باز فرآوری سوخت هسته ای
از آنجایی که سوخت های مصرف شده در راکتورهای اتمی حائز بیشترین مقدار و بیشترین رادیو اکتیوینه حاصل از فعالیت های هسته ای هستند، بدیهی است بیشترین نگرانی بشر هم در این تکنولوژی، ناشی از این مواد باشد.
لذا عملیات بازفرآوری سوخت و پسمانداری به دلیل اهمیت فوق العاده آن بنا بر سیاست های کشوری و منافع ملی ممکن است به روش های مختلف با آن ها رفتار شود.
- چنانچه این پسمان ها یا سوخت های مصرف شده پس از یک مدت نگهداری نسبتاً طولانی در استخرها و یا ساختمان های (انبارها) مخصوص برای همیشه دفن شوند به آن سیکل سوخت باز گفته می شود.
- چنانچه این سوخت های مصرف شده پس از مدتی مورد باز فرآوری جهت استفاده مجدد از اورانیم باقیمانده و پلوتونیم تولید شده، قرار گیرند. به آن سیکل سوخت بسته می گویند.
- در عین حال ممکن است در مواردی مثل راکتورهای زاینده سریع که سوخت آن ها از اورانیم نهی شده و پلوتونیم استفاده می شود. چنانچه سوخت مصرف شده و پوشش آن جدا شده و مورد بازفرآوری قرار گیرد. باز هم به آن، تکنیک دیگری از سیکل سوخت بسته اطلاق می گردد. شکل های 5- 35 به ترتیب از بالا و از راست به چپ روش های اول، دوم و سوم را نشان می دهند.
سوخت های مصرف شده شامل 95 درصد از اورانیم -238، مقادیری از اورانیم- 235 شکافته نشده، پلوتونیم و محصولات حاصل از شکافت می باشند که خیلی هم رادیو اکتیو هستند. در طی فرآیند باز فرآوری، این سوخت ها به سه دسته تقسیم می شوند: اورانیم، پلوتونیم و پسماند حاوی محصولات شکافت. در جریان عملیات باز فرآوری، حجم پسماند ها به میزان قابل توجهی کاهش داده می شوند.
اورانیم حاصل از باز فرآوری که معمولاً دارای اورانیم- 235 بیشتری از مقدار طبیعی آن است، در صورت لزوم می تواند پس از عملیات تبدیل و غنی سازی مجدد، مورد استفاده قرار گیرد. پلوتونیم حاصل می تواند در سوخت مخلوط که در آن اکسیدهای اورانیم و پلوتونیم مخلوط شده اند مورد استفاده قرار گیرد. در راکتورهای MOX پلوتونیم جانشین اورانیم- 235 به عنوان ماده شکافت پذیر می شود، که تولید حرارت برای دستگاه مولد بخار و تولید نوترون برای حفظ زنجیره واکنش شکافت می نماید.
باز فرآوری پورکس
تمام واحدهای صنعتی و تجاری بازفرآوری، فرآیند پورکس را مورد استفاده قرار داده اند که طی پیش از سی سال، درستی و انطباق آن با خواسته های ملی و بین المللی به اثبات رسیده است.
در این روش ابتدا سوخت مصرف شده جهت انحلال در اسید نیتریک داغ و غلیظ قطعه قطعه می شود. در اولین مرحله اورانیم و پلوتونیم در محلول اسید نیتریک از محصولات شکافت در یک جریان حرکت متقابل با استخراج حلالی تری پوتیل فسفات حل شده در کروسین یادودکان جدا می شوند. در یک ستون ضربه ای اورانیم و پلوتونیم وارد فاز آلی شده در حالیکه محصولات شکافت و سایر عناصر در فاز آلی باقی می مانند. در ستون ضربه ای دیگری (دومی) اورانیم از پلوتونیم از طریق احیاء اورانیم توسط اورانیم چهار ظرفیتی افزوده شده به فاز آبی جدا می شود. سپس پلوتونیم به فاز آبی منتقل می شود، در حالیکه مخلوط U U در فاز آلی باقی می مانند. در اینجا اورانیم از فاز آلی توسط محلول اسید نیتریک رقیق به این محیط انتقال می یابد. نیترات پلوتونیم با عمل تبخیر کردن، تغلیظ شده و سپس طی یک فرآیند بعدی به صورت اگزالات رسوب داده می شود و بلاخره در نتیجه عمل کلسیناسیون به پودر PuO تبدیل می شود. به همین طریق نیترات اورانیم از طریق تبخیر و کلسینه شدن به پودر UO تبدیل می شود. محصول جدید با احیا توسط هیدروژن به اکسید اورانیم UO تبدیل می شود. سایر مواد حاصل از این فرآیند به صورت پسمان های هسته ای پس از مدتی نگهداری در انبارهای مخصوص دفن می شوند. اکسیدهای اورانیم و پلوتونیم باز یافت شده ممکن است به صورت سوخت MOX مورد استفاده قرار گیرند. برای اختلاط صحیح، این اکسیدها طی یک عمل آسیاب شدن یک محلول جامد U-PuO را تشکیل خواهند داد. از این محصول قرص های سوخت که سیتز می شوند، ساخته شده و در میله های سوخت قرار خواهند گرفت.
محلول های حاوی رادیو اکتیویته زیاد پس از چند دور استخراج (حدود 5 متر مکعب/ تن از سوخت مصرف شده) با عمل تبخیر و تغلیظ به حدود 500- 250 لیتر رسانده می شوند. این محلول، غلیظ مجدداً برای مدتی حدود چند سال در تانک های حفاظت شده و در حرارت معمولی نگهداری می شود. این محلول پس از کلسینه شدن حدود 35 کیلوگرم جامد از آن حاصل می گردد که با سیلیکات بر تبدیل به حالت شیشه ای می شود. این شیشه حدود 11 درصد از اکسیدهای رادیو اکتیو را در خود دارد. این محصول می تواند به ظرف های فولاد زنگ نزن منتقل شده و پس از جوش دادن درب این ظروف، آن ها را در سیلوهایی واقع در ده ها متر در اعماق زمین نگهداری کرد.
تهیه کننده: مژده اصولی
