어떤 유형의 방사성 "폐기물"에 따라, 당신이 말하는 "폐기물"에 따라, 그것은 재사용/재활용 또는 안전하게 처분 할 수 있습니다. 핵 폐기물에 대한 많은 일반적인 오해가 있지만 녹색이고 지속 가능한 미래의 열쇠를 보유 할 수 있습니다.
지난 수십 년 동안 어느 시점에서, 당신은 테러리스트 음모에 더러운 폭탄이나 다른 유형의 핵 장치를 시작하는 음모가있는 액션 영화를 거의 확실하게 보았지만, 도시는 일반적으로 영화의 영웅에 의해 마지막 순간에 저장됩니다. 이 영화들 중 일부에서 폭탄에 사용되는 방사성 물질은 정부 시설에서 도난 당했으며 핵 폐기물의 한 형태 일 수도 있습니다!
할리우드는 실생활과는 거리가 멀지 만, 전 세계 여러 곳에 막대한 양의 핵 폐기물이 저장되어 있으며 정부는 해당 장소를 보호하고 포함하는 많은 시간과 에너지를 소비합니다. 수천 톤의 핵 폐기물을 저장하는 대신, 분명한 해결책은 어떻게 든 재활용하는 것이지만 가능합니까? 핵 폐기물은 재활용 또는 중화 될 수 있으며, 그렇다면 왜 지구상의 모든 핵 국가의 운영 절차가 아닌가?
핵 폐기물이란 무엇입니까?
핵 폐기물은 체르노빌을 둘러싼 건물의 구조물 또는 특정 의료 및 연구 작업의 부산물과 같은 방사선에 의해 오염 된 재료를 포함하여 여러 가지를 설명하는 데 사용될 수있는 광범위한 용어입니다. 의료 사무실과 병원에서는 종종 방사성 폐기물의 상징이있는 일부 폐기 용기에 경고 신호를 볼 수 있습니다. 이 유형의 폐기물은 일반적으로 소각되거나 압축 된 다음 묻힐 수 있습니다. 그러나이 기사의 목적을 위해, 우리는 가장 일반적이고 논란의 여지가있는 핵 폐기물을 논의 할 것입니다 - 핵연료, 핵연료가 에너지 생성 또는 다른 핵 기술을 통해 반응기에서 사용 된 후에 생성됩니다.
체르노빌 핵 재해 현장 (사진 크레디트 :픽사 베이)
대부분의 사람들이 핵 폐기물을 생각할 때, 그들은 손상된 배럴의 균열에서 튀는 빛나는 녹색 점액의 풀이 상상하지만, 실제 생활은 할리우드만큼 흥미롭지 않다는 것을 기억하십시오. 핵 연료는 일반적으로 표준 형태의 연료 조립을 취합니다. 그들은 우라늄 (연료) 펠릿으로 채워진 밀봉 된 금속 튜브입니다. 이 연료가 "사용"되면, 방사성 물질을 포함하는 밀봉 된 금속 튜브의 고체와 같은 동일한 형태로 나옵니다.
이는 종종 반응기에서 전력을 생산하는 데 3-5 년을 소비 했음에도 불구하고 여전히 매우 높은 농도의 방사선을 함유하고 있기 때문에 "높은 수준"폐기물이라고합니다. 이 회상되지 않은 고위급 폐기물은 안전하고 영구적 인 저장소에 저장되어야합니다. 는 수백만 년이 아니라면 수십만 명 동안 방사성을 유지할 수 있으므로 . 이 고급 핵 폐기물 외에도 이러한 발전소에 의해 생성되는 저수준 핵 폐기물 부산물도 있으며, 이는 또한 안전하게 처리, 운송 및 저장해야합니다. 이 저수준 폐기물의 반감기는 훨씬 낮으며 수십 년 안에 완전히 중화 될 수 있습니다.
놀랍게도, 대부분의 반응기는 "핵 폐기물"으로 간주되기 전에 핵 연료에서 잠재적 에너지의 적은 비율 만 추출하고 신선한 최대 효율성 연료로 대체됩니다. 우라늄 및 기타 방사성 요소는 우리 지구상에서 유한 한 자원이며, 재구성되지 않은 핵 폐기물이 미래 세대 (예 :처분 부위 또는 운송 중, 누설, 지진 활동, 도난 및 테러 등)에 포즈를 취하는 장기적인 위험을 고려할 때, 우리가 어떻게 재활용하거나 폐기물을 재구성 할 수 있다면 매우 도움이 될 것입니다.
핵 폐기물을 재활용 할 수 있습니까?
이 기사를 미국 시민으로 읽으면 핵 폐기물을 재활용 할 수 있습니다. 실제로 프랑스와 일본과 같은 주요 핵 국가는 정기적으로 핵 폐기물을 재활용하여 자원을 최대한 활용할 수있게합니다. 이것은 또한 앞으로 수천 년 동안 저장하는 데 필요한 잠재적 인 독성 폐기물의 양을 최소화합니다. 핵 폐기물이 어떻게 재활용되는지에 대한 세부 정보를 얻기 전에 핵연료가 어떻게 지출되는지 간단히 살펴 보겠습니다. 보다 구체적으로, 핵 물질에서 발생하는 변형을 살펴 보겠습니다.
세계 전력의 약 11%가 원자력 발전소에서 나오고 매년 더 많은 것이 건설되고 있습니다. 모든 원자로는 핵 핵분열 를 사용합니다 전력을 생성하고 우라늄은이 과정에 사용되는 가장 일반적인 방사성 요소입니다. 지구의 지각에서 발견되는 천연 우라늄은 U-238, U-235 및 U-234를 포함하여 동위 원소로 알려진 약간 다른 형태의 혼합물입니다. 이 동위 원소는 핵에서 발견되는 중성자 수가 다릅니다. U-235는 histile 인 지구상에서 유일하게 자연적으로 발생하는 재료이기 때문에 특히 특별한 동위 원소입니다. , 많은 에너지를 방출하기 위해 쉽게 분리 될 수 있음을 의미합니다.
핵분열 (사진 크레딧 :Osweetnature/Shutterstock)
천연 우라늄이 채굴되면 일반적으로 농축되어 U-235의 농도가 우라늄 조성의 약 0.7%에서 3-5%로 증가합니다. 낮은 풍부 우라늄 범위는 1-5% U-235, 고등성 우라늄 범위는 최대 20%이며 무기 등급 우라늄은 최대 90% U-235입니다!
농축 우라늄이 원자로에 넣으면 제어 된 연쇄 반응이 시작됩니다. 중성자가 우라늄 핵으로 부서져서 쪼개져 더 많은 중성자를 버린다고 상상해보십시오. 이 산란 중성자는 계속해서 다른 원자 핵을 분리하여 연쇄 반응을 유발합니다. 원자가 분할 될 때마다 거대한 양의 에너지와 열을 방출하여 터빈을 움직이는 증기를 생성하는 데 사용되어 에너지를 생성합니다!
이제 U-235가 소비되면 핵 연료에는 여전히 많은 양의 U-238이 있지만 다른 동위 원소와 비교하여 약하게 방사능이 있습니다. 과거에는이 연료가 이제“핵 폐기물”으로 여겨졌지만 다루어야했지만 U-238은 매우“비옥 한”동위 원소이므로 핵에 중성자를 환영하며,이 시점에서 U-239 (92 양성자, 147 중성자)가됩니다. 그러나, 방사성 동위 원소의 베타 붕괴 덕분에, 여분의 중성자는 양성자와 전자로 분할되어 해왕성 -239 (93 양성자, 146 중성자)가된다. 이틀 안에 또 다른 베타 붕괴가 발생하여 PU-239, 플루토늄 동위 원소 (94 개의 양성자 및 145 개의 중성자)가 발생합니다.
믿거 나 말거나, PU-239는 또 다른 핵심 동위 원소이지만 자연적으로 발생하는 것은 아닙니다. Plutonium-239는 U-235와 유사한 방식으로 행동하며 다른 폐기물, 즉 핵분열 제품으로 폐기하는 대신 발전소의 에너지 생성 공정으로 다시 순환 할 수 있습니다.
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연료주기는 원자로가 원자로를 통과 할 때 핵연료가 취하는 경로입니다. 한 번의 연료 사이클 핵연료 (우라늄)가 한 번 사용 된 후 많은 양의 U-238, 플루토늄 및 핵분열 제품을 포함하여 사용 된 모든 우라늄은 폐기물로 저장됩니다. 닫힌 연료 사이클에서 , 재활용 플랜트는 핵분열 생성물을 사용 가능한 우라늄 및 플루토늄 제품으로부터 분리시킨다. 다양한 형태의 유용한 연료는 (우라늄의 경우) 다시 강화되어 추가 에너지 생성을 위해 원자로로 되돌아갑니다. 핵분열 제품 만 폐기물로 중기 저장으로 전송됩니다.
마지막으로 브리더 연료 사이클에서 이 "빠른"원자로는 내부를 돌아 다니는 여분의 중성자가 있으며 우라늄 연료 자원에서 가장 많은 에너지를 얻을 수 있습니다. 브리더 원자로는 실제로 사용할 수있는 것보다 더 많은 핵분열 생성물을 생성 할 수 있으며, 이는 재활용 플랜트로 전송 된 후 최대 자원 효율을 위해 정상 반응기에 사용될 수 있습니다. 브리더 원자로의 비용과 인프라는 높으며이 분야의 전문 지식과 경험은 낮지 만 핵 폐기물의 양이 가장 적으며 합법적으로 지속 가능한 형태의 원자력으로 간주 될 수 있습니다.
.프랑스, 일본, 벨기에, 독일, 스위스 및 러시아와 같은 다른 국가들은보다 진보적 인 입장을 취하고 정기적으로 핵 폐기물을 재활용했습니다 (위에서 설명한 대체 연료주기를 통해). 핵 폐기물 재활용에 대한 비용 및 인프라 설정은 높지만 장기 저장 저장소의 필요성을 완화하고 우라늄 자원의 고갈을 방지하는 것은 트레이드 오프의 가치가 있습니다. 핵 폐기물 저장 비용이 계속 증가함에 따라 소비 된 연료를 재활용하는 것은 세계의 핵 국가들에게 필수가 될 것입니다.
최종 단어
원자력은 이론적으로 에너지 생산을위한 가장 지속 가능하고 저비용 옵션 중 하나입니다. 이 과정에서 생산 된 핵 폐기물은 과거에 문제가되었지만 이제는 재활용 및 재사용을위한 여러 가지 옵션이 있습니다. 고급 시설과 고도로 숙련 된 근로자가 필요하지만, 가장 필요한 것은 핵 국가가 재활용 인프라에 전적으로 투자하고 수십만 년 동안 잠재적 인 위협으로 남아있는 장기적인 고급 폐기물 예금의 필요성을 줄이려는 의지입니다.
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