TRANSPORT VAN SPLIJTSTOF EN VAN RADIOACTIEVE MATERIALEN

Hoewel het transport op zich geen transformatie van de splijtstof inhoudt, maakt het integraal deel uit van de cyclus. De radioactieve stoffen worden getransporteerd in vaste vorm. De overbrenging van de nieuwe en gebruikte assemblages, alsook van de radioactieve stoffen en van het afval gebeurt in speciaal daarvoor ontwikkelde verpakkingen.

De problemen die de radioactiviteit stellen, verschillen naargelang de activiteit van de materialen. Terwijl de nieuwe assemblages van uraniumsplijtstof weinig straling uitstoten en niet afgeschermd moeten worden, vereisen de gebruikte splijtstof alsook het hoog-actief afval specifieke voorzorgen.

BOVENCYCLUS

Winnen en zuiveren van uranium

Alles begint in de mijn waar het uranium ontgonnen wordt. Het erts wordt gebroken, fijngemalen en gedrenkt in een oxiderende zuuroplossing om het uranium op te lossen a rato van enkele grammen per liter. Het uranium wordt vervolgens selectief uit de oplossing gehaald door een specifieke molecule, die gebruikt wordt sinds de jaren 1970. Daarna volgen verschillende zuiveringsstappen, waarbij als eindproduct een concentraat van uranium verkregen wordt dat yellow cake (U3O8) genoemd wordt.

Er wordt ook een andere ontginningsmethode gebruikt: de in situ leaching. Wanneer de geologie er zich toe leent, kan men immers het uitgraven overslaan: het uranium wordt ontgonnen door een oxiderende oplossing rechtstreeks in de vindplaats te injecteren en die oplossing op te pompen. Ook bij dit procédé trachten de onderzoekers het aantal zuiveringsfasen te verminderen door de winningsmethode te verbeteren, met name door de oplossing die uit de putten gehaald wordt door een ionenwisselende hars te laten lopen.

Van yellow cake tot verrijkt uranium

In de verschillende fabrieken in de wereld ondergaat de yellow cake (U3O8) een bijkomende zuivering alvorens hij, door de reactie met fluor, omgezet wordt in uraniumtetrafluoride (UF4), dat vervolgens omgezet wordt in uraniumhexafluoride (UF6). Dan volgt de verrijking tijdens dewelke de natuurlijke UF6-moleculen, bestaande uit zowel de verbindingen met de isotopen U-238 als U-235, gescheiden worden van de anderen, om uiteindelijk een fractie van UF6 verrijkt in U-235 en een verarmde fractie (0,2 tot 0,3 % U-235) te bekomen. De eerste verrijkingsfabrieken maakten gebruik van de gasdiffusie. Heden wordt de technologie van de ultragascentrifuge gebruikt, die 40 tot 50 keer minder energie verbruikt. Wanneer het verrijkt is, wordt het UF6 opnieuw omgezet in vast uraniumoxide (UO2) dat gebruikt wordt voor de fabricage van de splijtstoffen.

De splijtstof

Het uraniumoxide (UO2) wordt vervolgens onder hoge temperatuur tot tabletten samengeperst. Deze tabletten worden dan in metalen stiften gestoken (splijtstofstaven). De verkregen splijtstofstaven worden op hun beurt geassembleerd tot een splijtstofelement.

De splijtstofelementen worden naar de kerncentrales in heel de wereld getransporteerd, waar ze gebruikt worden in een kernsplijtingsproces voor de productie van elektriciteit.

 

BENEDENCYCLUS

Tijdelijke opslag van de bestraalde splijtstof

Het einde van de cyclus bestaat uit het beheren van de radioactieve materialen afkomstig van de bestraling van de splijtstof. Tijdens deze cyclus vinden fysico-chemische bewerkingen plaats van de bestraalde splijtstof, en wordt het beheer van het radioactief afval op korte en lange termijn geregeld. De radioactiviteit van de materialen in deze cyclus leidt tot de emissie van ioniserende straling en tot een grote warmteontwikkeling, wat een beperking vormt voor alle gebruikte procédés.

De uit de reactors verwijderde splijtstof heeft een sterke gamma- en neutronstraling, want ze bevat een grote verhouding zeer actieve splijtingsproducten met een korte levensduur. Tijdens het radioactief verval van deze elementen komt ook veel warmte vrij. De eerste fase van deze cyclus bestaat er dus in de straling en de warmteafvoer van de assemblages te beheren tot het radioactief verval de elementen met de kortste levensduur doet verdwijnen.

De splijtstof wordt eerst centraal opgeslagen in het daarvoor voorziene bassin in het splijtstofgebouw. Het water vervult de rol van afscherming voor de straling en van warmte-afleider. De opslag in het water duurt ten minste enkele jaren, om het aantal van de meest actieve isotopen met een levensduur die korter is dan deze periode, te verminderen. De bestraalde splijtstof wordt zo eenvoudiger te transporteren.

In een tweede fase wordt de bestraalde splijtstof op een opslagplaats bewaard. In deze fase wordt, in afwachting van een definitieve opslag of van een verwerking, de aan- en afvoer van de bestraalde splijtstof en de warmteafvoer beheerd,. Gewoonlijk gebeurt deze opslag in een bassin. De droge opslag (onder lucht of inerte atmosfeer) ontwikkelt zich echter snel, want deze methode is veiliger en in de hypothese van een ongeval waarbij de bassins beschadigd zouden raken. Volgens de veiligheidsstudies kan de opslag voorzien worden voor termijnen in de orde van 50 tot 100 jaar.

Behandeling van de gebruikte splijtstof

Na bestraling in de reactor bevat de gebruikte splijtstof materialen die recycleerbaar zijn (vooral licht verrijkt uranium en plutonium, kleinere actiniden in bepaalde gevallen), alsook splijtingsproducten. De behandeling van de bestraalde splijtstof bestaat erin de herbruikbare materialen te scheiden van het afval.

Naargelang het toegepaste scheidingsprocedé kunnen de verschillende actiniden er apart of samen uit gehaald worden.

Opslag van het radioactief afval en van de bestraalde splijtstoffen

Het afval van het verwerkingsprocedé wordt opgeslagen in afwachting van een definitieve afvoeroplossing. In het kader van een cyclus zonder verwerking worden de bestraalde splijtstoffen beschouwd als afval. Deze opslag, die voor een langere termijn voorzien is dan deze die vereist is voor de tussentijdse opslag, bestaat erin de radioactieve materialen in te pakken en ze dan op te slaan in bovengrondse of ondergrondse constructies, voor een of meerdere eeuwen.

Tijdens de opslagperiode vervallen de radioactieve isotopen, wat tegelijk de activiteit en de warmteafvoer van de opgeslagen materialen vermindert. Na deze fase zijn de radioactieve materialen dus gemakkelijker te manipuleren (voor een eventuele verwerking) en minder lastig wat de warmte-emissie betreft met het oog op een opberging in de geologische lagen.

Opslag in een diepe geologische laag

De opslag in een diepe geologische laag bestaat erin het afval te conditioneren en vervolgens te bergen in aangepaste ondergrondse constructies. Bepaalde types afval, zoals het hoog-actieve met een lange levensduur (eventueel met inbegrip van de bestraalde splijtstofassemblages) en het midden-actieve met een lange levensduur, brengen gedurende meerdere eeuwen of millennia ioniserende stralen voort. De doelstelling van de ondergrondse opslag is het vermijden van de impact van dit afval op lange termijn, in een normale of ongunstige situatie.

© Copyright 2019 transrad - All rights reserved

We gebruiken cookies om uw bezoek aan onze website nog aangenamer te maken.

Door onze website te bezoeken, aanvaardt u onze cookies. U kunt natuurlijk altijd de instellingen voor de cookies wijzigen.