Combustible nuclear gastado

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Combustible nuclear gastado , combustible nuclear irradiado (SNF) - elementos combustibles (TVEL) o sus grupos extraídos de la zona activa, elementos combustibles de reactores nucleares de centrales nucleares y otras instalaciones (investigación, transporte y otras). El combustible se clasifica como gastado si ya no puede soportar eficazmente la reacción en cadena [1] .

Antes del desarrollo en Rusia de la tecnología actual para el uso de combustible nuclear gastado en reactores de neutrones rápidos , se creía que el valor práctico del combustible nuclear gastado era bajo y creaba problemas con la eliminación y el almacenamiento, sin embargo, este tipo de reactor hace posible utilizar el potencial energético del combustible nuclear gastado, proporcionando a la humanidad una fuente de energía durante cientos de años.

Características

En la mayoría de los reactores modernos, TVEL es un tubo de paredes delgadas hecho de varias aleaciones de circonio , en el que hay "tabletas" de compuestos de uranio (más a menudo dióxido de uranio ) de varios niveles de enriquecimiento , de 3 m de largo (para VVER ) y alrededor de 1- 3 centímetros de diámetro, dotados de extremos con tapones que aseguran la estanqueidad del elemento combustible y su sujeción en el conjunto combustible.

El combustible nuclear gastado, a diferencia del nuevo, tiene una radiactividad importante debido al contenido de una gran cantidad de productos de fisión (para reactores VVER, aproximadamente 300.000 Ci en cada elemento combustible) y tiene la propiedad de autocalentarse en el aire a altas temperaturas (recién extraído hasta unos 300 °C ) y después de la extracción del núcleo del reactor se mantiene durante 2-5 años en la piscina de combustible gastado ( VVER ) o en la periferia del núcleo del reactor (reactor BN-600 ). Después de reducir la liberación de energía residual del combustible, se envía para almacenamiento , eliminación o procesamiento de SNF [2] .

Uso de SNF en reactores de neutrones rápidos

La URSS, y luego Rusia, ocupan el primer lugar en el mundo en el desarrollo de tecnologías para la construcción de reactores de neutrones rápidos, aunque esto lo han hecho muchos países desarrollados desde la década de 1950. La primera unidad de potencia con un reactor de neutrones rápidos BN-350 se lanzó en la URSS en 1973 y funcionó en Aktau hasta 1999. La segunda unidad de energía se instaló en la central nuclear de Beloyarsk en 1980 ( BN-600 ) y ha estado operando ininterrumpidamente hasta el día de hoy; en 2010, su vida útil se extendió por 10 años [3] . En el mismo lugar, en septiembre de 2016, se puso en operación un reactor BN-800 de nueva generación [3] . Junto con la producción de combustible MOX (una mezcla de óxidos de uranio y plutonio) iniciada un año antes, Rusia se convirtió en líder en la transición hacia un ciclo de combustible nuclear cerrado , que permitirá a la humanidad obtener un recurso energético casi inagotable a través del reciclaje de residuos nucleares, ya que las centrales nucleares convencionales utilizan sólo el 3% del potencial energético del combustible nuclear [3] . También en Rusia se está desarrollando una tecnología alternativa para el combustible SNUP , que es una mezcla de nitruros de uranio y plutonio [4] .

El uso de combustibles MOX y MNUP permite reciclar el "combustible" gastado y producir nuevo combustible mixto de uranio-plutonio, en el que la cantidad de energía que se puede obtener del uranio natural se multiplica por unas 100 veces. Al mismo tiempo, tras el procesamiento de SNF, la cantidad de residuos radiactivos sujetos a tratamiento y disposición especiales se reduce en un factor. Los reactores de neutrones rápidos también son capaces de "quemar" productos de fisión radiactivos de larga vida (con un período de descomposición de hasta miles y cientos de miles de años), convirtiéndolos en productos de vida corta con una vida media de 200-300 años, después de lo cual pueden enterrarse de manera segura de acuerdo con los procedimientos estándar y no perturbarán el equilibrio de radiación natural de la Tierra.

Potencial de utilización de SNF

Según Rosatom para 2016, en el mundo se producen y consumen anualmente unas 18.000 toneladas de combustible nuclear fresco, de las cuales el 3% de la masa de metal pesado (540 toneladas) se “quema” en el ciclo de producción de energía en las centrales nucleares . Si tenemos en cuenta que la energía nuclear proporciona el 11% de la generación de electricidad, entonces se requieren 4909 toneladas de material fisionable para cubrir completamente las necesidades de la humanidad, varias veces menos que el combustible nuclear gastado que se genera anualmente.

Véase también

Notas

  1. ↑ Combustible nuclear gastado/Glosario/  Biblioteca NRC . NRC de EE. UU. (22 de noviembre de 2013). Consultado el 29 de noviembre de 2013. Archivado desde el original el 5 de diciembre de 2013.
  2. ↑ El OIEA ha publicado un informe general sobre el estado actual de las tecnologías de procesamiento de combustible nuclear gastado. Copia de archivo del 20 de octubre de 2013 en Wayback Machine Atominfo.ru, 03.03.2009
  3. ↑ 1 2 3 Rusia da los siguientes pasos para cambiar a un ciclo de combustible nuclear cerrado (enlace inaccesible) . Web oficial de Rosatom . www.rosatominternational.com (29 de noviembre de 2016). Consultado el 17 de diciembre de 2019. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2019. 
  4. ↑ Olga Ganzhur. ¿Por qué el nitruro es mejor que el óxido para reactores rápidos ? Publicación de la industria de la corporación estatal Rosatom (25 de noviembre de 2020). Consultado el 27 de junio de 2022. Archivado desde el original el 27 de junio de 2022.

Enlaces

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