دورة الوقود النووي

 

 يمكن تلخيص هذه الدورة في سبع خطوات رئيسية:

1. تبدأ  دورة الوقود باستخراج خام اليورانيوم من المناجم (Mining) ثم يتم طحنه (Milling)  ومعالجته بحامض الكبريتيك لفصل اليورانيوم الذي يمكن استرجاعه من المحلول و ترسيبه في صورة أكسيد اليورانيوم U3O8  وهي الصورة التي  يتم بها التسويق .

و من الجدير بالذكر أنه يلزم حوالي 200 طن من أكسيد اليورانيوم في مفاعلات القوى لإنتاج طاقه كهربائية قيمتها  1000 ميجاوات سنوياَ .

2.  تحويل أكسيد اليورانيوم (Conversion) إلى غاز اليورانيوم هكسافلورايد Uranium hexafluoride UF6   قبل عملية الإثراء .

3. إثراء غاز اليورانيوم enrichment   حيث تستخدم تكنولوجيات متقدمة لزيادة نسبة اليورانيوم s235Uعن النسبة الطبيعية و هي 0.3% إلى حوالي  3.5-20 % حسب الغرض المطلوب من المفاعل.      و ينتج من هذه العملية اليورانيوم المنضب

 لأن نسبة s235Uفيه أقل من النسبة الطبيعية    ( 0.3 %)  ولذلك يسمي  " ذيل  Tails أي أنه عبارة عن s238U . وقد استخدم أخيرا في تصنيع القذائف الحربية نظرا لكثافته التي تزيد عن كثافة الرصاص بحوالي 1.7 مرة.

 4. تصنيع الوقود  Fuel fabrication  و ذلك بتحويل UF6   الذي تم إثراؤه إلى مسحوق ثاني أكسيد اليورانيوم UO2 ويتم كبسه إلى كبسولات تغلف بعد ذلك بغلاف من سبيكة الزركونيوم Zirconium alloy أو بمادة الصلب لعمل قضبان الوقود Fuel rods التي تجمع في مجموعات للاستخدام في قلب المفاعل .

5. استخدام مجموعات الوقود في قلب المفاعل حيث تتم عمليه الانشطار لنظير  s235U في تفاعل متسلسل.

 وبالإضافة إلى ذلك يتم تحويل s238U عن طريق أسر نيوترون إلى نظير s239Pu لينشطر بدوره حيث يساهم في إنتاج ثلث الطاقة الناتجة من المفاعل.

6.  معالجة مخلفات الوقود Spent fuel reprocessing و الذي يشتمل على حوالي 96% من اليورانيوم الأصلي   و 1% من البلوتونيوم 239  و3% من المخلفات النووية waste  products  و جدير بالذكر بأن اليورانيوم المخلف تكون فيه نسبة  s235Uهي 1%  فقط.

7. تخزين مجموعات الوقود المخلف من تفاعل الانشطار Spent fuel storage في بركة من المياه Water pond بجوار المفاعل نظراَ لمستوى الإشعاع المرتفع له و كذلك لارتفاع كمية الحرارة الصادرة منه . وهذه المخلفات تنقسم إلى مجموعتين: الأولى يتم معالجتها Reprocessed   لاسترجاع ما يمكن استخدامه مره أخرى كوقود، أما الثانية فيتم التخلص منها بالتخزين.

8 معالجة مخلفات الوقود Spent fuel reprocessing و الذي يشتمل على حوالي 96% من اليورانيوم الأصلي   و 1% من البلوتونيوم 239 و 3% من المخلفات النوويةproducts waste  وجدير بالذكر بأن اليورانيوم المخلف تكون فيه نسبة  s235Uهي 1%  فقط.

وفي عملية المعالجة يتم فصل كل من اليورانيوم والبلوتونيوم عن المخلفات النووية لإعادة دورة تحويل اليورانيوم إلى UF6 لإثرائه مرة أخرى. أما المخلفات النووية المتبقية (3%) و لها نشاط إشعاعي مرتفع فإنها تخزن في حالة سائلة ثم بعد ذلك في حالة صلبة.

عودة إلى الفهرس