1. |
บริเวณที่เก็บเชื้อเพลิงใช้แล้ว (at reactor spent fuel storage) เชื้อเพลิงที่ใช้แล้วจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จะมีความแรงรังสีและความร้อนสูงมาก จึงต้องนำไปแช่ไว้ในบ่อน้ำ ที่มีเครื่องกำบังรังสีในบริเวณใกล้ ๆ กับเครื่องปฏิกรณ์นานประมาณ 150 วันเพื่อลดความร้อนของแท่งเชื้อเพลิงลง หลังจากนั้นจึงส่งเชื้อเพลิงใช้แล้วนั้นไปยังโรงงานแปรสภาพเชื้อเพลิงใช้แล้ว (reprocessing plant) หรือส่งไปเก็บในที่สำหรับเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้ว (long-term storage) ต่อไป |
2. |
กระบวนการคืนสภาพเชื้อเพลิงใช้แล้ว (spent fuel reprocessing) เชื้อเพลิงที่ใช้แล้วจะมี ยูเรเนียม-235 ปนอยู่ประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์ ส่วนที่เหลือจะเป็น ยูเรเนียม-238 พลูโทเนียม ธาตุแอกทิไนด์ (actinides) และพวกผลผลิตการแบ่งแยกนิวเคลียส (fission products) เชื้อเพลิงที่ใช้แล้ว เมื่อส่งมายังโรงงานแปรสภาพเชื้อเพลิงใช้แล้ว จะถูกนำไปใส่ในตระแกรง แล้วนำไปแช่ไว้ใต้น้ำประมาณ 2 ปี เพื่อให้กัมมันตภาพรังสีลดลง เมื่อนำเชื้อเพลิงขึ้นจากบ่อน้ำแล้ว นำมาตัดให้มีขนาดยาวประมาณ 2-3 เซนติเมตรด้วยเครื่องตัด จากนั้นนำเชื้อเพลิงมาละลายในสารละลายกรด สารละลายที่ได้จะประกอบด้วย ยูเรเนียม พลูโทเนียม ธาตุแอกทิไนด์ และผลผลิตการแบ่งแยกนิวเคลียส หลังจากนั้น จึงแยกยูเรเนียมและพลูโทเนียม ออกจากธาตุแอกทิไนด์และผลผลิตการแบ่งแยกนิวเคลียส โดยนำสารละลายไปผ่านกระบวนการสกัดด้วยตัวทำละลาย จะได้ยูเรเนียมออกมา ในรูปของสารละลายยูเรนิลไนเทรต ส่วนพลูโทเนียมจะได้ออกมาในรูปของสารละลายพลูโทเนียมไนเทรต ซึ่งจะถูกแยกออกจากกันและทำให้เข้มข้นขึ้น แล้วนำไปผ่านกระบวนการนำกลับมาแปรใช้ใหม่ (recycling) เพื่อทำเป็นเชื้อเพลิงอีก ส่วนกากกัมมันตรังสีก็จะนำไปผ่านกระบวนการจัดการกาก (waste management) ต่อไป |
|
| |
|
| |
กระบวนการแปรสภาพเชื้อเพลิงใช้แล้ว |
|
3. |
กระบวนการนำยูเรเนียมและพลูโทเนียมกลับมาแปรใช้ใหม่ (uranium and plutonium recycling) ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เมื่อยูเรเนียม-238 ทำปฏิกิริยากับนิวตรอนจะได้พลูโทเนียม-239 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่เกิดการแบ่งแยกนิวเคลียสได้ (fissile isotopes) เช่นเดียวกับยูเรเนียม-235 สามารถเกิดการแบ่งแยกนิวเคลียสและให้พลังงานออกมาได้ ดังนั้น เมื่อนำสารละลายยูเรนิลไนเทรต และพลูโทเนียมไนเทรต ที่ได้จากกระบวนการแปรสภาพเชื้อเพลิงใช้แล้ว มาผ่านกระบวนการนำกลับมาแปรใช้ใหม่ จะได้ยูเรเนียมออกไซด์ (UO2) และพลูโทเนียมออกไซด์ (PuO2) แต่ถ้านำสารละลายยูเรนิลไนเทรต และพลูโทเนียมไนเทรตมารวมกัน แล้วนำไปผ่านกระบวนการนำกลับมาแปรใช้ใหม่จะได้ ยูเรเนียมออกไซด์-พลูโทเนียมออกไซด์ (UO2-PuO2) ซึ่งเป็นออกไซด์ผสม (mixed-oxide, MOX) นำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ผลิตเชื้อเพลิง (fast breeder reactor หรือ FBR) ได้ |
|
|
กระบวนการนำยูเรเนียมและพลูโทเนียมกลับมาแปรใช้ใหม่ |
|
4. |
การเก็บแบบถาวร (long-term storage) โดยปกติเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาด 1,000 MW เมื่อเดินเครื่องแล้วใน 1 ปี จะได้เชื้อเพลิงใช้แล้วประมาณ 25-35 เมตริกตัน ซึ่งเชื้อเพลิงใช้แล้วจะนำไปเก็บในบ่อน้ำบริเวณใกล้ ๆ กับเครื่องปฏิกรณ์เป็นการชั่วคราว (interim storage) ก่อนที่จะนำไปยังโรงงานแปรสภาพเชื้อเพลิงใช้แล้ว แต่เนื่องจากเชื้อเพลิงใช้แล้วจะทิ้งง่าย ๆ ไม่ได้ และโรงงานแปรสภาพเชื้อเพลิงใช้แล้วก็มีขนาดจำกัด ดังนั้น ในการสร้างบ่อเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้ว ต้องคำนึงถึงขนาดของบ่อ ต้องใหญ่พอที่จะเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้วได้มากพอ และความปลอดภัยด้านรังสีที่เกิดจากเชื้อเพลิงด้วย จึงต้องมีการสร้างบ่อขนาดใหญ่ และทนทานพอที่จะเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้วได้ถาวรนานหลายสิบปีขึ้นไปได้ |
