Photos de voitures avec du combustible nucléaire usé à la station de Tioumen. Photo: Tyumen BC / Vk.cm
Commençons par les bases. Les centrales nucléaires utilisent l'uranium comme combustible. Mais sous quelle forme y est-il utilisé et comment y parvient-il? L'uranium est extrait, puis enrichi en isotope requis - l'uranium 235. Ensuite, ils sont amenés sous la forme chimique souhaitée - la forme de dioxyde d'uranium.
La poudre de dioxyde d'uranium est ensuite frittée en comprimés de céramique d'environ 4,5 grammes chacun. Les pastilles sont collectées dans des éléments combustibles - des barres de combustible. Les éléments combustibles sont assemblés en assemblages combustibles d'assemblages combustibles, ou assemblages combustibles. Et déjà ces cassettes sont chargées dans le réacteur.
Il y a 163 assemblages combustibles dans un réacteur VVER-1000 typique.
Environ une fois par an, 20% du combustible est déchargé du réacteur et remplacé par un nouveau. Ainsi, chacune de ces cassettes fonctionne dans le réacteur pendant environ 5 ans en moyenne. Ainsi, environ 15 à 20 tonnes de combustible sont déchargées du réacteur par an. Et pour leur transport, vous avez besoin à peu près des 4 voitures qui ont été trouvées à Tioumen.
Pendant le fonctionnement dans le réacteur, une petite partie de l'uranium, à peine quelques pour cent, brûle dans le combustible. Eh bien, il ne brûle pas littéralement, c’est juste un tel terme, par analogie avec les centrales électriques à combustibles fossiles conventionnelles. Auparavant, même un réacteur nucléaire était appelé chaudière par analogie. En réalité, une partie de l'uranium se désintègre simplement à la suite d'une réaction en chaîne de fission, et des fragments de fission en sont formés - de nouveaux éléments plus légers. Principalement radioactif.
À la suite d'autres réactions, une partie de nouveaux atomes lourds, les soi-disant actinides mineurs - américium, neptunium, curium apparaît dans le carburant. Tous ces nouveaux éléments aggravent les propriétés du combustible et peuvent être classés comme déchets radioactifs. Bien que, si vous le souhaitez, ils peuvent également être sélectionnés et utilisés.
L'autre partie du combustible, et c'est plus de 90% de sa masse, est l'uranium restant, principalement l'isotope 238, qui n'a pas participé aux réactions nucléaires. Et puis il y a un nouvel élément, le plutonium. Cet uranium et ce plutonium, s'ils sont souhaités et disponibles, peuvent être réutilisés comme combustible. Il s'avère, comme dans l'histoire d'un baril de miel (carburant) et d'une mouche dans la pommade (déchets).
De plus, cette mouche dans la pommade, c'est-à-dire déchets, modifie considérablement les propriétés du carburant, le rendant hautement radiotoxique.
Si du combustible nucléaire frais peut être ramassé et placé à côté sans aucune protection sérieuse autre qu'une robe de chambre et des gants (il l'a touché de cette façon dans une usine de Novossibirsk), alors le combustible usé, en raison des émetteurs gamma accumulés, crée une telle puissance de rayonnement. que la personne à côté de lui recevra une dose létale dans quelques minutes. Mais heureusement, vous ne pouvez pas simplement l'approcher. Toutes les opérations SNF sont effectuées à distance, à l'intérieur de piscines avec de l'eau qui protège contre les radiations.
Inspection du combustible nucléaire frais. Une source.
Mais qu'en est-il du combustible usé? Il existe deux approches stratégiques mondiales, et différents pays où il y a de l'énergie nucléaire adhèrent à l'une ou à l'autre. Quelque part, on pense qu'il n'y a rien à faire avec le combustible nucléaire usé, pas besoin de se salir, il suffit de le jeter sous la forme dans laquelle il est sorti des réacteurs, entièrement.
Quelque part, par exemple, en Russie, en France, en Grande-Bretagne, au Japon, on pense que le goudron peut être séparé du miel dans ce baril. Ces pays disposent de la technologie pour recycler le combustible usé. Ce recyclage permet d'extraire et de réutiliser des composants précieux, économisant ainsi des ressources naturelles. Il permet également de réduire le volume de déchets à enfouir des centaines de fois. Après tout, maintenant, le retrait n'est pas tout le baril de miel, mais seulement celui-là même dans la pommade. De plus, la durée de vie de ces déchets peut être réduite des milliers de fois, jusqu'à des centaines d'années, s'ils sont chargés dans des réacteurs nucléaires spéciaux.
Ainsi, en Russie, comme dans certains autres pays, il existe des usines de retraitement du combustible usé. Historiquement, cela se faisait à l'OP Mayak à Ozersk, dans la région de Tcheliabinsk. C'est juste que le processus est très similaire au processus d'obtention du plutonium pour les armes nucléaires, pour lequel l'usine a été construite à l'époque soviétique. Mais chez Mayak, tout le combustible des centrales nucléaires n'est pas traité. Ses principaux volumes provenant des réacteurs les plus courants n'ont pas été traités en Russie jusqu'à présent, mais se sont accumulés.
Aujourd'hui, Rosatom met en œuvre un concept selon lequel le combustible des centrales nucléaires est acheminé vers une installation de stockage centralisée de la moissonneuse-batteuse minière et chimique dans la ville de Zheleznogorsk, dans le territoire de Krasnoïarsk. Cette usine, comme la Mayak, a été créée à l'époque du projet atomique soviétique dans l'une des dix villes atomiques fermées construites en temps voulu pour créer des armes atomiques.
Ok, on comprend où ils les emmènent, mais d'où?
À en juger par les photos de Tioumen, sur la photo, il y a des wagons et des conteneurs pour le transport du carburant des réacteurs VVER-1000. Il s'agit du type de réacteur le plus courant pour les centrales nucléaires en Russie et dans l'espace post-soviétique. Et dans le monde, ces réacteurs à eau sous pression sont les plus répandus. En Russie, les VVER-1000 fonctionnent dans 4 des 11 centrales nucléaires. Ils travaillent dans les centrales nucléaires de Balakovskaya, Kalininskaya, Novovoronezhskaya et Rostov.
Maintenant, on voit clairement comment les conteneurs se sont retrouvés à Tioumen - sur le chemin des centrales nucléaires de l'ouest de la Russie vers les points de stockage et de traitement futurs à l'Est, en Sibérie. Nous n'avons qu'une seule ligne principale à travers le pays - le Transsib. Ils le parcourent à travers Tioumen et mon Ekaterinbourg natal.
Un tel transport est-il dangereux?
Malgré le fait que le combustible usé lui-même soit très radioactif, des mesures de sécurité appropriées sont prises pour le transporter. Premièrement, une fois le combustible déchargé du réacteur, il est stocké à la station pendant plusieurs années dans une piscine de refroidissement spéciale. Là, en raison de la désintégration des isotopes à vie courte, son activité est considérablement réduite. Par exemple, la première année, il tombe cent fois. Cela signifie que le bruit de fond de ce carburant et son dégagement de chaleur diminuent également. Oui, même des années après avoir été déchargé du réacteur, le combustible continue de se réchauffer.
Après une telle exposition, le combustible nucléaire usé peut déjà être acheminé vers une installation de stockage ou pour retraitement. Pour le transport de ces marchandises dangereuses, des kits spéciaux de transport et d'emballage de protection (TUK) ont été développés à partir de wagons et conteneurs spéciaux. Ce n'est pas seulement un réservoir métallique, c'est une structure composite complexe multicouche avec des capteurs de contrôle, avec un poids total de plus de 100 tonnes. Le TUK-13 pour le transport du carburant VVER-1000 peut accueillir jusqu'à 12 assemblages combustibles ou jusqu'à 6 tonnes de carburant. Et à côté d'un tel récipient, vous pouvez déjà vous tenir debout calmement, sans risquer une dose dangereuse. Il bloque à la fois le rayonnement gamma et le rayonnement neutronique.
Porte-voitures et conteneur TUK-13 pour le transport du combustible du réacteur VVER-1000. Photo - portail ftpsp-yarb2030.rf
Mais ce n'est pas seulement une question de radioprotection. Ces conteneurs sont conçus de telle sorte que même en cas d'accident, ils ne perdent pas leur étanchéité, ce qui signifie que les substances dangereuses ne sortiront pas. Les conteneurs sont conçus et testés pour résister aux chutes sur le béton, aux collisions avec des obstacles, aux incendies et à l'immersion dans l'eau.
Vous pouvez regarder les images vidéo de tests étrangers et des démonstrations des propriétés de ces conteneurs:
Ou pour les essais russes (à partir de 0h50):
Le transport de telles marchandises par le Transsib ne constitue donc pas une menace. Il n'est pas facile de voler un conteneur de 100 tonnes, cela ne fonctionnera pas pour l'ouvrir sans équipement et conditions spéciales, il est inutile de dérailler et même de faire sauter, il est conçu pour cela.
Je veux terminer par deux conclusions. Bon et mauvais.
Je vais commencer par le bien. Permettez-moi de vous rappeler le chiffre de 20 tonnes de combustible dont les centrales nucléaires ont besoin chaque année pour fonctionner. Cela suffit pour fournir de l'électricité et en partie du chauffage à une ville d'un million de plus comme Ekaterinbourg pendant une année entière. Pour une centrale au charbon de même capacité, il faudra non pas 20, mais plusieurs millions de tonnes de combustible. Une partie de celui-ci, lorsqu'elle est brûlée, s'envolera littéralement dans le tuyau et se déposera dans nos poumons, puis ajoutera du CO2 à l'atmosphère avec toutes les conséquences qui en découleront pour le changement climatique mondial. Et ces millions de tonnes doivent être transportées, le long du même chemin de fer, à travers les mêmes villes ... Il est donc probablement préférable de transporter 4 wagons avec du combustible nucléaire une fois par an - c’est plus sûr.
Et la mauvaise conclusion est que, malgré toutes les mesures de sécurité pour le transport des matières radioactives et du combustible nucléaire, les risques d'accidents de transport demeurent. Mais ils sont davantage liés à d'autres choses. En Russie, jusqu'à 800 millions de tonnes de marchandises dangereuses sont transportées par an - des substances explosives, inflammables et toxiques. Et pour le dire légèrement, ils ne sont pas tous transportés dans des conteneurs aussi durables que des matières radioactives. Par conséquent, il est nécessaire d'augmenter la sécurité de tous les transports, de construire des voies de contournement pour les trains de marchandises autour des grandes villes et, en général, d'investir dans les infrastructures, ainsi que dans la science, la technologie, l'éducation et d'autres institutions publiques importantes. Les gens auront alors moins peur des diverses histoires d'horreur, y compris nucléaires, et nous vivrons tous plus facilement et plus confortablement.
Bonus vidéo.
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Références aux sources et matériaux utilisés pour une étude indépendante:
1. Développement d'un cluster pour la gestion des SNF à la FSUE "MCC"
2. TRANSPORT DE MATIÈRES RADIOACTIVES. Rapport de Bellona
3. Combustible nucléaire usé des réacteurs thermiques
4. Examen des problèmes de gestion des déchets radioactifs. Sarov.
5. CONTENANTS POUR CARBURANT NUCLÉAIRE USÉ. Pins.
6. Opportunités d'OJSC Atomenergomash dans le domaine du combustible nucléaire usé et de la gestion des RW Moscou Octobre 2013 VII Forum International AtomEco 2013
7.Le programme de développement de technologies de conteneurs pour la gestion des SFA des centrales nucléaires russes comme outil d'unification des solutions pour le stockage à long terme de SNF T.F. Makarchuk M.Yu. Afonyutin JSC FCNRS. ATOMEXPO-2015 01-03 juin 2015
8. Conception d'ensembles d'emballage et de conteneurs pour le transport SNF.
9. Composants radioactifs des centrales nucléaires: manipulation, traitement, localisation