लिए प्रौद्योगिकियां विकसित कर रहे हैं और भविष्य में ईंधन चक्र को पूरी तरह से बंद करने का प्रयास कर रहे हैं।

बंद चक्र मानता है कि यूरेनियम अयस्क से प्राप्त ईंधन और रिएक्टर में खर्च बार-बार संसाधित किया जाएगा और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उपयोग किया जाएगा। नतीजतन, परमाणु ऊर्जा वास्तव में एक नवीकरणीय संसाधन में बदल जाएगी, रेडियोधर्मी कचरे की मात्रा कम हो जाएगी, और मानवता को हजारों वर्षों तक अपेक्षाकृत सस्ती ऊर्जा प्रदान की जाएगी।

एसएनएफ प्रसंस्करण के आकर्षण को एक अभियान के दौरान परमाणु ईंधन के कम बर्नअप द्वारा समझाया गया है: सबसे आम दबाव वाले जल रिएक्टरों (वीवीईआर) में यह 3-5% से अधिक नहीं होता है, अप्रचलित हाई-पावर चैनल रिएक्टरों (आरबीएमके) में - केवल 2 %, और केवल तेज़ न्यूट्रॉन (FN) पर रिएक्टरों में 20% तक पहुँच सकते हैं, लेकिन अभी तक दुनिया में केवल दो ऐसे वाणिज्यिक पैमाने के रिएक्टर हैं (दोनों रूस में, बेलोयार्स्क एनपीपी में)। इस प्रकार, एसएनएफ यूरेनियम और प्लूटोनियम समस्थानिकों सहित मूल्यवान घटकों का एक स्रोत है।

एसएनएफ पथ: रिएक्टर से भंडारण स्थल तक

स्मरण करो कि परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को परमाणु ईंधन की आपूर्ति ईंधन असेंबलियों (एफए) के रूप में की जाती है, जिसमें यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड की गोलियों से भरी सीलबंद छड़ें (ईंधन तत्व - ईंधन छड़ें) होती हैं।

वीवीईआर के लिए ईंधन असेंबली में हेक्सागोनल फ्रेम पर घुड़सवार 312 ईंधन छड़ें होती हैं (एनसीसीपी पीजेएससी द्वारा फोटो)

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से खर्च किए गए परमाणु ईंधन (एसएनएफ) को विशेष रखरखाव की आवश्यकता होती है। जबकि रिएक्टर में, ईंधन की छड़ें बड़ी मात्रा में विखंडन उत्पादों को जमा करती हैं, और कोर से हटाए जाने के वर्षों बाद भी, वे गर्मी का उत्सर्जन करती हैं: हवा में, छड़ें कई सौ डिग्री तक गर्म होती हैं। इसलिए, ईंधन अभियान के अंत में, विकिरणित असेंबली को साइट पर खर्च किए गए ईंधन पूल में रखा जाता है। पानी अतिरिक्त गर्मी को दूर करता है और परमाणु ऊर्जा संयंत्र कर्मियों को विकिरण के बढ़े हुए स्तर से बचाता है।

तीन से पांच साल बाद, ईंधन असेंबलियां अभी भी गर्मी का उत्सर्जन करती हैं, लेकिन शीतलन की अस्थायी कमी अब खतरनाक नहीं है। परमाणु इंजीनियर इसका उपयोग एसएनएफ को बिजली संयंत्र से विशेष भंडारण सुविधाओं तक ले जाने के लिए करते हैं। रूस में, खर्च किया हुआ ईंधन मायाक को भेजा जाता है चेल्याबिंस्क क्षेत्र) और खनन और रासायनिक संयोजन (क्रास्नोयार्स्क क्षेत्र) के आइसोटोप रासायनिक संयंत्र। MCC VVER-1000 और RBMK-1000 रिएक्टरों के लिए ईंधन भंडारण में माहिर है। उद्यम 1985 में निर्मित "वेट" (वाटर-कूल्ड) स्टोरेज सुविधा का संचालन करता है, और 2011-2015 में चरणों में लॉन्च किया गया एक ड्राई है।

एमसीसी आइसोटोप केमिकल प्लांट के निदेशक इगोर सीलेव कहते हैं, "वीवीईआर एसएनएफ को रेल द्वारा परिवहन करने के लिए, ईंधन असेंबलियों को आईएईए मानकों के अनुसार प्रमाणित टीयूके (परिवहन पैकेजिंग किट) में रखा जाता है।" - प्रत्येक TUK में 12 विधानसभाएँ होती हैं। ऐसा स्टेनलेस स्टील कंटेनर कर्मियों और जनता के लिए पूर्ण विकिरण सुरक्षा प्रदान करता है। गंभीर रेल दुर्घटना की स्थिति में भी पैकेजिंग की सत्यनिष्ठा से समझौता नहीं किया जाएगा। खर्च किए गए परमाणु ईंधन वाली ट्रेन के साथ हमारे संयंत्र का एक कर्मचारी और सशस्त्र गार्ड हैं।

रास्ते में, SNF के पास 50-80 ° C तक गर्म होने का समय होता है, इसलिए संयंत्र में आने वाली TUK को शीतलन इकाई में भेजा जाता है, जहाँ 1 सेमी / मिनट की गति से पाइपलाइनों के माध्यम से इसे पानी की आपूर्ति की जाती है - यह ईंधन के तापमान में तेजी से बदलाव करना असंभव है। 3-5 घंटे के बाद कंटेनर को 30°C तक ठंडा किया जाता है। पानी निकाला जाता है, और TUK को पुनः लोड करने के लिए 8 मीटर गहरे पूल में स्थानांतरित किया जाता है। कंटेनर का ढक्कन सीधे पानी के नीचे खोला जाता है. और पानी के नीचे, प्रत्येक फ्यूल असेंबली को 20-सीट स्टोरेज केस में स्थानांतरित किया जाता है। बेशक, माइनिंग एंड केमिकल कंबाइन में कोई गोताखोर नहीं हैं, सभी ऑपरेशन एक विशेष क्रेन की मदद से किए जाते हैं। वही क्रेन केस को असेंबली के साथ स्टोरेज कम्पार्टमेंट में ले जाती है।

जारी टीयूके को परिशोधन के लिए भेजा जाता है, जिसके बाद इसे बिना किसी अतिरिक्त सावधानी के रेल द्वारा ले जाया जा सकता है। एमसीसी प्रति वर्ष परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए 20 से अधिक उड़ानें करता है, प्रत्येक सोपानक में कई कंटेनर।

"गीला" भंडारण

"गीले" तिजोरी को एक विशाल स्कूल जिम के लिए गलत किया जा सकता है अगर यह फर्श पर धातु की चादरों के लिए नहीं होता। यदि आप बारीकी से देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि पीले रंग की विभाजित धारियाँ संकरी हैच हैं। जब आपको कवर को एक विशेष डिब्बे में रखने की आवश्यकता होती है, तो क्रेन इन गलियों के साथ चलती है जैसे कि गाइड के साथ, पानी के नीचे लोड को घुमाते हुए।
विधानसभाओं के ऊपर, विकिरण के लिए एक विश्वसनीय अवरोध विखनिजीकृत पानी की दो मीटर की परत है। गोदाम में रेडिएशन की स्थिति सामान्य है। मेहमान मैनहोल कवर पर भी चल सकते हैं और उन्हें देख सकते हैं।

भंडारण सुविधा को डिजाइन के साथ और डिजाइन के आधार पर दुर्घटनाओं को ध्यान में रखकर डिजाइन किया गया है, यानी यह अविश्वसनीय भूकंप और अन्य अवास्तविक घटनाओं के लिए प्रतिरोधी है। सुरक्षा के लिए स्टोरेज पूल को 20 कम्पार्टमेंट में बांटा गया है। एक काल्पनिक रिसाव की स्थिति में, इन ठोस मॉड्यूलों में से प्रत्येक को दूसरों से अलग किया जा सकता है और असेंबली को एक क्षतिग्रस्त कम्पार्टमेंट में स्थानांतरित किया जा सकता है। विश्वसनीय गर्मी हटाने के लिए जल स्तर को बनाए रखने के लिए सोचा गया निष्क्रिय साधन।

2011 में, फुकुशिमा की घटनाओं से पहले ही, तिजोरी का विस्तार किया गया था और सुरक्षा उपायों को कड़ा कर दिया गया था। 2015 में पुनर्निर्माण के परिणामस्वरूप, 2045 तक संचालन की अनुमति प्राप्त हुई थी। आज, "गीली" भंडारण सुविधा VVER-1000 प्रकार के रूसी और विदेशी उत्पादन की ईंधन असेंबलियों को स्वीकार करती है। पूल 15 हजार से अधिक ईंधन असेंबलियों को रखने की अनुमति देते हैं। तैनात एसएनएफ के बारे में सभी जानकारी एक इलेक्ट्रॉनिक डेटाबेस में दर्ज की जाती है।

सूखा भंडारण

"हमारा लक्ष्य है कि जल-ठंडा भंडारण सूखे भंडारण या प्रसंस्करण से पहले केवल एक मध्यवर्ती कदम है। इस अर्थ में, MCC और रोसाटॉम की रणनीति विकास के वैश्विक वेक्टर से मेल खाती है, - इगोर सीलेव बताते हैं। - 2011 में, हमने RBMK-1000 SNF ड्राई स्टोरेज सुविधा का पहला चरण चालू किया, और दिसंबर 2015 में, हमने पूरे परिसर का निर्माण पूरा कर लिया। उसी 2015 में, MCC में पुनर्संसाधित SNF से MOX ईंधन का उत्पादन शुरू किया गया था। दिसंबर 2016 में, VVER-1000 ईंधन को "गीले" भंडारण से सूखे में ईंधन भरने का पहला प्रदर्शन किया गया था।

स्टोरेज हॉल में कंक्रीट मॉड्यूल रखे गए हैं, और उनमें नाइट्रोजन-हीलियम मिश्रण से भरे खर्च किए गए परमाणु ईंधन के साथ सीलबंद कनस्तर हैं। असेंबली को बाहरी हवा से ठंडा करता है, जो नलिकाओं के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण द्वारा बहती है। इसके लिए जबरन वेंटिलेशन की आवश्यकता नहीं होती है: चैनलों की एक निश्चित व्यवस्था के कारण हवा चलती है, और संवहन ताप हस्तांतरण के कारण गर्मी दूर हो जाती है। सिद्धांत वही है जो फायरप्लेस में ड्राफ्ट का है।

एसएनएफ का शुष्क भंडारण अधिक सुरक्षित और सस्ता है। "गीले" भंडारण के विपरीत, जल आपूर्ति और जल उपचार के लिए कोई लागत नहीं है, और जल संचलन को व्यवस्थित करने की कोई आवश्यकता नहीं है। बिजली की विफलता की स्थिति में वस्तु को नुकसान नहीं होगा, और ईंधन की वास्तविक लोडिंग को छोड़कर कर्मियों से कोई कार्रवाई करने की आवश्यकता नहीं है। इस लिहाज से ड्राई टेक्नोलॉजी का निर्माण एक बहुत बड़ा कदम है। हालाँकि, वाटर-कूल्ड स्टोरेज को पूरी तरह से छोड़ना असंभव है। बढ़ी हुई गर्मी के कारण, VVER-1000 असेंबली पहले 10-15 वर्षों के लिए पानी में होनी चाहिए। उसके बाद ही उन्हें सूखे कमरे में ले जाया जा सकता है या प्रसंस्करण के लिए भेजा जा सकता है।
इगोर सीलेव कहते हैं, "ड्राई स्टोरेज सुविधा के आयोजन का सिद्धांत बहुत सरल है," हालांकि, किसी ने भी इसे पहले प्रस्तावित नहीं किया है। अब प्रौद्योगिकी का पेटेंट रूसी वैज्ञानिकों के एक समूह का है। और अंतरराष्ट्रीय बाजार में रोसाटॉम के विस्तार के लिए यह एक उपयुक्त विषय है, क्योंकि कई देश ड्राई स्टोरेज तकनीक में रुचि रखते हैं। जापानी, फ्रांसीसी और अमेरिकी पहले ही हमारे पास आ चुके हैं। उन परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से खर्च किए गए परमाणु ईंधन को एमसीसी में लाने के लिए बातचीत चल रही है जो रूसी परमाणु वैज्ञानिक विदेशों में बना रहे हैं।

आरबीएमके रिएक्टर वाले संयंत्रों के लिए सूखे भंडारण का शुभारंभ विशेष रूप से महत्वपूर्ण था। इसके निर्माण से पहले, साइट पर भंडारण सुविधाओं के अतिप्रवाह के कारण लेनिनग्राद, कुर्स्क और स्मोलेंस्क परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की क्षमताओं को रोकने का जोखिम था। MCC ड्राई स्टोरेज सुविधा की वर्तमान क्षमता सभी रूसी स्टेशनों से खर्च की गई RBMK असेंबली को समायोजित करने के लिए पर्याप्त है। कम गर्मी रिलीज के कारण, उन्हें "गीले" को दरकिनार करते हुए तुरंत सूखे भंडारण में भेज दिया जाता है। एसएनएफ यहां 100 साल तक रह सकता है। शायद इस समय के दौरान इसके प्रसंस्करण के लिए आर्थिक रूप से आकर्षक प्रौद्योगिकियां बनाई जाएंगी।

एसएनएफ प्रसंस्करण

यह योजना बनाई गई है कि Zheleznogorsk में बनाए जा रहे खर्च किए गए परमाणु ईंधन के पुनर्संसाधन के लिए प्रायोगिक प्रदर्शन केंद्र (ODC) को 2020 तक चालू कर दिया जाएगा। एमओएक्स ईंधन (मिश्रित ऑक्साइड यूरेनियम-प्लूटोनियम) के उत्पादन के लिए पहला स्टार्ट-अप कॉम्प्लेक्स प्रति वर्ष केवल 10 विधानसभाओं का उत्पादन करता है, क्योंकि प्रौद्योगिकियां अभी भी विकसित और बेहतर हो रही हैं। भविष्य में प्लांट की क्षमता में काफी इजाफा होगा। आज, आइसोटोप केमिकल प्लांट की दोनों भंडारण सुविधाओं से पुनर्संसाधन के लिए असेंबली भेजी जा सकती है, लेकिन यह स्पष्ट है कि, आर्थिक दृष्टिकोण से, "गीले" भंडारण सुविधा में जमा एसएनएफ के प्रसंस्करण से शुरू करना अधिक लाभदायक है। . यह योजना बनाई गई है कि भविष्य में, VVER-1000 असेंबलियों के अलावा, उद्यम फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों, उच्च समृद्ध यूरेनियम (HEU) ईंधन असेंबलियों और विदेशी-डिज़ाइन किए गए ईंधन असेंबलियों की ईंधन असेंबलियों को संसाधित करने में सक्षम होगा। उत्पादन सुविधा यूरेनियम ऑक्साइड पाउडर, यूरेनियम, प्लूटोनियम, एक्टिनाइड ऑक्साइड और ठोस विखंडन उत्पादों का मिश्रण तैयार करेगी।

ODC को दुनिया में सबसे आधुनिक 3+ पीढ़ी के रेडियोकेमिकल संयंत्र के रूप में तैनात किया गया है (फ्रांसीसी कंपनी अरेवा के कारखानों में 2+ पीढ़ी है)। मुख्य विशेषताखनन और रासायनिक संयोजन में शुरू की गई प्रौद्योगिकियां - खर्च किए गए परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण के दौरान तरल की अनुपस्थिति और ठोस रेडियोधर्मी कचरे की एक छोटी मात्रा।

बेलोयार्स्क एनपीपी में बीएन-प्रकार के रिएक्टरों को एमओएक्स ईंधन की आपूर्ति की जाती है। रोसाटॉम रीमिक्स ईंधन के निर्माण पर भी काम कर रहा है, जिसका उपयोग 2030 के बाद वीवीईआर-प्रकार के रिएक्टरों में किया जा सकता है। MOX ईंधन के विपरीत, जहां प्लूटोनियम को घटिया यूरेनियम के साथ मिलाया जाता है, REMIX ईंधन को प्लूटोनियम और समृद्ध यूरेनियम के मिश्रण से बनाने की योजना है।

बशर्ते कि देश में विभिन्न प्रकार के मिश्रित-ईंधन रिएक्टरों के साथ पर्याप्त संख्या में परमाणु ऊर्जा संयंत्र हों, रोसाटॉम परमाणु ईंधन चक्र को बंद करने के करीब पहुंच सकेगा।

माइनिंग एंड केमिकल कंबाइन, फेडरल स्टेट एकात्मक उद्यम, संघीय परमाणु संगठन (FGUP FYAO MCC), राज्य परमाणु ऊर्जा निगम Rosatom, ZSZhTs डिवीजन का एक उद्यम। ZATO Zheleznogorsk में स्थित है क्रास्नोयार्स्क क्षेत्र. फेडरल स्टेट यूनिटरी एंटरप्राइज FYAO माइनिंग एंड केमिकल कंबाइन नई पीढ़ी की नवीन तकनीकों के आधार पर बंद परमाणु ईंधन चक्र (CNFC) के लिए एक तकनीकी परिसर बनाने के लिए रोसाटॉम का प्रमुख उद्यम है।

वर्तमान में, खर्च किए गए परमाणु ईंधन का प्रबंधन एक सीमित चरण है, अर्थात यह परमाणु ऊर्जा के विकास की संभावनाओं को निर्धारित करता है। परमाणु ऊर्जा वाले सभी देशों (शायद, फ्रांस को छोड़कर) ने खर्च किए गए परमाणु ईंधन की भारी मात्रा में जमा किया है, और इस समस्या की अनसुलझी प्रकृति परमाणु परियोजनाओं के विकास के लिए आगे की योजनाओं के कार्यान्वयन पर संदेह करती है।

रूसी विशेषता संचित ईंधन की विस्तृत श्रृंखला है, जो हमारे देश में परमाणु ऊर्जा के विकास के इतिहास से जुड़ी है। इसलिए, एसएनएफ समस्या को हल करने के लिए, कई अनूठी तकनीकों को विकसित करना और बुनियादी सुविधाओं का एक परिसर बनाना आवश्यक है।

रूस में एसएनएफ हैंडलिंग की मौजूदा प्रणाली में एसएनएफ का भंडारण, परिवहन और प्रसंस्करण शामिल है। भंडारण परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और अनुसंधान रिएक्टरों के लिए निकट-रिएक्टर और ऑन-साइट भंडारण सुविधाओं में किया जाता है, राज्य निगम रोसाटॉम के दो संयंत्रों में पूल-प्रकार की भंडारण सुविधाओं में - FSUE MCC और FSUE PA मयक - 8600 टन की क्षमता के साथ और 2500 टन, क्रमशः, साथ ही परमाणु आइसब्रेकर बेड़े (परिवहन रिएक्टरों के एसएनएफ) और तटवर्ती तकनीकी आधारों के तकनीकी सेवा जहाजों पर।

आज, 22,000 टन एसएनएफ रोसाटॉम स्टेट कॉरपोरेशन की सुविधाओं में जमा हो गया है। लगभग 650 टन खर्च किए गए ईंधन को सालाना रूसी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के रिएक्टरों से उतार दिया जाता है, और इस मात्रा का 15% से अधिक पुनर्संसाधन नहीं किया जाता है।

संचित और नव निर्मित एसएनएफ की समस्या को हल करने के लिए, रोसाटॉम स्टेट कॉरपोरेशन एक खर्चीला ईंधन प्रबंधन प्रणाली बना रहा है जिसमें विनियामक, वित्तीय, आर्थिक और बुनियादी ढांचे के घटक शामिल हैं। प्रौद्योगिकी प्रणालीएसएनएफ प्रबंधन विभिन्न प्रकार 2030 तक की अवधि के लिए चित्र 1 में प्रस्तुत किया गया है।

वर्तमान में, एसएनएफ और आरडब्ल्यू प्रबंधन और परमाणु सुविधाओं के डीकमीशनिंग के क्षेत्र में संचित समस्याओं को हल करने के लिए मुख्य वित्तीय तंत्र संघीय लक्ष्य कार्यक्रम "2008 के लिए परमाणु और विकिरण सुरक्षा सुनिश्चित करना और 2015 तक की अवधि के लिए" (एफटीपी एनआरएस) है। . 2015 से, कानूनी संस्थाओं से एसएनएफ प्रबंधन कोष में बचत की कटौती शुरू हो जाएगी, जो खर्च किए गए ईंधन (मुख्य रूप से रोसेनगोएटॉम कंसर्न ओजेएससी) के मालिक हैं।

प्रमुख एसएनएफ परियोजनाओं में से, जिसका कार्यान्वयन एफटीपी एनआरएस द्वारा प्रदान किया गया है, निम्नलिखित पर ध्यान दिया जाना चाहिए:

• RBMK-1000 और VVER-1000 खर्च किए गए परमाणु ईंधन के लिए "शुष्क" भंडारण सुविधा का निर्माण;
• खनन और रासायनिक संयोजन में परिचालन "गीली" भंडारण सुविधा का पुनर्निर्माण;
• खर्च किए गए परमाणु ईंधन की संचित मात्रा को एनपीपी से हटाने की तैयारी और प्रावधान;
• एएमबी रिएक्टरों से एसएनएफ के संचालन के लिए कार्यों का एक सेट (मायाक प्रोडक्शन एसोसिएशन में एसएफए का भंडारण और एसएनएफ का प्रसंस्करण);
• औद्योगिक रिएक्टरों के संचालन से संचित अत्यधिक समृद्ध डीएवी-90 ब्लॉकों को हटाना और संसाधित करना;
• अभिनव प्रौद्योगिकियों के आधार पर एसएनएफ पुनर्संसाधन के लिए प्रायोगिक प्रदर्शन केंद्र का निर्माण;
• एफएसयूई पीए को पुनर्संसाधन के लिए हटाना मायाक ने अनुसंधान रिएक्टरों आदि से परमाणु ईंधन खर्च किया।

पीओ "मायाक" में रेडियोकेमिकल उत्पादन

आज, रूस में संचालित एकमात्र रेडियोकेमिकल उत्पादन सुविधा मायाक प्रोडक्शन एसोसिएशन का RT-1 परिसर है, जहाँ VVER-440, BN-600 रिएक्टरों, अनुसंधान और परिवहन सुविधाओं से खर्च किए गए ईंधन का पुन: प्रसंस्करण किया जाता है। तकनीकी योजना एक संशोधित PUREX प्रक्रिया है। वहीं, RT-1 दुनिया का एकमात्र रेडियोकेमिकल प्लांट है जो यूरेनियम और प्लूटोनियम के अलावा नेप्टुनियम भी उत्सर्जित करता है। इस प्रकार, रूस में आगे के निपटान के लिए विट्रीफाइड उच्च-स्तरीय कचरा वर्तमान में रेडियोन्यूक्लाइड्स प्राप्त नहीं करता है जो निपटान किए गए कचरे की दीर्घकालिक रेडियोटॉक्सिसिटी में सबसे बड़ा कुल योगदान देता है। इसके अलावा, RT-1 आइसोटोप उत्पादों के उत्पादन के लिए न्यूक्लाइड्स के पृथक्करण के लिए दुनिया की एकमात्र उच्च-स्तरीय अपशिष्ट अंशांकन इकाई का संचालन करता है। एफटीपी एनआरएस पर्यावरण सुरक्षा सुनिश्चित करने के उपायों के कार्यान्वयन के लिए प्रदान करता है, एफएसयूई पीए मायाक द्वारा तरल रेडियोधर्मी अपशिष्ट निर्वहन की क्रमिक कमी और समाप्ति। इन गतिविधियों में निम्नलिखित शामिल हैं:

• जल निकायों के टेचा कैस्केड की समस्याओं के लिए सामरिक समाधान का विकास;
• जलाशयों V-9 (करचाय) और V-17 (पुराना दलदल) का संरक्षण;
• बाएं किनारे की नहर में उपचारित पानी के निर्वहन के साथ संयुक्त सीवरेज की एक प्रणाली का निर्माण;
• विशेष सीवेज जल, मध्यम और निम्न स्तर के रेडियोधर्मी कचरे के शुद्धिकरण के लिए प्रतिष्ठानों का निर्माण;
• सीमेंटिंग तरल और विषम ILW के लिए एक परिसर का निर्माण;
• SRW प्रसंस्करण परिसर का निर्माण और ठोस ILW और LLW के लिए सतही भंडारण सुविधा का निर्माण;
• एक नई विट्रीफिकेशन भट्टी का निर्माण और विट्रीफाइड एचएलडब्ल्यू के लिए भंडारण सुविधा का विस्तार;
• रेडियोइकोलॉजिकल मॉनिटरिंग की एक आधुनिक प्रणाली का निर्माण।

पीए मयक एसएनएफ रीप्रोसेसिंग फ्लोशीट्स के आधुनिकीकरण पर काम कर रहे हैं ताकि प्रक्रिया अपशिष्ट की मात्रा को कम किया जा सके, साथ ही वर्तमान में गैर-पुन: प्रसंस्करण योग्य ईंधन सहित सभी प्रकार के खर्च किए गए ईंधन को प्राप्त करने और पुन: संसाधित करने की संभावना सुनिश्चित की जा सके। मध्यम अवधि में, संचित SNF के सबसे "समस्याग्रस्त" प्रकारों को यहां पुनर्संसाधित किया जाना चाहिए - SMB, EGP (यदि कोई निर्णय लिया जाता है), DAW, दोषपूर्ण RBMK असेंबली, आदि।

एएमबी एसएनएफ पुनर्प्रसंस्करण के लिए तैयारी

परमाणु और विकिरण सुरक्षा के क्षेत्र में सबसे तीव्र समस्याओं में से एक एएमबी रिएक्टरों से एसएनएफ का संचालन है। बेलोयार्स्क एनपीपी में दो एएमबी रिएक्टरों को 1989 में बंद कर दिया गया था। एसएनएफ को रिएक्टरों से उतार दिया गया है और वर्तमान में बेलोयार्स्क एनपीपी के खर्च किए गए ईंधन पूल और मायाक प्रोडक्शन एसोसिएशन में "गीले" भंडारण सुविधा में संग्रहीत किया गया है।

एएमबी खर्च की गई ईंधन असेंबलियों की विशिष्ट विशेषताएं लगभग 40 प्रकार की ईंधन रचनाओं और बड़े समग्र आयामों की उपस्थिति हैं (खर्च की गई ईंधन असेंबलियों की लंबाई लगभग 13 मीटर है)। बेलोयार्स्क एनपीपी में उनके भंडारण के दौरान मुख्य समस्या कैसेट के आवरण ट्यूबों और खर्च किए गए ईंधन पूलों की परत का क्षरण है।

एफ़टीपी एनआरएस एएमबी से एसएनएफ के संचालन के लिए कार्यों का एक सेट प्रदान करता है, जो मयंक प्रोडक्शन एसोसिएशन में इसके प्रसंस्करण के लिए प्रदान करता है। वर्तमान में, एएमबी से एसएनएफ के रेडियोकेमिकल पुनर्संसाधन के लिए प्रौद्योगिकियां और तकनीकी नियम. 2011 में, एएमबी एसएनएफ के अनुरूप एएम ईंधन का पायलट पुनर्संसाधन किया गया था। एक काटने और दंड विभाग (सीआरपी) के लिए एक परियोजना विकसित की गई थी, इसके निर्माण पर पूंजीगत कार्य के लिए एक प्रतियोगिता आयोजित की गई थी (कार्य प्रलेखन का विकास, निर्माण कार्य और सीआरपी उपकरणों का उत्पादन)। उसी समय, एएमबी एसएनएफ के सुरक्षित भंडारण के लिए बेलोयार्स्क एनपीपी में उपाय किए गए: स्टेनलेस मामलों में कार्बन स्टील से बने K17u कैसेट की स्थापना, तैयारी तकनीकी साधनपरिचालन खोज और कूलिंग पूल के अस्तर में रिसाव को खत्म करने के लिए, वेंटिलेशन सिस्टम का पुनर्निर्माण, पूल से सटे परिसर को सील करने की तैयारी। 2015 तक, यह ORP में SFA कैसेट काटने के लिए तकनीकी समाधानों के विकास और परीक्षण को पूरा करने और SNF के रेडियोकेमिकल प्रसंस्करण के साथ-साथ मयक प्रोडक्शन एसोसिएशन में कटिंग और दंड विभाग के उपकरण स्थापना, कमीशनिंग और कमीशनिंग को पूरा करने की योजना है।

2016 के लिए एएमबी एसएनएफ कटिंग और रीप्रोसेसिंग की शुरुआत निर्धारित है। 2018 तक, मायाक भंडारण पूल में संग्रहीत एसएनएफ को संसाधित किया जाना चाहिए, 2020 में इस ईंधन से बेलोयार्स्क एनपीपी के पूल को पूरी तरह से खाली करने की योजना है, और 2023 में इसके प्रसंस्करण को पूरा करने के लिए।

ईजीपी एसएनएफ मुद्दे के अंतिम समाधान के लिए विकल्प

खर्च किए गए परमाणु ईंधन का एकमात्र प्रकार जिसके लिए वर्तमान अंतिम चरण में कोई निर्णय नहीं लिया गया है, ईजीपी रिएक्टरों (बिलिबिनो एनपीपी) से ईंधन है। एएमबी एसएनएफ की तरह, यह भी लंबी-लंबी है, ईंधन संरचना की संरचना एएमबी ईंधन संशोधनों में से एक की संरचना के करीब है, इसलिए इस प्रकार के एसएनएफ को ओआरपी के संचालन की शुरुआत के बाद मयंक में पुनर्संसाधित किया जा सकता है, कि 2016 के बाद है। हालांकि, बिलिबिनो एनपीपी की बहुत दूरता, संयंत्र स्थल से एसएनएफ के निष्कर्षण और हटाने के लिए बुनियादी ढांचे की कमी और पर्याप्त परिवहन बुनियादी सुविधाओंइसके स्थान के क्षेत्र में इस परियोजना के कार्यान्वयन के लिए अत्यधिक उच्च लागतें हैं। उसी समय, बिलिबिनो एनपीपी स्थान के क्षेत्र में पर्माफ्रॉस्ट आरडब्ल्यू और एसएनएफ के अंतिम अलगाव के लिए एक सुविधा के संगठन के लिए अनुकूल परिस्थितियां बनाता है, जैसे:

• एक प्राकृतिक थर्मल बैरियर का उपयोग;
• मुक्त अवस्था में आसपास के भूवैज्ञानिक वातावरण में पानी की अनुपस्थिति, जो रेडियोन्यूक्लाइड्स के भंडार से पर्यावरण में प्रवास को रोकता है;
• परमाफ्रॉस्ट में रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को धीमा करना, जो इंजीनियरिंग बाधाओं के सेवा जीवन को बढ़ाता है।

एफटीपी एनआरएस के ढांचे के भीतर, पुनर्संसाधन के लिए बिलिबिनो एनपीपी साइट से भुक्तशेष परमाणु ईंधन को हटाने के विकल्पों पर काम किया गया है:

• चर्सकी के बंदरगाह तक सड़क मार्ग से, फिर समुद्र के द्वारा मरमंस्क तक, फिर रेल द्वारा मायाक प्रोडक्शन एसोसिएशन तक;
• केपरवीम हवाई अड्डे के लिए सड़क मार्ग से, फिर हवाई मार्ग से येमेल्यानोवो हवाई अड्डे तक, फिर रेल द्वारा मयंक तक।

एक अन्य विकल्प में एक बोरहोल या एडिट प्रकार के भूमिगत इन्सुलेशन के लिए एक पायलट सुविधा के बिलिबिनो एनपीपी साइट के तत्काल आसपास के क्षेत्र में निर्माण शामिल है ("परमाणु प्रौद्योगिकियों और पर्यावरण की सुरक्षा", संख्या 2-2012, पीपी। 133-139)। . 2012 के दौरान ईजीपी द्वारा एसएनएफ प्रबंधन विकल्पों में से एक के पक्ष में व्यापक रूप से प्रमाणित विकल्प को अपनाया जाना है काम करने वाला समहू, जिसमें राज्य निगम "रोसाटोम", चुकोटका प्रशासन, परमाणु उद्योग के संगठन - एसएनएफ ईजीपी, रोस्तेखनादज़ोर (एसटीसी एनआरएस) के एक विशेषज्ञ संगठन को संभालने के लिए परिवहन और तकनीकी योजनाओं के विकासकर्ता शामिल हैं।

किरणित डीएवी इकाइयों का संचालन

वर्तमान में, साइबेरियाई रासायनिक और खनन और रासायनिक संयोजनों में अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम युक्त विकिरणित डीएवी -90 ब्लॉकों की एक बड़ी मात्रा जमा हो गई है। वे 1989 से रिएक्टर संयंत्रों के होल्डिंग पूल में संग्रहीत हैं। डीएवी-90 ब्लॉकों के गोले की स्थिति की वार्षिक परीक्षा संक्षारण दोषों की उपस्थिति दर्शाती है।

रोसाटॉम स्टेट कॉरपोरेशन ने प्रोसेसिंग के लिए डीएवी-90 ब्लॉक्स को मायाक प्रोडक्शन एसोसिएशन को निर्यात करने का फैसला किया है। सभी आधुनिक सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करने वाले परिवहन और पैकेजिंग कंटेनरों का एक बैच विकसित और निर्मित किया गया है, DAW ब्लॉकों के बैचों को पूरा करने के लिए आवश्यक उपकरणों के साथ SCC, MCC और मायाक प्रोडक्शन एसोसिएशन में लोडिंग और अनलोडिंग इकाइयों को तैयार करने और लैस करने का काम चल रहा है। प्रसंस्करण के लिए परिवहन के लिए। 2012 में, "गर्म" परीक्षणों सहित मायाक प्रोडक्शन एसोसिएशन को डीएवी -90 को हटाने के लिए परिवहन और तकनीकी योजना के पूर्ण पैमाने पर परीक्षण किए जाने चाहिए।

एनपीपी साइटों से आरबीएमके एसएनएफ को हटाना

संचित SNF की सबसे बड़ी मात्रा RBMK-1000 ईंधन है, जिसे 2011 तक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से नहीं हटाया गया था। NPP साइटों से संचित RBMK-1000 SNF के बड़े हिस्से को हटाने के लिए, निम्नलिखित की परिकल्पना की गई है:

• लेनिनग्राद, कुर्स्क और स्मोलेंस्क एनपीपी में एसएफए विखंडन सुविधाओं का निर्माण;
• खनन और रासायनिक संयोजन को बाद में हटाने के साथ दोहरे उद्देश्य वाले कंटेनरों में एसएनएफ के "शुष्क" भंडारण के लिए एनपीपी में बफर साइटों का संगठन;
• एमसीसी में "शुष्क" भंडारण सुविधा का निर्माण।

अप्रैल 2012 में, RBMK खर्च किए गए परमाणु ईंधन के पहले सोपानक को "शुष्क" भंडारण के लिए हटा दिया गया था।

वर्तमान में, लेनिनग्राद एनपीपी में एसएफए विखंडन सुविधा का संचालन सामान्य मोड में चल रहा है।

खर्च की गई ईंधन विखंडन सुविधा ऑन-साइट भंडारण सुविधा से SFAs प्राप्त करने, SFAs को ईंधन छड़ों (FBs) के दो बंडलों में अलग करने, ampoules में FBs डालने, MBK स्पेसर हुड में ampoules लोड करने, और एक कंटेनर में हुड लोड करने के लिए अभिप्रेत है। . एक कंटेनर में लोड करने से पहले ईंधन की छड़ों के अलग-अलग बंडलों को ampouling करने की तकनीक द्वारा परिचालन सुरक्षा सुनिश्चित की जाती है। Ampoule में एक परमाणु-सुरक्षित ज्यामिति है और PT के लिए एक सुरक्षात्मक खोल है, जो SNF को कक्ष में SFA काटने की प्रक्रिया के दौरान और दौरान दोनों से बचने की अनुमति नहीं देता है। दीर्घावधि संग्रहण. Ampoule का डिज़ाइन, साथ ही एक व्यक्तिगत शेल में PT के परिवहन और भंडारण की योजना प्रदान करता है:

• एसएफए विखंडन कक्ष में परिवहन संचालन के दौरान एसएनएफ छलकाव की रोकथाम;
• कटिंग विभाग में काम के दौरान संभावित आकस्मिक गिरावट के परिणामों की गंभीरता को कम करना, स्वयं ampoules और पीटी के साथ ampoules के मामले में;
• इसके परिवहन के दौरान कंटेनर के संभावित आकस्मिक गिरने के मामले में परिणामों की गंभीरता को कम करना।

दोषपूर्ण आरबीएमके एसएनएफ, जिसे "शुष्क" भंडारण में नहीं रखा जा सकता है, आने वाले वर्षों में मायाक प्रोडक्शन एसोसिएशन में संसाधित किया जाएगा। 2011 में, एक "पायलट" परियोजना लागू की गई थी, जिसमें वाणिज्यिक यूरेनियम उत्पादों ("परमाणु प्रौद्योगिकियों और पर्यावरण की सुरक्षा", संख्या 2-2012, पीपी। ).

खनन और रासायनिक संयंत्र में एसएनएफ भंडारण

खनन और रासायनिक संयोजन में बनाई जा रही केंद्रीकृत "शुष्क" एसएनएफ भंडारण सुविधा एक कक्ष-प्रकार की सुविधा है।

कक्ष भंडारण के डिजाइन समाधान दो नियंत्रित भौतिक बाधाओं के लिए प्रदान करते हैं:

• हर्मेटिक (वेल्डेड) कनस्तर (आरबीएमके-1000 ईंधन के 30 पीटी के लिए 4 मीटर ऊंचा और तीन वीवीईआर-1000 एसएफए के लिए 5 मीटर ऊंचा);
• भंडारण इकाई (पाइप), वेल्डिंग द्वारा सील।

भंडारण इकाइयों की शीतलन प्राकृतिक संवहन द्वारा प्रदान की जाती है: RBMK-1000 SNF - अनुप्रस्थ वायु आपूर्ति के साथ, VVER-1000 SNF - अनुदैर्ध्य वायु आपूर्ति के साथ।

2011 में, 9200 टन UO 2 की क्षमता वाली खर्च की गई ईंधन असेंबलियों RBMK-1000 के भंडारण के लिए स्टार्ट-अप सुविधा को परिचालन में लाया गया था। 2015 में, 15,870 t UO 2 की क्षमता वाले RBMK-1000 SFAs के लिए एक और ड्राई स्टोरेज मॉड्यूल लॉन्च किया जाएगा, साथ ही 8,600 t UO 2 की क्षमता के साथ VVER-1000 SFAs के लिए ड्राई स्टोरेज सुविधा भी लॉन्च की जाएगी।

वर्तमान में, VVER-1000 रिएक्टरों से SNF, एट-रिएक्टर पूल में तीन साल के भंडारण के बाद, MCC की केंद्रीकृत "गीली" भंडारण सुविधा में रखा गया है, जिसकी क्षमता 8600 टन तक बढ़ा दी गई है। आगे बढ़ाने के लिए VVER-1000 SNF की भंडारण क्षमता, एक कंटेनर भंडारण सुविधा बनाने की योजना है।

खनन और रासायनिक संयोजन में, केंद्रीकृत एसएनएफ भंडारण सुविधाओं के अलावा, बीएन-800 फास्ट रिएक्टर के लिए एमओएक्स ईंधन बनाने के लिए एक संयंत्र बनाया जा रहा है। यह अत्यधिक सक्रिय और लंबे समय तक रहने वाले रेडियोधर्मी कचरे के भूवैज्ञानिक अलगाव के क्षेत्र में अनुसंधान के लिए एक भूमिगत प्रयोगशाला बनाने की योजना है, साथ ही खर्च किए गए परमाणु ईंधन प्रसंस्करण (भविष्य में, एक बड़े रेडियोकेमिकल) के लिए नवीन तकनीकों के विकास के लिए एक पायलट प्रदर्शन केंद्र है। प्रसंस्करण संयंत्र)।

प्रायोगिक प्रदर्शन केंद्र

प्रायोगिक प्रदर्शन केंद्र (ODC) वर्तमान में बनाया जा रहा है, जिसे एसएनएफ पुनर्संसाधन के लिए एक औद्योगिक पैमाने पर परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें तरल रेडियोधर्मी कचरे के गठन को कम करने, 3H और 129I के कुशल पृथक्करण को इन न्यूक्लाइड्स को अपशिष्ट धाराओं से बाहर करने के लिए किया गया है। बड़े पैमाने पर प्रसंस्करण परिसर को डिजाइन करने के लिए विश्वसनीय प्रारंभिक डेटा प्राप्त करना। "ग्राहक के आदेश" मोड में एसएनएफ पुनर्प्रसंस्करण की संभावनाओं का अध्ययन किया जाएगा, अर्थात ग्राहक द्वारा निर्दिष्ट पुनर्संसाधन उत्पादों की श्रेणी और गुणवत्ता के साथ।

ओडीसी के विकास की प्रक्रिया में, रेडियोकेमिकल उद्योग के विकास और डिजाइन और इंजीनियरिंग संगठनों की क्षमता के स्तर में वृद्धि के लिए एक आधुनिक वैज्ञानिक और तकनीकी आधार का पुनर्निर्माण किया जा रहा है। नव निर्मित ODC नवीन तकनीकों का विकास करेगा, जो मुख्य रूप से जलीय प्रसंस्करण विधियों (सरलीकृत PUREX प्रक्रिया, यूरेनियम के क्रिस्टलीकरण शुद्धिकरण का उपयोग करके प्रसंस्करण, उच्च-स्तरीय अपशिष्ट के निष्कर्षण अंश, अन्य जल प्रक्रियाओं) के साथ-साथ एक गैर-जलीय प्रसंस्करण विधि - द्रव पर आधारित है। निष्कर्षण। ओडीसी की मुख्य तकनीकी लाइन की तकनीकी योजना जल-बंद तकनीकी चक्र और निपटान के लिए आरडब्ल्यू वॉल्यूम में कमी प्रदान करेगी। विकसित ओडीसी बहुक्रियाशील है और इसमें शामिल हैं: "मूल" प्रोडक्शन लाइन, जो प्रति वर्ष 100 टन खर्च किए गए परमाणु ईंधन की क्षमता के साथ खर्च किए गए परमाणु ईंधन प्रसंस्करण के पूर्ण चक्र के लिए प्रौद्योगिकी के विकास को सुनिश्चित करता है; प्रति वर्ष 2 से 5 टन खर्च किए गए परमाणु ईंधन की क्षमता वाले नए खर्च किए गए परमाणु ईंधन प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों के व्यक्तिगत संचालन के परीक्षण के लिए अनुसंधान कक्ष; विश्लेषणात्मक परिसर; गैर-तकनीकी अपशिष्ट प्रसंस्करण इकाई; यू-पु-एनपी उत्पादों का भंडारण; एचएलडब्ल्यू भंडारण; एसएओ भंडारण।

ODC के लिए विकसित किए जा रहे गैर-मानक उपकरणों की लगभग 1,000 इकाइयों में से लगभग एक चौथाई बिल्कुल नए उपकरण हैं जिनका कोई एनालॉग नहीं है। नए प्रकार के उपकरणों के लिए, विशेष रूप से बनाए गए "कोल्ड" स्टैंड पर पूर्ण पैमाने पर मॉक-अप पर इसका परीक्षण करने का काम चल रहा है। वर्तमान में, ओडीसी परियोजना विकसित की गई है, कार्य प्रलेखन विकसित किया जा रहा है, निर्माण स्थल तैयार किया गया है, प्रतियोगिताएं आयोजित की जा रही हैं, गैर-मानक उपकरण बनाने और मानक उपकरण खरीदने का काम चल रहा है। 2015 तक, पूरे भवन और संचार के निर्माण के साथ ODC के लिए एक स्टार्ट-अप कॉम्प्लेक्स बनाने की योजना है पूरे मेंऔर 2016 में प्रौद्योगिकी विकास की शुरुआत के लिए अनुसंधान कक्षों के उपकरण।

खनन और रासायनिक संयोजन में एसएनएफ प्रसंस्करण की संभावनाएँ

2025 तक, औद्योगिक पैमाने पर चयनित और परीक्षण की गई पर्यावरणीय और आर्थिक रूप से अनुकूलित नवीन तकनीकों के आधार पर, बड़े पैमाने पर प्रसंस्करण रेडियोकेमिकल संयंत्र बनाने की योजना है। यह उद्यम, तेजी से रिएक्टरों के लिए ईंधन के उत्पादन और खर्च किए गए ईंधन प्रसंस्करण कचरे के अंतिम अलगाव की सुविधा के साथ, संचित ईंधन और खर्च किए गए परमाणु ईंधन दोनों की समस्या को हल करने का अवसर प्रदान करेगा, जो मौजूदा और नियोजित से अनलोड किया जाएगा। नाभिकीय ऊर्जा यंत्र।

दोनों पायलट प्रदर्शन केंद्र में और खनन और रासायनिक संयोजन में बड़े पैमाने पर उत्पादन में, VVER-1000 रिएक्टरों और अधिकांश RBMK-1000 खर्च किए गए ईंधन असेंबलियों से SNF को संसाधित करने की योजना है। पुनर्जनन उत्पादों का उपयोग परमाणु ईंधन चक्र, थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों के लिए ईंधन के उत्पादन में यूरेनियम, तेजी से रिएक्टरों के लिए प्लूटोनियम (नेप्टुनियम के साथ) में किया जाएगा। इसी समय, आरबीएमके एसएनएफ के पुनर्संसाधन की दर परमाणु ईंधन चक्र में पुनर्जनन उत्पादों (यूरेनियम और प्लूटोनियम दोनों) की मांग पर निर्भर करेगी।

ऊपर वर्णित दृष्टिकोणों ने 2012-2020 के लिए और 2030 तक की अवधि के लिए बुनियादी ढांचे के निर्माण और एसएनएफ प्रबंधन के कार्यक्रम का आधार बनाया, जिसे नवंबर 2011 में अनुमोदित किया गया ("परमाणु प्रौद्योगिकियों और पर्यावरण की सुरक्षा", संख्या 2-2012 , 40-55 के साथ)।

लेखक

एसएनएफ प्रबंधन (2008) के उद्योग अवधारणा में निर्धारित खर्च किए गए परमाणु ईंधन प्रबंधन के क्षेत्र में राज्य निगम रोसाटॉम की नीति पर आधारित है बुनियादी सिद्धांत- विखंडन उत्पादों की पर्यावरण की दृष्टि से स्वीकार्य हैंडलिंग और परमाणु ईंधन चक्र में पुनर्जीवित परमाणु सामग्री की वापसी सुनिश्चित करने के लिए एसएनएफ पुनर्संसाधन की आवश्यकता। एसएनएफ प्रबंधन में सर्वोच्च प्राथमिकता परमाणु और विकिरण सुरक्षा, भौतिक सुरक्षा और ईंधन प्रबंधन के सभी चरणों में परमाणु सामग्री की सुरक्षा सुनिश्चित करने और भविष्य की पीढ़ियों पर अत्यधिक बोझ न डालने को दी जाती है। इस क्षेत्र में रणनीतिक दिशाएँ हैं:

• नियंत्रित एसएनएफ भंडारण की एक विश्वसनीय प्रणाली का निर्माण;
• एसएनएफ प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों का विकास;
• परमाणु ईंधन चक्र में पुनर्जनन उत्पादों की संतुलित भागीदारी;
• प्रसंस्करण के दौरान उत्पन्न रेडियोधर्मी कचरे का अंतिम अलगाव (दफन)।

परमाणु अपशिष्ट और परमाणु ईंधन अपशिष्ट दो पूरी तरह से अलग अवधारणाएँ हैं। दोनों का निस्तारण है विभिन्न तरीके. यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि परमाणु ईंधन कचरे के निपटान की समस्या तीव्र नहीं है, क्योंकि आज आगे उपयोग के लिए उनके प्रसंस्करण के लिए तंत्र हैं।

परमाणु ईंधन अपशिष्ट क्या है

ये ईंधन तत्व हैं। उनमें परमाणु ईंधन और अन्य घटकों के अवशेष हैं। औद्योगिक उद्यम विशेष तंत्र का उपयोग करके पदार्थ को संसाधित करते हैं। नतीजतन, अपशिष्ट किसी भी प्रकार (परमाणु ऊर्जा संयंत्र, पनडुब्बी, उद्योग) के परमाणु प्रतिष्ठानों की सेवा के लिए उपयोग किए जाने वाले पूर्ण ईंधन में बदल जाता है।

परमाणु कचरे के साथ एक पूरी तरह से अलग तस्वीर। आज उनके प्रसंस्करण के लिए कोई तंत्र नहीं है। वास्तव में, केवल पुनर्चक्रण ही संभव है। लेकिन इस प्रक्रिया में पहले से ही ऐसी बारीकियां हैं जिन्हें मानव जाति अब तक हल नहीं कर पाई है।

अपशिष्ट प्रकार

इस तरह के कचरे के कई प्रकार होते हैं:

• मुश्किल;
• तरल;
• परमाणु प्रतिष्ठानों के तत्व।

प्रत्येक प्रकार के कचरे का अपने तरीके से निपटान किया जाता है। तो, ठोस पदार्थों को जलाया जाता है, फिर राख को सीमेंट में मिलाया जाता है। परिणामी प्लेटों को विशेष भंडारण सुविधाओं में संग्रहित किया जाता है। तरल पदार्थ को वाष्पित किया जाता है, इस उद्देश्य के लिए कंटेनरों में पैक किया जाता है और जमीन में दबा दिया जाता है। परमाणु प्रतिष्ठानों के मूल घटकों के पुनर्चक्रण की प्रक्रिया कहीं अधिक जटिल है।

यह पता चला है कि मानवता के लिए परमाणु ईंधन अपशिष्ट अधिक उपयोगी है? बिल्कुल। मानव गतिविधि के ऐसे कई क्षेत्र हैं जहाँ पुनर्चक्रित अपशिष्ट का उपयोग किया जाता है। यह:

• हथियार उद्योग;
• दवा;
• कृषि;
• उत्पादन और इतने पर।

पूरी दुनिया में देश में परमाणु कचरे के आयात पर प्रतिबंध है। हालांकि, उनके निपटान की प्रक्रिया को देखते हुए, एक स्वाभाविक सवाल उठता है: उनके साथ कंटेनर कहां स्टोर करें? आखिरकार, जमीन के बड़े भूखंडों की आवश्यकता होती है, जिसे परमाणु उद्योग से कचरे के लिए "कब्रिस्तान" के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

मौजूदा निषेधों के बावजूद, तीसरी दुनिया के कई देश आवंटित करने के लिए सहमत हैं अपने देशकचरे के साथ कंटेनरों के निपटान के तहत। स्वाभाविक रूप से, मुफ्त में नहीं। अब तक ऐसी वफादारी से स्थिति को बचाया जा रहा है, लेकिन आगे क्या होगा जब ये क्षेत्र बस क्षमता से भर जाएंगे?

आश्चर्यजनक रूप से, अभी भी इस समस्या का कोई समाधान नहीं है। किसी भी देश के वैज्ञानिकों को अभी तक अन्य अपशिष्ट निपटान के अवसर नहीं मिले हैं, जो मानवता के लिए बेहद खतरनाक और चिंताजनक है। हालाँकि, आधुनिक लोग इस समस्या से कुछ इस तरह संबंधित हैं: "मेरे जीवन भर के लिए पर्याप्त है, और फिर यह मेरी चिंता का विषय नहीं है।" पूरी तरह से अदूरदर्शी और लापरवाह, लेकिन चालू इस पलपरमाणु कचरे के निपटान और प्रसंस्करण के साथ स्थिति को बदलने के लिए कोई उपकरण नहीं हैं।

परमाणु ईंधन के भंडारण की समस्याएं

हालांकि परमाणु ईंधन का निपटान मानवता के लिए बहुत अधिक पहेली नहीं है, एक और सवाल है: कचरे को सुरक्षित और मज़बूती से कैसे संग्रहित किया जाए? खर्च किए गए पदार्थ "पुनर्प्राप्ति" के अधीन हैं, हालांकि, ऐसा होने से पहले, कचरे को कहीं संग्रहित किया जाना चाहिए, इसे परिवहन करने की आवश्यकता है। ये सभी प्रक्रियाएं जुड़ी हुई हैं वास्तविक खतरापर्यावरण के लिए और निश्चित रूप से, मनुष्यों के लिए।

1998 में, रूसी अधिकारियों ने परमाणु ईंधन कचरे के आयात की अनुमति देने के लिए एक कानून शुरू किया विदेशों. रूस में इसके आगे के प्रसंस्करण और संचालन के लिए खर्च किए गए ईंधन को प्राप्त करने के अवसर ने deputies को ऐसा निर्णय लेने के लिए प्रेरित किया। स्वाभाविक रूप से, रूसी संघ के बजट के लिए कच्चे माल की लागत बहुत लाभदायक होगी। कुछ गणनाओं के मुताबिक, इस तरह से अपशिष्ट प्राप्त करना परमाणु ईंधन के अपने उत्पादन से काफी सस्ता है।

उस समय, कानून को नहीं अपनाया गया था, लेकिन इसे अपनाने की समीचीनता पर अभी भी सक्रिय चर्चाएँ चल रही हैं। एक ओर जहां यह देश के लिए आर्थिक रूप से लाभदायक है। दूसरी ओर, इसके लिए विश्वसनीय भंडारण सुविधाओं के संगठन और उपकरणों के साथ-साथ परिवहन प्रक्रियाओं के लिए एक सक्षम दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। ये केवल "सीमाएं" हैं जो आपको इस तरह के कदम पर निर्णय लेने की अनुमति नहीं देती हैं। खर्च किए गए परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण की सभी सुविधाएं देश में उपलब्ध हैं।

फिलहाल इस मामले में फैसला आना बाकी है। हालाँकि, इसे एक सकारात्मक प्रवृत्ति माना जा सकता है। इसके लिए प्रसन्नता है कि शासक, फिर भी, न केवल ऐसे उद्यम की लाभप्रदता के बारे में सोच रहे हैं, बल्कि रूस की जनसंख्या के लिए संभावित नकारात्मक परिणामों के बारे में भी सोच रहे हैं।

पावर रिएक्टरों से खर्च किए गए परमाणु ईंधन रिएक्टर के बाद के एनएफसी चरण का प्रारंभिक चरण खुले और बंद एनएफसी चक्रों के लिए समान है।

इसमें रिएक्टर से खर्च किए गए परमाणु ईंधन के साथ ईंधन की छड़ को हटाना, कई वर्षों के लिए ऑन-साइट पूल ("पानी के नीचे के पूल में गीला" भंडारण) में इसका भंडारण और फिर प्रसंस्करण संयंत्र में परिवहन शामिल है। एनएफसी के खुले संस्करण में, खर्च किए गए ईंधन को विशेष रूप से सुसज्जित भंडारण सुविधाओं (कंटेनरों या कक्षों में एक अक्रिय गैस या वायु वातावरण में "सूखा" भंडारण) में रखा जाता है, जहां इसे कई दशकों तक रखा जाता है, फिर एक ऐसे रूप में संसाधित किया जाता है जो रोकता है रेडियोन्यूक्लाइड्स की चोरी और अंतिम निपटान के लिए तैयार।

परमाणु ईंधन चक्र के बंद संस्करण में, खर्च किया गया ईंधन रेडियोकेमिकल संयंत्र में प्रवेश करता है, जहां इसे विखंडनीय परमाणु सामग्री निकालने के लिए पुनर्संसाधित किया जाता है।

खर्च किया गया परमाणु ईंधन (एसएनएफ) एक विशेष प्रकार का रेडियोधर्मी पदार्थ है - रेडियोकेमिकल उद्योग के लिए कच्चा माल।

खर्च किए जाने के बाद रिएक्टर से निकाले गए विकिरणित ईंधन तत्वों में एक महत्वपूर्ण संचित गतिविधि होती है। एसएनएफ दो प्रकार के होते हैं:

1) औद्योगिक रिएक्टरों से एसएनएफ, जिसमें ईंधन और उसके आवरण दोनों का रासायनिक रूप होता है, जो विघटन और बाद के प्रसंस्करण के लिए सुविधाजनक है;

2) बिजली रिएक्टरों के ईंधन तत्व।

औद्योगिक रिएक्टरों से एसएनएफ को पुनर्प्रसंस्कृत किया जाना अनिवार्य है, जबकि एसएनएफ को हमेशा पुनर्संसाधित नहीं किया जाता है। पावर एसएनएफ को उच्च स्तरीय अपशिष्ट के रूप में वर्गीकृत किया जाता है यदि इसे आगे की प्रक्रिया के अधीन नहीं किया जाता है, या इसे संसाधित होने पर एक मूल्यवान ऊर्जा कच्चे माल के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। कुछ देशों (यूएसए, स्वीडन, कनाडा, स्पेन, फिनलैंड) में एसएनएफ को पूरी तरह से रेडियोधर्मी अपशिष्ट (आरडब्ल्यू) के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इंग्लैंड, फ्रांस, जापान में - कच्चे माल को ऊर्जा देने के लिए। रूस में, एसएनएफ का हिस्सा रेडियोधर्मी अपशिष्ट माना जाता है, और हिस्सा रेडियोकेमिकल संयंत्रों (146) को प्रसंस्करण के लिए भेजा जाता है।

इस तथ्य के कारण कि सभी देश एक बंद परमाणु चक्र की रणनीति का पालन नहीं करते हैं, दुनिया में खर्च किए गए परमाणु ईंधन में लगातार वृद्धि हो रही है। एक बंद यूरेनियम ईंधन चक्र का पालन करने वाले देशों के अभ्यास से पता चला है कि हल्के जल रिएक्टरों के परमाणु ईंधन चक्र का आंशिक बंद होना लाभहीन है, भले ही अगले दशकों में यूरेनियम की कीमत 3-4 गुना बढ़ जाए। फिर भी, ये देश बिजली की दरों में वृद्धि करके लागत को कवर करते हुए हल्के जल रिएक्टरों के परमाणु ईंधन चक्र को बंद कर रहे हैं। इसके विपरीत, संयुक्त राज्य अमेरिका और कुछ अन्य देश एसएनएफ के भविष्य के अंतिम निपटान को ध्यान में रखते हुए एसएनएफ को संसाधित करने से इनकार कर रहे हैं, इसके दीर्घकालिक भंडारण को प्राथमिकता दे रहे हैं, जो सस्ता पड़ता है। फिर भी, यह उम्मीद की जाती है कि बीसवीं सदी तक दुनिया में खर्च किए गए परमाणु ईंधन के पुनर्संसाधन में वृद्धि होगी।

पावर रिएक्टर के सक्रिय क्षेत्र से निकाले गए खर्च किए गए परमाणु ईंधन के साथ ईंधन असेंबलियों को 5-10 वर्षों के लिए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में खर्च किए गए ईंधन पूल में संग्रहीत किया जाता है ताकि उनमें गर्मी की रिहाई और अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड्स का क्षय कम हो सके। रिएक्टर से उतारने के पहले दिन, परमाणु ऊर्जा संयंत्र से 1 किलो खर्च किए गए परमाणु ईंधन में 26,000 से 180,000 सीआई रेडियोधर्मिता होती है। एक साल के बाद, 1 किलो एसएनएफ की गतिविधि घटकर 1 हजार सीआई हो जाती है, 30 साल बाद 0.26 हजार सीआई हो जाती है। निष्कर्षण के एक साल बाद, अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड्स के क्षय के परिणामस्वरूप, एसएनएफ गतिविधि 11 - 12 गुना कम हो जाती है, और 30 साल बाद - 140 - 220 गुना, और फिर धीरे-धीरे सैकड़ों वर्षों में घट जाती है ( 146)।

यदि प्राकृतिक यूरेनियम को शुरू में रिएक्टर में लोड किया गया था, तो खर्च किए गए ईंधन में 0.2 - 0.3% 235U रहता है। ऐसे यूरेनियम का पुनर्संवर्धन आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं है, इसलिए यह तथाकथित अपशिष्ट यूरेनियम के रूप में रहता है। अपशिष्ट यूरेनियम को बाद में फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों में उपजाऊ सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। जब परमाणु रिएक्टरों को लोड करने के लिए कम समृद्ध यूरेनियम का उपयोग किया जाता है, तो एसएनएफ में 1% 235U होता है। इस तरह के यूरेनियम को परमाणु ईंधन में इसकी मूल सामग्री में फिर से समृद्ध किया जा सकता है और परमाणु ईंधन चक्र में लौटाया जा सकता है। परमाणु ईंधन की प्रतिक्रियाशीलता को इसमें अन्य फिशाइल न्यूक्लाइड्स - 239Pu या 233U, यानी जोड़कर बहाल किया जा सकता है। माध्यमिक परमाणु ईंधन। यदि 235U ईंधन के संवर्धन के बराबर मात्रा में 239Pu को घटते यूरेनियम में जोड़ा जाता है, तो यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन चक्र का एहसास होता है। मिश्रित यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन का उपयोग थर्मल और फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर दोनों में किया जाता है। यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन यूरेनियम संसाधनों का अधिकतम संभव उपयोग प्रदान करता है और विखंड्य सामग्री का विस्तारित पुनरुत्पादन करता है। परमाणु ईंधन पुनर्जनन की तकनीक के लिए, रिएक्टर से उतारे गए ईंधन की विशेषताएँ अत्यंत महत्वपूर्ण हैं: रासायनिक और रेडियोकेमिकल संरचना, फ़िज़ाइल सामग्री की सामग्री, गतिविधि स्तर। परमाणु ईंधन की इन विशेषताओं को रिएक्टर की शक्ति, रिएक्टर में ईंधन के जलने, अभियान की अवधि, द्वितीयक विखंडनीय सामग्रियों के प्रजनन अनुपात, रिएक्टर से उतारने के बाद ईंधन के धारण समय और ईंधन के धारण समय द्वारा निर्धारित किया जाता है। रिएक्टर का प्रकार।

रिएक्टरों से उतारे गए खर्च किए गए परमाणु ईंधन को एक निश्चित जोखिम के बाद ही पुनर्संसाधन के लिए स्थानांतरित किया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि विखंडन उत्पादों में बड़ी संख्या में अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड होते हैं, जो रिएक्टर से उतारे गए ईंधन की गतिविधि का एक बड़ा हिस्सा निर्धारित करते हैं। इसलिए, अल्पकालिक रेडियोन्यूक्लाइड्स की मुख्य मात्रा के क्षय के लिए पर्याप्त समय के लिए ताजा अनलोड किए गए ईंधन को विशेष भंडारण सुविधाओं में रखा जाता है। यह जैविक सुरक्षा के संगठन की सुविधा प्रदान करता है, संसाधित परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण के दौरान रसायनों और सॉल्वैंट्स पर विकिरण के प्रभाव को कम करता है, और उन तत्वों के सेट को कम करता है जिनसे मुख्य उत्पादों को शुद्ध किया जाना चाहिए। इसलिए, दो से तीन साल के जोखिम के बाद, विकिरणित ईंधन की गतिविधि लंबे समय तक रहने वाले विखंडन उत्पादों द्वारा निर्धारित की जाती है: Zr, Nb, Sr, Ce और अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्व, Ru और α- सक्रिय ट्रांसयूरेनियम तत्व। एसएनएफ का 96% यूरेनियम -235 और यूरेनियम -238 है, 1% प्लूटोनियम है, 2-3% रेडियोधर्मी विखंडन के टुकड़े हैं।

एसएनएफ धारण करने का समय हल्के जल रिएक्टरों के लिए 3 वर्ष, तीव्र न्यूट्रॉन रिएक्टरों के लिए 150 दिन (155) है।

खर्च किए गए ईंधन पूल (SP) में तीन साल के भंडारण के बाद VVER-1000 SNF के 1 टन में शामिल विखंडन उत्पादों की कुल गतिविधि 790,000 Ci है।

जब एसएनएफ को ऑन-साइट भंडारण सुविधा में संग्रहीत किया जाता है, तो इसकी गतिविधि नीरस रूप से घट जाती है (10 वर्षों में परिमाण के एक क्रम के अनुसार)। जब गतिविधि उन मानदंडों तक गिर जाती है जो रेल द्वारा खर्च किए गए ईंधन के परिवहन की सुरक्षा का निर्धारण करते हैं, तो इसे भंडारण सुविधाओं से हटा दिया जाता है और या तो दीर्घकालिक भंडारण सुविधा या ईंधन प्रसंस्करण संयंत्र में स्थानांतरित कर दिया जाता है। प्रसंस्करण संयंत्र में, फ्यूल रॉड असेंबलियों को फैक्ट्री बफर स्टोरेज पूल में लोडिंग और अनलोडिंग तंत्र की मदद से कंटेनरों से पुनः लोड किया जाता है। यहां, प्रसंस्करण के लिए भेजे जाने तक विधानसभाओं को संग्रहीत किया जाता है। इस संयंत्र में चयनित अवधि के लिए पूल में रखने के बाद, ईंधन असेंबलियों को भंडारण से उतार दिया जाता है और खर्च की गई ईंधन रॉड खोलने के संचालन के लिए निकासी के लिए ईंधन तैयारी विभाग को भेजा जाता है।

इसमें से विखंडनीय रेडियोन्यूक्लाइड (मुख्य रूप से 233U, 235U और 239Pu) निकालने के लिए विकिरणित परमाणु ईंधन का पुनर्संसाधन किया जाता है, न्यूट्रॉन-अवशोषित अशुद्धियों से यूरेनियम को शुद्ध करता है, नेप्टुनियम और कुछ अन्य ट्रांसयूरेनियम तत्वों को अलग करता है, और औद्योगिक, वैज्ञानिक या चिकित्सा के लिए आइसोटोप प्राप्त करता है। उद्देश्यों। परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण के तहत बिजली, वैज्ञानिक या परिवहन रिएक्टरों की ईंधन छड़ों के प्रसंस्करण के साथ-साथ ब्रीडर रिएक्टरों के कंबल के प्रसंस्करण को भी समझा जाता है। खर्च किए गए परमाणु ईंधन का रेडियोकेमिकल पुनर्संसाधन परमाणु ईंधन चक्र के बंद संस्करण का मुख्य चरण है, और हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम (चित्र 35) के उत्पादन में एक अनिवार्य चरण है।

परमाणु रिएक्टर ईंधन में न्यूट्रॉन द्वारा विकिरणित विखंडनीय सामग्री का पुनर्संसाधन इस तरह की समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है

नए ईंधन के उत्पादन के लिए यूरेनियम और प्लूटोनियम प्राप्त करना;

परमाणु हथियारों के उत्पादन के लिए विखंडनीय सामग्री (यूरेनियम और प्लूटोनियम) प्राप्त करना;

विभिन्न प्रकार के रेडियोआइसोटोप प्राप्त करना जिनका उपयोग चिकित्सा, उद्योग और विज्ञान में किया जाता है;

चावल। 35. मायाक में खर्च किए गए परमाणु ईंधन पुनर्संसाधन के कुछ चरण। सभी ऑपरेशन 6-लेयर लेड ग्लास (155) द्वारा संरक्षित मैनिपुलेटर्स और चैंबर्स की मदद से किए जाते हैं।

अन्य देशों से आय प्राप्त करना जो या तो पहले और दूसरे में रुचि रखते हैं, या बड़ी मात्रा में खर्च किए गए परमाणु ईंधन का भंडारण नहीं करना चाहते हैं;

रेडियोधर्मी अपशिष्ट निपटान से संबंधित पर्यावरणीय समस्याओं का समाधान करना।

रूस में, ब्रीडर रिएक्टरों और VVER-440, BN रिएक्टरों और कुछ समुद्री इंजनों के ईंधन तत्वों से विकिरणित यूरेनियम का पुनर्संसाधन किया जाता है; मुख्य प्रकार के बिजली रिएक्टरों VVER-1000, RBMK (किसी भी प्रकार) की ईंधन छड़ें संसाधित नहीं होती हैं और वर्तमान में विशेष भंडारण सुविधाओं में जमा होती हैं।

वर्तमान में, एसएनएफ की मात्रा लगातार बढ़ रही है, और इसका पुनर्जनन खर्च की गई ईंधन छड़ों के प्रसंस्करण के लिए रेडियोकेमिकल प्रौद्योगिकी का मुख्य कार्य है। पुनर्प्रसंस्करण के दौरान, यूरेनियम और प्लूटोनियम को रेडियोधर्मी विखंडन उत्पादों से अलग और साफ किया जाता है, जिसमें न्यूट्रॉन-अवशोषित न्यूक्लाइड्स (न्यूट्रॉन जहर) शामिल हैं, जो कि अगर विखंडनीय सामग्री का पुन: उपयोग किया जाता है, तो रिएक्टर में परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के विकास को रोका जा सकता है।

रेडियोधर्मी विखंडन उत्पादों में बड़ी संख्या में मूल्यवान रेडियोन्यूक्लाइड होते हैं जिनका उपयोग छोटे पैमाने पर परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग (विद्युत शक्ति थर्मोजेनरेटर के लिए रेडियोआइसोटोप ताप स्रोत) के क्षेत्र में और साथ ही आयनकारी विकिरण स्रोतों के निर्माण के लिए किया जा सकता है। न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम नाभिक की पार्श्व प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होने वाले ट्रांसयूरानिक तत्वों के लिए अनुप्रयोग पाए जाते हैं। एसएनएफ पुनर्संसाधन की रेडियोरासायनिक प्रौद्योगिकी को उन सभी न्यूक्लाइडों का निष्कर्षण सुनिश्चित करना चाहिए जो व्यावहारिक दृष्टिकोण से उपयोगी हैं या वैज्ञानिक रुचि के हैं (147 43)।

खर्च किए गए ईंधन के रासायनिक पुनर्संसाधन की प्रक्रिया यूरेनियम नाभिक के विखंडन के परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में रेडियोन्यूक्लाइड के जीवमंडल से अलगाव की समस्या को हल करने से जुड़ी है। यह समस्या परमाणु ऊर्जा के विकास में सबसे गंभीर और हल करने में कठिन समस्याओं में से एक है।

रेडियोकेमिकल उत्पादन के पहले चरण में ईंधन तैयार करना शामिल है, अर्थात। विधानसभाओं के संरचनात्मक भागों से इसकी रिहाई और ईंधन छड़ के सुरक्षात्मक गोले के विनाश में। अगला चरण परमाणु ईंधन को उस चरण में स्थानांतरित करने से जुड़ा है जिससे रासायनिक उपचार किया जाएगा: एक समाधान में, एक पिघल में, एक गैस चरण में। समाधान में अनुवाद अक्सर नाइट्रिक एसिड में घोलकर किया जाता है। इस मामले में, यूरेनियम हेक्सावैलेंट अवस्था में गुजरता है और एक यूरेनिल आयन, यूओ 2 2+, और प्लूटोनियम आंशिक रूप से छह और टेट्रावेलेंट अवस्था में क्रमशः पुओ 2 2+ और पु 4+ बनाता है। गैस चरण में स्थानांतरण अस्थिर यूरेनियम और प्लूटोनियम हलाइड्स के गठन से जुड़ा हुआ है। परमाणु सामग्रियों के हस्तांतरण के बाद, मूल्यवान घटकों के अलगाव और शुद्धिकरण और उनमें से प्रत्येक को एक वाणिज्यिक उत्पाद (चित्र 36) के रूप में जारी करने से सीधे जुड़े कई कार्यों द्वारा संबंधित चरण किया जाता है।

चित्र 36। एक बंद चक्र (156) में यूरेनियम और प्लूटोनियम के संचलन के लिए सामान्य योजना।

एसएनएफ के प्रसंस्करण (पुनः प्रसंस्करण) में यूरेनियम, संचित प्लूटोनियम और विखंडन तत्वों के अंशों का निष्कर्षण शामिल है। रिएक्टर से निकालने के समय, 1 टन एसएनएफ में 950-980 किलोग्राम 235U और 238U, 5.5-9.6 किलोग्राम पु, साथ ही थोड़ी मात्रा में α- उत्सर्जक (नेपच्यूनियम, एमरिकियम, क्यूरियम, आदि) होते हैं। , जिसकी गतिविधि एसएनएफ के 1 किलो प्रति 26 हजार सीआई तक पहुंच सकती है। यह ये तत्व हैं जिन्हें बंद परमाणु ईंधन चक्र के दौरान पृथक, केंद्रित, शुद्ध और आवश्यक रासायनिक रूप में परिवर्तित किया जाना चाहिए।

एसएनएफ प्रसंस्करण की तकनीकी प्रक्रिया में शामिल हैं:

ईंधन सामग्री को खोलने के लिए ईंधन असेंबलियों और ईंधन तत्वों का यांत्रिक विखंडन (काटना);

विघटन;

गिट्टी अशुद्धियों के समाधान की शुद्धि;

यूरेनियम, प्लूटोनियम और अन्य वाणिज्यिक न्यूक्लाइड्स का निष्कर्षण पृथक्करण और शुद्धिकरण;

प्लूटोनियम डाइऑक्साइड, नेप्टुनियम डाइऑक्साइड, यूरेनिल नाइट्रेट हेक्साहाइड्रेट और यूरेनियम ऑक्साइड का अलगाव;

अन्य रेडियोन्यूक्लाइड युक्त समाधानों का प्रसंस्करण और उनका अलगाव।

यूरेनियम और प्लूटोनियम पृथक्करण की तकनीक, विखंडन उत्पादों से उनका पृथक्करण और शुद्धिकरण ट्रिब्यूटाइल फॉस्फेट के साथ यूरेनियम और प्लूटोनियम के निष्कर्षण की प्रक्रिया पर आधारित है। यह मल्टी-स्टेज निरंतर एक्सट्रैक्टर्स पर किया जाता है। नतीजतन, यूरेनियम और प्लूटोनियम को लाखों बार विखंडन उत्पादों से शुद्ध किया जाता है। एसएनएफ पुनर्संसाधन लगभग 0.22 सीआई/वर्ष (0.9 सीआई/वर्ष की अधिकतम स्वीकार्य रिलीज) और तरल रेडियोधर्मी कचरे की एक बड़ी मात्रा की गतिविधि के साथ ठोस और गैसीय रेडियोधर्मी कचरे की एक छोटी मात्रा के निर्माण से जुड़ा हुआ है।

TVELs की सभी संरचनात्मक सामग्री रासायनिक प्रतिरोधी हैं, और उनका विघटन एक गंभीर समस्या है। विखंडनीय सामग्रियों के अलावा, ईंधन तत्वों में स्टेनलेस स्टील, जिरकोनियम, मोलिब्डेनम, सिलिकॉन, ग्रेफाइट, क्रोमियम आदि से बने विभिन्न संचायक और कोटिंग्स होते हैं। जब परमाणु ईंधन को भंग किया जाता है, तो ये पदार्थ नाइट्रिक एसिड में नहीं घुलते हैं और बड़ी मात्रा में बनाते हैं। परिणामी समाधान में निलंबन और कोलाइड।

ईंधन की छड़ों की सूचीबद्ध विशेषताओं ने क्लैडिंग को खोलने या भंग करने के साथ-साथ निष्कर्षण प्रसंस्करण से पहले परमाणु ईंधन समाधानों को स्पष्ट करने के लिए नए तरीकों के विकास की आवश्यकता जताई।

प्लूटोनियम उत्पादन रिएक्टरों से ईंधन का बर्नअप पावर रिएक्टरों से ईंधन के बर्नअप से काफी भिन्न होता है। इसलिए, रेडियोधर्मी विखंडन तत्वों और प्लूटोनियम प्रति 1 टन यू की बहुत अधिक सामग्री वाली सामग्री को पुनर्संसाधन के लिए भेजा जाता है। इससे परिणामी उत्पादों की शुद्धि की प्रक्रियाओं के लिए और पुनर्संसाधन की प्रक्रिया में परमाणु सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आवश्यकताओं में वृद्धि होती है। बड़ी मात्रा में तरल उच्च-स्तरीय कचरे को संसाधित करने और निपटाने की आवश्यकता के कारण कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं।

इसके बाद, तीन निष्कर्षण चक्रों में यूरेनियम, प्लूटोनियम और नेप्टुनियम का अलगाव, पृथक्करण और शुद्धिकरण किया जाता है। पहले चक्र में, विखंडन उत्पादों के मुख्य द्रव्यमान से यूरेनियम और प्लूटोनियम का संयुक्त शुद्धिकरण किया जाता है, और फिर यूरेनियम और प्लूटोनियम का पृथक्करण किया जाता है। दूसरे और तीसरे चक्र में, यूरेनियम और प्लूटोनियम को अलग-अलग शुद्धिकरण और एकाग्रता के अधीन किया जाता है। परिणामी उत्पादों - यूरेनिल नाइट्रेट और प्लूटोनियम नाइट्रेट - को रूपांतरण संयंत्रों में स्थानांतरित करने से पहले बफर टैंक में रखा जाता है। ऑक्सालिक एसिड को प्लूटोनियम नाइट्रेट के घोल में मिलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सालेट निलंबन को फ़िल्टर किया जाता है, और अवक्षेप को शांत किया जाता है।

पाउडर प्लूटोनियम ऑक्साइड को छलनी से छानकर कंटेनरों में रखा जाता है। इस रूप में प्लूटोनियम को नए ईंधन तत्वों के निर्माण के लिए संयंत्र में प्रवेश करने से पहले संग्रहीत किया जाता है।

ईंधन क्लैडिंग से ईंधन तत्व क्लैडिंग सामग्री को अलग करना परमाणु ईंधन पुनर्जनन प्रक्रिया में सबसे कठिन कार्यों में से एक है। मौजूदा विधियों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: मुख्य सामग्री से आवरण सामग्री को अलग किए बिना ईंधन की छड़ और उद्घाटन विधियों के क्लैडिंग और कोर सामग्री को अलग करने के साथ खोलने के तरीके। पहला समूह ईंधन तत्व के आवरण को हटाने और परमाणु ईंधन के भंग होने तक संरचनात्मक सामग्री को हटाने के लिए प्रदान करता है। जल-रासायनिक विधियों में शेल सामग्री को सॉल्वैंट्स में भंग करना शामिल है जो मूल सामग्री को प्रभावित नहीं करते हैं।

एल्यूमीनियम या मैग्नीशियम और इसके मिश्र धातुओं से बने गोले में धातु यूरेनियम से ईंधन की छड़ के प्रसंस्करण के लिए इन विधियों का उपयोग विशिष्ट है। एल्युमिनियम गर्म होने पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड या नाइट्रिक एसिड में आसानी से घुल जाता है और सल्फ्यूरिक एसिड के घोल में मैग्नीशियम। खोल भंग होने के बाद, कोर नाइट्रिक एसिड में घुल जाता है।

हालांकि, आधुनिक बिजली रिएक्टरों के ईंधन तत्वों में संक्षारण प्रतिरोधी, विरल रूप से घुलनशील सामग्री से बने गोले होते हैं: ज़िरकोनियम, टिन (ज़र्कल) या नाइओबियम और स्टेनलेस स्टील के साथ ज़िरकोनियम मिश्र धातु। इन सामग्रियों का चयनात्मक विघटन अत्यधिक आक्रामक वातावरण में ही संभव है। जिरकोनियम हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड में, ऑक्सालिक या नाइट्रिक एसिड के मिश्रण में या NH4F के घोल में घुल जाता है। स्टेनलेस स्टील का खोल - उबलने में 4-6 MH2SO4 . शेल हटाने की रासायनिक विधि का मुख्य नुकसान अत्यधिक खारा तरल रेडियोधर्मी कचरे की एक बड़ी मात्रा का निर्माण है।

गोले के विनाश से कचरे की मात्रा को कम करने के लिए और इन कचरे को तुरंत ठोस अवस्था में प्राप्त करने के लिए, दीर्घकालिक भंडारण के लिए अधिक उपयुक्त, ऊंचे तापमान पर गैर-जलीय अभिकर्मकों के प्रभाव में गोले के विनाश की प्रक्रिया ( पाइरोकेमिकल तरीके) विकसित किए जा रहे हैं। जिरकोनियम के खोल को 350-800 डिग्री सेल्सियस पर अल 2 ओ 3 के द्रवित बिस्तर में निर्जल हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ हटा दिया जाता है। ज़िरकोनियम को वाष्पशील ZrC l4 में परिवर्तित किया जाता है और उच्च बनाने की क्रिया द्वारा कोर सामग्री से अलग किया जाता है, और फिर हाइड्रोलाइज़ किया जाता है, जिससे ठोस ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड बनता है। . पाइरोमेटेलर्जिकल तरीके गोले के सीधे पिघलने या अन्य धातुओं के पिघलने में उनके विघटन पर आधारित होते हैं। ये विधियाँ शीथ और कोर सामग्री के पिघलने के तापमान में अंतर, या अन्य पिघली हुई धातुओं या लवणों में उनकी घुलनशीलता में अंतर का लाभ उठाती हैं।

खोल हटाने के यांत्रिक तरीकों में कई चरण शामिल हैं। सबसे पहले, ईंधन विधानसभा के अंत भागों को काट दिया जाता है और ईंधन तत्वों के बंडलों और अलग-अलग ईंधन तत्वों में अलग कर दिया जाता है। फिर गोले यांत्रिक रूप से प्रत्येक ईंधन तत्व से अलग से हटा दिए जाते हैं।

मुख्य सामग्री से क्लैडिंग सामग्री को अलग किए बिना ईंधन की छड़ें खोली जा सकती हैं।

जल-रासायनिक विधियों को लागू करते समय, एक सामान्य समाधान प्राप्त करने के लिए खोल और कोर को एक ही विलायक में भंग कर दिया जाता है। मूल्यवान घटकों (235U और Pu) की उच्च सामग्री के साथ ईंधन का पुनर्संसाधन करते समय या जब एक ही संयंत्र में विभिन्न आकार और विन्यास वाली विभिन्न प्रकार की ईंधन छड़ों को संसाधित किया जाता है, तो संयुक्त विघटन समीचीन होता है। पायरोकेमिकल विधियों के मामले में, ईंधन तत्वों को गैसीय अभिकर्मकों के साथ इलाज किया जाता है जो न केवल क्लैडिंग बल्कि कोर को भी नष्ट कर देता है।

शेल को एक साथ हटाने के साथ खोलने के तरीकों का एक सफल विकल्प और शेल और कोर के संयुक्त विनाश के तरीके "कटिंग-लीचिंग" विधि बन गए। विधि नाइट्रिक एसिड में अघुलनशील क्लैडिंग में ईंधन की छड़ को संसाधित करने के लिए उपयुक्त है। ईंधन रॉड असेंबलियों को छोटे टुकड़ों में काट दिया जाता है, खोजा गया ईंधन रॉड कोर रासायनिक अभिकर्मकों की क्रिया के लिए सुलभ हो जाता है और नाइट्रिक एसिड में घुल जाता है। उनमें बने घोल के अवशेषों से अघुलनशील गोले धोए जाते हैं और स्क्रैप के रूप में हटा दिए जाते हैं। ईंधन की छड़ें काटने के कुछ फायदे हैं। परिणामी अपशिष्ट - गोले के अवशेष - एक ठोस अवस्था में हैं, अर्थात। तरल रेडियोधर्मी कचरे का कोई निर्माण नहीं होता है, जैसा कि खोल के रासायनिक विघटन के मामले में होता है; मूल्यवान घटकों का कोई महत्वपूर्ण नुकसान नहीं है, जैसा कि गोले के यांत्रिक हटाने के मामले में होता है, क्योंकि गोले के खंडों को उच्च स्तर की पूर्णता के साथ धोया जा सकता है; केसिंग को यांत्रिक रूप से हटाने के लिए मशीनों के डिजाइन की तुलना में कटिंग मशीनों का डिज़ाइन सरल है। कटिंग-लीचिंग विधि का नुकसान ईंधन की छड़ों को काटने के लिए उपकरणों की जटिलता और इसके दूरस्थ रखरखाव की आवश्यकता है। वर्तमान में, यांत्रिक कटाई विधियों को इलेक्ट्रोलाइटिक और लेजर विधियों से बदलने की संभावना का पता लगाया जा रहा है।

उच्च और मध्यम बर्नअप वाले बिजली रिएक्टरों की खर्च की गई ईंधन छड़ें बड़ी मात्रा में गैसीय रेडियोधर्मी उत्पादों को जमा करती हैं जो एक गंभीर जैविक खतरा पैदा करती हैं: ट्रिटियम, आयोडीन और क्रिप्टन। परमाणु ईंधन के विघटन की प्रक्रिया में, वे मुख्य रूप से जारी होते हैं और गैस धाराओं के साथ निकलते हैं, लेकिन आंशिक रूप से समाधान में रहते हैं, और फिर पूरी पुनर्संसाधन श्रृंखला के साथ बड़ी संख्या में उत्पादों में वितरित किए जाते हैं। विशेष रूप से खतरनाक ट्रिटियम है, जो ट्रिटिएटेड एचटीओ पानी बनाता है, जिसे सामान्य एच 2 ओ पानी से अलग करना मुश्किल होता है। इसलिए, विघटन के लिए ईंधन की तैयारी के चरण में, रेडियोधर्मी गैसों के थोक से ईंधन को मुक्त करने के लिए अतिरिक्त संचालन शुरू किया जाता है, उन्हें अपशिष्ट उत्पादों की छोटी मात्रा में केंद्रित किया जाता है। ऑक्साइड ईंधन के टुकड़े 450-470 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीडेटिव उपचार के अधीन होते हैं। जब यूओ 2 -यू 3 ओ 8 के संक्रमण के कारण ईंधन जाली की संरचना को पुनर्व्यवस्थित किया जाता है, तो गैसीय विखंडन उत्पाद जारी होते हैं - ट्रिटियम , आयोडीन, महान गैसें। गैसीय उत्पादों की रिहाई के साथ-साथ यूरेनियम डाइऑक्साइड के नाइट्रस ऑक्साइड में संक्रमण के दौरान ईंधन सामग्री का ढीला होना, नाइट्रिक एसिड में सामग्री के बाद के विघटन को तेज करता है।

परमाणु ईंधन को एक समाधान में परिवर्तित करने की विधि का चुनाव ईंधन के रासायनिक रूप, ईंधन की प्रारंभिक तैयारी की विधि और एक निश्चित प्रदर्शन सुनिश्चित करने की आवश्यकता पर निर्भर करता है। धातु यूरेनियम 8-11M HNO 3 में और यूरेनियम डाइऑक्साइड - 6-8M HNO 3 में 80-100 o C के तापमान पर घुल जाता है।

विघटन पर ईंधन संरचना का विनाश सभी रेडियोधर्मी विखंडन उत्पादों की रिहाई की ओर जाता है। इस मामले में, गैसीय विखंडन उत्पाद निकास गैस निर्वहन प्रणाली में प्रवेश करते हैं। अपशिष्ट गैसों को वायुमंडल में छोड़े जाने से पहले साफ किया जाता है।

लक्ष्य उत्पादों का अलगाव और शुद्धिकरण

यूरेनियम और प्लूटोनियम, पहले निष्कर्षण चक्र के बाद अलग हो गए, विखंडन उत्पादों, नेप्च्यूनियम और एक दूसरे से एनएफसी के विनिर्देशों को पूरा करने वाले स्तर तक आगे शुद्धिकरण के अधीन हैं और फिर एक वस्तु रूप में परिवर्तित हो गए हैं।

निष्कर्षण और आयन एक्सचेंज जैसे विभिन्न तरीकों के संयोजन से यूरेनियम के और शुद्धिकरण के लिए सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त किए जाते हैं। हालांकि, एक औद्योगिक पैमाने पर, एक ही विलायक - ट्राइब्यूटाइल फॉस्फेट के साथ निष्कर्षण चक्रों की पुनरावृत्ति का उपयोग करना अधिक किफायती और तकनीकी रूप से आसान है।

निष्कर्षण चक्रों की संख्या और यूरेनियम शुद्धिकरण की गहराई पुनर्प्रसंस्करण के लिए आपूर्ति किए गए परमाणु ईंधन के प्रकार और बर्नअप और नेप्च्यूनियम को अलग करने के कार्य द्वारा निर्धारित की जाती है। यूरेनियम में अशुद्धता α- उत्सर्जकों की सामग्री के विनिर्देशों को पूरा करने के लिए, नेप्च्यूनियम से कुल शुद्धिकरण कारक ≥500 होना चाहिए। सोखने की शुद्धि के बाद यूरेनियम को एक जलीय घोल में फिर से निकाला जाता है, जिसका विश्लेषण शुद्धता, यूरेनियम सामग्री और 235U के संदर्भ में संवर्धन की डिग्री के लिए किया जाता है।

यूरेनियम शोधन का अंतिम चरण इसे यूरेनियम ऑक्साइड में परिवर्तित करने के लिए अभिप्रेत है - या तो यूरेनिल पेरोक्साइड, यूरेनिल ऑक्सालेट, अमोनियम यूरेनिल कार्बोनेट या अमोनियम यूरेनेट के रूप में वर्षा द्वारा उनके बाद के कैल्सीनेशन के साथ, या यूरेनिल नाइट्रेट हेक्साहाइड्रेट के प्रत्यक्ष थर्मल अपघटन द्वारा।

यूरेनियम के मुख्य द्रव्यमान से अलग होने के बाद प्लूटोनियम को विखंडन उत्पादों, यूरेनियम और अन्य एक्टिनाइड्स से γ- और β-गतिविधि के संदर्भ में अपनी स्वयं की पृष्ठभूमि में शुद्ध किया जाता है। अंतिम उत्पाद के रूप में, पौधे प्लूटोनियम डाइऑक्साइड प्राप्त करने का प्रयास करते हैं, और बाद में, रासायनिक प्रसंस्करण के संयोजन में, ईंधन की छड़ें बनाने के लिए, जिससे प्लूटोनियम के महंगे परिवहन से बचना संभव हो जाता है, जिसके लिए विशेष सावधानी बरतने की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से प्लूटोनियम नाइट्रेट समाधानों का परिवहन करते समय। प्लूटोनियम की शुद्धि और एकाग्रता की तकनीकी प्रक्रिया के सभी चरणों में परमाणु सुरक्षा प्रणालियों की विशेष विश्वसनीयता के साथ-साथ कर्मियों की सुरक्षा और प्लूटोनियम की विषाक्तता और α- के उच्च स्तर के कारण पर्यावरण प्रदूषण की संभावना को रोकने की आवश्यकता होती है। विकिरण। उपकरण विकसित करते समय, उन सभी कारकों को ध्यान में रखा जाता है जो महत्वपूर्णता की घटना का कारण बन सकते हैं: विखंडनीय सामग्री का द्रव्यमान, एकरूपता, ज्यामिति, न्यूट्रॉन का प्रतिबिंब, मॉडरेशन और न्यूट्रॉन का अवशोषण, साथ ही इस प्रक्रिया में विखंडनीय सामग्री की एकाग्रता, आदि। प्लूटोनियम नाइट्रेट के एक जलीय घोल का न्यूनतम महत्वपूर्ण द्रव्यमान 510 ग्राम है (यदि जल परावर्तक है)। प्लूटोनियम शाखा में संचालन करने में परमाणु सुरक्षा उपकरणों की विशेष ज्यामिति (उनके व्यास और मात्रा) और समाधान में प्लूटोनियम की एकाग्रता को सीमित करके सुनिश्चित की जाती है, जिसे निरंतर प्रक्रिया में कुछ बिंदुओं पर लगातार निगरानी की जाती है।

प्लूटोनियम की अंतिम शुद्धि और सांद्रता की तकनीक निष्कर्षण या आयन एक्सचेंज के क्रमिक चक्रों और प्लूटोनियम अवक्षेपण के एक अतिरिक्त शोधन संचालन पर आधारित है, जिसके बाद इसका थर्मल रूपांतरण डाइऑक्साइड में होता है।

प्लूटोनियम डाइऑक्साइड कंडीशनिंग प्लांट में प्रवेश करता है, जहां इसे कैलक्लाइंड, क्रश, स्क्रीन, बैच और पैक किया जाता है।

मिश्रित यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन के निर्माण के लिए, यूरेनियम और प्लूटोनियम के रासायनिक संयोग की विधि समीचीन है, जिससे ईंधन की पूर्ण एकरूपता प्राप्त करना संभव हो जाता है। इस तरह की प्रक्रिया में खर्च किए गए ईंधन पुनर्संसाधन के दौरान यूरेनियम और प्लूटोनियम को अलग करने की आवश्यकता नहीं होती है। इस मामले में, विस्थापन वापस निष्कर्षण द्वारा यूरेनियम और प्लूटोनियम के आंशिक पृथक्करण द्वारा मिश्रित समाधान प्राप्त किए जाते हैं। इस तरह, 3% की PuO2 सामग्री के साथ हल्के पानी के थर्मल रिएक्टरों के लिए (U, Pu)O2 प्राप्त करना संभव है, साथ ही 20% की PuO2 सामग्री वाले फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों के लिए भी।

खर्च किए गए ईंधन पुनर्जनन की व्यवहार्यता के बारे में चर्चा न केवल वैज्ञानिक, तकनीकी और आर्थिक है, बल्कि प्रकृति में राजनीतिक भी है, क्योंकि पुनर्जनन संयंत्रों के निर्माण के विस्तार से परमाणु हथियारों के प्रसार के लिए संभावित खतरा पैदा हो गया है। केंद्रीय समस्या उत्पादन की पूर्ण सुरक्षा सुनिश्चित करना है, अर्थात। प्लूटोनियम और पर्यावरण सुरक्षा के नियंत्रित उपयोग के लिए गारंटी प्रदान करना। इसलिए, अब परमाणु ईंधन के रासायनिक प्रसंस्करण की तकनीकी प्रक्रिया की निगरानी के लिए प्रभावी प्रणालियां बनाई जा रही हैं, जो प्रक्रिया के किसी भी चरण में विखंडनीय सामग्री की मात्रा निर्धारित करने की संभावना प्रदान करती हैं। तथाकथित वैकल्पिक तकनीकी प्रक्रियाओं के प्रस्ताव, जैसे CIVEX प्रक्रिया, जिसमें प्रक्रिया के किसी भी चरण में यूरेनियम और विखंडन उत्पादों से प्लूटोनियम पूरी तरह से अलग नहीं होता है, का उपयोग परमाणु हथियारों के अप्रसार को सुनिश्चित करने के लिए भी किया जाता है, जो बहुत जटिल है विस्फोटक उपकरणों में इसके उपयोग की संभावना।

Civex - प्लूटोनियम को अलग किए बिना परमाणु ईंधन का पुनरुत्पादन।

एसएनएफ पुनर्प्रसंस्करण की पर्यावरण मित्रता में सुधार करने के लिए, गैर-जलीय तकनीकी प्रक्रियाओं का विकास किया जा रहा है, जो पुनर्संसाधित प्रणाली के घटकों की अस्थिरता में अंतर पर आधारित हैं। गैर-जलीय प्रक्रियाओं के फायदे उनकी कॉम्पैक्टनेस, मजबूत तनुकरण की अनुपस्थिति और बड़ी मात्रा में तरल रेडियोधर्मी कचरे का निर्माण, और विकिरण अपघटन प्रक्रियाओं का कम प्रभाव है। परिणामी अपशिष्ट ठोस चरण में होता है और बहुत कम मात्रा में होता है।

वर्तमान में, परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संगठन के एक प्रकार पर काम किया जा रहा है, जिसमें संयंत्र में समान इकाइयाँ नहीं बनाई जाती हैं (उदाहरण के लिए, थर्मल न्यूट्रॉन पर एक ही प्रकार की तीन इकाइयाँ), लेकिन विभिन्न प्रकार (उदाहरण के लिए, दो थर्मल और एक फास्ट रिएक्टर)। सबसे पहले, 235U में समृद्ध ईंधन को एक थर्मल रिएक्टर (प्लूटोनियम के निर्माण के साथ) में जलाया जाता है, फिर OTN ईंधन को एक तेज़ रिएक्टर में स्थानांतरित किया जाता है, जिसमें परिणामी प्लूटोनियम के कारण 238U को संसाधित किया जाता है। उपयोग के चक्र के अंत के बाद, एसएनएफ को रेडियोकेमिकल संयंत्र में खिलाया जाता है, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्र के क्षेत्र में स्थित है। संयंत्र ईंधन के पूर्ण पुनर्संसाधन में नहीं लगा है - यह खर्च किए गए परमाणु ईंधन से यूरेनियम और प्लूटोनियम को अलग करने तक सीमित है (इन तत्वों के हेक्साफ्लोराइड फ्लोराइड्स के आसवन द्वारा)। अलग किए गए यूरेनियम और प्लूटोनियम का उपयोग नए मिश्रित ईंधन के निर्माण के लिए किया जाता है, और शेष एसएनएफ या तो उपयोगी रेडियोन्यूक्लाइड्स को अलग करने या निपटान के लिए एक संयंत्र में जाता है।