재처리 우라늄

Reprocessed uranium

재처리된 우라늄(RepU)은 프랑스, 영국, 일본에서 상업적으로 그리고 핵무기 보유국의 군사 플루토늄 생산 프로그램에 의해 회수된 우라늄이다.이 우라늄은 재처리 과정에서 분리된 물질의 대부분을 차지한다.

상업용 LWR 사용후핵연료에는 중량 기준으로 평균 4%의 플루토늄, 마이너 액티니드 및 핵분열 생성물만 함유되어 있다.천연 우라늄보다 더 많은 핵분열성 물질을 함유하고 있음에도 불구하고, 재처리된 우라늄의 재사용은 최근 수십 년 동안 우라늄 시장의 낮은 가격과 바람직하지 않은 우라늄 동위원소를 포함하고 있기 때문에 흔하지 않았다.

재처리[1] 우라늄의 동위원소 조성
동위원소 비율 특성.
우라늄-238 98.5% 비옥한 재료
우라늄-237 0% 방전 시 0.001% 정도지만 반감기는 1주일뿐입니다.지질 저장소에 저장하기 어려운 용해성 장수명 넵투늄-237을 생성합니다.237
Np는 방사성 동위원소 열전 발전기에 사용되는 Pu 생산용 원료이다.
우라늄-236 0.4–0.6% 핵분열도 아니고 가임도 없다.반응성에 영향을 줍니다.
우라늄-235 0.5–1.0% 핵분열성 물질
우라늄-234 0.02% 이상 비옥한 재료이지만 반응성에 다른[2] 영향을 미칠 수 있습니다.
우라늄-233 추적하다 핵분열성 물질
우라늄-232 추적하다 비옥한 물질, 붕괴 생성물 탈륨-208은 강한 감마선을 방출하여 취급이 어려움

우라늄 가격이 충분히 높기 때문에 재처리된 우라늄을 다시 농축하여 재사용하는 것이 가능하다.U보다 가볍기 때문에 농축물에 [3]농축된 U를 보상하려면 더 높은 농축 수준이 필요하다.으로서 농축은"감손"쪽"농축"측면 및 무거운 동위 원소에 가벼운 동위 원소들 주력하고 234U 불가피하게 약간 235보다, 한번을 통해 연료 주기 234U의 천연 우라늄의 낮은(55ppm)점유율 때문에 무시해도 될 정도의 효과지만에 단연 으뜸은을 통해 연속적인 패스되게 될 수 있는가 더 강한 강화할 것이다.richment-농축 및 연소 특성에 따라 연소-보강-보강 주기.234
U는 열 중성자를 쉽게 흡수하고 핵분열성 U로 변환하며, 핵분열성 U가 연료 물질의 상당한 비율에 도달하는 경우 이를 고려해야 한다.U가 빠른 중성자와 상호작용하면 (n,2n) "녹아웃" 반응이 일어날 가능성이 있다.원자로 및 연소 특성에 따라 농축보다 사용후 연료에서 U의 더 큰 공급원이 될 수 있다.또한 고속 증식로가 상업적으로 사용될 경우, 열화 우라늄과 같은 재처리된 우라늄은 증식용 담요에 사용될 것이다.

CANDU 원자로에서 재처리된 우라늄을 사용하는 것과 관련된 몇 가지 연구가 있었다.CANDU는 천연 우라늄을 연료로 사용하도록 설계되었으며, 사용후 PWR/BWR 연료에 잔류하는 U 함량은 일반적으로 천연 우라늄에서 발견되는 U 함량보다 크며, 약 0.72% U이므로 재농축 단계를 생략할 수 있다.연료 사이클 테스트에는 또한 DUPIC(CANDU에서 사용후 PWR 연료의 직접 사용) 연료 사이클이 포함되었다. 여기서 가압수형 원자로(PWR)의 사용후 연료는 물리적 재처리만 하고 화학적 재처리는 [4]하지 않고 CANDU 연료 다발로 포장된다.피복을 열면 제논, 삼중수소 또는 크립톤-85와 같은 휘발성 핵분열 생성물이 방출될 수밖에 없다.DUPIC 연료 사이클의 일부 변형은 연료가 반휘발성 핵분열 생성물을 구동하기 위해 가열되거나/또는 비휘발성 산화물을 휘발성 고유 원소로 변환하기 위해 하나 이상의 환원/산화 사이클을 받는 휘발성 산화 단계를 포함함으로써 이를 의도적으로 이용한다.

CANDU 원자로에 연료를 공급하기 위해 회수된 우라늄을 직접 사용하는 것은 중국의 [5]친산 원자력 발전소에서 처음 시연되었다.상업용 LWR에 농축 우라늄이 처음 사용된 것은 1994년 프랑스의 [6][7]크루아 원자력 발전소에서였다.

재처리 능력이 가장 큰 나라 중 하나인 2020년 프랑스는 [8]2010년 2만4100t(2만3700t·쇼트t)보다 늘어난 4020t(3만9390t·쇼트t)의 재처리 우라늄을 보유하고 있었다.매년 프랑스는 1100톤의 사용후연료를 11톤의 원자로급 플루토늄(MOX 연료로 즉시 추가 가공하기 위한 12톤의 사용후연료)과 1045톤의 재처리우라늄(1,028톤의 사용후연료, 1,152톤의 사용후연료를 처리한다.이 재처리된 우라늄을 최대 250년간 저장하여 미래에 사용할 [9]수 있도록 하기 위한 준비물들이 있다.프랑스의 국내 우라늄 농축 능력을 감안할 때 프랑스에는 국내 우라늄 광산이 없어 우라늄 공급이 크게 중단될 경우에 대비한 전략적 비축량이 된다.

레퍼런스

  1. ^ "Processing of Used Nuclear Fuel". World Nuclear Association. 2013. Retrieved 2014-02-16.
  2. ^ "Uranium from reprocessing". Archived from the original on 2007-10-19.
  3. ^ "Advanced Fuel Cycle Cost Basis" (PDF). Idaho National Laboratory. Archived from the original (PDF) on 2009-01-24.
  4. ^ "The Evolution of CANDU Fuel Cycles and Their Potential Contribution to World Peace". DUPIC.
  5. ^ 친산 원자력 발전소의 사용후 경수로 연료의 CANDU 연료 사용
  6. ^ EDF에 재처리된 우라늄 연료를 공급하는 Framatome
  7. ^ EDF는 일부 원자로에서 재처리된 우라늄 사용을 재개할 계획이다.
  8. ^ "Recovered & depleted uranium stocks in France 2010-2030".
  9. ^ "Processing of Used Nuclear Fuel - World Nuclear Association".

추가 정보

고급 연료 사이클 비용 기준 - 아이다호 국립 연구소

  • 모듈 K2 수성 재처리 우라늄 변환 및 폐기
  • 모듈 K3 열화학/열금속 재처리 우라늄 변환 및 폐기