Was ist Kern
Wahrscheinlich wissen Sie bereits, dass Kernreaktoren Atommüll machen. Aber was ist es? Ist es klug, um Energie zu erzeugen, wenn dieser Abfall produziert wird? Diese Seite gibt Antworten auf diese Fragen, darunter, wie Atommüll produziert wird, was seine Natur ist, was die sichere Lagerung / Behandlungsmöglichkeiten sind und wie vergleicht sie durch andere Energiequellen zu verschwenden.
Was ist Atommüll?
Atommüll ist das Material, das Kernbrennstoff wird, nachdem es in einem Reaktor verwendet wird. Von außen sieht es genau wie der Kraftstoff, der in den Reaktor geladen wurde - Baugruppen aus Metallstäben umschließenden Brennstoffpellets. Aber da Kernreaktionen aufgetreten sind, sind die Inhalte nicht ganz gleich.
Die Kernenergie wird freigesetzt, wenn ein Kernbrennstoff-Atom in zwei schnappt. Die Schlüsselkomponente von Atommüll ist die übrig gebliebenen kleineren Atome, als Spaltprodukte bekannt.
Abbildung 1. Der Spaltungsprozess eines einzelnen Atoms. Die große Mehrheit der Energie wird sofort freigegeben, aber der Rest davon kommt aus den Spaltprodukten im Laufe der Jahre. Die langsam freigesetzte Energie ist, was eine Gefahr für Atommüll macht.
Man kann nie wissen, welche zwei Spaltprodukte Sie für eine bestimmte Spaltung bekommen sind, aber Sie immer die gleiche durchschnittliche Zusammensetzung wie Milliarden über Milliarden von Atomen Split bekommen. Sie erhalten im Grunde eine riesige Auswahl an Sachen, wie unten gezeigt.
Abbildung 2. Die Spaltprodukte sind radioaktive Isotope der Elemente hier gezeigt. Sie können sehen, dass sie eine Vielzahl von Elementen, einschließlich Alkalimetalle, Übergangsmetalle, Halogene und sogar Edelgase umfassen. Die komplexe Chemie mit dieser Vielfalt verbunden ist, ist eine zentrale Herausforderung in der Entsorgung nuklearer Abfälle. (Farbe ist proportional zum Logarithmus der momentanen Ausbeute).
Der Abfall, manchmal gebrauchter Kraftstoff genannt, ist gefährlich radioaktiv. und bleibt so für Tausende von Jahren. Als es zuerst aus dem Reaktor kommt, ist es so giftig, dass, wenn Sie in der Nähe stehen, während sie nicht abgeschirmt wurden, würden Sie eine tödliche radioaktive Dosis innerhalb von wenigen Sekunden erhalten und der akuten Strahlenkrankheit [Wikipedia] innerhalb weniger Tage sterben würden, . Daher werden alle die Sorge um sie.
Was tun wir derzeit mit unserem Atommüll?
Wie viel Atommüll ist Kernenergie schaffen?
Wenn alle Strom wurde gleichmäßig in der Bevölkerung Nutzung der USA verteilt sind, und alle davon kamen aus Kernkraft, dann wird die Menge des Atommülls jede Person pro Jahr erzeugen würde würde 39,5 Gramm. Das ist das Gewicht von 7 US-Viertel von Abfällen pro Jahr! Eine detaillierte Beschreibung dieses Ergebnisses ist hier zu finden. Wenn wir alle unseren Strom aus Kohle und Erdgas bekamen, erwarten mehr als 10.000 Kilogramm CO2 / Jahr zu jeder Person zugeschrieben hat, nicht andere giftige Emissionen in die Biosphäre direkt zu erwähnen (basierend auf Emissionsdaten EIA).
Zusammensetzung des Atommülls
Abbildung 3. Ein Diagramm der Aktivität aller radioaktiven Nukliden als Funktion der Zeit bis zu 1 Million Jahren ab dem 1. MT nuklearer Abfälle, verbrannt zu 45 MWd / kg. Klicken Sie für eine größere Ansicht. Die Daten wurden auf der neuesten Version von ORIGEN-S von Oak Ridge, berechnet durch whatisnuclear.com.
Tabelle 1 Schwermetallzusammensetzung von 4,2% angereichertes Kernbrennstoff vor und nach ca. 3 Jahren in Folge (40.000 MWD / MT). Minor Actinide umfassen Neptunium, Americium und Curium. Diese Tabelle enthält kein Strukturmaterial wie Zirkonium und Edelstahl.
Was mit Atommüll zu tun
Recycling Atommüll
Wie bereits erwähnt, Uran Atommüll ist über 90%. Somit enthält der verbrauchte Brennstoff (Abfall) noch 90% nutzbaren Brennstoff! Es kann chemisch in fortgeschrittenen schnellen Reaktoren verarbeitet und platziert wird (die auf jedem größeren Maßstab eingesetzt haben bisher noch nicht), um den Brennstoffkreislauf zu schließen. Ein geschlossene Brennstoffkreislauf bedeutet viel weniger Atommüll und viel mehr Energie aus dem Roherz extrahierte.
Frankreich und Japan zur Zeit recycle abgebrannte Brennelemente, obwohl sie nur ein einziges Mal vor der Entsorgung recyceln. Die USA hatten ein Recycling-Programm, das stillgelegt wurde, weil er Plutonium geschaffen, die wohl das einfachste Material, mit dem eine Atomwaffe zu machen. einige Plutonium im Recyclingprozess, ein Nicht-Kern Einheit umgeleitet wurden, konnten einen Schritt der Nähe eine Bombe zu bauen. Jedoch im Rahmen von Programmen wie die (jetzt ins Stocken geraten) GNEP [Wikipedia]. Proliferation freie Verwertung von Abfällen können existieren.
Siehe auch unsere Recycling-Seite für eine ausführlichere Diskussion des Recyclings sehen.
Die am längsten lebenden Nuklide in Atommüll sind diejenigen, die als Brennstoff verwendet werden kann: Plutonium und den kleineren Actiniden. Wenn diese Materialien in Kraftstoff durch Recycling verbrannt werden, würden Atommüll nur radioaktiv bleiben für ein paar hundert Jahre, als auf ein paar hunderttausend gegenüber. Dies verringert erheblich Bedenken mit Langzeitlagerung.
Hilfe von Thorium Kraftstoff
Wir wechseln könnten von Uran / Plutonium basierten Kraftstoff zu Thorium / Uran-basierten Kraftstoff. Dies würde für das Recycling und die Zucht ermöglichen, ohne dass Plutonium oder kleinere Actiniden haupt zu schaffen. Fission Produkte werden noch erstellt, natürlich, und einige von ihnen sind sehr langlebig, aber die kleineren Actiniden zu reduzieren, ist ein Vorteil von Thorium. Eine gründliche Thorium Seite finden Sie hier.
Mehr Details
Referenzen
Der nächste Halt
Swing von unserer Seite Strahlung mehr über Strahlung im Allgemeinen zu erfahren.