Отработавшие бассейны топлива (SFP) являются водохранилищами (или «пруды» - использование UK) для отработанного топлива из ядерных реакторов . Как правило, они имеют глубину 40 или более футов (12 м), а нижние 14 футов (4,3 м) оборудованы стеллажами для хранения, предназначенными для хранения тепловыделяющих сборок, извлеченных из реакторов. Локальный бассейн реактора разработан специально для реактора, в котором использовалось топливо, и находится на площадке реактора. Такие бассейны используются для немедленного «охлаждения» топливных стержней, что позволяет короткоживущим изотопам распадаться и, таким образом, уменьшать ионизирующее излучение, исходящее от стержней. Вода охлаждает топливо и обеспечивает радиационную защиту от их излучения .
Бассейны также существуют на объектах, удаленных от реакторов, для более длительного хранения, таких как Независимая установка для хранения отработавшего топлива (ISFSI), расположенная в Операции Морриса , или в качестве производственного буфера на 10-20 лет перед отправкой на переработку или хранение в сухих контейнерах. .
Хотя для поддержания уровней излучения ниже допустимых уровней требуется всего около 20 футов (около 6 м) воды, дополнительная глубина обеспечивает запас безопасности и позволяет манипулировать топливными сборками без специальной защиты для защиты операторов.
Операция [ править ]
Примерно от четверти до трети всей топливной загрузки реактора удаляется из активной зоны каждые 12-24 месяцев и заменяется свежим топливом. Отработавшие топливные стержни выделяют сильное тепло и опасное излучение, которое необходимо сдерживать. Топливо перемещается из реактора и манипулируется им в бассейне, как правило, с помощью автоматизированных систем обработки, хотя некоторые ручные системы все еще используются. Пучки твэлов, свежие из активной зоны, обычно разделяются на несколько месяцев для начального охлаждения перед сортировкой в другие части бассейна для окончательного захоронения. Металлические стойки удерживают топливо в контролируемых положениях для физической защиты, а также для облегчения отслеживания и перестановки. Стойки высокой плотности также содержат бор-10 , часто в виде карбида бора (Metamic, [1] [2]Boraflex, [2] Boral, [3] Tetrabor и Carborundum [4] ) [5] [6] [2] или другой нейтронопоглощающий материал для обеспечения подкритичности . Качество воды строго контролируется, чтобы предотвратить разрушение топлива или его оболочки. Действующие правила США разрешают переупорядочивание отработанных стержней так, чтобы можно было достичь максимальной эффективности хранения. [5]
Максимальная температура отработавших пучков твэлов значительно снижается между двумя и четырьмя годами и меньше - с четырех до шести лет. Вода в топливном бассейне постоянно охлаждается для отвода тепла, выделяемого отработавшими тепловыделяющими сборками. Насосы перекачивают воду из бассейна выдержки в теплообменники , а затем обратно в бассейн выдержки. Температура воды в нормальных рабочих условиях поддерживается ниже 50 ° C (120 ° F). [7] Радиолиз , то диссоциации из молекул излучением, вызывает особую озабоченность в мокром хранении, так как вода может быть разделена с помощью остаточного излучения и водородагаз может накапливаться, увеличивая риск взрыва. По этой причине воздух в помещении бассейнов, а также вода должны постоянно контролироваться и обрабатываться.
Другие возможные конфигурации [ править ]
Вместо того, чтобы управлять запасами бассейна, чтобы свести к минимуму возможность продолжения деления , Китай строит ядерный реактор мощностью 200 МВт, который будет работать на отработанном топливе атомных электростанций для выработки технологического тепла для централизованного теплоснабжения и опреснения . По сути, SFP работал как реактор глубокого плавательного бассейна ; он будет работать при атмосферном давлении , что снизит инженерные требования к безопасности. [8]
Другие исследования предусматривают аналогичный реактор малой мощности, использующий отработавшее топливо, где вместо ограничения производства водорода радиолизом оно поощряется добавлением катализаторов и поглотителей ионов в охлаждающую воду. Затем этот водород будет удален для использования в качестве топлива. [9]
Риски [ править ]
По наблюдениям, материалы, поглощающие нейтроны, в бассейнах выдержки отработавшего топлива со временем сильно разлагаются, что снижает пределы безопасности для поддержания подкритичности; [4] [5] [10] [2] [6] кроме того, было показано, что метод измерения на месте, используемый для оценки этих нейтронных поглотителей (Boron Areal Density Gauge for Evaluating Racks, или BADGER), имеет неизвестные степень неопределенности. [6]
В случае длительного перерыва в охлаждении из-за аварийных ситуаций вода в бассейнах выдержки отработавшего топлива может выкипеть, что может привести к выбросу радиоактивных элементов в атмосферу. [11]
Во время землетрясения магнитудой 9 баллов, произошедшего на АЭС Фукусима в марте 2011 года, три бассейна выдержки отработавшего топлива находились в зданиях, которые потеряли крышу и, как было видно, испускали водяной пар. NRC США ошибочно заявило, что бассейн реактора 4 выкипел досуха [12] - японцы в то время отрицали это и сочли неверным при последующем осмотре и изучении данных. [13]
По мнению специалистов по безопасности атомных станций, вероятность возникновения критичности в бассейне с отработавшим топливом очень мала, обычно этого можно избежать за счет рассредоточения тепловыделяющих сборок, включения поглотителя нейтронов в стеллажи для хранения и в целом того факта, что отработавшее топливо слишком низкий уровень обогащения для самоподдержания реакции деления. Они также заявляют, что если вода, покрывающая отработанное топливо, испаряется, нет элемента, который мог бы вызвать цепную реакцию за счет замедления нейтронов. [14] [15] [16]
По словам д-ра Кевина Кроули из Совета по ядерным и радиационным исследованиям, «успешные террористические атаки на бассейны с отработавшим топливом, хотя и трудные, но возможны. Если атака приведет к распространению возгорания циркониевой оболочки, это может привести к выбросу большого количества радиоактивный материал." [17] После терактов 11 сентября 2001 г. Комиссия по ядерному регулированию потребовала от американских атомных станций «с высокой степенью уверенности защищать» от конкретных угроз, связанных с определенным числом и возможностями нападавших. От заводов требовалось также «увеличить количество сотрудников службы безопасности» и улучшить «контроль доступа к объектам». [17]
См. Также [ править ]
- Глубокое геологическое хранилище
- Хранение сухих контейнеров
- Списки ядерных катастроф и радиоактивных инцидентов
- Ядерный топливный цикл
- Радиоактивные отходы
- Контейнер для перевозки отработавшего ядерного топлива
- Черенковское излучение
Ссылки [ править ]
- ^ « Материал нейтронного поглотителя, архивированный 21 марта 2019 г. на Wayback Machine », Holtec International
- ^ a b c d Хранение отработавшего топлива; Материалы , поглощающие нейтроны , «Справочник по ядерной инженерии», под редакцией Кеннета Д. Кока, с. 302
- ^ « 3M ™ Neutron Absorber Composite (ранее известный как Boral® Composite), Архивировано 14 февраля 2018 г. на Wayback Machine »
- ^ a b « Мониторинг деградации поглотителей нейтронов на основе фенольных смол в бассейнах отработавшего ядерного топлива. Архивировано 7 мая 2017 г. в Wayback Machine », Мэтью А. Хизер, Эйприл Л. Пульвиренти и Мохамад Аль-Шейхли, Офис Комиссии по ядерному регулированию США исследований в области ядерного регулирования, июнь 2013 г.
- ^ a b c "NRC: бассейны отработанного топлива" . Архивировано 12 марта 2016 года . Проверено 18 марта 2016 .
- ^ a b c « Первоначальная оценка неопределенностей, связанных с методологией BADGER, архивировано 22.06.2019 в Wayback Machine », Дж. А. Чепмен и Дж. М. Скаглионе, Национальная лаборатория Окриджа , сентябрь 2012 г.
- ^ «Члены - США - Альянс коммунальных услуг» . Архивировано 4 марта 2016 года . Проверено 18 марта 2016 .
- ^ "UIC - Информационный бюллетень 5/02" . Архивировано из оригинального 13 октября 2007 года . Проверено 18 марта 2016 .
- ^ "Радиолитическое расщепление воды: демонстрация на реакторе Pm3-a" . Архивировано 4 февраля 2012 года . Проверено 18 марта 2016 .
- ^ « Решение общих вопросов безопасности: проблема 196: боральная деградация (NUREG-0933, основной отчет с приложениями 1–34) », Комиссия по ядерному регулированию США
- ^ "Часто задаваемые вопросы о ядерном кризисе в Японии" . Союз неравнодушных ученых . Архивировано 20 апреля 2011 года . Проверено 19 апреля 2011 .
- ^ «Нет воды в бассейне для отработавшего топлива на японском заводе: США» . Новости CTV . 16 марта 2011 г.
- ^ «США: бассейн с отработавшим топливом никогда не высыхал во время землетрясения в Японии» . Ассошиэйтед Пресс. 15 июня 2011. Архивировано 29 октября 2013 года . Проверено 24 октября 2013 года .
- ^ Безопасность критичности при обращении с отходами отработавшего топлива АЭС, Роберт Килгер. Архивировано 11 мая 2011 г. на Wayback Machine.
- ^ "Неразрушающий контроль отработанного ядерного топлива из низкообогащенного урана для заявки на выжигание кредита" . Архивировано 3 мая 2011 года . Проверено 18 марта 2016 .
- ^ Обращение с радиоактивными отходами / отработавшее ядерное топливо
- ^ a b "Безопасны ли бассейны отработавшего ядерного топлива?" Совет по международным отношениям, 7 июня 2003 г. «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2011-04-12 . Проверено 5 апреля 2011 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме бассейнов для отработанного ядерного топлива . |
- Радиологический терроризм: саботаж бассейна с отработавшим топливом
- Хранение отработавшего ядерного топлива Комиссия по ядерному регулированию США (NRC)
- Пример схемы бассейна отработавшего топлива Энергетический центр Indian Point
- «Компьютерные ответы: действительно ли ядерные отходы светятся?» Автор: Грэм Темплтон, 17.07.2014 на Geek.com
