De kjernefysisk brenselssyklus omfatter alle de industrielle og teknologiske fasene som tar sikte på å produsere elektrisitet fra uran i atomreaktorer. Prosessen begynner med operasjonene til utvinning og behandling av uranmineralet, etterfulgt av fasene av omdannelse Og berikelsetil produksjon av kjernebrensel. Når den er fjernet fra reaktoren, vil den brukt brensel kan behandles på nytt for å gjenopprette gjenbrukbare spaltbare materialereller tildelt langsiktig i systemer avhending passende.
Stadiene i uranbrenselssyklusen
Utvinning
Dagens kjernebrenselproduksjon er basert påuranet relativt utbredt metall i naturen, tilstede i bergarter, jordsmonn, vannveier og marine miljøer. Naturlig uran består hovedsakelig av tre isotoper: uran-238 (omtrent 99,27%), uran-234 (spor <0,01%) e uran-235 (omtrent 0,72%), dvs den eneste fossile isotopendvs. i stand til å opprettholde en fisjonsreaksjon. Identifikasjon av uraniferholdige forekomster skjer gjennom luftbårne radiometriske undersøkelser, integrert med geokjemisk prøvetaking av grunnvann og jord. Når uranforekomstene er lokalisert, gjennomføres kampanjer detalj perforeringrettet mot det kvantitative estimat av de tilgjengelige ressursene, sammen med tekniske evalueringer rettet mot å definere de geologiske egenskapene til forekomsten. Hvis lageret ligger i nærhet av overflaten, metoder for «himmelutvinning åpne«; i tilfelle den er plassert på dybder større enn 120 meteri, teknikker er tatt i bruk «utvinning under jorden«.
Behandling
Etter utvinningsoperasjoner er uranmineralet gjenstand for prosesser av mekanisk knusing og slipingtil en fin kornstørrelse er nådd. Materialet som er fremstilt på denne måten utsettes for utvaskingen vandig suspensjon i nærvær av et utlutningsmiddel (typisk svovelsyre), nyttig for solubilisere uran e skille den fra den sterile matrisen (bergarten). Du får en flytende løsning anriket på uran, som kommer renset og kjemisk behandlet for å oppnå en fast konsentrat. Sistnevnte kommer tørketvanligvis i ovner med høy temperatur, for å oppnå en støv ofte referert til som «gul kake«.
Selv om denne definisjonen stammer fra de første produksjonsprosessene som produserte et konsentrat av lys gul fargemoderne teknologier gir opphav til et produkt med variable farger avhengig av driftstørkeforholdene og restinnholdet av urenheter. Den gule kaken består hovedsakelig av triuran oktaoksid (U3ELLER8) og har et naturlig uraninnhold på mellom 70 % og 90 % av massen.
Konvertering og berikelse
U pulver3ELLER8 er konvertert til uranheksafluorid (UF6) i gassfasen, den eneste forbindelsen som er egnet for etterfølgende operasjoner isotopisk berikelse. Denne prosessen er rettet mot atskillelse av uran-235 fra andre ikke-fissile isotoper, og til økningen i konsentrasjonen fra 0,7 % opp til verdier mellom 3 % og 5 %: nivåer som kreves for bruk i lettvanns atomreaktorer for produksjon av elektrisitet. For tiden involverer den mest utbredte og effektive metoden for isotopanrikning UF6 formidles til gassentrifugerlaget av sylindriske rotorer som roterer med svært høye hastigheter. Der sentripetal kraft skyver uran-238-molekylene, tyngremot periferien av rotoren, mens de av uran-235, lighterde tykner i den sentrale delen.
Produksjon av kjernebrensel
UF6 beriket kommer transformert pulverisert urandioksid (UO2), senere trykket og kokt ved høye temperaturer (opptil 1400°C) for å oppnå keramiske tabletter med høy uraniferholdig tetthet. Disse kommer da sette inn i metallhylster og montert i brenselelementerberegnet for bruk inne i atomreaktoren.
Sett inn bilde (atombrenselstaver): https://www.istockphoto.com/it/foto/energia-nucleare-gm466310183-33627336?searchscope=image%2Cfilm
Fjerning
Når uran-235 innholdet i pellets er reduserer under driftsnivåer, er drivstoffelementene fjernet fra reaktoren e erstattet med en ny ekvivalentog effektivt unngår ytelsesfall. Imidlertid brukt brenselnår den er lastet ned, fortsetter å sende ut ioniserende stråling og å generere restvarme. Derfor overføres den til kjølebassengersom ligger i nærheten av atomanlegget, hvor det forblir nedsenket i vann i en periode som vanligvis strekker seg fra 5 og 8 årfor å spre henfallskraften e gradvis redusere den radiologiske intensiteten.
Avhending eller opparbeiding
Ved slutten av kjøleperioden overføres det brukte brenselet til systemer midlertidig lagringi påvente av den endelige ledelsen. Avhengig av strategien som er vedtatt, kan den allokeres til avhending langsiktig (åpen drivstoffsyklus) i egnede geologiske forekomster eller utsatt for reprosessering (lukket drivstoffsyklus), for komme seg fissile materialer som er gjenbrukbare og beregnet for fremstilling av nytt kjernebrensel.
