Reutilización del combustible nuclear gastado - nuevas oportunidades

Imaginemos por un momento que de una tonelada de carbón que se quema solo se utilizara el 5% para la obtener energía el resto se tira. 95% de residuos? Sin embargo, eso es lo que está sucediendo hoy con el combustible nuclear natural - uranio. Sólo cinco por ciento del uranio en las barras de combustible de los reactores nucleares se consume en el proceso para la obtención de energía, después de lo cual las varillas se retiran del reactor y se colocan en almacenamiento permanente. Las toneladas de residuos nucleares radiactivos representan uno de los principales argumentos en contra de la energía nuclear.

Sin embargo, hay un método que permite el uso de prácticamente todo combustible de uranio. Reutilizando  el previamente extraído y nos puede proporcionar la energía para los próximos años (por no decir que el "verde", pero, al menos, no conduce a las emisiones de carbono). La tecnología aplicada encontró una serie de problemas que condujeron a la cesación de reprocesamiento de combustible nuclear en los Estados Unidos. Sin embargo, el nuevo desarrollo de los científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de Estados Unidos para hacer frente a muchos de ellos volver a la idea con urgencia.

Una de las razones de la subutilización del uranio es que la mayoría de los reactores comerciales existentes son del tipo "agua ligera", LWR. Son buenos en muchos aspectos, pero no está diseñado para exprimir toda la energía del combustible hasta el último vatio.

Sin embargo, hay otros tipos de reactores - los llamados reactores rápidos "rápidos" que puede "reciclar" combustible gastado para extraer mucha más energía.

La principal diferencia entre los dos tipos de reactores es que el material que se utiliza para la refrigeración del núcleo. En los reactores de agua ligera es simplemente agua. En los reactores rápidos se utilizan para este propósito otra sustancia - sodio o plomo. Ellos no retrasan neutrones como el agua que permite que en el reactor se puedan descomponer una gran cantidad de otros isótopos. Esto significa que los reactores rápidos pueden producir electricidad a partir de una variedad de combustibles, incluyendo restos de la LWR combustible gastado.

Antes de introducir el combustible gastado de nuevo al reactor es necesario procesarlo de una determinada manera. Para este fin desde hace décadas en varios países se utiliza un método llamado PUREX. Se basó en un estudio estadounidense sobre la asignación de la década de 1940 a partir de combustible de plutonio gastado. Hubo, sin embargo, la preocupación de que el proceso se puede utilizar para producir plutonio para armas, en relación con el cual el presidente Jimmy Carter en el año 1978 introdujo una prohibición de reprocesamiento comercial.

Esta decisión obligó a los científicos a buscar otras formas más efectivas de reprocesamiento de combustible gastado. El resultado fue una tecnología de investigación "proceso pirometalúrgico» ( "piroprocesamiento"), en el que se utiliza una corriente eléctrica para extraer los elementos necesarios juntos, en vez de plutonio separado.

¿Cómo funciona esto?

Pasamos en el reactor de agua ligera el combustible nuclear de cerámica a 95% del uranio; incluso uno por ciento representado otros elementos radiactivos de larga vida - actínidos. Y actínidos de uranio y pueden ser reutilizados, y sólo el cuatro por ciento restante de combustible que consiste en productos de fisión, no se pueden reciclar. Proceso de tratamiento pirometalúrgico comienza con el corte de la cerámica de combustible en trozos pequeños y convirtiéndose en metal. A partir de entonces, el combustible se coloca en un recipiente con la sal fundida, y asigna la corriente eléctrica de los mismos uranio útiles y otros elementos que forman las nuevas barras de combustible.

Los productos no reciclables y de fisión restantes se eliminan de la instalación y se vierten en un depósito de vidrio especial. Como tal, se colocan en el almacenamiento a largo plazo, sino un regreso a la radiactividad del uranio natural indicadores correspondientes ocupa unos doscientos años - en contraste con los miles de años que se requieren para el almacenamiento de combustible sin procesar.

¿Por qué todavía no se utiliza este método?

Los científicos llaman por dos razones, la primera de ellas - la falta de incentivos financieros - es sólo temporal. El costo de la actualidad del uranio es baja, y el uso de una sola vez de las barras de combustible es más barato que desarrollar y probar métodos de su procesamiento. La construcción de los reactores de agua ligera está también más barato, ya que las viejas tecnologías no causan problemas y los productores ni a los órganos de gobierno. El proceso de aprobación de nuevos tipos de reactores (incluyendo la "rápida") lleva años, y dispuesto a esperar y soportar casi no lo es.

El segundo del motivo seleccionado es el miedo asociado con la difusión de la tecnología y lo introduce en manos de los terroristas que quieren hacerse con armas de uranio y plutonio. Este problema se resuelve de dos maneras - en primer lugar, se une con el uranio, plutonio y actínidos muy radiactivos, lo que complica el robo y la manipulación del material con el fin de crear armas. En segundo lugar, las plantas de procesamiento de pirometalúrgicos con reactores rápidos podrían ser construidas en el sitio de los antiguos reactores de agua ligera para proporcionar el cierre. Esto reduciría los riesgos asociados con el transporte de combustible gastado para su reutilización.