Fotos von Autos mit abgebrannten Brennelementen am Bahnhof Tjumen. Foto: Tjumen BC / Vk.cm.
Beginnen wir mit den Grundlagen. Kernkraftwerke verwenden Uran als Brennstoff. Aber in welcher Form wird es dort verwendet und wie kommt es dorthin? Uran wird abgebaut und dann mit dem erforderlichen Isotop - Uran-235 - angereichert. Dann werden sie in die gewünschte chemische Form gebracht - die Form von Urandioxid.
Das Urandioxidpulver wird dann zu Keramiktabletten von jeweils etwa 4,5 g gesintert. Die Pellets werden in Brennelementen - Brennstäben - gesammelt. Brennelemente werden zu Brennelementen von Brennelementen oder Brennelementen zusammengebaut. Und schon werden diese Kassetten in den Reaktor geladen.
In einem typischen VVER-1000-Reaktor befinden sich 163 Brennelemente.
Ungefähr einmal im Jahr werden 20% des Brennstoffs aus dem Reaktor abgeladen und durch frischen ersetzt. Jede solche Kassette arbeitet also durchschnittlich etwa 5 Jahre im Reaktor. Somit werden pro Jahr etwa 15 bis 20 Tonnen Brennstoff aus dem Reaktor abgeladen. Und für ihren Transport benötigen Sie ungefähr die gleichen 4 Autos, die in Tjumen gefunden wurden.
Während des Betriebs im Reaktor verbrennt ein kleiner Teil des Urans, nur wenige Prozent, im Brennstoff. Nun, es brennt nicht buchstäblich, es ist nur ein solcher Begriff, analog zu herkömmlichen Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen. Früher wurde sogar ein Kernreaktor analog als Kessel bezeichnet. In der Realität zerfällt ein Teil des Urans einfach durch eine Kettenreaktion der Spaltung, und daraus entstehen sogenannte Spaltfragmente - neue leichtere Elemente. Meistens radioaktiv.
Infolge anderer Reaktionen erscheint ein Teil der neuen schweren Atome im Brennstoff, die sogenannten Nebenaktiniden - Americium, Neptunium, Curium. Alle diese neuen Elemente verschlechtern die Eigenschaften des Kraftstoffs und können als radioaktiver Abfall eingestuft werden. Auf Wunsch können sie aber auch ausgewählt und verwendet werden.
Der andere Teil des Brennstoffs, und das sind mehr als 90% seiner Masse, ist das verbleibende Uran, hauptsächlich das Isotop 238, das nicht an Kernreaktionen beteiligt war. Und dann gibt es ein neues Element, Plutonium. Dieses Uran und Plutonium kann, falls gewünscht und verfügbar, als Brennstoff wiederverwendet werden. Es stellt sich heraus, wie in der Geschichte über ein Fass Honig (Treibstoff) und eine Fliege in der Salbe (Abfall).
Darüber hinaus fliegt diese in der Salbe, d.h. Abfall verändert die Eigenschaften des Kraftstoffs erheblich und macht ihn hochradiotoxisch.
Wenn frischer Kernbrennstoff ohne ernsthaften Schutz außer Bademantel und Handschuhen aufgenommen und daneben gestellt werden kann (er hat ihn in einem Werk in Nowosibirsk so berührt), erzeugt abgebrannter Brennstoff aufgrund der darin angesammelten Gammastrahler eine solche Strahlungsleistung dass die Person neben ihm in wenigen Minuten eine tödliche Dosis erhält. Aber zum Glück kann man sich ihm nicht einfach nähern. Alle Operationen mit abgebrannten Brennelementen werden aus der Ferne in Pools mit Wasser durchgeführt, das vor Strahlung schützt.
Inspektion von frischem Kernbrennstoff. Eine Quelle.
Aber was ist mit den abgebrannten Brennelementen? Es gibt zwei globale strategische Ansätze, und verschiedene Länder, in denen Atomkraft vorhanden ist, halten sich entweder an den einen oder den anderen. Irgendwo wird angenommen, dass mit SNF nichts getan werden muss, dass es nicht schmutzig werden muss. Sie müssen es nur in der Form entsorgen, in der es vollständig aus den Reaktoren entnommen wird.
Irgendwo, zum Beispiel in Russland, Frankreich, Großbritannien, Japan, wird angenommen, dass Teer in diesem Fass von Honig getrennt werden kann. Diese Länder verfügen über die Technologie, um abgebrannte Brennelemente zu recyceln. Durch dieses Recycling können wertvolle Komponenten gewonnen und wiederverwendet werden, wodurch natürliche Ressourcen geschont werden. Es macht es auch möglich, das Abfallvolumen um das Hundertfache zu reduzieren. Schließlich ist der Rückzug jetzt nicht mehr das ganze Fass Honig, sondern nur die Fliege in der Salbe. Darüber hinaus kann die Lebensdauer dieser Abfälle tausendfach bis zu Hunderten von Jahren verkürzt werden, wenn sie in spezielle Kernreaktoren geladen werden.
So gibt es in Russland wie in einigen anderen Ländern Anlagen zur Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente. Historisch gesehen geschieht dies in der Mayak PO in Ozersk in der Region Tscheljabinsk. Es ist nur so, dass der Prozess dem Prozess der Gewinnung von Plutonium für Atomwaffen, für den die Anlage zu Sowjetzeiten gebaut wurde, sehr ähnlich ist. Bei Mayak wird jedoch nicht der gesamte Brennstoff eines Kernkraftwerks verarbeitet. Die Hauptmengen der gängigsten Reaktoren wurden bisher in Russland nicht verarbeitet, sondern akkumuliert.
Jetzt setzt Rosatom ein Konzept um, nach dem Brennstoff aus Kernkraftwerken zu einem zentralen Speicher im Bergbau- und Chemiekombinat in der Stadt Zheleznogorsk im Gebiet Krasnojarsk transportiert wird. Diese Anlage wurde wie die Mayak während des sowjetischen Atomprojekts in einer von zehn geschlossenen Atomstädten geschaffen, die rechtzeitig zur Herstellung von Atomwaffen gebaut wurden.
Ok, wir verstehen, wohin sie sie bringen, aber woher?
Nach den Bildern aus Tjumen zu urteilen, sind auf dem Foto Wagen und Container für den Transport von Brennstoff aus VVER-1000-Reaktoren zu sehen. Dies ist der häufigste Reaktortyp für Kernkraftwerke in Russland und im postsowjetischen Raum. Und weltweit sind solche Druckwasserreaktoren am weitesten verbreitet. In Russland arbeiten VVER-1000 in 4 von 11 Kernkraftwerken. Sie arbeiten in den Kernkraftwerken Balakovskaya, Kalininskaya, Novovoronezhskaya und Rostov.
Jetzt ist klar, wie die Container in Tjumen gelandet sind - auf dem Weg von Kernkraftwerken in Westrussland zu Lager- und zukünftigen Verarbeitungspunkten im Osten in Sibirien. Wir haben nur eine Hauptstrecke im ganzen Land - die Transsib. Sie reisen entlang durch Tjumen und meine Heimat Jekaterinburg.
Ist ein solcher Transport gefährlich?
Trotz der Tatsache, dass der abgebrannte Brennstoff selbst sehr radioaktiv ist, werden geeignete Sicherheitsmaßnahmen getroffen, um ihn zu transportieren. Nachdem der Brennstoff aus dem Reaktor abgeladen wurde, wird er zunächst noch einige Jahre in einem speziellen Kühlbecken an der Station gelagert. Dort ist aufgrund des Zerfalls kurzlebiger Isotope seine Aktivität deutlich reduziert. Zum Beispiel fällt es im ersten Jahr hundertmal ab. Dies bedeutet, dass der Hintergrund dieses Kraftstoffs und seine Wärmeabgabe ebenfalls abnehmen. Ja, auch Jahre nach dem Entladen aus dem Reaktor erwärmt sich der Brennstoff weiter.
Nach einer solchen Exposition kann der abgebrannte Kernbrennstoff bereits zu einem Lager oder zur Wiederaufbereitung geschickt werden. Für den Transport solcher gefährlicher Güter wurden spezielle Schutztransport- und Verpackungssätze (TUK) aus speziellen Wagen und Containern entwickelt. Dies ist nicht nur ein Metalltank, sondern eine komplexe, mehrschichtige Verbundstruktur mit Steuersensoren und einem Gesamtgewicht von über 100 Tonnen. TUK-13 für den Transport von VVER-1000-Kraftstoff kann bis zu 12 Brennelemente oder bis zu 6 Tonnen Kraftstoff aufnehmen. Und neben einem solchen Behälter können Sie bereits ruhig stehen, ohne eine gefährliche Dosis zu riskieren. Es blockiert sowohl Gamma- als auch Neutronenstrahlung.
Autotransporter und Container TUK-13 für den Transport von Reaktorkraftstoff VVER-1000. Foto - Portal ftpsp-yarb2030.rf
Es geht aber nicht nur um Strahlenschutz. Solche Behälter sind so konstruiert, dass sie auch bei einem Unfall nicht ihre Dichtheit verlieren, so dass keine gefährlichen Substanzen austreten. Behälter sind so konstruiert und getestet, dass sie Stürzen auf Beton, Kollisionen mit Hindernissen, Bränden und Eintauchen in Wasser standhalten.
Sie können sich Videobilder von Fremdtests und Demonstrationen der Eigenschaften solcher Behälter ansehen:
Oder für russische Prozesse (ab 0:50):
Der Transport solcher Waren durch die Transsib stellt also keine Bedrohung dar. Es ist nicht einfach, einen 100-Tonnen-Container zu stehlen, es funktioniert nicht ohne spezielle Ausrüstung und Bedingungen, es ist nutzlos, ihn zu entgleisen und sogar in die Luft zu jagen. Es ist dafür ausgelegt.
Ich möchte mit zwei Schlussfolgerungen enden. Gut und schlecht.
Ich werde mit dem Guten beginnen. Ich möchte Sie an die Zahl von 20 Tonnen Brennstoff erinnern, die Kernkraftwerke jedes Jahr für den Betrieb benötigen. Dies reicht aus, um eine mehr als eine Million Städte wie Jekaterinburg ein ganzes Jahr lang mit Strom und teilweise mit Wärme zu versorgen. Für ein Kohlekraftwerk mit der gleichen Kapazität werden nicht 20, sondern mehrere Millionen Tonnen Brennstoff benötigt. Ein Teil davon wird, wenn er verbrannt wird, buchstäblich in das Rohr hinausfliegen und sich in unserer Lunge ansiedeln und dann der Atmosphäre CO2 hinzufügen, mit allen daraus resultierenden Konsequenzen für den globalen Klimawandel. Und diese Millionen Tonnen müssen entlang derselben Eisenbahn durch dieselben Städte transportiert werden ... Es ist also wahrscheinlich besser, einmal im Jahr 4 Eisenbahnwaggons mit Kernbrennstoff zu transportieren - es ist sicherer.
Und die schlechte Schlussfolgerung ist, dass trotz aller Sicherheitsmaßnahmen für den Transport von radioaktivem Material und Kernbrennstoff das Risiko von Transportunfällen bestehen bleibt. Sie sind aber in größerem Maße mit anderen Dingen verbunden. In Russland werden jährlich bis zu 800 Millionen Tonnen gefährliche Güter transportiert - explosive, brennbare und giftige Substanzen. Und um es milde auszudrücken, nicht alle von ihnen werden in so haltbaren Behältern wie radioaktiven Materialien transportiert. Daher ist es notwendig, die Sicherheit aller Verkehrsmittel zu verbessern, Umgehungsstraßen für Güterzüge in Großstädten zu bauen und im Allgemeinen in die Infrastruktur sowie in Wissenschaft, Technologie, Bildung und andere wichtige öffentliche Einrichtungen zu investieren. Dann haben die Menschen weniger Angst vor verschiedenen Horrorgeschichten, einschließlich nuklearer, und das Leben wird für uns alle einfacher und komfortabler.
Videobonus.
Zu diesem Thema habe ich ein Video für meinen Youtube-Kanal aufgenommen , in dem es etwas mehr visuelles Material gibt. Sehen, abonnieren, mögen, dann werde ich wahrscheinlich mehr solche Videos und Artikel machen:
Links zu verwendeten Quellen und Materialien für unabhängige Studien:
1. Entwicklung eines Clusters für das SNF-Management bei FSUE "MCC"
2. TRANSPORT VON RADIOAKTIVEN MATERIALIEN. Bellonas Bericht
3. Abgebrannter Kernbrennstoff aus thermischen Reaktoren
4. Überprüfung der Probleme bei der Entsorgung radioaktiver Abfälle. Sarov.
5. BEHÄLTER FÜR AUSGEGEBENEN KERNKRAFTSTOFF. Kiefern.
6. Chancen von OJSC Atomenergomash im Bereich des SNF- und RW-Managements Moskau Oktober 2013 VII Internationales Forum AtomEco 2013
7.Das Programm zur Entwicklung von Containertechnologien für das Management von SFAs russischer KKW als Instrument zur Vereinheitlichung von Lösungen für die Langzeitlagerung von SNF T.F. Makarchuk M.Yu. Afonyutin JSC FCNRS. ATOMEXPO-2015 Juni 01-03, 2015
8. Gestaltung von Verpackungssets und Containern für den SNF-Transport.
9. Radioaktive Komponenten von Kernkraftwerken: Handhabung, Verarbeitung, Lokalisierung