Ядролық отынды сақтау шоқтары: салқындату, сәулеленуді азайту үшін пайдаланылатын арнайы резервуарлар. Реакторлардағы пайдаланылған отынды қауіпсіз сақтау.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Пайдаланылған ядролық отын сақтау қоймалары
Storage pools for spent nuclear fuel
Пайдаланылған отын қоймалары (SFP) – ядролық реакторлардан алынған пайдаланылған отынды сақтауға арналған қоймалар (немесе Ұлыбританияда "көлдер"). Олардың тереңдігі әдетте 12 метрден астам, ал төменгі 4,3 метрі (14 фут) реактордан алынған отын жинақтарын сақтауға арналған сөрелермен жабдықталған. Реактордың жергілікті қоймасы, отын пайдаланылған реактор үшін арнайы жасалған және реактор орналасқан жерде орналасқан. Мұндай қоймалар отын таяқшаларын қысқа мерзімге салқындату үшін қолданылады. Бұл, қысқа өмір сүретін изотоптардың ыдырауына мүмкіндік береді, соның салдарынан таяқшалардан шығатын иондаушы сәулелену және ыдырау жылуы төмендейді. Су отынды салқындатады және оның сәулеленуінен радиациялық қорғауды қамтамасыз етеді. Реакторлардан алыс орналасқан жерлерде де қоймалар бар, олар ұзақ мерзімді сақтауға, мысалы, Моррис операциясында орналасқан Тәуелсіз пайдаланылған отын сақтау орнатылымы (ISFSI) үшін, немесе қайта өңдеуге немесе құрғақ сақтауға жіберілгенге дейін 10-20 жылға өндірістік буфер ретінде қолданылады. Радиация деңгейін қалыпты деңгейден төмен ұстау үшін шамамен 6 метр су жеткілікті болса да, қосымша тереңдік қауіпсіздік маржасын қамтамасыз етеді және операторларды қорғау үшін арнайы қалқандарсыз отын жинақтарын басқаруға мүмкіндік береді.
Spent fuel pools (SFP) are storage pools (or "ponds" in the United Kingdom) for spent fuel from nuclear reactors. They are typically 40 or more feet (12 m) deep, with the bottom 14 feet (4.3 m) equipped with storage racks designed to hold fuel assemblies removed from reactors. A reactor's local pool is specially designed for the reactor in which the fuel was used and is situated at the reactor site. Such pools are used for short term cooling of the fuel rods. This allows short lived isotopes to decay and thus reduces the ionizing radiation and decay heat emanating from the rods. The water cools the fuel and provides radiological protection from its radiation. Pools also exist on sites remote from reactors, for longer term storage such as the Independent Spent Fuel Storage Installation (ISFSI), located at the Morris Operation, or as a production buffer for 10 to 20 years before being sent for reprocessing or dry cask storage. While only about 20 feet (about 6 m) of water is needed to keep radiation levels below acceptable levels, the extra depth provides a safety margin and allows fuel assemblies to be manipulated without special shielding to protect the operators.
Операция
Реактордың жалпы отын жүктемесінің шамамен төрттен бір бөлігінен үштен бір бөлігіне дейін әр 12-24 ай сайын ядродан алынып, жаңа отынмен алмастырылады. Пайдаланылған отын таяқтары күшті жылу мен қауіпті сәулеленуді бөліп шығарады, оны қауіпсіз сақтау қажет. Отын реактордан шығарылып, көбінесе автоматтандырылған жүйелермен бассейнде манипуляцияланады, бірақ кейбір қолмен басқарылатын жүйелер де қолданылады. Ядродан алынған жаңа отын жинақтары бастапқы салқындату үшін әдетте бірнеше айға бөлек сақталады, содан кейін түпкілікті кәдеге жіберуді күту үшін бассейннің басқа бөліктеріне жіктеледі. Металл тіреулер отынды бақыланатын орында ұстап, физикалық қорғауды қамтамасыз етеді және оны іздеу мен қайта орналастыруды жеңілдетеді. Жоғары тығыздықтағы тіреулерде борон-10, көбінесе борон карбиді (Метамик, Тетрабор және Карборундум) болады. АҚШ-тағы қазіргі заңнама пайдаланылған таяқтарды қайта орналастыруға рұқсат береді, осылайша сақтаудың максималды тиімділігіне қол жеткізіледі. Пайдаланылған отын жинақтарының максималды температурасы екі жылдан төрт жылға дейін айтарлықтай төмендейді, ал төрт жылдан алты жылға дейін одан да аз төмендейді. Отын бассейнінің суы жұмсалған отын жинақтарының бөлетін жылуын жою үшін үнемі салқындатылады. Сорғылар суды жұмсалған отын бассейнінен жылу алмастырғыштарға, содан кейін қайта жұмсалған отын бассейніне айдап таратады. Су температурасы қалыпты жағдайда 50°C (120°F) төмен ұсталады. Радиолиз, сәулелену арқылы молекулалардың ыдырауы, ылғалды сақтауда ерекше маңызды, себебі су қалдық сәулеленудің әсерінен бөлініп, сутегі газы жиналуы мүмкін, бұл жарылыс қаупін арттырады. Осы себепті бассейндердегі ауа да, су да үнемі бақыланып, тазартылуы тиіс.
About a quarter to a third of the total fuel load of a reactor is removed from the core every 12 to 24 months and replaced with fresh fuel. Spent fuel rods generate intense heat and dangerous radiation that must be contained. Fuel is moved from the reactor and manipulated in the pool generally by automated handling systems, although some manual systems are still in use. The fuel bundles fresh from the core are normally segregated for several months for initial cooling before being sorted into other parts of the pool to wait for final disposal. Metal racks keep the fuel in controlled positions for physical protection and for ease of tracking and rearrangement. High density racks also incorporate boron 10, often as boron carbide (Metamic, Tetrabor and Carborundum) Current regulations in the United States permit re arranging of the spent rods so that maximum efficiency of storage can be achieved. The maximum temperature of the spent fuel bundles decreases significantly between two and four years, and less from four to six years. The fuel pool water is continuously cooled to remove the heat produced by the spent fuel assemblies. Pumps circulate water from the spent fuel pool to heat exchangers, then back to the spent fuel pool. The water temperature in normal operating conditions is held below 50 °C (120 °F). Radiolysis, the dissociation of molecules by radiation, is of particular concern in wet storage, as water may be split by residual radiation and hydrogen gas may accumulate increasing the risk of explosions. For this reason the air in the room of the pools, as well as the water, must be continually monitored and treated.
Басқа да мүмкін конфигурациялар
Су қоймасының инвентаризациясын басқарудың орнына, Қытай ядролық электр станцияларының пайдаланылған отынымен жұмыс істейтін 200 МВт жылу қуаты бар ядролық реактор салып жатыр, ол аудандық жылу беру және тұзсыздандыру үшін процестік жылуды өндіруге арналған. Бұл, әсерлі түрде, терең бассейндік реактор ретінде жұмыс істейтін пайдаланылған отын сақтау қоймасы (SFP) болып табылады; ол атмосфералық қысымда жұмыс істейтін болады, бұл қауіпсіздік талаптарын жеңілдетеді. Басқа зерттеулер радиолиз арқылы сутегінің өндірілуін шектеудің орнына, суыту суына катализаторлар мен иондарды сіңіретін заттар қосылып, оның өндірілуіне мүмкіндік беретін ұқсас төмен қуатты реакторды қарастырады. Бұл сутек отын ретінде пайдалану үшін алынып тасталады.
Rather than manage the pool's inventory to minimize the possibility of continued fission activity, China is building a 200 MWt nuclear reactor to run on used fuel from nuclear power stations to generate process heat for district heating and desalination. Essentially an SFP operated as a deep swimming pool reactor; it will operate at atmospheric pressure, which will reduce the engineering requirements for safety. Other research envisions a similar low power reactor using spent fuel where instead of limiting the production of hydrogen by radiolysis, it is encouraged by the addition of catalysts and ion scavengers to the cooling water. This hydrogen would then be removed to use as fuel.