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physik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Wiederaufbereitung abgebrannter brennelemente durch das purex verfahren


1. Atom
2. Motor



Bei Spaltung von U-235 ist das Verhältnis der Gewicht der Trümmerkerne häufig 2:3. Auf 35 verschiedenen Elementen bauen sich 200 verschiedene Spaltprodukte auf, die die Massenzahle von 70-260 aufweisen. Es entstehen also große Mengen an Radionukliden (radioaktive Stoffe). Das kommt daher, daß im Kern der Spaltprodukte Neutronenüberschuß herrscht der durch ß-Zerfall abgebaut wird wobei stabile Kerne entstehen.
Die spezifische Aktivität der Spaltprodukte ist ziemlich hoch (nach 6 Monate das 1010 Fache von Natururan). Nach 7 Jahren werden die Brennstäbe aus dem Reaktor in ein Wasserbecken in dem Kernkraftwerk verlegt. Während sie im Wasserbecken sind, zerfallen die meisten Spaltprodukte, und es bleiben nur Radionuklide mit längerer HWZ zurück. Das Wasser im Lagerbecken dient hierbei als Strahlenabschirmung und Kühlung. In speziellen Transportbehältern die so konstruiert sind, daß eine Ausreichende Strahlenabschirmung, ausreichende Kühlung und Stabilität vorhanden sind, zu den Endlagern transportiert. Die zu Genehmigenden Transporte müssen auf dem gesamten weg bewachten werden. Bei 1300 MegaWatt Leistung bei einem Kraftwerk sind 5-6 Transporte pro Jahr notwendig, wobei 3-30 Brennelemente pro Behälter vorhanden sein können. Die Transporte werden in einem Zwischenlager bzw. In dem Eingangslager der Wiederaufbereitungsanlage aufbewahrt. Die Aktivität kann hierbei noch weiter abklingen, was aber nicht nötig wäre, da eine Aufarbeitung schon nach kurzer Lagerung möglich ist. Zur Wiederaufbereitung verwendet man das Purex verfahren. 5cm lange Stücke werden von den Brennstäben abgesägt und in Salpetersäure gelegt wobei Uranylnitrat und Plutonium-4-Nitrat und Nitrate der Spaltprodukte entstehen. Mit Hilfe des Extraktionsmittels Tri-N-Butyl-phosphat, das mit 70% Kerosin verdünnt ist (die Lösung heißt TBP30), in die drei Komponenten Uran, Plutonium und Spaltprodukte aufgelöst. Bei diesem Vorgang löst TBP30 die Nitrate des Urans und des Plutoniums wobei die Spaltprodukte im wässrigen Teil der Lösung zurück bleiben. Die wäßrige Lösung löst sich vom Extraktionsmittel und kann so leicht vom Rest getrennt werden. Dieser Vorgang muß mehrmals durchgeführt werden, um eine 100% Trennung zu erreichen. Hinzu kommen noch mehrere chemische Aufbereitungsverfahren. Uran und Plutonium werden wieder zu Brennelementen verarbeitet, während die Spaltprodukte gekühlt gelagert werden müssen. Die Spaltprodukte sind Hochaktiv mit einer Aktivität von 4*1013 Bequerel pro Liter. Nach 5jähriger Lagerung kann man eine Verglasung vornehmen. Beim zerschneiden und beim Lösen des Brennstoffes in der Salpetersäure entstehen gasförmige und leichtflüchtige Spaltprodukte, z.B. Xenon, und Stickstoffoxyde, die aus den Abgasen getrennt werden müssen. Man braucht besondere Sicherheitsmaßnahemen bei der Handhabung von der Lösung von Plutonium. Es darf kein Volumen und keine Konzentaration erreicht werden, bei der eine Kettenreaktion selbständig eintreten kann. Es können also nur kleinere Mengen Plutoniumlösung verarbeitet werden, wobei noch Neutronenabsorbiere beigemengt werden. Die Oberfläche der Behälter ist so konzipiert, daß ein großer Neutronenverlust entsteht. Die Wiederaufarbeitung muß durch dicke Betonwände abgeschirmt sein (2m). Da hochaktive Stoffe verarbeitet werden. Zur Bearbeitung werden Roboter benutzt, die durch Bleiglasfenster gesteuert und beobachtet werden können. Gewartet können diese Roboter nur werden, wenn der Raum gründlich gereinigt worden ist. In den Betriebsräumen herscht Unterdruck, damit kein Gas in die Umgebung entweichen kann, jedoch wird die Anlage ständig be- und entlüftet, damit sich keine gasförmigen und leichtflüchtige radioaktive Stoffe ansammeln.

 
 



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