Reprocessament nuclear

El reprocessament nuclear és una tecnologia que es va desenvolupar per separar i recuperar químicament el plutoni fissionable del combustible nuclear irradiat.^[1] També separa qualsevol altre element utilitzable de productes de fissió i altres materials existents en el combustible nuclear gastat als reactors nuclears. Normalment, l'objectiu és afegir aquests elements en un nou combustible de mescla òxids (MOX), encara que alguns reprocessament es fan servir per a obtenir plutoni per a armes nuclears (aquest era el propòsit en un primer moment). És el procés que tanca el cercle en el cicle del combustible nuclear.

L'urani reprocessat, que constitueix el gruix del combustible que es gasta, en principi es pot reutilitzar com a combustible, però això només és econòmicament possible quan els preus de l'urani són alts.

El reprocessament nuclear redueix el volum del residus radioactius però no en redueix la radioactivitat o la generació de calor i,per tant, no elimina la necessitat de l'emmagatzematge geològic. El reprocessament ha estat políticament controvertit, ja que contribueix a la proliferació nuclear, la vulnerabilitat al terrorisme nuclear, els reptes polítics d'escollir el lloc on fer-ho i pel seu alt cost comparat amb el cicle únic de combustible.^[2]

Components separats i disposició

Els components potencialment útils comprenen actínids (plutoni, urani, i altres actínids menors). Els elements més lleugers comprenen els productes de fissió, productes d'activació i cladding.

material	disposició
plutoni, actínid menors, urani reprocessat	fissió en fast, fusió, o reactor subcrític
urani reprocessat, cladding (capa externa del combustible), filtres	emmagatzematge menys rigorós com residu de nivell intermedi
Productes de fissió de llarga vida i productes d'activació	transmutació nuclear o dipòsit geològic
Productes de vida mitjana 137Cs i 90Sr	emmagatzematge a mitjà termini com residus d'alt nivell
Radonúclids útils i metalls nobles amb ús industrial i en medicina

Tecnologies de separació

Solvents

PUREX

PUREX,és el mètode estàndard i el nom respon a un acrònim per Plutonium i Uranium Recovery per EXtraction. Ésw un procés d'extracció líquid-líquid i extrau urani i plutoni. Es poden utilitar per produir armes nuclears.

Són modificacions del PUREX el mètodes UREX, TRUEX i DIAMEX, SANEX i UNEX

Mètodes electroquímics

S'ha informat d'un mètode electroquímic que usa també el bescanvi iònic.^[3]

Electròlisi

PYRO-A i -B per IFR

Aquests processos es van desenvolupar en Argonne National Laboratory i es fan servir en el projecte Integral Fast Reactor.

PYRO-A iés un sistema de separar actínids dels no actínids. El combustible gastat es posa en l'ànode que està submergit en un electròlit (sal) i s'aplica un corrent elèctric que fa dipositar urani. Molts dels productes de la fissió (com el cesi, zirconi i estronci) romanen en lasal.^[4][5]

Voloxidació

Voloxidació (d'oxidació volumètrica) implica escalfar el combustible amb oxigen que el converteix en octòxid de triurani.^[6] La intenció principal és capturar el triti

Volatilització en isolament

Es fa escalfant el combustible gastat en una atmosfera inert o al buit a temperatures entre 700 °C i 1000 °C com a primer pas del reprocessament^[7]

	Input	Residus	Zeolita filtre	Carboni filter	Partícula filtres
Pal·ladi (element) Pal·ladi	28	14	14
Tel·luri	10	5	5
Molibdè	70		70
Cesi	46		46
Rubidi	8		8
Plata	2		2
Iode	4			4
Cladding	2000	2000
Urani	19218	19218			?
Altres	614	614			?
Total	22000	21851	145	4	0

El triti no es menciona en aquest escrit.

Volatilitat dels fluorurs

Els elements en blau tenen fluorurs volàtils; els elements en verd no tenen clorurs volàtils; els elements en vermell tampoc.

En el procés de volatilitat dels fluorurs, el fluor reacciona amb el combustible. La majoria de l'urani del combustible es converteix en hexafluorur d'urani que és la forma que es fa servir en l'enriquiment de l'urani.

Solubilitat i volatilitat del clorur

Molts delselements que formen fluorurs amb altes valències poden també formar clorurs d'altes valències. La clorinació i destil·lació és un altre mètode possible de separació.^[6] instead of mechanical decladding.

Economia

L'aspecte econòmic del reprocessament i de l'emmagatzematge ha estat objecte de molts debats^[8] Com a conclusió l'any 2005 es considerava quel'opció de reprocessar i reciclar és la més costosa econòmicament.

Llista d'estats on hi ha re-processament

Aquest article o secció necessita millorar una traducció deficient.

Estat	Lloc del re-processament	Tipus de combustible	Procediment	Capacitat de re-processament en tU/any	Període operatiu
Bèlgica	Mol	LWR, MTR (Material test reactor)		80[9]	1966-1974[9]
Xina	intermediate pilot plant[10]			60-100	1968-early 1970s
China	Plant 404[11]			50	2004
Alemanya	Karlsruhe, WAK	LWR[12]		35[9]	1971-1990[9]
França	Marcoule, UP 1	Military		1.200[9]	1958[9]-1997[13]
France	Marcoule, CEA APM	Fast Breeder Reactor	PUREX DIAMEX SANEX[14]	6[12]	des del 1988[12]
France	La Hague, UP 2	LWR[12]	PUREX[15]	900[9]	1967-1974[9]
France	La Hague, UP 2-400	LWR[12]	PUREX[15]	400[9]	1976-1990[9]
France	COGEMA La Hague site, UP 2-800	LWR	PUREX[15]	800[9]	1990[9]
France	COGEMA La Hague site, UP 3	LWR	PUREX[15]	800[9]	1990[9]
Regne Unit	Windscale	Magnox		1,000[9]	1956-1962[9]
UK	Sellafield, B205	Magnox[12]	PUREX	1,500[9]	1964[9]
UK	Dounreay	FBR[12]		8[9]	1980[9]
UK	THORP	LWR	PUREX	1,200[9]	1990[9]
Itàlia	Rotondella	Thorium		5[9]	1968[9] (shutdown)
Índia	Trombay	Military	PUREX[16]	60[9]	1965[9]
India	Tarapur	PHWR		100[9]	1982[9]
India	Kalpakkam	PHWR and FBTR		100[17]	1998[17]
India	Tarapur	PHWR		100[18]	2011[18]
Japó	Tokaimura	LWR[19]		210[9]	1977[9]
Japan	Rokkasho Reprocessing Plant	LWR[12]		800[9]	2005[9]
Pakistan	New Labs, Districte de Rawalpindi	military/plutoni/tori		80[20]	des del 1982
Pakistan	Khushab Nuclear Complex, Atomic City of Pakistan	heavy water reactor/military/triti		22 kg[21]	des del 1986
Rússia	Mayak Plant B	Military		400	1948-196?[22]
Russia	Mayak Plant BB, RT-1	LWR[12]	PUREX + Np separation[23]	400[9]	1978[9]
Russia	Zheleznogorsk (Krasnoyarsk-26), RT-2	VVER		1,500[9]	under construction
Estats Units, WA	Hanford Site	Military	bismuth phospate, REDOX, PUREX		des del 1944[24]
USA, SC	Savannah River Site	Military/LWR/HWR/Tritium	PUREX, REDOX, THOREX, Np separation	5000[25]	1952-2002
USA, NY	West Valley	LWR[12]	PUREX	300[9]	1966-1972[9]

Vegeu també

• Enriquiment de l'urani