Co się dzieje z wypalonym paliwem jądrowym po wyjęciu z rdzenia reaktora?
„Wypalone” kasety paliwowe wyjęte z rdzenia reaktora są bardzo radioaktywne i wydzielają dużo ciepła, dlatego przechowywane są w specjalnych basenach przyreaktorowych. Woda stanowi barierę przed promieniowaniem i odbiera ciepło ze zużytego paliwa.
Przyreaktorowy basen na wypalone paliwo jądrowe zapełnia się po około 8-10 latach i należy zwolnić w nim miejsce na kolejne wyładunki z reaktora. Rozwiązaniem jest wysyłka wypalonego paliwa do zewnętrznego przechowalnika przejściowego lub do przerobu. Przejściowe przechowalniki mogą być budowane na terenie elektrowni jądrowej lub w oddzielnych lokalizacjach (np. jako centralny przechowalnik w kraju).
Przechowalniki tymczasowe
Istnieją dwie dopuszczalne metody składowania wypalonego paliwa jądrowego po jego usunięciu z rdzenia reaktora:
- baseny wypalonego paliwa, tzw. przechowalniki mokre – obecnie większość wypalonego paliwa jądrowego jest bezpiecznie przechowywana w specjalnie zaprojektowanych basenach w poszczególnych lokalizacjach reaktorów w całym kraju.
- betonowe silosy, tzw. przechowalniki suche – dzięki swojej modułowości zyskują coraz większą popularność.
Przechowalnik mokry
Mokry przechowalnik „wypalonego” paliwa to po prostu specjalnie skonstruowany basen wodny przeznaczony do wieloletniego przechowywania „wypalonego paliwa” (do 100 lat, chociaż prowadzone są prace nad uzasadnieniem przedłużenia tego okresu). Zazwyczaj pozareaktorowe przechowalniki „wypalonego” paliwa są zlokalizowane na terenie elektrowni, aby uprościć procedury transportowe. Pojemność przechowalnika zwykle umożliwia przechowywanie „wypalonego” paliwa z całego okresu eksploatacji – jednego reaktora lub wszystkich reaktorów eksploatowanych w elektrowni – w zależności od przyjętej koncepcji postępowania z „wypalonym” paliwem w elektrowni. Kasety „wypalonego” paliwa są przechowywane w separatorach wykonanych ze stali z dodatkiem substancji absorbujących neutrony, aby utrzymać stan podkrytyczny, tzn., aby nigdy nie mogła rozwinąć się samopodtrzymująca się reakcja łańcuchowa.
Przechowalnik suchy
Suchy przechowalnik „wypalonego” paliwa jest betonowym silosem, spełniającym funkcję osłony biologicznej, w którym umieszczono stalowy pojemnik z „wypalonym” paliwem. Pojemnik jest wypełniony helem o ciśnieniu większym od ciśnienia atmosferycznego. Odbiór ciepła generowanego przez „wypalone” paliwo (jest to tzw. ciepło powyłączeniowe, pochodzące z rozpadów promieniotwórczych izotopów) odbywa się poprzez naturalną konwekcję powietrza atmosferycznego z powierzchni wewnętrznego pojemnika.
Silosy posiadają instalację monitorującą skażenia radioaktywne chłodzącego powietrza (ewentualna nieszczelność wewnętrznego pojemnika), temperaturę wewnętrznego pojemnika i betonu silosu oraz ciśnienie helu w pojemniku z paliwem. Ze względu na stopniową ucieczkę helu z wewnętrznego zbiornika istnieje możliwość uzupełnienia tych ubytków.
Suche przechowalniki „wypalonego” paliwa posiadają cały szereg zalet oraz także wady w porównaniu do mokrych przechowalników. Zaletami są:
- rozłożone w czasie koszty inwestycyjne – przechowalniki są budowane w miarę wyładowywania z reaktora „wypalonego” paliwa;
- brak instalacji wymuszonego chłodzenia paliwa oraz oczyszczania wody i związanej z nią nieubłaganej korozji koszulek „wypalonego” paliwa;
- brak wymagań dotyczących niezawodności zasilania w energię elektryczną. Czujniki zainstalowane w silosach, aparatura zbierania informacji z tych czujników oraz system monitoringu ochrony fizycznej może być zasilany z UPS oraz przez agregat prądotwórczy;
- względnie większa odporność na akty terroru lub inne zdarzenia, np. upadek samolotu. Zniszczeniu lub uszkodzeniu ulegają pojedyncze silosy, a nie cała konstrukcja przechowalnika.
Wadą suchego przechowalnika „wypalonego” paliwa jest skomplikowany system załadunku paliwa do pojemnika w przyreaktorowym basenie przechowawczym oraz załadunek paliwa do pojemników transportowych, w których będą transportowane do składowiska „wypalonego” paliwa.
Przechowywanie zużytego paliwa jądrowego w przechowalnikach mokrych i suchych jest czasowo ograniczone. Stąd paliwo trafi do ostatecznego składowiska głęboko pod ziemią lub do zakładów przetwarzania paliwa, aby zostało poddane recyklingowi.
