تحقیق بررسی سوخت هسته ای و فرآیند آن

تحقیق بررسی سوخت هسته ای و فرآیند آن در 56 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
بازدید ها	0
فرمت فایل	doc
حجم فایل	35 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	56

فروشنده فایل

کد کاربری 6017

تمام فایل ها

تحقیق بررسی سوخت هسته ای و فرآیند آن در 56 صفحه ورد قابل ویرایش

پسماندهای هسته‌ای

]علی رغم سابقه به وضوح ایمن در طول نیم قرن گذشته، امروزه یکی از بحث برانگیزترین جنبه های چرخه سوخت هسته ای مسئله مدیریت و دفع پسماندهای پرتوز است[.

P1 مشکل ترین مسئله، پسماندهای سطح بالا هستند، و دو سیاست مختلف برای مدیریت آنها وجود دارد:

· بازفرآوری سوخت مصرف شده برای جدا کردن آنها (که با شیشه ای کردن و دفع کردن آنها ادامه می یابد) یا

· دفع مستقیم سوخت مصرف شده دارای پرتوزایی سطح بالا به صورت پسماند.

]پسماندهای هسته ای اصلی در سوخت راکتور سفالی محفوظ باقی می مانند[.

P2 همانطور که در فصل‌های 3و4 به طور خلاصه گفته شد، “سوزاندن” سوخت در قلب راکتور محصولات شکافتی تولید می کند به مانند ایزوتوپ های مختلف باریم، استرونسیم، نریم، ید، کریپتون و گرنون (Ba، Sr، Cs، I، Kr، Xe). بیشترین ایزوتوپ‌های شکل گرفته به صورت محصولات شکافت در سوخت به شدت پرتوزا هستند و متعاقباً عمرشان کوتاه است.

P3 علاوه بر این اتم های کوچکتر به وجود آمده از شکافت سوخت، ایزوتوپ‌های ترااورانومی مختلفی هم با جذب نوترون تشکیل می شوند. از جمله اینها پلوتونیوم- 239، پلوتونیوم- 240 و پلوتونیوم- 241[1]، به علاوه محصولات دیگری هستند که از جذب نوترون توسط u-2381 در قلب راکتور و سپس تلاشی بتا به عمل می آیند. همه اینها پرتوزا هستند و به غیر از پلوتونیوم شکافت پذیر که “می‌سوزد”، در سوخت مصرف شده ای که از راکتور برداشته می شود باقی می مانند. ایزوتوپ های ترا اورانیوم و دیگر اکتنیدها[2] بیشترین قسمت از پسماندهای سطح بالای با طول عمر زیاد را شکل می دهند.

P4 در حالی که چرخه سوخت هسته ای صلح آمیز، پسماندهای مختلفی تولید می‌کند، این پسماندها “آلودگی” به شمار نمی آیند، زیرا در عمل همه آنها نگهداری و مدیریت می شوند، در غیر این صورت است که خطرناک خواهند بود. در حقیقت توان هسته ای تنها صنعت تولید انرژی است که مسئولیت کامل همه پسماندهایش را برعهده گرفته و هزینه آن را به طور کامل بر قیمت تولیداتش اضافه می کند. وانگهی هم اکنون مهارت های به دست آمده در مدیریت پسماندهای غیر نظامی در حال شروع به اعمال شدن به پسماندهای نظامی است که یک مشکل محیط زیستی جدی در چند نقطه جهان ایجاد کرده است.

]پسماندهای پرتوزا مواد گوناگونی را شامل می شوند که از جهت محافظت مردم و محیط زیست اقدامات متفاوتی را طلب می کنند. مدیریت و دفع آنها از نظر فن آوری سر راست است[.

P5 این پسماندها براساس مقدار و نوع پرتوزایی موجود در آنها معمولاً به سه دسته تحت عنوان های پسماندهای سطح پایین سطح متوسط و سطح بالا دسته بندی می‌شوند.

P6 عامل دیگر در مدیریت پسماندها مدت زمانی است که آنها ممکن است خطرناک باقی بمانند. این زمان به نوع ایزوتوپ های پرتوزای موجود در آنها و به خصوص مشخصه نیمه عمر هر یک از این ایزوتوپ ها بستگی دارد. نیمه عمر مدت زمانی است که طی می شود تا یک ایزوتوپ پرتوزا نیمی از پرتوزائیش را از دست بدهد. پس از چهار نیمه عمر سطح پرتوزایی به مقدار اولیه آن و پس از هشت نیمه عمر به آن می رسد.

P7 ایزوتوپ های پرتوزای مختلف نیمه عمرهایی دارند که از کسری از ثانیه تا دقیقه‌ها، ساعات یا روزها، حتی تا میلیون ها سال گسترده شده اند. پرتوزایی با گذشت زمان، همانطور که این ایزوتوپ ها به ایزوتوپ های پایدار غیر پرتوزا تلاش می کنند کم می شود.

P8 آهنگ تلاشی یک ایزوتوپ با عکس نیمه عمرش متناسب است. یک نیمه عمر کوتاه به معنای تلاشی سریع است. بنابراین، برای هر نوع پرتوزایی، شدت پرتوزایی بالاتر در یک مقدار ماده داده شده مستلزم کوتاه‌تر بودن نیمه عمر است.

P9 سه اصل کلی برای مدیریت پسماندهای پرتوزا بکار گرفته می شود:

· تغلیظ و نگهداری concentrate-and-cantain

· تضعیف و پراکنش dilute- and disparoe

· تأخیر و تلاش delay-and-decay

P10 دو تای اول در مورد مدیریت پسماندهای غیر پرتوزا هم به کار می روند. پسماندها یا تغلیظ شده و سپس متروی می شوند، یا (برای مقادیر خیلی کم) تا سطح قابل قبولی تضعیف شده و سپس به محیط زیست باز گردانده می شوند. با این وجود تأخیر و تلاشی منحصر به مدیریت پسماندهای پرتوزاست و به این معنی است که پسماند ذخیره و اجازه داده می شود که پرتوزایی آن از طریق تلاشی طبیعی ایزوتوپ‌های موجود در آن کم شود.

]در چرخه سوخت هسته ای غیرنظامی توجگه اصلی بر پسماندهای سطح بالاست که حاوی محصولات شکافت و عناصر ترا اورانیومی تشکیل شده در قلب راکتور هستند[.


P11 پسماند سطح بالا: ممکن است خود سوخت مصرف شده یا پسماند اصلی حاصل از باز پردازش آن باشد. در هر دو حال این حجم متوسطی دارد- در حدود 30-25 تن سوخت مصرف شده یا سه مترمکعب پسماند شیشه ای شده در سال برای یک نمونه راکتور هسته ای بزرگ (1000 MWC، نوع آب سبک). این حجم می تواند به صورت موثر و اقتصادی ایزوله شود. سطح پرتوزایی آن به سرعت کم می شود. به عنوان نمونه، یک مجموعه سوخت راکتور آب سبک تازه تخلیه شده آن قدر پرتوزایی دارد که چند صد کیلو وات گرما می پراکند، اما پس از یک سال این مقدار به 5kw و پس از پنج سال به یک کیلووات می رسد. ظرف مدت 40 سال پرتوزایی آن به حدود یک هزارم مقدار آن هنگام تخلیه می رسد.

P12 اگر سوخت مصرف شده بازفرآوری شود، %3 آن که به صورت پسماند سطح بالا ظاهر می شود، عمدتاً مایع است و حاوی “خاکستر” اورانیوم سوخته شده است. این پسماند که شامل محصولات شکافت به شدت پرتوزا و چند عنصر سنگین با پرتوزایی دراز مدت است، مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند و باید خنک شود. این به صورت شیشه بورو سیلیکات[3] (شبیه به پیرکتن) و به منظور پوشینه‌داری، ذخیره سازی میان مدت، و دفع نهایی در اعماق زمین شیشه ای می شود. این سیاستی است که توسط بریتانیا، فرانسه، آلمان، ژاپن، چین و هند اتخاذ می شود. (بخش های 5-2 و 5-3 را ببینید)

P13 از طرف دیگر، اگر سوخت مصرف شده راکتور باز پردازش نشود، همه ایزوتوپ های با پرتوزایی بالا و اکتنیدهای دراز عمر در آن باقی می‌مانند، و در این صورت همه مجموعه های سوخت به شکل پسماند سطح بالا رفتار می کنند. گزینه دفع مستقیم توسط امریکا، کانادا و سوئد دنبال می شود، بخش 5-4 را بینید.

P14 تعدادی از کشورها انتخابی بین بازپردازی و دفع مستقیم را گردن نهاده اند.

P15 پسماندهای سطح بالا تنها %3 حجم کل پسماندهای پرتوزای جهان را تشکیل می‌دهند، اما 95% کل پرتوزایی از آنهاست.

P16 علاوه بر پسماندهای سطح بالای حاصل از تولید توان هسته‌ای، هرگونه استفاده از مواد پرتوزا در بیمارستان ها، آزمایشگاه ها و صنایع آنچه را که (پسماندهای سطح- پایین) نامیده می شود، تولید می کند. رسیدگی کردن اینها خطرناک نیست اما باید با دقتی بیش از زباله‌های معمولی دفع شوند. پسماندهای هسته ای از بیمارستان‌ها. دانشگاهها و صنایع به علاوه صنایع توان هسته ای می آیند، آنها می توانند خاکستر شوند و معمولاً دست آخر در محل های دفن زباله کم عمقی چال می شوند. نشان داده شده است که این روش موثری برای مدیریت پسماند این چنین مواد نسبتاً بی‌خطری است به شرطی که همه مواد بسیار سمی ابتدا جدا شده و جزء پسماندهای سطح بالا قرار گیرد.

کشورهای زیادی دارای مخازن پایانی فعال برای پسماندهای سطح پایین هستند. پسماندهای سطح پایین تقریباً همان پرتوزایی را دارند که سنگ معدن لورانیوم مرتبه پایین دارد و هم آنها بالغ بر بیش از پنجاه برابر پسماندهای سطح بالای سالانه است. در کل جهان این پسماندها 90% کل حجم را تشکیل می دهند اما فقط 1% پرتوزایی کل همه پسماندهای پرتوزا را دارند.

]پسماندهای سطح متوسط[ بیشتر از صنایع هسته ای می آیند. آنها پرتوزاتر هستند و باید پیش از رسیدگی و دفع در برابر مردم حفاظ گذاری نشوند و شامل درین‌ها، رسوب‌های شیمیایی و اجزای راکتور به علاوه مواد آلوده مربوط به از رده خارج کردن راکتورها می شوند. این پسماندها برای دفع بیشتر در بتون قرار داده می شوند. معمولاً پسماند کوتاه عمر (بیشتر از راکتورها) دفن می شود، اما پسماند دراز عمر (از سوخت هسته ای بازفرآوری شده) در اعماق زیر زمین دفع می شوند. پسماندهای سطح میانی 7% حجم پسماندهای پرتوزای و 4% پرتوزایی جهان را تشکیل می دهند.
5-6- راکتورهای از کار انداخته شده

]تا کنون بیش از 300 راکتور هسته ای از کار انداخته شده است که شامل تقریباً 100 راکتور توان تجاری بیش از 250 راکتور تحقیقاتی و تعدادی تجهیزات چرخه سوخت می باشد[.

P1 چون تنها در سال های اخیر است که چند راکتور بزرگ تر بسته شده است. فقط راکتورهای کوچک و متوسط (حداکثر Mwe330) تا این مرحله با استفاده از تجهیزات کنترل از راه دور از کار انداخته شده اند. قطعات جدا شده همراه با دیگر پسماندهای سطح متوسط دفع می شوند[4].

P2 آژانس بین‌المللی انرژی اتمی برای نابودسازی، پس از برداشتن سوخت، سه گزینه تعیین کرده است. این تعاریف در سطح بین‌المللی پذیرفته شده است:

· ]پیاده کردن بی فاصله[ (یا Early Sute Releae/Decon در امریکا): این گزینه وسایلی در نظر گرفته می شود که طی زمان نسبتاً کوتاهی پس از خاموش شدن یا ختم فعالیت های منظم از کنترل نظارتی خارج می شوند. معمولاً پیاده سازی یا فعالیت‌های آلایش زدایی نهایی در طی چند ماه یا چند سال بسته به دستگاه آغاز می‌شود. در ادامه برداشتن کنترل نظارتی، استفاده مجدد از پایگاه امکان پذیر می‌شود.

· حصار ایمن (یا Safestor): این گزینه حذفنهایی کنترل ها را برای یک دوره طولانی تر، معمولاً 40 تا 60 سال به تعویق می اندازد. این وسیله در یک وضعیت ذخیره سازی ایمن قرار می گیرد تا اینکه پیاده سازی نهایی و فعالیت های آلایش زدایی انجام شود.

· ]دفن[ این گزینه قرار گرفتن وسیله در شرایطی را در پی دارد که باقی ماندن مواد پرتوزا را در محل بدون نیاز به حتی برداشتن آن به طور کامل مجاز خواهد کرد. این گزینه معمولاً کاهش ابعاد سطحی را که مواد پرتوزا در آن قرار گرفته اند و سپس احاطه شدن آنها را در یک ساختار بادوام مانند بتون را به همراه دارد تا پرتوزایی باقی مانده در نهایت موجب نگرانی نباشد.

P3 هر گزینه مزایا و معایبی دارد و سیاست ملی است که به شکل شایسته ای تعیین می کند که کدام روش انتخاب شود. در حالت پیاده کردن بی فاصله و رها کردن زود هنگام پایگاه مسئولیت نابود سازی به نسل های آینده منتقل نمی شود. تجربه و مهارت های کادر شاغل هم می تواند در طول برنامه نابودسازی بکار گرفته شود. گزینه دیگر یعنی حصار ایمن یا انباشت ایمن کاهش قابل توجه در پرتوزایی مانده و بنابراین کاهش خطر پرتوگیری در طول پیاده سازی نهایی را ممکن می کند. پیشرفت مورد انتظار در فنون مکانیکی هم باید به کاهش خطرات و هزینه ها منجر شود.

P4 برای راکتورهای هسته‌ای، حدود99% پرتوزایی با سوختی که پیش‌از جهت‌گیری به سمت هر یک از این گزینه ها برداشته می شود همراه است. جدای از هر آلایش زدایی سطحی از نیروگاه، پرتوزایی باقی مانده از “محصولات فعال سازی” مانند اجزای فولادیی که برای مدتی طولانی در معرض تابش فوترون بوده اند، می آید. اتم‌های این اجزا به ایزوتوپ های مختلفی مانند آهن 55، کبالت 60، نیکل 63، و کربن 14 تبدیل می شوند. دوتای اول به شدت پرتوزا بوده و اشعه گاما منتشر می کنند. با وجود این نیمه عمرشان به صورتی است که پس از تعطیلی راکتور پرتوزایی شان بسیار کم شده و احتمال خطر برای کارگران به شدت کاسته می شود. روی هم رفته، 100 سال پس از خاموش شدن، سطح پرتوزایی با ضریب 100000 پایین می افتد.
مثال ها
اثرات ژنتیکی

P1 در حدود شصت سال پیش کشف شد که پرتوهای یونیزه کننده ای مانند آنچه که همواره قسمتی از محیط زیست ما را تشکیل می دهد می توانند موجب جهش ژنتیکی در پشه های میوه شوند. پس از آن زمان مطالعات فراوان نشان داد که تابش می‌تواند به شکل مشابه موجب جهش هایی در گیاهان و حیوانات آزمایشگاهی شود. با وجود این شواهد صدمات ژنتیکی تابش بر انسان حتی در اثر دزهای زیاد دریافت شده توسط بازماندگان لمپ اتلی در ژاپن ]چنین پی آمدهایی را نشان نمی دهد[.

P2 در سلول یک گیاه یا جانور ماده (DNA)یی که اطلاعات ژنتیکی لازم برای رشد، بقا و تقسیم سلول لازم است را حمل می کند هدف بحرانی برای تابش است. بیشتر صدمات وارده بر DNA قابل ترمیم است، اما در کسر کوچکی از سلول ها، DNA به صورت همیشگی تغییر می کند. این ضایعه ممکن است منجر به مرگ سلول یا گسترش یک سرطان، یا در مورد سلول های شکل دهنده بافت gonad دگرگونی‌هایی که به صورت تغییرات ژنتیکی در نسل های بعدی ادامه می یابد شود. بیشتر این تغییرات جهشی زیان بار هستند، و انتظار بسیار اندکی می توانیم برای بهبود آنها داشته باشیم.

P3 سطوح تابش مجاز برای جامعه و برای شاغلین در صنایع هسته ای به صورتی هستند که هر افزایشی در پی آمدهای ژنتیکی ناشی از توان هسته ای نامحسوس بوده و تقریباً به یقین موجود نیست. سطوح پرتوگیری تابشی به صورتی تعیین می شود که از صدمه به بافت ها جلوگیری کرده و احتمال ابتلا به سرطان را به حداقل برساند. شواهد تجربی نشان می دهد که اینها محتمل تر از صدمات ژنتیکی هستند تعداد 75000 بچه متولد شده از والدینی که از بازماندگان دزهای تابشی بالا در هیروشیما و ناکازاکی در 1945 بودند با آزمایشهای فراوانی آزموده شده اند. این مطالعه بر عدم افزایش ناهنجاری های ژنتیکی این جامعه انسانی که احتمالاً ناشی از دزهای حتی این چنین زیادی از تابش باشد تاکید می کند.

P4 حیات روی کره زمین هنگامی آغاز و گسترده شده که این زیستگاه احتمالاً در معرض پرتوزایی چندین برابر بیش از آن چیزی که هم اکنون هست بوده است، بنابراین تابش یک پدیده جدید نیست. اگر ما مطمئن شویم که هیچ افزایش شدیدی در پرتوگیری کلی مردم وجود ندارد، بسیار بعید است که صدمات ژنتیکی ناشی از تابش هرگز اهمیتی پیدا کند.

تحقیق بررسی سوخت هسته ای و فرآیند آنپژوهش بررسی سوخت هسته ای و فرآیند آنمقاله بررسی سوخت هسته ای و فرآیند آندانلود تحقیق بررسی سوخت هسته ای و فرآیند آنبررسی سوخت هسته ای و فرآیند آنسوخت هسته ایفرآیند سوخت هسته ای