परमाणु ईंधन निपटान

स्पेंट न्यूक्लियर फ्यूल (एसएनएफ) अप्रिय समस्याओं में से एक है और कुछ हद तक, न्यूक्लियर एनर्जी में एक दर्द बिंदु है। ताजा खर्च किया गया परमाणु ईंधन बेहद घातक है - रिएक्टर ईंधन विधानसभा से निकाले गए खर्च किए गए ईंधन से एक मीटर की दूरी पर खड़े होने पर, आपको 10-20 सेकंड में एक घातक खुराक होने का जोखिम होता है। 30 वर्षों के बाद एसएनएफ विकिरण के दृष्टिकोण से कम हानिकारक हो जाता है, लेकिन इसकी रेडियोटॉक्सिसिटी (यानी जब शरीर के ऊतकों को अंदर से विकिरणित किया जाता है) काफी स्तर पर रहता है - एसएनएफ का 20-30 मिलीग्राम का एक टुकड़ा घातक है।


आज की पोस्ट का विषय खर्च किए गए परमाणु ईंधन का भूवैज्ञानिक निपटान है। सबसे उन्नत परियोजना फिनिश है, जिसमें इस तरह के गहरे भूमिगत कुओं में भंडारण शामिल है

परमाणु उद्योग, हालांकि, खर्च किए गए परमाणु ईंधन के संस्करणों के सापेक्ष महत्व से बचाया जाता है। यदि एक गीगावाट कोयला-आधारित थर्मल पावर प्लांट प्रति वर्ष सैकड़ों हजारों टन राख से निपटता है, तो एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र में केवल 30 टन खर्च किए गए परमाणु ईंधन (~ 40 कारतूस) हैं। फिर भी, दशकों तक खर्च किए गए परमाणु ईंधन के 400 से अधिक इकाइयों के संचालन के साथ, दुनिया में काफी कुछ जमा हो गया है - लगभग 280 हजार टन, सैकड़ों हजारों ईंधन विधानसभाएं। बेशक, कई दशकों से एक सवाल है "इस एसएनएफ के साथ क्या करना है" और कई - कई जवाब विकल्प:

1. कुछ भी न करें, साइटों पर स्टोर करें, समस्या को पोस्टीरिटी पर छोड़ दें। बहुत ही तकनीकी, सुविधाजनक और सस्ता है, लेकिन कभी-कभी किसी तरह असुविधाजनक नैतिक।
   
   
2. रीसायकल । एक! यहाँ समस्या का समाधान है? वास्तव में नहीं। इस मामले में पुनरावृत्ति अनिवार्य रूप से नुकसान की डिग्री के अनुसार खर्च किए गए परमाणु ईंधन के रेडियोधर्मिता की एकाग्रता / छंटाई है, लेकिन साथ ही, रेडियोन्यूक्लाइड्स स्वयं गायब नहीं होते हैं। एक बोनस के रूप में - निपटान की मात्रा कम हो जाती है
   
   
3. दफ़नाने की जगह। भूमिगत परमाणु ईंधन को अलग करना ताकि अगले 100-500 हजार वर्षों में यह मानव दुनिया में न आए। यह विकल्प 2 के लिए भी आवश्यक है, हालांकि यहां कुछ बारीकियां हैं।

निर्णय 3 की स्पष्टता के बावजूद, अब तक दुनिया में कहीं भी एसएनएफ को औद्योगिक आधार पर नहीं रखा गया है। कारण, मुझे ऐसा लगता है, कि दफन की अंतिमता के साथ, इस कदम के लिए स्थानांतरण जिम्मेदारी का अंत आता है। यहां जिम्मेदारी मुख्य रूप से इस तथ्य में निहित है कि स्टोरहाउस अविश्वसनीय हो सकता है, और 600 हजार वर्षों के बाद नहीं, बल्कि 10 हजार के बाद लीक हो सकता है। और ऐसा नहीं है कि यह इस तरह की परियोजनाओं के प्रबंधन को बहुत चिंतित करेगा - वे अपने जीवनकाल के दौरान भंडारण सुविधाओं की अविश्वसनीयता के साक्ष्य से अधिक चिंतित हैं। वास्तव में, सैकड़ों हजारों वर्षों के लिए विश्वसनीयता औचित्य की आवश्यकता होती है - कुछ दशकों के संभावित दफन स्थल की प्रयोगात्मक टिप्पणियों से, वास्तव में, हजारों की संख्या में, वही जंग मुद्दों पर लागू होता है। अंतिम समय में, प्रयोगात्मक माप में त्रुटियों को गोल करने का मतलब हो सकता है कि परिणाम "5000 साल से खाएं" और "स्टैंड बेकार 500,000"।


फ़िनिश ओनकालो परियोजना की साइट का विस्तार अग्रभूमि की ऊँची संरचनाओं में है और सुरंग का प्रवेश द्वार दिखाई देता है। पृष्ठभूमि में एक तीन-इकाई ओल्किलुओटो एनपीपी है, जो संयोगवश, मध्यम और निम्न स्तर के रेडियोधर्मी कचरे के लिए अपना भूमिगत दफन स्थल है।

दूसरा बिंदु जिसके चारों ओर अंतिम निपटान परियोजनाओं के कार्यान्वयन के साथ पीड़ा घूमती है, वह खर्च किए गए परमाणु ईंधन का मूल्य है। संभावित रूप से, प्रत्येक टन खर्च किए गए परमाणु ईंधन में डेढ़ प्रतिशत फ़िज़ाइल सामग्री (प्लूटोनियम और यूरेनियम 235 के विषम समस्थानिक) होते हैं, साथ ही लगभग एक किलोग्राम पैलेडियम और रूथेनियम - कीमती धातुएं होती हैं। आज, खर्च किए गए परमाणु ईंधन से इसका निष्कर्षण रेडियो रसायन विज्ञान के साथ उपद्रव का भुगतान नहीं करता है, लेकिन काफी समय से यह महसूस किया जा रहा था कि बड़े पैमाने पर परमाणु ईंधन चक्र कार्यक्रम शुरू करते समय ऊर्जा प्लूटोनियम बहुत उपयोगी होगा।


जबकि ओनाकालो और लोविसा के फिनिश परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में खर्च किए गए परमाणु ईंधन का भंडारण गीली भंडारण सुविधाओं में किया जाता है, जैसा कि तस्वीर में है

सामान्य तौर पर, आज दो देश हैं जो इन फेंकों पर थूकते हैं और अंतिम भूवैज्ञानिक दफन के कार्यक्रमों को लागू करते हैं - ये फिनलैंड और स्वीडन और कई देश हैं जो खर्च किए गए परमाणु ईंधन के अंतिम निपटान के लिए विशिष्ट साइटों के अध्ययन में गंभीरता से निवेश करते हैं (ये संयुक्त राज्य अमेरिका, दक्षिण कोरिया, ताइवान और हैं। कुछ उपाय जापान)। इसी समय, उन देशों में जहां एसएनएफ रिप्रोसेसिंग गंभीर रूप से शामिल है (फ्रांस, रूस, ग्रेट ब्रिटेन), वे एसएनएफ रिप्रोसेसिंग के अत्यधिक सक्रिय अवशेषों के भूगर्भीय निपटान पर नजर गड़ाए हुए हैं, एक तकनीक, जो सिद्धांत रूप में, यदि आवश्यक हो तो "सीधे एसएनएफ निपटान में" बदला जा सकता है।

थोड़ा विचलित परिचय के बाद, मैं निपटान के लिए फिनिश दृष्टिकोण को देखने का प्रस्ताव करता हूं, ओसाकिलो साइट एनपीपी से कुछ किलोमीटर की दूरी पर ओनाकालो में पॉसिवा ओय द्वारा कार्यान्वित किया गया है।


मौजूदा समय में ओनकालो भूमिगत कामकाज की योजना। "तकनीकी सुविधाओं" की स्थिति से लगभग खर्च किए गए परमाणु ईंधन को समायोजित करने के लिए सुरंगों को मोड़ दिया जाएगा

लगभग एक सौ साल की अवधि (वास्तविक प्लेसमेंट की शुरुआत - 2020, अंत - 2120 की तुलना में पहले नहीं) की परियोजना के दौरान लगभग 420 मीटर की गहराई पर दफन एक ग्रेनाइट द्रव्यमान में किया जाना चाहिए, जिसमें एक भव्य भूमिगत परिसर का निर्माण शामिल है। अब योजनाएं मौजूदा परमाणु ऊर्जा संयंत्रों पर बनाई गई हैं, जो तीन प्रकार की ईंधन असेंबलियों के लिए ~ 2800 कनस्तरों की तैनाती का अर्थ है (जो फिनलैंड में उपलब्ध हैं - VVER-440, ASEA BWR और अभी तक लॉन्च नहीं हुई EPR-1600)। सिद्धांत रूप में, सभी होनहार परमाणु ऊर्जा संयंत्रों (हन्हिकिवी सहित) के लिए पर्याप्त "लैंडफिल" हो सकता है, लेकिन अभी तक इस तरह से मात्रा को छोड़ दिया गया है।


ओनाकालो ब्लास्टिंग विधि का उपयोग करके बनाया गया था। फ्रेम में ड्रिलिंग छेद के लिए सिर्फ एक मशीन है

20 वर्षों के न्यूनतम जोखिम समय के साथ एसएनएफ ईंधन असेंबलियों को दफन स्थल तक पहुंचाया जाएगा, जो उनके साथ काम करने की सुविधा प्रदान करता है। ईंधन असेंबलियों के साथ डिजाइन का काम इस तरह दिखता है: एक परिवहन कंटेनर से उतारना, वैक्यूम ड्रायर को एक पेंसिल केस (8 एफएएस वीएवीआर या बीडब्ल्यूआर या 5 एफएएस ईपीआर -600) में दफन करना, फिर एक पेंसिल केस में लोड करना। मामला ईंधन असेंबलियों के लिए खांचे के साथ कच्चा लोहे का निर्माण है, जो 50 मिमी तांबे के खोल में स्थित है (जो कि ऑक्सीजन रहित परिस्थितियों में औद्योगिक धातुओं से दीर्घकालिक जंग के लिए सबसे अधिक प्रतिरोधी है)। इसके बाद, पेंसिल केस को खाली किया जाता है और आर्गन से भरा जाता है, कैप वेल्डिंग स्टेशन (कॉपर) में ले जाया जाता है। ढक्कन को पीसा जाता है, निरीक्षण किया जाता है, जिसके बाद पेंसिल केस दफनाने के लिए तैयार होता है।


BWR रिएक्टरों से कैसेट के भंडारण के लिए पेंसिल केस टाइप OL-1। असेंबली के बाद, तांबे की टोपी को इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग, एक वैक्यूम में रोबोट के साथ वेल्डेड किया जाएगा - फिनलैंड, हमेशा की तरह, अपने वैक्यूम, रोबोट और इलेक्ट्रॉन बीम के लिए प्रसिद्ध है ...

दफन क्षितिज के वंश के बाद, पेंसिल केस को प्लेसमेंट सुरंग में ले जाया जाता है - 3.5x4 मीटर को मापता है, जिसके फर्श में 8 की गहराई के साथ हर 10 मीटर एक कुएं और 1.8 मीटर का व्यास ड्रिल किया जाता है। स्वयं के मामलों में 1052 मिमी का कच्चा लोहा कोर व्यास, 4 से 6 मीटर की लंबाई (विभिन्न प्रकार की ईंधन असेंबलियों के लिए) और 30-40 टन वजन होता है। पेंसिल केस और कुएं की दीवारों के बीच का पूरा स्थान दबा हुआ बेंटोनाइट ब्लॉक (जो आप समझ सकते हैं, एक नमी अवशोषक की भूमिका निभाते हैं) से भरा होता है, और बाद में सुरंग को सूखी बेंटाइट से भरा जाना चाहिए, और सुरंग की शुरुआत में स्थानों की पूरी थकावट के बाद, एक बड़ा कंक्रीट प्लग डाला जाता है।


सामान्य तौर पर, कनस्तर कवर की मोटाई को देखते हुए, खर्च किए गए परमाणु ईंधन से गामा विकिरण की क्षीणन इतना बड़ा नहीं होगा, इसलिए भूमिगत कनस्तर स्थापित करना काफी मुश्किल होगा इंजीनियरिंग चुनौती

पेंसिल मामलों और बेंटोनाइट ब्लॉकों को स्थानांतरित करने के लिए, एक उपयुक्त भूमिगत तकनीक विकसित की जा रही है



यह वीडियो बेंटोनाइट प्लग को स्थापित करने के लिए सिस्टम के संचालन को दर्शाता है। लेजर पोजिशनिंग और व्यापक मशीनीकरण से पता चलता है कि अप्रसार बाधाओं (घनत्व और शक्ति, सहित) के लिए तकनीकी आवश्यकताएं बहुत कठिन हैं।


दफन कुओं की ड्रिलिंग के लिए मशीन।

वर्तमान में, भूमिगत बुनियादी ढांचा लगभग पूर्ण और तैयार है ... दफन प्रयोग की शुरुआत के लिए - अगले वर्ष के दौरान "अंतिम संस्कार" प्रक्रिया का प्रायोगिक परीक्षण किया जाएगा, और फिर, 2018 से 2023-27 तक कनस्तर के आसपास वास्तविक स्थिति को मापने के लिए एक नियंत्रित प्रयोग किया जाएगा। उन सभी सुरक्षा कारणों का सत्यापन जो पोसिवा ने पिछले 40 वर्षों में विकसित किया है (हां, इस विषय पर कितने वर्षों से शोध चल रहा है), और एसटीयूके को फिनिश परमाणु पर्यवेक्षण के लिए प्रस्तुत किया है। यदि सब ठीक हो जाता है, तो एक परिचालन लाइसेंस प्राप्त किया जाएगा और फिनलैंड में खर्च किए गए परमाणु ईंधन की मात्रा को कम करने के लिए वास्तविक काम शुरू हो जाएगा।


योजनाबद्ध लिफ्ट वॉल्यूम प्रभावशाली हैं

वैसे, 80 के दशक की शुरुआत से 1996 तक, फिनलैंड ने Loviisa NPP से खर्च किए गए परमाणु ईंधन को VVER-440 रिएक्टरों के साथ USSR / रूस को पुनर्संसाधन के लिए भेजा, और जहां तक ​​मैं समझ सकता हूं, इस reprocessing से HLW अभी भी मयक में संग्रहीत है। तब इस गतिविधि का मूल्यांकन फिन्स द्वारा लाभहीन के रूप में किया गया था। यह कहना मुश्किल है कि 80 के दशक में मयंक की लागत पर एचएलडब्ल्यू प्रसंस्करण कितना है, लेकिन अब वे आमतौर पर संसाधित भारी धातुओं के 1000-1500 डॉलर प्रति किलोग्राम के आंकड़े के साथ काम करते हैं। एक ही समय में, एसएनएफ के प्रत्येक टन से लगभग 150 किलोग्राम अत्यधिक सक्रिय विट्रीफाइड कचरा प्राप्त होता है, जिसे भी निपटाना होगा।


Onka

इसी समय, ओनकालो परियोजना का अनुमान अब 1.1 बिलियन यूरो है (यह स्पष्ट नहीं है, हालांकि, किस अवधि के लिए), यह बहुत निकट भविष्य में 1,000 टन खर्च किए गए परमाणु ईंधन और 6,500 टन सब कुछ को दफनाने की योजना है, जो कि रिप्रोसेसिंग + निपटान से कम खर्च होगा। 2114 तक 3.1 बिलियन यूरो (जाहिर तौर पर आज की कीमतों पर) की कुल लागत का अनुमान भी है। लागत को फिनिश परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से कटौती द्वारा कवर किया जाएगा 0.17 सेंट प्रति किलोवाट (यानी, बिजली की बिक्री मूल्य का एक छोटा सा हिस्सा)।

संक्षेप में, मैं कहना चाहता हूं कि एक वास्तविक अंत्येष्टि की शुरुआत (2024 से पहले नहीं, हालांकि) इस दिशा को मूर्त रूप दे सकती है और भविष्य में इसकी लागत को कम कर सकती है। यह अच्छा है, क्योंकि समस्याग्रस्त एनएफसीएफ के साथ, परमाणु ऊर्जा की एक वैकल्पिक, कम लागत वाली शाखा का निर्माण किया जा रहा है - समुद्र में यूरेनियम खनन के साथ लगभग 300-400 डॉलर प्रति किलोग्राम (और शायद भविष्य में कम) और एसएनएफएल रियाल ऊपर वर्णित तरीके से - मन से बाहर दृष्टि से बाहर। ऐसी ऊर्जा की लागत अक्षय ऊर्जा स्रोतों से संतुलन के साथ बिजली की संभावित लागत के साथ तुलना की जा सकती है, जबकि कोई क्रांतिकारी विकास की आवश्यकता नहीं होगी।