Чим відрізняється відпрацьоване ядерне паливо (ВЯП) від радіоактивних відходів (РАВ)
Відвідувачі нашого сайту іноді задають уточнюючі питання щодо термінів, які стосуються галузі ядерної енергетики. Ми, природно, не можемо передруковувати відповідні підручники, довідники, статті з Ядерної енциклопедії і т. П. Але готові відповідати на деякі питання, які потребують коротких відповідей, висловлювати свою думку, прояснювати ситуацію, давати експертні оцінки.
Ми вже дали коротку відповідь на питання, чим відрізняється відпрацьоване ядерне паливо від ядерних відходів, а тепер розповімо трохи докладніше.
Отже, спочатку про визначеннях.
За визначенням, даним в Законі про використання атомної енергії, ядерні матеріали - це матеріали, що містять або здатні відтворити діляться (розщеплюються) ядерні речовини; радіоактивні речовини - це не пов'язані з ядерним матеріалами речовини, що випускають іонізуюче випромінювання; а радіоактивні відходи - це ядерні матеріали та радіоактивні речовини, подальше використання яких не передбачається. Що стосується відпрацьованого ядерного палива. то офіційного визначення його я не знайшов, тому нижче запропоную свій варіант.
Наведені визначення потребують певної розшифровці і доповненнях.
Нагадаю, що діляться називаються такі ізотопи деяких хімічних елементів, ядра атомів яких можуть мимовільно, а також і під дією нейтронів ділитися (розколюватися, розщеплюватися) на дві половинки, на два "осколка", з виділенням великої кількості енергії - до десяти гамма-квантів на один акт поділу. Вони можуть давати ланцюгову реакцію ділення - керовану (контрольовану) в ядерному (атомному) реакторі і некеровану у вигляді ядерного (атомного) вибуху.
Діляться речовин, що мають практичне значення і застосування, всього два - це ізотоп урану - уран-235 (збройовий уран) і ізотоп плутонію - плутоній-239 (збройовий плутоній). При цьому уран-235 є природним ізотопом, а плутоній-239 - штучним: хімічного елемента плутонію в природі немає (тим більше його збройового ізотопу).
При цьому для керованої ланцюгової реакції (тобто для атомних реакторів, для атомної енергетики) набагато більш придатний уран, а для використання в ядерній зброї - плутоній. "Осколки" розподілу урану і плутонію є радіоактивні ізотопи елементів центральної частини таблиці Д. І. Менделєєва, починаючи приблизно з міді і закінчуючи елементами-лантаноїдами (европий, гадоліній, тербий).
Радіоактивні ж речовини. тобто речовини, схильні до радіоактивного розпаду, - це такі хімічні елементи та ізотопи, ядра атомів яких можуть викидати з себе з величезною швидкістю якусь "маленьку" (субатомну, "елементарну") частинку - альфа-, бета-частинку (електрон або позитрон), нейтрон, протон і ін. з виділенням невеликої кількості енергії - одного або двох гамма-квантів на один акт розпаду. Радіоактивних речовин (хімічних елементів і ізотопів), особливо штучних, величезна кількість. До теперішнього часу їх відомо більше 2-х тисяч. Радіоактивними є також (крім володіння здатністю ділитися) і згадані збройові ізотопи урану і плутонію.
Свіже ядерне паливо - це у всіх випадках природний уран (зазвичай у вигляді двоокису, іноді у вигляді металу), збагачений ділився ізотопом - ураном-235. Для різних типів реакторів збагачення може бути різним. Паливо для найбільш поширених типів реакторів атомних електростанцій містить порядку 4,5-5% урану-235, інші 95,5-95% - не ділиться ізотоп урану - уран-238. Для деяких реакторів військово-морського флоту, дослідницьких реакторів збагачення може бути набагато вище, практично до 90%.
Відпрацьоване ядерне паливо (ВЯП) - це паливо на основі збройового (ділиться) урану-235, яке 3 - 3,5 року "працювало" в атомному (ядерному) реакторі, виділяючи енергію за рахунок ділення ядер урану-235. Після досить повного вигоряння (ділення) урану-235 паливо вважається відпрацьованим, і його дістають з реактора. При цьому в ВЯП залишається майже весь неделящіхся уран-238, але вже забруднене новими штучними ізотопами урану, що утворився з урану-238 плутоній (суміш кількох ізотопів, в тому числі збройовий плутоній-239, всього близько 1% від ваги палива) і високоактивні продукти ділення урану-235 ( "осколки"), яких в звичайному ВЯП близько 4-5%.
Активність ВЯП колосальна. Вважається, що активність 1 (однієї) тонни "свіжого" ВЯП дорівнює приблизно 1 мільйону кюрі. Відповідно, 1 кілограм ВЯП має активність 1 тис кюрі. При цьому всього лише 1 грам ВЯП (має активність 1 Кі продуктів поділу) зумовить дозу в 1 рентген на годину (Р / год) на відстані 0,5 м. Для людини абсолютно смертельної є доза в 1000 рентген. Стосовно до ВЯП це означає, що людина, що знаходиться на відстані в півметра від 1 кг ВЯП, за 1 годину отримає смертельну дозу радіації. А активності однієї тонни ВЯП (1 мільйон кюрі) вистачить, щоб забезпечити смертельну для людини дозу за пару секунд.
"Самі посудіть. Для людей відходи, скажімо, коня - гній. А для кого-то їжа - скільки навколо нього горобчиків і комашок метушиться? Такий же гній від коня - відходи від ядерної енергетики. Клювати їх звичайно можна. А якщо серйозно," опроміненим паливом "- це не що інше, як відходи атомної енергетики. Такі ж ядерні відходи, як і всі інші, отримані в атомній галузі. Звичайно, їх можна переробляти, повторно використовувати в реакторах. Такі технологічні операції ми робимо. Але сказати, що це благо велике - ні в якому разі не можна. це має місце висока тивное речовина, яке потрібно зберігати в спеціальних контейнерах, переробляти в спеціальних умовах ".
Підведемо підсумки
Але існує обгрунтована думка, що повторне (навіть одноразове!) Використання регенерованого урану (а плутоній взагалі поки не знайшов свого застосування в атомних реакторах - він не дозволяє надійно управляти своєю ланцюговою реакцією) практично виключено. Якщо ж його все-таки використовувати повторно хоча б один раз, то ВЯП другого покоління вже однозначно не буде підлягати переробці.