Fizika | Energetika » Atomerőművek és radioaktív hulladékok kezelése

Atomerőművek és radioaktív hulladékok kezelése Neutron aktivációs módszer Atomerőművek működése • Fűtőanyag előállítása (2-4% 235U) • Lassítás: a láncreakcióhoz lassú no szükséges • Szabályozás: átlagosan 2,47 no keletkezik, ezt le kell csökkenteni • Hűtés: 3 körös hűtő rendszerrel Atommag-reakciók • A fő reakció: 235U + no = 144Ba + 89Kr + 3 no A 235-ös urán hasadásának energia mérlege: A hasadás kinetikus energiája: A β-bomlás energiája: A γ-bomlás energiája: A hasadáskor keletkező neutronok energiája: A neutrinókkal távozott energia A hasadás pillanatában keletkező sugárzás 167 MeV 5 MeV 5 Mev 5 MeV 11 MeV 5 MeV Sok energia szabadul fel: Gazdaságos üzemeltetés Maghasadás n-besugárzásra • A reakció több lépéses melléktermékek keletkezhetnek Melléktermékek Rövid felezési idejű, sugárzó termékek: 90Y 131I 89Sr 192Ir 60Co 137Cs 2,7 8,0 52 74 5,3 30 nap nap nap nap nap év

β és γ sugárzásra hajlamosak Egészség-károsító hatásúak Radioaktív hulladék A keletkező hulladék elhelyezése az atomenergetika legnagyobb problémája. A hulladék kezelésének két fő módja: • hígítva a környezetbe bocsátjuk • koncentráljuk és megfelelő helyen tároljuk Az Európai Unióban keletkező hulladékok mennyisége (m3/év) 1,0E+10 1,0E+09 1,0E+08 1,0E+07 1,0E+06 1,0E+05 1,0E+04 1,0E+03 1,0E+02 1,0E+01 1,0E+00 nagy aktivitású hulladék radioaktív hulladék toxikus hulladék ipari hulladék Hulladékok csoportosítása • Halmazállapot alapján: – Szilárd: • 90% éghető anyag hamvasztásos térfogat csökkentés – Folyékony: • Szilárdítás (bepárlás, lecsapás) • Ioncserélő gyanták alkalmazása – Gáz: • membránszűrőkkel, a nemesgázok szűrése nehézkes A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség csoportosítása: – Kis aktivitású (low level wastes-LLW) • Ipari, gyógyászati, tudományos

kutatási hulladékok – Felszín közeli lerakóban elhelyezhető – Közepes aktivitású (intermediate level wastes-ILW) • Reaktorok vízkezelési gyantái, fém alkatrészek, vegyi iszap – Szilárdítás, sugárvédelem – Nagy aktivitású (high level wastes-HLW) • Elhasznált fűtőelemek, reprocesszális folyamatok hulladéka – Üvegmátrixban – α-sugárzó • Fűtőelemek – Mélységi lerakókban A biztonságos tárolás feltételei • A végleges tárolás fő meghatározó követelményei: – Meghatározott időtartamon át a végleges tárolókban a hulladékoknak tökéletesen elzártnak kell lennie. Ez alatt az idő alatt a hulladékok rövid élettartamú, általában legnagyobb része lebomlik. – A tökéletes elzárásnak ebben a szakaszában a nagy élettartamú hulladékok kijutását mind a technikailag megvalósított zárórendszer falának, mind a tárolót körülvevő geológiai környezetnek meg kell akadályoznia. – Elegendően

hosszú idő eltelte után, amikor a hulladékok legnagyobb része lebomlott, a műszakilag kialakított gátaknak már nem lesz elsődlegesen fontos szerepe, mivel a geológiai környezet nyújtotta gátló hatás is elegendővé válik az anyagtranszport megakadályozására. Alternatív megoldás: Neutron aktivációs módszer • A folyamat lépései: – A radioaktív atommagot termikus (lassú) neutronnal bombázzuk – Az atommag abszorbeálja a neutront – A létrejövő gerjesztett mag γsugárzást bocsát ki – A keletkezett rövid felezési idejű mag β és γ- sugárzás közepette bomlik – Stabil atommag jön létre A neutron aktivációs módszer sematikus ábrája Összefoglalás • Az atomerőművekben keletkező nukleáris hulladék sugároz, így kezelést igényel. • A természetbe való visszajuttatás csak rövid távon alkalmazható. • A tárolás bonyolult és nehezen megoldható. • A neutron aktivációs módszerrel a probléma

forrását, a radioaktív magokat szüntethetjük meg