Nükleer yakıt maddeleri içeren, ürünü olan bölünebilir ( uranyum , plütonyum ...) bir merkezinde enerji sağlar nükleer reaktör sürdürülmesinde nükleer zincir reaksiyonu ait nükleer fizyon .
Yakıt ve yanma terimleri , hem ürünü hem de eylemini karakterize etmek için tamamen uygun değildir. Aslında, yanma kimyasal bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonudur (elektron değişimi), radyoaktif malzemelerin “yanması” nükleer reaksiyonlardan (atom çekirdeğinin bölünmesi) gelir. Bu terimler, yanan bir malzemenin yaydığı ısıya benzetilerek kullanılır.
Bölünebilir malzemeler, askeri gemilerin (özellikle uçak gemilerinin ) ve nükleer denizaltıların nükleer tahrikinde ve ayrıca nükleer santrallerdeki yakıtlarda kullanılır : 1.300 MWe basınçlı su reaktörü , periyodik olarak yenilenen yaklaşık 100 ton yakıt içerir.
UOX ( Uranyum Oksit ) yakıt , uranyum dioksit (UO 2 ) peletlerinden oluşur . Bu peletler, zirkonyum alaşımlı tüplerde istiflenir . Yaklaşık 4 metre uzunluğundaki bu tüplere kanal adı da verilir. Kılıf peletlerinin tamamı bir kalem oluşturur. Kalemler her iki ucundan da takılır ve helyum ile basınçlandırılır. Çubuklar daha sonra Fransa'da kullanılan en yaygın montajlar için 264 elemandan oluşan yakıt gruplarına monte edilir (17 × 17 = 289 - 24 kılavuz tüp - 1 enstrümantasyon tüpü ⇒ veya 264).
Yakıt üretim aşamasının, nükleer malzemelere bir reaktörde ışınlama için uygun fizikokimyasal formu vermesi amaçlanmıştır. Çoğu enerji santrali uranyum oksit yakıt UOX ( Uranyum Oksit ) kullanır. Bazı özel uygulamalar metalik yakıt gerektirir ( örneğin Magnox reaktörler ).
Zenginleştirilmiş UF6 ilk uranyum oksit toz haline dönüştürülür. Uranyum oksit daha sonra peletler şeklinde sıkıştırılır ( PWR'ler için çap olarak 7 ila 8 mm ). Bu peletler bir tüp içinde istiflenir: kılıf. Reaktör tipine bağlı olarak kaplama yapılır:
Kılıf, kaynaklı sözde konik tıpalarla uçlarından kapatılır. Peletlerin bakımını sağlamak için bölünebilir kolonun tepesi ile üst tıpa arasına bir yay yerleştirilmiştir . Bu şekilde oluşturulan kalem helyum altında doldurulur . Bu gaz aktive edilemez ve bu nedenle aralık (veya boşluk) pelet kaplamasında gaz halindeki radyoaktif elementlerin oluşumunu önler.
Çubuklar daha sonra yaklaşık 250 (reaktör tipine bağlı olarak) paralel çubuklardan oluşan dikey ağlar halinde birleştirilir. Yatay ızgaralar, demetler halinde bakımı sağlarken, tertibatın üst kısmına yerleştirilmiş bir kavrama cihazı, taşınmasını kolaylaştırır ve kalpte tutturulmasına izin verir. Izgaralar, ısı transfer sıvısının - birincil devreden gelen suyun - çubuklar arasında dolaşan türbülanslı bir karışımını sağlayan kanatlarla donatılmıştır.
MOX (karışık oksit) yapılır plütonyum işlenmesi veya zenginleştirme aşamasında üretilen tükenmiş uranyum. Yakıtın fiziko-kimyasal formu uranyum oksit (UOX) ile aynıdır.
Birçok ülkede yakıt üretim tesisleri vardır. Küresel üretim kapasiteleri, hafif su reaktörleri için UOX yakıtı için 12.000 tHM / yıl (tHM: ton ağır metal) ve ağır su reaktörleri için (çoğunlukla Kanada'da) yakıt için 5.000 tHM / yıl civarındadır . Diğer üretim tesisleri endişe AGR yakıt (İngiltere) yanı sıra MOX yakıtları için PWR ve FNRs .
Nükleer yakıt döngüsü aşağıdaki aşamalardan oluşur:
Işınlanmış nükleer yakıtlarda bulunan ana elementler (kg / ton PWR 1300 yakıt olarak, 3 yıllık soğutmadan sonra)
Uranyum : 935.548 kg yaklaşık% 1 zenginleştirme
| Aktinitler | Kütle (kg) |
|---|---|
| neptunyum | 0.43 |
| plütonyum | 10 |
| Amerikyum | 0.38 |
| küriyum | 0.042 |
| Fisyon ürünleri | Kütle (kg) | Fisyon ürünleri | Kütle (kg) |
|---|---|---|---|
| Kr , Xe | 6.0 | Tc | 0.23 |
| Cs , Rb | 3.1 | Ru , Rh , Pd | 0.86 |
| Sr , Ba | 2.5 | Ag , Cd , İçinde , Sn , Sb | 0.25 |
| Y , La | 1.7 | Bu | 2.5 |
| Zr | 3.7 | Pr | 1.2 |
| Se , Te | 0.56 | Nd | 4.2 |
| Pzt | 3.5 | Sm | 0.82 |
| ben | 0.23 | Vardı | 0.15 |
Basınçlı su reaktörleri ve kaynar su reaktörleri (en yaygın olanı) dahil olmak üzere bazı reaktör sektörlerinde, kullanılmış yakıtlar yeniden işlenebilir, bu da yeni kullanım için geri kazanılabilen bileşenlerin kullanılamayacak olanlardan ayrılmasını mümkün kılar. Nihai nükleer atık , onları daha kararlı bir fizikokimyasal formda ve depolama veya bertaraf için ( yüzeyde veya derinlemesine ) daha uygun hale getirirken .
Gelen akım basınçlı su reaktörleri ( Westinghouse tipi ), yakıt çubuğu ortalama kalış süresi 4,5 yıldır. Bu sürenin sonunda bir ton yakıt için geriye kalan:
Plütonyum yeniden kullanılabilirse, diğer küçük aktinitler vitrifiye edilir ve saklanır. Radyotoksisitesinin uranyumunkine düşmesi 300.000 ila 1 milyon yıl sürer . Dönüşümün amacı, onları çok daha az radyotoksik türlere dönüştürmektir. Örneğin MYRRHA projesi , bu aktinitlerin% 50'sine kadarından oluşan barların yanmasına izin verecektir. Dönüşümden sonra, radyotoksisiteleri sadece 300 yıl içinde uranyumunkine katılacaktı.
Zirkonyum kaplama yakıt çevreleyen ve yakıt iç yapıları tertibatı geri dönüştürülebilir ve uzun ömürlü atık parçası değildir.
{...}