ในปี 2011 โรงงานเคมีเข้มข้น Novosibirsk ผลิตและจำหน่ายไอโซโทปลิเธียม-7 ทั่วโลกถึง 70% (1,300 กิโลกรัม) ซึ่งสร้างสถิติใหม่ในประวัติศาสตร์ของโรงงาน อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์หลักที่ NCCP ผลิตโดยเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

วลีนี้มีผลกระทบที่น่าประทับใจและน่ากลัวต่อจิตสำนึกของชาวโนโวซีบีร์สค์ บังคับให้พวกเขาจินตนาการอะไรเกี่ยวกับองค์กร: จากคนงานสามขาและเมืองใต้ดินที่แยกจากกันไปจนถึงลมกัมมันตภาพรังสี

แล้วจริงๆ แล้วมีอะไรซ่อนอยู่หลังรั้วของโรงงานลึกลับที่สุดในโนโวซีบีร์สค์ ซึ่งผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ภายในเมือง?

โรงงาน OJSC Novosibirsk Chemical Concentrates เป็นหนึ่งในผู้ผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ชั้นนำของโลกสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และเครื่องปฏิกรณ์วิจัยในรัสเซียและต่างประเทศ ผู้ผลิตโลหะลิเธียมและเกลือเพียงรายเดียวในรัสเซีย เป็นส่วนหนึ่งของ TVEL Fuel Company ของ Rosatom State Corporation

เรามาที่เวิร์กช็อปซึ่งมีการผลิตส่วนประกอบเชื้อเพลิง - ส่วนประกอบเชื้อเพลิงซึ่งบรรจุลงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นี่คือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในการเข้าสู่การผลิต คุณจะต้องสวมเสื้อคลุม หมวก ผ้าคลุมรองเท้า และ "กลีบดอกไม้" บนใบหน้าของคุณ

งานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับวัสดุที่มียูเรเนียมกระจุกตัวอยู่ในเวิร์คช็อป คอมเพล็กซ์ทางเทคโนโลยีนี้เป็นหนึ่งในคอมเพล็กซ์หลักสำหรับ NCCP (การประกอบเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ครอบครองประมาณ 50% ของโครงสร้างผลิตภัณฑ์ที่ขายของ NCCP OJSC)

ห้องควบคุมซึ่งเป็นจุดควบคุมกระบวนการผลิตผงยูเรเนียมไดออกไซด์เพื่อใช้ในการผลิตเม็ดเชื้อเพลิง

พนักงานดำเนินการบำรุงรักษาตามปกติ: ในช่วงเวลาหนึ่ง แม้แต่อุปกรณ์ใหม่ล่าสุดก็จะถูกหยุดและตรวจสอบ ในเวิร์กช็อปจะมีอากาศอยู่เป็นจำนวนมาก - การระบายอากาศเสียจะทำงานอย่างต่อเนื่อง

ผงยูเรเนียมไดออกไซด์จะถูกเก็บไว้ในไบโคนดังกล่าว พวกเขาผสมผงและพลาสติไซเซอร์ซึ่งช่วยให้แท็บเล็ตถูกบีบอัดได้ดีขึ้น

การติดตั้งที่อัดเม็ดเชื้อเพลิง เช่นเดียวกับที่เด็กๆ ทำเค้กอีสเตอร์โดยใช้ทรายโดยการกดบนแม่พิมพ์ ดังนั้น ในกรณีนี้ เม็ดยูเรเนียมจะถูกกดภายใต้แรงกด

เรือโมลิบดีนัมพร้อมแท็บเล็ตรอส่งไปที่เตาเผาเพื่อหลอม ก่อนที่จะหลอมเม็ดยาจะมีโทนสีเขียวและมีขนาดแตกต่างกัน

ลดการสัมผัสของผง เม็ดยา และสิ่งแวดล้อมให้เหลือน้อยที่สุด งานทั้งหมดดำเนินการในกล่อง เพื่อแก้ไขบางสิ่งที่อยู่ภายใน จึงมีการสร้างถุงมือพิเศษไว้ในกล่อง

คบเพลิงที่อยู่ด้านบนกำลังเผาไหม้ไฮโดรเจน แท็บเล็ตจะถูกอบอ่อนในเตาอบที่อุณหภูมิอย่างน้อย 1,750 องศาในสภาพแวดล้อมที่ลดไฮโดรเจนเป็นเวลานานกว่า 20 ชั่วโมง

ตู้สีดำเป็นเตาไฮโดรเจนอุณหภูมิสูงซึ่งเรือโมลิบดีนัมต้องผ่านโซนอุณหภูมิที่แตกต่างกัน แดมเปอร์จะเปิดขึ้น และเรือโมลิบดีนัมจะเข้าไปในเตาเผา จากจุดที่เปลวไฟปะทุออกมา

เม็ดยาที่เสร็จแล้วจะถูกขัดเงาเพราะต้องมีขนาดที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด และที่ทางออก ผู้ตรวจสอบจะตรวจสอบแท็บเล็ตแต่ละเครื่องเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีเศษ รอยแตก หรือข้อบกพร่อง

หนึ่งเม็ดหนัก 4.5 กรัม เทียบเท่ากับการปล่อยพลังงานฟืน 640 กิโลกรัม ถ่านหิน 400 กิโลกรัม 360 ลูกบาศก์เมตร น้ำมัน 350 กิโลกรัม

เม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์หลังจากการหลอมในเตาไฮโดรเจน

ที่นี่หลอดเซอร์โคเนียมจะเต็มไปด้วยเม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์ ที่ทางออกเรามีแท่งเชื้อเพลิงสำเร็จรูป (ยาวประมาณ 4 ม.) - ส่วนประกอบเชื้อเพลิง แท่งเชื้อเพลิงถูกนำมาใช้ในการประกอบส่วนประกอบเชื้อเพลิงอยู่แล้ว หรืออีกนัยหนึ่งคือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

คุณจะไม่พบน้ำพุโซดาแบบนี้ตามท้องถนนในเมืองอีกต่อไป อาจเฉพาะที่ NZHK เท่านั้น แม้ว่าในสมัยโซเวียตจะเป็นเรื่องธรรมดามาก

ในเครื่องนี้สามารถล้างแก้วแล้วเติมด้วยน้ำอัดลม น้ำนิ่ง หรือน้ำเย็นก็ได้

จากการประเมินของกรมทรัพยากรธรรมชาติและคุ้มครองสิ่งแวดล้อม พ.ศ. 2553 พบว่า NCCP ไม่มีผลกระทบต่อมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ

ไก่พันธุ์แท้คู่หนึ่งใช้ชีวิตและวางไข่ในกรงไม้คุณภาพสูงซึ่งตั้งอยู่ในอาณาเขตของการประชุมเชิงปฏิบัติการ

คนงานเชื่อมโครงสำหรับประกอบเชื้อเพลิง เฟรมจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการดัดแปลงชุดเชื้อเพลิง

โรงงานมีพนักงาน 2,277 คน อายุเฉลี่ยของพนักงาน 44.3 ปี 58% เป็นผู้ชาย เงินเดือนเฉลี่ยเกิน 38,000 รูเบิล

ท่อขนาดใหญ่เป็นช่องทางสำหรับระบบควบคุมการป้องกันเครื่องปฏิกรณ์ จากนั้นจะติดตั้งแท่งเชื้อเพลิง 312 แท่งในเฟรมนี้

ถัดจาก NCCP มี CHPP-4 จากการอ้างอิงถึงนักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม ตัวแทนของโรงงานรายงานว่า: ต่อปี โรงไฟฟ้าพลังความร้อนหนึ่งแห่งปล่อยสารกัมมันตภาพรังสีมากกว่า NCCP ถึง 7.5 เท่า

ช่างประกอบ Viktor Pustozerov ผู้มีประสบการณ์ในโรงงานและอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ได้รับ 2 Order of Labor Glory

หัวและก้านสำหรับประกอบเชื้อเพลิง จะถูกติดตั้งที่ส่วนท้ายสุดเมื่อมีแท่งเชื้อเพลิงทั้ง 312 แท่งอยู่ในเฟรมแล้ว

การควบคุมขั้นสุดท้าย: ชุดเชื้อเพลิงที่เสร็จแล้วจะถูกตรวจสอบด้วยหัววัดพิเศษเพื่อให้ระยะห่างระหว่างแท่งเชื้อเพลิงเท่ากัน ผู้ควบคุมส่วนใหญ่มักเป็นผู้หญิง นี่เป็นงานที่ต้องใช้ความอุตสาหะมาก

ในภาชนะบรรจุดังกล่าวชุดเชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังผู้บริโภค - 2 ตลับในแต่ละตลับ ข้างในพวกเขามีเตียงสักหลาดแสนสบายของตัวเอง

เชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ผลิตที่ JSC NCCP นั้นใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของรัสเซีย และยังถูกส่งไปยังยูเครน บัลแกเรีย จีน อินเดีย และอิหร่านอีกด้วย ราคาประกอบเชื้อเพลิงเป็นความลับทางการค้า

การทำงานที่ NCCP ก็ไม่อันตรายไปกว่าการทำงานในองค์กรอุตสาหกรรมใดๆ มีการติดตามสถานะสุขภาพของพนักงานอย่างต่อเนื่อง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไม่พบกรณีโรคจากการทำงานในหมู่คนงานแม้แต่รายเดียว

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นระบบที่ซับซ้อน อุปกรณ์ อุปกรณ์ และโครงสร้างที่จำเป็นซึ่งมีไว้สำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้า สถานีนี้ใช้ยูเรเนียม-235 เป็นเชื้อเพลิง การมีอยู่ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำให้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แตกต่างจากโรงไฟฟ้าอื่นๆ

ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ มีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบพลังงานร่วมกันสามรูปแบบ

พลังงานนิวเคลียร์

เข้าสู่ความร้อน

พลังงานความร้อน

เข้าสู่เครื่องกล

พลังงานกล

แปลงเป็นไฟฟ้า

1. พลังงานนิวเคลียร์เปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน

พื้นฐานของสถานีคือเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งเป็นปริมาตรที่ได้รับการจัดสรรเชิงโครงสร้างเพื่อใช้บรรจุเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ และบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แบบควบคุม ยูเรเนียม-235 ฟิชไซล์โดยนิวตรอนช้า (ความร้อน) ส่งผลให้มีการปล่อยความร้อนจำนวนมหาศาลออกมา

เครื่องกำเนิดไอน้ำ

2. พลังงานความร้อนเปลี่ยนเป็นพลังงานกล

ความร้อนจะถูกกำจัดออกจากแกนเครื่องปฏิกรณ์โดยสารหล่อเย็นซึ่งเป็นของเหลวหรือก๊าซที่ไหลผ่านปริมาตรของมัน พลังงานความร้อนนี้ใช้ในการผลิตไอน้ำในเครื่องกำเนิดไอน้ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

3. พลังงานกลถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

พลังงานกลของไอน้ำถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดเทอร์โบ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าแล้วส่งผ่านสายไฟไปยังผู้บริโภค

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ประกอบด้วยอะไรบ้าง?

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์คืออาคารที่ซับซ้อนซึ่งเป็นที่ตั้งของอุปกรณ์เทคโนโลยี อาคารหลักคืออาคารหลักซึ่งเป็นที่ตั้งของโถปฏิกรณ์ โดยจะเป็นที่ตั้งของเครื่องปฏิกรณ์ สระน้ำกักเก็บเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เครื่องบรรจุเชื้อเพลิง (สำหรับบรรจุเชื้อเพลิง) ซึ่งทั้งหมดนี้ได้รับการตรวจสอบโดยผู้ปฏิบัติงานจากห้องควบคุม (ห้องควบคุม)

องค์ประกอบหลักของเครื่องปฏิกรณ์คือโซนที่ทำงานอยู่ (1) มันอยู่ในปล่องคอนกรีต ส่วนประกอบบังคับของเครื่องปฏิกรณ์ใดๆ คือระบบควบคุมและป้องกันที่ช่วยให้โหมดที่เลือกของปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันแบบควบคุมเกิดขึ้นได้ เช่นเดียวกับระบบป้องกันฉุกเฉินเพื่อหยุดปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วในกรณีฉุกเฉิน ทั้งหมดนี้ติดตั้งอยู่ในอาคารหลัก

นอกจากนี้ยังมีอาคารหลังที่สองซึ่งเป็นที่ตั้งของโถงกังหัน (2): เครื่องกำเนิดไอน้ำ กังหันนั่นเอง ถัดไปตามห่วงโซ่เทคโนโลยีคือตัวเก็บประจุและสายไฟฟ้าแรงสูงที่อยู่นอกบริเวณสถานี

ในอาณาเขตมีอาคารสำหรับบรรจุและจัดเก็บเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วในสระน้ำพิเศษ นอกจากนี้สถานียังติดตั้งองค์ประกอบของระบบทำความเย็นแบบหมุนเวียน - หอหล่อเย็น (3) (หอคอยคอนกรีตเรียวที่ด้านบน) บ่อหล่อเย็น (อ่างเก็บน้ำธรรมชาติหรือที่สร้างขึ้นเทียม) และสระสเปรย์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีกี่ประเภท?

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์อาจมีวงจรหล่อเย็น 1, 2 หรือ 3 วงจร ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องปฏิกรณ์ ในรัสเซียที่แพร่หลายมากที่สุดคือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สองวงจรที่มีเครื่องปฏิกรณ์ประเภท VVER (เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยน้ำ)

NPP พร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบ 1 วงจร

NPP พร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบ 1 วงจร

โครงการวงจรเดียวใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์ประเภท RBMK-1000 เครื่องปฏิกรณ์ทำงานในบล็อกที่มีกังหันควบแน่นสองตัวและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่อง ในกรณีนี้เครื่องปฏิกรณ์แบบเดือดนั้นเป็นเครื่องกำเนิดไอน้ำซึ่งทำให้สามารถใช้วงจรวงจรเดียวได้ วงจรวงจรเดียวนั้นค่อนข้างง่าย แต่ในกรณีนี้กัมมันตภาพรังสีจะแพร่กระจายไปยังองค์ประกอบทั้งหมดของหน่วย ซึ่งทำให้การป้องกันทางชีวภาพมีความซับซ้อน

ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 4 แห่งที่มีเครื่องปฏิกรณ์วงจรเดียวปฏิบัติการในรัสเซีย

NPP พร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบ 2 วงจร

NPP พร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบ 2 วงจร

รูปแบบวงจรคู่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันประเภท VVER น้ำจะถูกส่งภายใต้ความกดดันเข้าสู่แกนเครื่องปฏิกรณ์และได้รับความร้อน พลังงานน้ำหล่อเย็นถูกใช้ในเครื่องกำเนิดไอน้ำเพื่อสร้างไอน้ำอิ่มตัว วงจรที่สองไม่มีกัมมันตภาพรังสี หน่วยนี้ประกอบด้วยกังหันควบแน่นขนาด 1,000 เมกะวัตต์หนึ่งตัวหรือกังหันขนาด 500 เมกะวัตต์สองตัวพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง

ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 5 แห่งที่มีเครื่องปฏิกรณ์แบบสองวงจรปฏิบัติการในรัสเซีย

NPP พร้อมเครื่องปฏิกรณ์ 3 วงจร

NPP พร้อมเครื่องปฏิกรณ์ 3 วงจร

รูปแบบสามวงจรใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วพร้อมสารหล่อเย็นโซเดียมประเภท BN เพื่อป้องกันการสัมผัสกับน้ำ จึงมีการสร้างวงจรที่สองที่มีโซเดียมที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสี ดังนั้นวงจรจึงกลายเป็นสามวงจร

พลังงานนิวเคลียร์ประกอบด้วยวิสาหกิจจำนวนมากเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ วัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมนี้ขุดจากเหมืองยูเรเนียม จากนั้นจะถูกส่งไปยังโรงงานผลิตเชื้อเพลิง

จากนั้นเชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งจะเข้าสู่แกนเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อเชื้อเพลิงนิวเคลียร์หมดอายุการใช้งาน ก็สามารถนำไปกำจัดได้ เป็นที่น่าสังเกตว่าของเสียอันตรายไม่เพียงปรากฏขึ้นหลังจากการแปรรูปเชื้อเพลิงใหม่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงขั้นตอนใดก็ได้ตั้งแต่การขุดยูเรเนียมไปจนถึงการทำงานในเครื่องปฏิกรณ์

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์

เชื้อเพลิงมีสองประเภท อย่างแรกคือยูเรเนียมที่ขุดได้ในเหมืองซึ่งมีต้นกำเนิดจากธรรมชาติ ประกอบด้วยวัตถุดิบที่สามารถสร้างพลูโตเนียมได้ ประการที่สองคือเชื้อเพลิงที่สร้างขึ้นโดยเทียม (รอง)

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ยังแบ่งตามองค์ประกอบทางเคมี: โลหะ ออกไซด์ คาร์ไบด์ ไนไตรด์ และผสม

การทำเหมืองแร่ยูเรเนียมและการผลิตเชื้อเพลิง

การผลิตยูเรเนียมส่วนใหญ่เกิดขึ้นในไม่กี่ประเทศ: รัสเซีย ฝรั่งเศส ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา แคนาดา และแอฟริกาใต้

ยูเรเนียมเป็นองค์ประกอบหลักสำหรับเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในการเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์นั้นจะต้องผ่านการประมวลผลหลายขั้นตอน ส่วนใหญ่แล้วเงินฝากยูเรเนียมจะอยู่ติดกับทองคำและทองแดงดังนั้นจึงทำการสกัดด้วยการสกัดโลหะมีค่า

ในการขุด สุขภาพของมนุษย์มีความเสี่ยงสูงเนื่องจากยูเรเนียมเป็นสารพิษ และก๊าซที่ปรากฏระหว่างการขุดทำให้เกิดมะเร็งหลายรูปแบบ แม้ว่าแร่นั้นจะมียูเรเนียมจำนวนน้อยมาก - ตั้งแต่ 0.1 ถึง 1 เปอร์เซ็นต์ ประชากรที่อาศัยอยู่ใกล้เหมืองยูเรเนียมก็มีความเสี่ยงสูงเช่นกัน

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะเป็นเชื้อเพลิงหลักสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แต่หลังจากใช้งานแล้ว ยังมีกากกัมมันตภาพรังสีจำนวนมากหลงเหลืออยู่ แม้ว่าจะมีอันตรายมากมาย แต่การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมก็เป็นกระบวนการสำคัญในการสร้างเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

ในรูปแบบธรรมชาติ ยูเรเนียมไม่สามารถใช้ได้ทุกที่ เพื่อที่จะใช้มันจะต้องได้รับการเสริมสมรรถนะ เครื่องหมุนเหวี่ยงแก๊สใช้ในการเสริมสมรรถนะ

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะไม่เพียงแต่นำไปใช้ในพลังงานนิวเคลียร์เท่านั้น แต่ยังใช้ในการผลิตอาวุธด้วย

การขนส่ง

ในทุกขั้นตอนของวงจรเชื้อเพลิงจะมีการขนส่ง ดำเนินการโดยทุกวิถีทาง: ทางบก, ทะเล, อากาศ นี่เป็นความเสี่ยงใหญ่และอันตรายใหญ่ไม่เพียงแต่ต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมนุษย์ด้วย

ในระหว่างการขนส่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์หรือส่วนประกอบของเชื้อเพลิง เกิดอุบัติเหตุหลายครั้ง ส่งผลให้มีการปล่อยธาตุกัมมันตภาพรังสี นี่เป็นหนึ่งในหลาย ๆ เหตุผลว่าทำไมจึงถือว่าไม่ปลอดภัย

การรื้อถอนเครื่องปฏิกรณ์

ไม่มีการรื้อเครื่องปฏิกรณ์เครื่องใดเลย แม้แต่เชอร์โนบิลที่โด่งดัง ประเด็นทั้งหมดก็คือตามที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวไว้ ค่าใช้จ่ายในการรื้อถอนเท่ากับหรือสูงกว่าต้นทุนในการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ด้วยซ้ำ แต่ไม่มีใครบอกได้แน่ชัดว่าจะต้องใช้เงินจำนวนเท่าใด: ต้นทุนคำนวณจากประสบการณ์ในการรื้อสถานีขนาดเล็กเพื่อการวิจัย ผู้เชี่ยวชาญเสนอสองทางเลือก:

1. วางเครื่องปฏิกรณ์และเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วไว้ในที่เก็บ
2. สร้างโลงศพเหนือเครื่องปฏิกรณ์ที่เลิกใช้งานแล้ว

ในอีกสิบปีข้างหน้า เครื่องปฏิกรณ์ประมาณ 350 เครื่องทั่วโลกจะหมดอายุการใช้งานและจะต้องเลิกใช้งาน แต่เนื่องจากยังไม่มีการคิดค้นวิธีการที่เหมาะสมที่สุดด้านความปลอดภัยและราคา ปัญหานี้จึงยังคงอยู่ได้รับการแก้ไข

ปัจจุบันมีเครื่องปฏิกรณ์ 436 เครื่องที่ทำงานอยู่ทั่วโลก แน่นอนว่านี่เป็นส่วนสำคัญต่อระบบพลังงาน แต่ก็ไม่ปลอดภัยอย่างยิ่ง การวิจัยแสดงให้เห็นว่าภายใน 15-20 ปี โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะถูกแทนที่ด้วยสถานีที่ใช้พลังงานลมและแผงโซลาร์เซลล์

ขยะนิวเคลียร์

กากนิวเคลียร์จำนวนมหาศาลเกิดขึ้นจากกิจกรรมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การนำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์กลับมาแปรรูปยังทิ้งของเสียอันตรายไว้เบื้องหลัง อย่างไรก็ตาม ไม่มีประเทศใดพบวิธีแก้ปัญหาดังกล่าว

ปัจจุบัน กากนิวเคลียร์ถูกเก็บไว้ในสถานที่จัดเก็บชั่วคราว ในสระน้ำ หรือฝังไว้ใต้ดินแบบตื้น

วิธีที่ปลอดภัยที่สุดคือการจัดเก็บในสถานที่จัดเก็บพิเศษ แต่การรั่วไหลของรังสีก็เกิดขึ้นได้เช่นกัน เช่นเดียวกับวิธีอื่นๆ

ที่จริงแล้วกากนิวเคลียร์มีคุณค่าอยู่บ้าง แต่ต้องปฏิบัติตามกฎการจัดเก็บอย่างเคร่งครัด และนี่คือปัญหาเร่งด่วนที่สุด

ปัจจัยสำคัญคือช่วงเวลาที่ของเสียเป็นอันตราย แต่ละชนิดมีระยะเวลาการสลายตัวซึ่งเป็นพิษเป็นของตัวเอง

ประเภทของกากนิวเคลียร์

ในระหว่างการดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ของเสียจะเข้าสู่สิ่งแวดล้อม นี่คือน้ำสำหรับหล่อเย็นกังหันและของเสียที่เป็นก๊าซ

กากนิวเคลียร์แบ่งออกเป็นสามประเภท:

1. ระดับต่ำ - เสื้อผ้าของพนักงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์, อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ ของเสียดังกล่าวอาจมาจากสถาบันทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ด้วย สิ่งเหล่านี้ไม่ก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรง แต่ต้องปฏิบัติตามมาตรการความปลอดภัย
2. ระดับกลาง - ภาชนะโลหะที่ใช้ขนส่งเชื้อเพลิง ระดับรังสีค่อนข้างสูงและผู้ที่อยู่ใกล้จะต้องได้รับการปกป้อง
3. ระดับสูงคือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วและผลิตภัณฑ์แปรรูป ระดับกัมมันตภาพรังสีลดลงอย่างรวดเร็ว ของเสียระดับสูงมีขนาดเล็กมาก ประมาณ 3 เปอร์เซ็นต์ แต่มีกัมมันตภาพรังสีถึง 95 เปอร์เซ็นต์

เนื่องจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์มีประสิทธิภาพมากกว่าเชื้อเพลิงประเภทอื่นๆ ที่เรามีในปัจจุบัน ทุกสิ่งที่สามารถทำงานได้โดยได้รับความช่วยเหลือจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เรือดำน้ำ เรือ ฯลฯ) จึงให้ความสำคัญเป็นพิเศษ เราจะพูดคุยเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับเครื่องปฏิกรณ์

การขุดยูเรเนียมทำได้สองวิธีหลัก:
1) การทำเหมืองโดยตรงในเหมืองหินหรือเหมือง หากความลึกของยูเรเนียมเอื้ออำนวย ด้วยวิธีนี้ฉันหวังว่าทุกอย่างชัดเจน
2) การชะล้างใต้ดิน นี่คือเมื่อมีการเจาะบ่อในสถานที่ที่พบยูเรเนียมจะมีการสูบสารละลายกรดซัลฟิวริกอ่อน ๆ เข้าไปและสารละลายจะทำปฏิกิริยากับยูเรเนียมเมื่อรวมเข้ากับมัน จากนั้นส่วนผสมที่ได้จะถูกปั๊มขึ้นสู่พื้นผิวและแยกยูเรเนียมออกโดยใช้วิธีทางเคมี

ลองจินตนาการว่าเราสกัดยูเรเนียมจากเหมืองได้แล้วและเตรียมพร้อมสำหรับการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม ภาพด้านล่างแสดงสิ่งที่เรียกว่า “เค้กเหลือง” U3O8 ในถังเพื่อการขนส่งต่อไป

ทุกอย่างจะเรียบร้อยดี และตามทฤษฎีแล้ว ยูเรเนียมนี้สามารถนำไปใช้ผลิตเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้ทันที แต่ทว่า ธรรมชาติมอบงานให้เราทำเช่นเคย ความจริงก็คือยูเรเนียมธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปสามชนิดผสมกัน ได้แก่ U238 (99.2745%), U235 (0.72%) และ U234 (0.0055%) เราสนใจเฉพาะ U235 เท่านั้น เนื่องจาก U235 ใช้นิวตรอนความร้อนร่วมกันในเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ จึงทำให้เราเพลิดเพลินไปกับคุณประโยชน์ทั้งหมดของปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชัน น่าเสียดายที่ความเข้มข้นตามธรรมชาติไม่เพียงพอสำหรับการทำงานที่มั่นคงและระยะยาวของเครื่องปฏิกรณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สมัยใหม่ แม้ว่าเท่าที่ฉันรู้ อุปกรณ์ RBMK ได้รับการออกแบบในลักษณะที่สามารถยิงเชื้อเพลิงที่ทำจากยูเรเนียมธรรมชาติได้ แต่ไม่รับประกันความเสถียร ความทนทาน และความปลอดภัยของการใช้งานเชื้อเพลิงดังกล่าวเลย
เราจำเป็นต้องเสริมสมรรถนะยูเรเนียม นั่นคือเพิ่มความเข้มข้นของ U235 จากธรรมชาติเป็นความเข้มข้นที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์
ตัวอย่างเช่น เครื่องปฏิกรณ์ RBMK ทำงานโดยใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ 2.8%, VVER-1000 - เสริมสมรรถนะจาก 1.6 ถึง 5.0% โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทางทะเลและกองทัพเรือใช้เชื้อเพลิงเสริมสมรรถนะถึง 20% และเครื่องปฏิกรณ์วิจัยบางเครื่องทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงที่มีการเสริมสมรรถนะ 90% (เช่น IRT-T ใน Tomsk)
ในรัสเซีย การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมดำเนินการโดยใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงแก๊ส นั่นคือผงสีเหลืองที่อยู่ในภาพก่อนหน้านี้จะถูกแปลงเป็นก๊าซ ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ UF6 จากนั้นก๊าซนี้จะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องหมุนเหวี่ยงแบบน้ำตก ที่ทางออกจากเครื่องหมุนเหวี่ยงแต่ละเครื่อง เนื่องจากน้ำหนักของนิวเคลียส U235 และ U238 ต่างกัน เราจึงได้ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ซึ่งมีปริมาณ U235 เพิ่มขึ้นเล็กน้อย กระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำหลายครั้ง และในที่สุดเราก็ได้ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ในปริมาณที่เราต้องการ ในภาพด้านล่างคุณสามารถเห็นขนาดของน้ำตกของเครื่องหมุนเหวี่ยง - มีจำนวนมากและขยายออกไปในระยะไกล

จากนั้นก๊าซ UF6 จะถูกแปลงกลับเป็น UO2 ในรูปแบบผง เคมีเป็นวิทยาศาสตร์ที่มีประโยชน์มากและช่วยให้เราสร้างปาฏิหาริย์ดังกล่าวได้
อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถเทผงนี้ลงในเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างง่ายดาย หรือค่อนข้างจะหลับไปก็ได้ แต่จะไม่มีอะไรดีเกิดขึ้น มัน (ผง) จะต้องถูกนำมาอยู่ในรูปแบบที่เราสามารถหย่อนมันเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ได้เป็นเวลานานหลายปี ในกรณีนี้น้ำมันเชื้อเพลิงไม่ควรสัมผัสกับสารหล่อเย็นและไปเกินแกนกลาง นอกจากนี้ เชื้อเพลิงจะต้องทนทานต่อแรงกดดันและอุณหภูมิที่รุนแรงมากที่จะเกิดขึ้นเมื่อทำงานภายในเครื่องปฏิกรณ์
โดยวิธีการที่ฉันลืมที่จะบอกว่าผงไม่ได้เป็นเพียงชนิดใด ๆ - มันจะต้องมีขนาดที่แน่นอนเพื่อว่าในระหว่างการกดและการเผาช่องว่างและรอยแตกที่ไม่จำเป็นจะไม่เกิดขึ้น ขั้นแรกให้ทำเม็ดยาจากผงโดยการกดและอบเป็นเวลานาน (เทคโนโลยีนี้ยากมากหากฝ่าฝืนเม็ดเชื้อเพลิงจะไม่สามารถใช้งานได้) ฉันจะแสดงรูปแบบของแท็บเล็ตในภาพด้านล่าง

จำเป็นต้องมีรูและรอยบากบนแท็บเล็ตเพื่อชดเชยการขยายตัวจากความร้อนและการเปลี่ยนแปลงของรังสี ในเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อเวลาผ่านไป เม็ดยาจะบวม งอ เปลี่ยนขนาด และหากไม่มีสิ่งใดระบุไว้ เม็ดยาก็สามารถยุบได้ ซึ่งถือเป็นเรื่องเลวร้าย

เม็ดยาที่เสร็จแล้วจะถูกบรรจุในท่อโลหะ (ทำจากเหล็ก เซอร์โคเนียม โลหะผสม และโลหะอื่นๆ) ท่อปิดที่ปลายทั้งสองข้างและปิดผนึก ท่อที่เสร็จแล้วพร้อมเชื้อเพลิงเรียกว่าองค์ประกอบเชื้อเพลิง - องค์ประกอบเชื้อเพลิง

เครื่องปฏิกรณ์แต่ละเครื่องต้องการองค์ประกอบเชื้อเพลิงที่มีการออกแบบและการตกแต่งที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น แท่งเชื้อเพลิง RBMK มีความยาว 3.5 เมตร องค์ประกอบของเชื้อเพลิงไม่ได้เป็นเพียงองค์ประกอบแบบแท่งเท่านั้น เช่นเดียวกับในภาพ มีทั้งแบบแผ่นเพลท แบบวงแหวน และแบบและการดัดแปลงที่หลากหลาย
จากนั้น ส่วนประกอบเชื้อเพลิงจะถูกรวมเข้าเป็นชุดประกอบเชื้อเพลิง - FA ส่วนประกอบเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK ประกอบด้วยแท่งเชื้อเพลิง 18 แท่งและมีลักษณะดังนี้:

การประกอบเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ VVER มีลักษณะดังนี้:
อย่างที่คุณเห็น ส่วนประกอบเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ VVER ประกอบด้วยแท่งเชื้อเพลิงจำนวนมากกว่าแท่งเชื้อเพลิงของ RBMK มาก
จากนั้นผลิตภัณฑ์พิเศษสำเร็จรูป (FA) จะถูกส่งไปยังโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัย ทำไมต้องมีข้อควรระวัง? เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ แม้ว่าจะยังไม่มีกัมมันตภาพรังสี แต่ก็มีคุณค่ามาก มีราคาแพง และหากจัดการอย่างไม่ระมัดระวังอาจทำให้เกิดปัญหามากมายได้ จากนั้นจึงทำการควบคุมสภาพขั้นสุดท้ายของชุดประกอบเชื้อเพลิงและบรรจุลงในเครื่องปฏิกรณ์ เพียงเท่านี้ ยูเรเนียมได้พัฒนาไปไกลจากแร่ใต้ดินไปจนถึงอุปกรณ์ไฮเทคภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ตอนนี้เขามีชะตากรรมที่แตกต่างออกไป - ความเครียดภายในเครื่องปฏิกรณ์เป็นเวลาหลายปีและปล่อยความร้อนอันมีค่าซึ่งน้ำ (หรือสารหล่อเย็นอื่น ๆ ) จะมาพรากไปจากเขา

วงจรชีวิตของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้ยูเรเนียมหรือพลูโทเนียมเริ่มต้นที่สถานประกอบการเหมืองแร่ โรงงานเคมี ในเครื่องหมุนเหวี่ยงก๊าซ และไม่ได้สิ้นสุดในขณะที่ชุดเชื้อเพลิงถูกขนออกจากเครื่องปฏิกรณ์ เนื่องจากการประกอบเชื้อเพลิงแต่ละชุดจะต้องผ่านเส้นทางที่ยาว ของการกำจัดแล้วนำไปแปรรูปใหม่

การสกัดวัตถุดิบสำหรับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

ยูเรเนียมเป็นโลหะที่หนักที่สุดในโลก ยูเรเนียมในโลกประมาณ 99.4% เป็นยูเรเนียม-238 และเพียง 0.6% เท่านั้นที่เป็นยูเรเนียม-235 รายงาน Red Book ของสำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศแสดงให้เห็นว่าการผลิตและความต้องการยูเรเนียมเพิ่มขึ้นแม้จะมีอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ที่ฟูกูชิมะ ซึ่งทำให้หลายคนสงสัยเกี่ยวกับโอกาสของพลังงานนิวเคลียร์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปริมาณสำรองยูเรเนียมที่พิสูจน์แล้วได้เพิ่มขึ้น 7% ซึ่งเกี่ยวข้องกับการค้นพบแหล่งสะสมใหม่ ผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดยังคงเป็นคาซัคสถาน แคนาดา และออสเตรเลีย พวกเขาขุดแร่ยูเรเนียมได้มากถึง 63% ของโลก นอกจากนี้ โลหะสำรองมีจำหน่ายในออสเตรเลีย บราซิล จีน มาลาวี รัสเซีย ไนเจอร์ สหรัฐอเมริกา ยูเครน จีน และประเทศอื่นๆ ก่อนหน้านี้ Pronedra เขียนว่าในปี 2559 มีการขุดยูเรเนียม 7.9 พันตันในสหพันธรัฐรัสเซีย

ปัจจุบันนี้ การขุดยูเรเนียมทำได้สามวิธี วิธีการเปิดไม่สูญเสียความเกี่ยวข้อง ใช้ในกรณีที่เงินฝากอยู่ใกล้พื้นผิวโลก ด้วยวิธีเปิด รถปราบดินจะสร้างเหมืองหิน จากนั้นแร่ที่มีสิ่งเจือปนจะถูกโหลดลงในรถดัมพ์เพื่อขนส่งไปยังศูนย์แปรรูป

บ่อยครั้งที่ตัวแร่อยู่ที่ระดับความลึกมาก ในกรณีนี้จะใช้วิธีการขุดใต้ดิน เหมืองแห่งหนึ่งถูกขุดลึกถึง 2 กิโลเมตร หินถูกสกัดโดยการขุดเจาะในแนวนอน และขนขึ้นด้วยลิฟต์ขนส่งสินค้า

ส่วนผสมที่ลำเลียงขึ้นในลักษณะนี้มีส่วนประกอบหลายอย่าง ต้องบดหินให้เจือจางด้วยน้ำและเอาส่วนเกินออก จากนั้นจึงเติมกรดซัลฟิวริกลงในส่วนผสมเพื่อดำเนินกระบวนการชะล้าง ในระหว่างปฏิกิริยานี้ นักเคมีจะได้เกลือยูเรเนียมตกตะกอนสีเหลือง ในที่สุด ยูเรเนียมที่มีสิ่งเจือปนจะถูกทำให้บริสุทธิ์ในโรงงานกลั่น หลังจากนั้นจะมีการผลิตยูเรเนียมออกไซด์ซึ่งมีการซื้อขายในตลาดหลักทรัพย์

มีวิธีการที่ปลอดภัยกว่า เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และคุ้มค่ากว่ามากที่เรียกว่าการชะล้างหลุมเจาะในแหล่งกำเนิด (ISL)

ด้วยวิธีการขุดแบบนี้ อาณาเขตจะยังคงปลอดภัยสำหรับบุคลากร และพื้นหลังของรังสีจะสอดคล้องกับพื้นหลังในเมืองใหญ่ ในการขุดยูเรเนียมโดยใช้การชะล้างคุณต้องเจาะ 6 รูที่มุมของรูปหกเหลี่ยม ผ่านหลุมเหล่านี้ กรดซัลฟิวริกจะถูกสูบเข้าไปในแหล่งสะสมของยูเรเนียมและผสมกับเกลือของมัน สารละลายนี้ถูกสกัด กล่าวคือ สูบผ่านบ่อที่อยู่ตรงกลางรูปหกเหลี่ยม เพื่อให้เกลือยูเรเนียมมีความเข้มข้นตามที่ต้องการ ส่วนผสมจะถูกส่งผ่านคอลัมน์ดูดซับหลายครั้ง

การผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์โดยไม่ต้องใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงก๊าซซึ่งใช้ในการผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ หลังจากถึงความเข้มข้นที่ต้องการแล้ว ยูเรเนียมไดออกไซด์จะถูกกดลงในแท็บเล็ตที่เรียกว่า พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยใช้สารหล่อลื่นที่ถูกลบออกระหว่างการเผาในเตาเผา อุณหภูมิการเผาสูงถึง 1,000 องศา หลังจากนี้ แท็บเล็ตจะถูกตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ คุณภาพพื้นผิว ปริมาณความชื้น และอัตราส่วนของออกซิเจนและยูเรเนียมมีความสำคัญ

ในเวลาเดียวกัน กำลังเตรียมเปลือกท่อสำหรับองค์ประกอบเชื้อเพลิงในเวิร์กช็อปอื่น กระบวนการข้างต้น รวมถึงการจ่ายยาและการบรรจุยาเม็ดในท่อเปลือก การปิดผนึก และการปนเปื้อนในภายหลัง เรียกว่าการผลิตเชื้อเพลิง ในรัสเซีย การสร้างส่วนประกอบเชื้อเพลิง (FA) ดำเนินการโดยองค์กร "โรงงานสร้างเครื่องจักร" ในภูมิภาคมอสโก "โรงงานเข้มข้นเคมีโนโวซีบีร์สค์" ในโนโวซีบีร์สค์ "โรงงานโพลีเมทัลมอสโก" และอื่น ๆ

ชุดประกอบเชื้อเพลิงแต่ละชุดถูกสร้างขึ้นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ประเภทใดประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ ชุดเชื้อเพลิงของยุโรปทำเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ในขณะที่ชุดเชื้อเพลิงของรัสเซียมีส่วนตัดขวางหกเหลี่ยม เครื่องปฏิกรณ์ประเภท VVER-440 และ VVER-1000 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสหพันธรัฐรัสเซีย องค์ประกอบเชื้อเพลิงแรกสำหรับ VVER-440 เริ่มได้รับการพัฒนาในปี 1963 และสำหรับ VVER-1000 - ในปี 1978 แม้ว่าเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ที่มีเทคโนโลยีความปลอดภัยหลังฟุกุชิมะกำลังถูกนำมาใช้อย่างจริงจังในรัสเซีย แต่ก็มีการติดตั้งนิวเคลียร์แบบเก่าจำนวนมากที่ดำเนินงานทั่วประเทศและต่างประเทศ ดังนั้นการประกอบเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ประเภทต่างๆ ยังคงมีความเกี่ยวข้องเท่าเทียมกัน

ตัวอย่างเช่น ในการจัดหาส่วนประกอบเชื้อเพลิงสำหรับหนึ่งแกนของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 นั้น จำเป็นต้องมีส่วนประกอบมากกว่า 200,000 ชิ้นที่ทำจากโลหะผสมเซอร์โคเนียม และเม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์เผาผนึก 14 ล้านเม็ด บางครั้งต้นทุนในการผลิตชุดประกอบเชื้อเพลิงอาจสูงกว่าต้นทุนของเชื้อเพลิงที่มีอยู่ในองค์ประกอบต่างๆ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องรับประกันประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงต่อยูเรเนียมหนึ่งกิโลกรัม

ต้นทุนกระบวนการผลิตเป็น %

แยกกันเป็นมูลค่าการกล่าวขวัญถึงชุดเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์วิจัย ได้รับการออกแบบในลักษณะที่ทำให้การสังเกตและการศึกษากระบวนการสร้างนิวตรอนสะดวกสบายที่สุด แท่งเชื้อเพลิงดังกล่าวสำหรับการทดลองในสาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์ การผลิตไอโซโทป และเวชศาสตร์รังสี ผลิตในรัสเซียโดยโรงงานเคมีเข้มข้นโนโวซีบีร์สค์ FAs ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานขององค์ประกอบไร้รอยต่อที่มียูเรเนียมและอลูมิเนียม

การผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในสหพันธรัฐรัสเซียดำเนินการโดยบริษัทเชื้อเพลิง TVEL (แผนกหนึ่งของ Rosatom) บริษัททำงานเพื่อเพิ่มคุณค่าของวัตถุดิบ การประกอบชิ้นส่วนเชื้อเพลิง และยังให้บริการด้านใบอนุญาตเชื้อเพลิงอีกด้วย โรงงานเครื่องจักรกล Kovrov ในภูมิภาค Vladimir และโรงงาน Centrifuge ก๊าซ Ural ในภูมิภาค Sverdlovsk ได้สร้างอุปกรณ์สำหรับการประกอบเชื้อเพลิงของรัสเซีย

คุณสมบัติของการขนส่งแท่งเชื้อเพลิง

ยูเรเนียมธรรมชาติมีลักษณะเป็นกัมมันตภาพรังสีในระดับต่ำ อย่างไรก็ตาม ก่อนการผลิตชุดประกอบเชื้อเพลิง โลหะจะผ่านขั้นตอนการเสริมสมรรถนะ ปริมาณยูเรเนียม-235 ในแร่ธรรมชาติไม่เกิน 0.7% และกัมมันตภาพรังสีคือ 25 เบคเคอเรลต่อยูเรเนียม 1 มิลลิกรัม

เม็ดยูเรเนียมซึ่งวางอยู่ในชุดเชื้อเพลิงประกอบด้วยยูเรเนียมที่มีความเข้มข้นของยูเรเนียม-235 อยู่ที่ 5% ส่วนประกอบเชื้อเพลิงสำเร็จรูปที่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะถูกขนส่งในภาชนะโลหะที่มีความแข็งแรงสูงพิเศษ สำหรับการขนส่ง มีการใช้ทางรถไฟ ถนน ทางทะเล และแม้กระทั่งการขนส่งทางอากาศ แต่ละคอนเทนเนอร์ประกอบด้วยสองชุดประกอบ การขนส่งเชื้อเพลิงที่ไม่มีการฉายรังสี (สด) ไม่ก่อให้เกิดอันตรายจากรังสี เนื่องจากการแผ่รังสีจะไม่ขยายออกไปเกินท่อเซอร์โคเนียมที่ใช้อัดเม็ดยูเรเนียมเข้าไป

เส้นทางพิเศษสำหรับการขนส่งเชื้อเพลิงได้รับการพัฒนาโดยสินค้าจะถูกขนส่งพร้อมกับเจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัยจากผู้ผลิตหรือลูกค้า (บ่อยกว่า) ซึ่งมีสาเหตุหลักมาจากต้นทุนอุปกรณ์ที่สูง ในประวัติศาสตร์ทั้งหมดของการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ไม่มีการบันทึกอุบัติเหตุการขนส่งที่เกี่ยวข้องกับการประกอบเชื้อเพลิงแม้แต่ครั้งเดียวที่อาจส่งผลกระทบต่อพื้นหลังของการแผ่รังสีของสิ่งแวดล้อมหรือนำไปสู่การบาดเจ็บล้มตาย

เชื้อเพลิงในแกนเครื่องปฏิกรณ์

หน่วยของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (TVEL) สามารถปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมาได้ในระยะเวลาอันยาวนาน ทั้งถ่านหินและก๊าซไม่สามารถเปรียบเทียบกับปริมาณดังกล่าวได้ วงจรชีวิตเชื้อเพลิงของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เริ่มต้นด้วยการขนถ่าย การกำจัด และการจัดเก็บเชื้อเพลิงสดในคลังสินค้าประกอบเชื้อเพลิง เมื่อเชื้อเพลิงชุดก่อนหน้าในเครื่องปฏิกรณ์ไหม้หมด บุคลากรจะประกอบชุดเชื้อเพลิงเพื่อบรรจุลงในแกนกลาง (พื้นที่ทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ที่เกิดปฏิกิริยาการสลายตัว) ตามกฎแล้วเชื้อเพลิงจะถูกบรรจุใหม่บางส่วน

เชื้อเพลิงเต็มจะถูกเติมลงในแกนเฉพาะในเวลาที่เครื่องปฏิกรณ์เริ่มทำงานครั้งแรกเท่านั้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าแท่งเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์เผาไหม้ไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากฟลักซ์นิวตรอนแปรผันตามความเข้มในโซนต่างๆ ของเครื่องปฏิกรณ์ ต้องขอบคุณอุปกรณ์วัดแสง เจ้าหน้าที่สถานีจึงมีโอกาสตรวจสอบระดับความเหนื่อยหน่ายของเชื้อเพลิงแต่ละหน่วยแบบเรียลไทม์และทำการเปลี่ยนใหม่ บางครั้ง แทนที่จะโหลดชุดเชื้อเพลิงใหม่ ชุดประกอบจะถูกย้ายระหว่างกัน ในใจกลางของโซนแอคทีฟ ความเหนื่อยหน่ายจะเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นที่สุด

FA หลังโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ยูเรเนียมที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เรียกว่าการฉายรังสีหรือเผาไหม้ และส่วนประกอบเชื้อเพลิงดังกล่าวเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว SNF อยู่ในตำแหน่งแยกจากกากกัมมันตภาพรังสี เนื่องจากมีส่วนประกอบที่มีประโยชน์อย่างน้อย 2 ส่วน ได้แก่ ยูเรเนียมที่ยังไม่เผาไหม้ (ความลึกของการเผาของโลหะไม่ถึง 100%) และนิวไคลด์กัมมันตรังสีทรานยูเรเนียม

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักฟิสิกส์ได้เริ่มใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่สะสมในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วในอุตสาหกรรมและการแพทย์ หลังจากที่เชื้อเพลิงเสร็จสิ้นการรณรงค์ (เวลาที่ส่วนประกอบอยู่ในแกนเครื่องปฏิกรณ์ภายใต้สภาวะการทำงานที่กำลังไฟพิกัด) เชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังบ่อทำความเย็น จากนั้นจึงจัดเก็บโดยตรงในห้องเครื่องปฏิกรณ์ และหลังจากนั้นเพื่อนำไปแปรรูปหรือกำจัดทิ้ง สระทำความเย็นได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดความร้อนและป้องกันรังสีไอออไนซ์ เนื่องจากส่วนประกอบเชื้อเพลิงยังคงเป็นอันตรายหลังจากการถอดออกจากเครื่องปฏิกรณ์

ในสหรัฐอเมริกา แคนาดา หรือสวีเดน เชื้อเพลิงใช้แล้วจะไม่ถูกส่งไปแปรรูปใหม่ ประเทศอื่นๆ รวมถึงรัสเซีย กำลังทำงานเกี่ยวกับวงจรการใช้เชื้อเพลิงแบบปิด ช่วยให้คุณลดต้นทุนการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้อย่างมาก เนื่องจากเชื้อเพลิงใช้แล้วบางส่วนจะถูกนำมาใช้ซ้ำ

แท่งเชื้อเพลิงจะถูกละลายในกรด หลังจากนั้นนักวิจัยจะแยกพลูโตเนียมและยูเรเนียมที่ไม่ได้ใช้ออกจากของเสีย ประมาณ 3% ของวัตถุดิบไม่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้ สิ่งเหล่านี้เป็นของเสียระดับสูงที่ผ่านกระบวนการบิทูมิไนเซชันหรือกระบวนการทำให้กลายเป็นแก้ว

พลูโทเนียม 1% สามารถกู้คืนได้จากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว ไม่จำเป็นต้องเสริมสมรรถนะโลหะนี้ รัสเซียใช้ในกระบวนการผลิตเชื้อเพลิง MOX ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ วงจรเชื้อเพลิงแบบปิดทำให้สามารถผลิตส่วนประกอบเชื้อเพลิงหนึ่งชิ้นราคาถูกลงประมาณ 3% แต่เทคโนโลยีนี้ต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากในการก่อสร้างหน่วยอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงยังไม่แพร่หลายไปทั่วโลก อย่างไรก็ตาม บริษัทเชื้อเพลิง Rosatom ไม่หยุดการวิจัยในทิศทางนี้ Pronedra เขียนเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่าสหพันธรัฐรัสเซียกำลังทำงานเกี่ยวกับเชื้อเพลิงที่สามารถรีไซเคิลไอโซโทปของอะเมริเซียม คูเรียม และเนปทูเนียมในแกนเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งรวมอยู่ใน 3% เดียวกันของกากกัมมันตภาพรังสีสูง

ผู้ผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์: อันดับ

1. บริษัท Areva ของฝรั่งเศส จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ได้จัดหาส่วนแบ่งตลาด 31% ของตลาดโลกสำหรับการประกอบเชื้อเพลิง บริษัทผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และประกอบส่วนประกอบสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในปี 2560 Areva ได้รับการปรับปรุงเชิงคุณภาพ มีนักลงทุนรายใหม่เข้ามาที่บริษัท และการสูญเสียจำนวนมหาศาลในปี 2558 ลดลง 3 เท่า
2. Westinghouse เป็นแผนกในอเมริกาของบริษัทโตชิบาของญี่ปุ่น กำลังพัฒนาตลาดในยุโรปตะวันออกอย่างแข็งขันโดยจัดหาส่วนประกอบเชื้อเพลิงให้กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของยูเครน เมื่อร่วมมือกับโตชิบา จะช่วยครองส่วนแบ่ง 26% ของตลาดการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ทั่วโลก
3. บริษัทเชื้อเพลิง TVEL ของบริษัท Rosatom (รัสเซีย) อยู่ในอันดับที่สาม TVEL ถือหุ้นร้อยละ 17 ของตลาดโลก มีผลงานสัญญาสิบปีมูลค่า 3 หมื่นล้านดอลลาร์ และจัดหาเชื้อเพลิงให้กับเครื่องปฏิกรณ์มากกว่า 70 เครื่อง TVEL พัฒนาส่วนประกอบเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ VVER และยังเข้าสู่ตลาดโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีการออกแบบแบบตะวันตกอีกด้วย
4. ตามข้อมูลล่าสุด Japan Nuclear Fuel Limited เป็นผู้จัดหา 16% ของตลาดโลก โดยเป็นผู้จัดหาส่วนประกอบเชื้อเพลิงให้กับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ส่วนใหญ่ในญี่ปุ่น
5. Mitsubishi Heavy Industries คือบริษัทยักษ์ใหญ่ของญี่ปุ่นที่ผลิตกังหัน เรือบรรทุกน้ำมัน เครื่องปรับอากาศ และล่าสุดคือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบตะวันตก Mitsubishi Heavy Industries (แผนกหนึ่งของบริษัทแม่) มีส่วนร่วมในการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ APWR และกิจกรรมการวิจัยร่วมกับ Areva บริษัทนี้ได้รับเลือกจากรัฐบาลญี่ปุ่นให้พัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ใหม่