Атомные электростанции неизбежно будут производить ядерные отходы в процессе эксплуатации, такие как компоненты топлива и стержни управления, которые прошли несколько циклов. На земле много действующих вулканов, и большинство из них находятся в необитаемых местах.
Можете выбросить эти ядерные отходы в вулкан и сжечь его дотла? Или пускай оно течёт за магмой в глубины земной коры, чтобы нейтрализовать радиоактивность?
Атомные электростанции производят радиоактивные отходы в процессе эксплуатации. Основным материалом, используемым в ядерном топливе, является керамический топливный сердечник из диоксида урана. Температура плавления диоксида урана составляет 2800 градусов Цельсия.
Далее идет оболочка топливного стержня, которая изготовлена из цирконий-ниобиевого сплава. Этот сплав используется для обертывания топливных стержней, но он вступает в реакцию с водой при температуре 400 градусов Цельсия.
А вот температура вулканической магмы не так высока, как может показаться. Температура кислой магмы составляет 650-850 ℃, а температура основной магмы составляет около 1100 ℃. Если топливный стержень бросить в кратер, он не расплавится, а будет выброшен наружу при извержении вулкана.
Более того, вулканический пепел обеспечивает плодородную почву, и фермеры во многих странах выращивают сельскохозяйственные культуры вблизи с кратером. В таком случае выброшенные ядерные отходы крайне негативно повлияют на здоровье проживающих поблизости людей. Хотя и далеко не везде есть поселения рядом с действующим вулканом. Но тем не менее, это одна из причин.
Использование вулканов для захоронения ядерных отходов.
Если использовать потухший вулкан с более глубоким кратером, его бы можно использовать как место захоронения ядерных отходов. Глубоко в земле со временем ядерные отходы естественным образом разлагаются, и радиоактивность падает. Ведь в конце концов от куда пришло - туда и ушло.
Другая причина.
Есть ещё причина, по которой ядерные отходы так или иначе нельзя хоронить во все еще действующих вулканах. Она заключается в том, что период полураспада является неотъемлемым свойством радиоактивных веществ. Только лишь путем плавления нельзя изменить период полураспада радиоактивных веществ, и радиоактивность не будет таким образом нейтрализована.
Период полураспада радиоактивных элементов в ядерных отходах может варьироваться от десятилетий до миллиардов лет. Вне зависимости от того, находятся ли радиоактивные вещества в твёрдом или жидком состоянии, их период полураспада остаётся неизменным.
Причина, по которой отработанное топливо настолько вредно, заключается в том, что оно содержит высокорадиоактивные элементы, которые чрезвычайно вредны для организма человека. Ядерные отходы, о которых мы обычно говорим, в основном относятся к этой категории.
Отработанное топливо богато неиспользованными материалами, такими как 238U или 232Th. В нём также содержатся несгоревшие и вновь образовавшиеся делящиеся материалы, такие как Pu239, U235 или U233, а также ядерное топливо, полученное в процессе облучения Np, Am, Cm и других трансурановых элементов. Кроме того, в отработанном топливе могут присутствовать такие делящиеся элементы, как Sr90, Cs137, Tc99 и другие.
Как же нужно правильно обращаться с этим отработавшим топливом?
Переработка.
Переработка грубо разделена на две категории:
- первая - открытый цикл, такой применяют Соединенные Штаты, Канада, Швеция и другие страны, которые в простонародии называются "глубоко заглубленными" хранилищами в стабильных геологических зонах;
- Вторая модель — это замкнутый цикл, который используют такие страны, как Россия, Китай, Япония, Франция и другие. В этом случае отработанное топливо отделяется и извлекается, а затем уран и плутоний, находящиеся внутри, также отделяются и извлекаются. Плутоний, который был извлечён, можно использовать повторно.
Наконец, я хотел бы упомянуть знаменитую усовершенствованную ядерную энергетическую систему ADS system, подкритическую систему с работой от ускорителя. Сгоревшее отработавшее топливо содержит не только уран и плутоний, но и другие радиоактивные вещества.
После извлечения отработанного топлива из урана и плутония в нем все еще остаются радиоактивные отходы, такие как актиноиды. Периоды полураспада этих радиоактивных веществ варьируются от десятилетий до миллиардов лет.
Пучок протонов, генерируемый ускорителем, бомбардирует мишени из тяжелых металлов (такие как жидкий Pb или сплавы Pb-Bi) в докритическом реакторе, вызывая реакцию фрагментации. Затем нейтроны образуются через внутриядерные и внерадеральные каскады. Протон с энергией 1 ГэВ производит около 30 нейтронов на толстой мишени.
Рассеянная нейтронная мишень обеспечивает экзогенное воздействие. нейтроны для докритического реактора. Эти нейтроны заставят отработанное топливо в системе трансмутации подвергнуться трансмутации, увеличивая период полураспада радиоактивных веществ с миллиардов лет до миллиардов лет. Сокращается до сотен лет. Система ADS эквивалентна установке для сжигания отработавшего топлива и является наиболее идеальной технологией переработки отработавшего топлива. Но эта технология пока еще проходит стадию отработки и доработки.
Вывод.
Использование вулканов для захоронения ядерных отходов может быть перспективным решением для решения проблемы радиоактивных отходов. Однако необходимо учитывать потенциальные риски и последствия для окружающей среды и здоровья людей. Переработка ЯО - пожалуй лучшее решение на сегодняшний день.
Подписывайтесь на канал, чтобы быть в курсе всех событий и расширить свои знания о нашей невероятной Вселенной! 🌌🚀
