Der Kernbrennstoff-Zyklus, auch genannt Kernbrennstoff-Kette, ist der Fortschritt von Kernbrennstoff durch eine Reihe von sich unterscheidenden Stufen. Es besteht aus Schritten am Vorderende, die die Vorbereitung des Brennstoffs, der Schritte in der Dienstperiode sind, in der der Brennstoff während der Reaktoroperation verwendet wird, und am Zurückende geht, die notwendig sind, sicher zu führen, zu enthalten, und entweder neu zu bearbeiten oder über verausgabten Kernbrennstoff zu verfügen. Wenn verausgabter Brennstoff nicht neu bearbeitet wird, wird der Kraftstoffzyklus einen offenen Kraftstoffzyklus (oder einmal durch den Kraftstoffzyklus) genannt; wenn der verausgabte Brennstoff neu bearbeitet wird, wird er einen geschlossenen Kraftstoffzyklus genannt.

Grundlegende Konzepte

Kernkraft verlässt sich auf das fissionable Material, das eine Kettenreaktion mit Neutronen stützen kann. Beispiele solcher Materialien schließen Uran und Plutonium ein. Die meisten Kernreaktoren verwenden einen Vorsitzenden, um die kinetische Energie der Neutronen zu senken und die Wahrscheinlichkeit zu vergrößern, dass Spaltung vorkommen wird. Das erlaubt Reaktoren, Material mit der viel niedrigeren Konzentration von spaltbaren Isotopen zu verwenden, als Kernwaffen. Grafit und schweres Wasser sind die wirksamsten Vorsitzenden, weil sie die Neutronen durch Kollisionen verlangsamen, ohne sie zu absorbieren. Reaktoren mit schwerem Wasser oder Grafit als der Vorsitzende können verwendendes natürliches Uran bedienen.

Ein Leichter Wasserreaktor (LWR) verwendet Wasser in der Form, die in der Natur vorkommt, und verlangen Sie Brennstoff, der in spaltbaren Isotopen, normalerweise Uran bereichert wird, das zu 3-5 % im weniger allgemeinen Isotop U-235, das einzige spaltbare Isotop bereichert ist, das in der bedeutenden Menge in der Natur gefunden wird. Eine Alternative zu diesem Brennstoff des niedrig bereicherten Urans (LEU) wird Oxyd (MOX) erzeugte Brennstoffe durch das Mischen von Plutonium mit natürlichem oder entleertem Uran Gemischt, und diese Brennstoffe stellen eine Allee zur Verfügung, um Überschusswaffenrang-Plutonium zu verwerten. Ein anderer Typ des MOX Brennstoffs schließt das Mischen LEU mit dem Thorium ein, das das spaltbare Isotop U-233 erzeugt. Sowohl Plutonium als auch U-233 werden von der Absorption von Neutronen durch das Bestrahlen fruchtbarer Materialien in einem Reaktor, insbesondere das allgemeine Uran-Isotop U-238 und Thorium beziehungsweise erzeugt, und können von verausgabtem Uran und Thorium-Brennstoffen in der Wiederaufbereitung von Werken getrennt werden.

Einige Reaktoren verwenden Vorsitzende nicht, um die Neutronen zu verlangsamen. Wie Kernwaffen, die auch ungemäßigte oder "schnelle" Neutronen verwenden, verlangen diese Schnell-Neutronreaktoren viel höhere Konzentrationen von spaltbaren Isotopen, um eine Kettenreaktion zu stützen. Sie sind auch dazu fähig, spaltbare Isotope von fruchtbaren Materialien zu gebären; ein Züchter-Reaktor ist derjenige, der mehr spaltbares Material auf diese Weise erzeugt, als es sich verzehrt.

Während der Kernreaktion innerhalb eines Reaktors werden die spaltbaren Isotope in Kernbrennstoff verbraucht, immer mehr Spaltungsprodukte erzeugend, von denen die meisten als radioaktive Verschwendung betrachtet werden. Die Zunahme von Spaltungsprodukten und der Verbrauch von spaltbaren Isotopen hören schließlich die Kernreaktion auf, den Brennstoff veranlassend, ein verausgabter Kernbrennstoff zu werden. Als 3 % LEU Brennstoff bereichert haben, wird verwendet, der verausgabte Brennstoff besteht normalerweise aus ungefähr 1 % U-235, 95-%-U-238, 1-%-Plutonium und 3-%-Spaltungsprodukten. Verausgabter Brennstoff und andere radioaktive Verschwendung auf höchster Ebene sind äußerst gefährlich, obwohl Kernreaktoren relativ kleine Volumina der Verschwendung im Vergleich zu anderen Kraftwerken wegen der hohen Energiedichte von Kernbrennstoff erzeugen. Das sichere Management dieser Nebenprodukte der Kernkraft, einschließlich ihrer Lagerung und Verfügung, ist ein schwieriges Problem für jedes Land mit der Kernkraft.

Vorderende

Image:Uranium Erz Quadratjpg|1uran-Erz - der Hauptrohstoff von Kernbrennstoff

Image:Yellowcake.jpg|2 Yellowcake - die Form, in der Uran zu einem Umwandlungswerk transportiert wird

Der Platz jpg|3 Image:UF6 UF - verwendet in der Bereicherung

Image:Nuclear Kraftstoffkernbrennstoff der Kügelchen jpeg|4 - ein kompakter, träger, unlöslicher fester

Erforschung

Eine Ablagerung von Uran, wie uraninite, der durch geophysikalische Techniken entdeckt ist, wird bewertet und probiert, um die Beträge von Uran-Materialien zu bestimmen, die an angegebenen Kosten von der Ablagerung ex-lenksam sind. Uran-Reserven sind die Beträge von Erz, die, wie man schätzt, an festgesetzten Kosten wiedergutzumachend sind. Das Uran in der Natur besteht in erster Linie aus zwei Isotopen, U-238 und U-235. Die Zahlen beziehen sich auf die Atommassenzahl für jedes Isotop oder die Zahl von Protonen und Neutronen im Atomkern. Natürlich vorkommendes Uran besteht aus etwa 99.28 % U-238 und 0.71-%-U-235. Der Atomkern von U-235 wird fast immer Spaltung, wenn geschlagen, durch ein freies Neutron, und, wie man deshalb sagt, ist das Isotop ein "spaltbares" Isotop. Der Kern eines U-238 Atoms andererseits, anstatt Spaltung, wenn geschlagen, durch ein freies Neutron zu erleben, wird fast immer das Neutron absorbieren und ein Atom des Isotops U-239 nachgeben. Dieses Isotop erlebt dann natürlichen radioaktiven Zerfall, um Pu-239 nachzugeben, der, wie U-235, ein spaltbares Isotop ist. Wie man sagt, sind die Atome von U-238 fruchtbar, weil, durch das Neutronausstrahlen im Kern, einige schließlich Atome von spaltbarem Pu-239 nachgeben.

Bergwerk

Uran-Erz kann durch das herkömmliche Bergwerk im Tagebau und den unterirdischen Methoden herausgezogen werden, die denjenigen ähnlich sind, die verwendet sind, um andere Metalle abzubauen. In - situ Liek-Bergwerksmethoden werden auch verwendet, um Uran in den Vereinigten Staaten zu verminen. In dieser Technologie wird Uran vom Erz im Platz bis eine Reihe regelmäßig Bohrlöcher unter Drogeneinfluss durchgefiltert und wird dann von der Liek-Lösung an einem Oberflächenwerk wieder erlangt. Uran-Erze in den Vereinigten Staaten erstrecken sich normalerweise von ungefähr 0.05 bis Uran-0.3-%-Oxyd (UO). Einige in anderen Ländern entwickelte Uran-Ablagerungen sind des höheren Ranges und sind auch größer als in den Vereinigten Staaten abgebaute Ablagerungen. Uran ist auch in sehr minderwertigen Beträgen (50 bis 200 Teile pro Million) in einigen phosphattragenden Innenablagerungen des Seeursprungs da. Weil sehr große Mengen des phosphattragenden Felsens für die Produktion des nassen Prozesses abgebaut werden, pflanzt phosphorige Säure, die in hohen Analyse-Düngern und anderen Phosphatchemikalien bei etwas Phosphatverarbeitung verwendet ist, das Uran, obwohl Gegenwart in sehr niedrigen Konzentrationen, vom Prozess-Strom wirtschaftlich wieder erlangt werden kann.

Das Mahlen

Abgebaute Uran-Erze werden normalerweise durch den Schleifen der Erzmaterialien zu einer gleichförmigen Partikel-Größe und dann das Behandeln vom Erz bearbeitet, um das Uran durch das chemische Durchfiltern herauszuziehen. Der sich prügelnde Prozess gibt allgemein trockenes Material der Puder-Form nach, das aus natürlichem Uran, "yellowcake" besteht, der auf dem Uran-Markt als UO verkauft wird.

Uran-Konvertierung

Gemahlenes Uran-Oxyd, UO, muss zu Uran hexafluoride, UF umgewandelt werden, der die Form ist, die durch die meisten kommerziellen Uran-Bereicherungsmöglichkeiten zurzeit im Gebrauch erforderlich ist. Ein Festkörper bei der Raumtemperatur, Uran hexafluoride kann zu einer gasartigen Form bei der gemäßigt höheren Temperatur von 57 °C (134 °F) geändert werden. Das Uran hexafluoride Umwandlungsprodukt enthält nur natürlich, nicht bereichert, Uran.

Triuranium octaoxide (UO) wird auch direkt zum keramischen Rang-Uran-Dioxyd (UO) für den Gebrauch in Reaktoren umgewandelt, die nicht bereicherten Brennstoff wie CANDU verlangen. Die Volumina des Materials umgewandelt direkt zu UO sind im Vergleich zu den zu UF umgewandelten Beträgen normalerweise ziemlich klein.

Bereicherung

Die Konzentration des fissionable Isotops, U-235 (0.71 % in natürlichem Uran) ist weniger als das erforderlich, eine Kernkettenreaktion in leichten Wasserreaktorkernen zu stützen. Natürlicher UF muss so im fissionable Isotop dafür bereichert werden, um als Kernbrennstoff verwendet zu werden. Die verschiedenen Niveaus der für eine besondere Kernbrennstoff-Anwendung erforderlichen Bereicherung werden vom Kunden angegeben: Leicht-Wasserreaktorbrennstoff wird normalerweise zu 3.5-%-U-235 bereichert, aber Uran, das bereichert ist, um Konzentrationen zu senken, ist auch erforderlich. Bereicherung wird mit einer oder mehr Methoden der Isotop-Trennung vollbracht. Gasartige Verbreitung und Gaszentrifuge sind die allgemein verwendeten Uran-Bereicherungstechnologien, aber neue Bereicherungstechnologien werden zurzeit entwickelt.

Der Hauptteil (96 %) des Nebenprodukts von der Bereicherung ist entleertes Uran (DU), das für die Rüstung, kinetische Energie penetrators, Strahlenabschirmung und Ballast verwendet werden kann. Und doch, es gibt riesengroße Mengen von entleertem Uran in der Lagerung. Das USA-Energieministerium allein hat 470,000 Tonnen. Ungefähr 95 % entleertes Uran werden als Uran hexafluoride (UF) versorgt.

Herstellung

Für den Gebrauch als Kernbrennstoff wird bereichertes Uran hexafluoride ins Uran-Dioxyd (UO) Puder umgewandelt, das dann in die Kügelchen-Form bearbeitet wird. Die Kügelchen werden dann in einer hohen Temperatur sintering Brennofen angezündet, um harte, keramische Kügelchen von bereichertem Uran zu schaffen. Die zylindrischen Kügelchen erleben dann einen Schleifprozess, um eine gleichförmige Kügelchen-Größe zu erreichen. Die Kügelchen, werden gemäß jedem Kernreaktoren die Gestaltungsvorschriften des Kerns in Tuben der gegen die Korrosion widerstandsfähigen Metalllegierung aufgeschobert. Die Tuben werden gesiegelt, um die Kraftstoffkügelchen zu enthalten: Diese Tuben werden Kraftstoffstangen genannt. Die beendeten Kraftstoffstangen werden in speziellen Kraftstoffbauteilen gruppiert, die dann verwendet werden, um den Kernbrennstoff-Kern eines Macht-Reaktors aufzubauen.

Das für die Tuben verwendete Metall hängt vom Design des Reaktors ab. Rostfreier Stahl wurde in der Vergangenheit verwendet, aber die meisten Reaktoren verwenden jetzt Zirkonium. Für die allgemeinsten Typen von Reaktoren, Reaktoren des kochenden Wassers (BWR) und unter Druck gesetzten Wasserreaktoren (PWR), werden die Tuben in Bündel mit den Tuben genaue Entfernungen unter Drogeneinfluss einzeln gesammelt. Diese Bündel werden dann eine einzigartige Kennnummer gegeben, die ihnen ermöglicht, von der Fertigung bis Gebrauch und in die Verfügung verfolgt zu werden.

Dienstperiode

Transport von radioaktiven Materialien

Transport ist ein integraler Bestandteil des Kernbrennstoff-Zyklus. Es gibt Kernkraft-Reaktoren in der Operation in mehreren Ländern, aber Uran-Bergwerk ist in nur einigen Gebieten lebensfähig. Außerdem im Laufe mehr als vierzig Jahre der Operation durch die Kernindustrie sind mehrere Spezialmöglichkeiten in verschiedenen Positionen um die Welt entwickelt worden, um Kraftstoffzyklus-Dienstleistungen zur Verfügung zu stellen, und es gibt ein Bedürfnis, Kernmaterialien zu und von diesen Möglichkeiten zu transportieren. Die meisten Transporte des Kernbrennstoff-Materials kommen zwischen verschiedenen Stufen des Zyklus vor, aber gelegentlich kann ein Material zwischen ähnlichen Möglichkeiten transportiert werden. Mit einigen Ausnahmen werden Kernbrennstoff-Zyklus-Materialien in der festen Form, die Ausnahme transportiert, die Uran hexafluoride (UF) ist, der als ein Benzin betrachtet wird. Der grösste Teil des in Kernbrennstoff verwendeten Materials wird mehrere Male während des Zyklus transportiert. Transporte sind oft international, und sind häufig über große Entfernungen. Kernmaterialien werden allgemein von Spezialtransportgesellschaften transportiert.

Da Kernmaterialien radioaktiv sind, ist es wichtig sicherzustellen, dass Strahlenaussetzung sowohl von denjenigen, die am Transport solcher Materialien als auch von der breiten Öffentlichkeit entlang Transportwegen beteiligt sind, beschränkt wird. Das Verpacken für Kernmaterialien, schließt wo passend, ein, beschirmend, um potenzielle Strahlenaussetzungen zu reduzieren. Im Fall von einigen Materialien, wie frische Uran-Kraftstoffbauteile, sind die Strahlenniveaus unwesentlich, und keine Abschirmung ist erforderlich. Andere Materialien, wie ausgegebene Kraftstoffverschwendung auf höchster Ebene, sind hoch radioaktiv und verlangen das spezielle Berühren. Um die Gefahr im Transportieren hoch radioaktiver Materialien zu beschränken, werden als ausgegebene Kernbrennstoff-Schiffstonnen bekannte Behälter verwendet, die entworfen werden, um Integrität unter normalen Transport-Bedingungen und während hypothetischer Unfallbedingungen aufrechtzuerhalten.

Kraftstoffmanagement im Kern

Ein Kernreaktor-Kern wird aus einigen hundert "Bauteilen" zusammengesetzt, die in einer regelmäßigen Reihe von Zellen, jeder Zelle eingeordnet sind, die durch einen Brennstoff oder Kontrollstange wird bildet, umgeben, in den meisten Designs, durch einen Vorsitzenden und Kühlmittel, das Wasser in den meisten Reaktoren ist.

Wegen des Spaltungsprozesses, der die Brennstoffe verbraucht, müssen die alten Kraftstoffstangen regelmäßig zu frischen geändert werden (diese Periode wird einen Zyklus genannt). Jedoch wird nur ein Teil der Bauteile (normalerweise ein Drittel) entfernt, da die Kraftstofferschöpfung nicht räumlich gleichförmig ist. Außerdem ist es nicht eine gute Politik aus Leistungsfähigkeitsgründen, die neuen Bauteile genau an der Position der entfernten zu stellen. Sogar Bündel desselben Alters können verschiedene Niveaus der Brandwunde haben, der von ihren vorherigen Positionen im Kern abhängt. So müssen die verfügbaren Bündel auf solche Art und Weise eingeordnet werden, dass der Ertrag maximiert wird, während Sicherheitsbeschränkungen und betriebliche Einschränkungen zufrieden sind. Folglich Reaktormaschinenbediener konfrontieren mit dem so genannten optimalen Kraftstoffumladungsproblem, das in der Optimierung der Neuordnung aller Bauteile, der alten und frischen besteht, während es noch die Reaktionsfähigkeit des Reaktorkerns maximiert, um Kraftstoffbrandwunde zu maximieren und Kraftstoffzyklus-Kosten zu minimieren.

Das ist ein getrenntes Optimierungsproblem, und rechenbetont unausführbar durch aktuelle kombinatorische Methoden, wegen der riesigen Zahl von Versetzungen und der Kompliziertheit jeder Berechnung. Viele numerische Methoden sind vorgeschlagen worden, um es zu lösen, und viele kommerzielle Softwarepakete sind geschrieben worden, um Kraftstoffmanagement zu unterstützen. Das ist ein andauerndes Problem in Reaktoroperationen, weil keine endgültige Lösung dieses Problems gefunden worden ist und Maschinenbediener eine Kombination von rechenbetonten und empirischen Techniken verwenden, um dieses Problem zu führen.

Die Studie des verwendeten Brennstoffs

Verwendeter Kernbrennstoff wird in der Postausstrahlen-Überprüfung studiert, wo verwendeter Brennstoff untersucht wird, um mehr über die Prozesse zu wissen, die im Brennstoff während des Gebrauches vorkommen, und wie diese das Ergebnis eines Unfalls verändern könnten. Zum Beispiel, während des normalen Gebrauches, breitet sich der Brennstoff wegen der Thermalvergrößerung aus, die das Knacken verursachen kann. Der grösste Teil von Kernbrennstoff ist Uran-Dioxyd, das ein Kubikfestkörper mit einer diesem des Kalzium-Fluorids ähnlichen Struktur ist. Im verwendeten Brennstoff bleibt die Struktur des festen Zustands des grössten Teiles des Festkörpers dasselbe als dieses des reinen Kubikuran-Dioxyds. SIMFUEL ist der Name, der dem vorgetäuschten verausgabten Brennstoff gegeben ist, der durch das Mischen gemacht wird, fein legen Metalloxyde nieder, als ein Schlicker, Spray mahlend, der es vor der Heizung in Wasserstoff/Argon zu 1700 C austrocknet. In SIMFUEL waren 4.1 % des Volumens des Festkörpers in der Form von Metall nanoparticles, die aus Molybdän, Ruthenium, Rhodium und Palladium gemacht werden. Die meisten dieser Metallpartikeln sind von der ε Phase, die von Mo Ru Rh Pd Legierung (sechseckig) ist, während kleinere Beträge des α (kubisch) und σ (tetragonal) Phasen dieser Metalle im SIMFUEL gefunden wurden. Auch die Gegenwart innerhalb des SIMFUEL war eine perovskite Kubikphase, die ein Barium-Strontium zirconate (BaSrZrO) ist.

Uran-Dioxyd ist in Wasser sehr unlöslich, aber nach der Oxydation kann es zum Uran-Trioxid oder einem anderen Uran (VI) Zusammensetzung umgewandelt werden, die viel mehr auflösbar ist. Uran-Dioxyd (UO) kann zu einem Sauerstoff reiches hyperstochiometrisches Oxyd (UO) oxidiert werden, der weiter zu UO, UO, UO und UO.2HO oxidiert werden kann.

Weil verwendeter Brennstoff Alpha-Emitter (Plutonium und der geringe actinides), die Wirkung enthält hinzuzufügen, dass ein Alpha-Emitter (Pu) zum Uran-Dioxyd auf der durchfilternden Rate des Oxyds untersucht worden ist. Für das zerquetschte Oxyd, Pu hinzufügend, hat dazu geneigt, die Rate des Durchfilterns zu vergrößern, aber der Unterschied in der durchfilternden Rate zwischen 0.1 und 10 % Pu war sehr klein.

Die Konzentration des Karbonats im Wasser, das im Kontakt mit dem verwendeten Brennstoff ist, hat eine beträchtliche Wirkung auf die Rate der Korrosion, weil Uran (VI) Formen auflösbare anionic Karbonat-Komplexe solcher als [UO (CO)] und [UO (CO)]. Wenn Karbonat-Ionen fehlen, und das Wasser nicht stark acidic ist, bilden die hexavalent Uran-Zusammensetzungen, die sich auf der Oxydation des Uran-Dioxyds häufig formen, unlösliche wasserhaltige Uran-Trioxid-Phasen.

Durch 'das Spritzen', das Verwenden von Uran-Metall und einer Gasmischung des Argons/Sauerstoffes, können dünne Filme des Uran-Dioxyds auf Goldoberflächen abgelegt werden. Diese mit dem Uran-Dioxyd modifizierten Goldoberflächen sind sowohl für zyklischen voltammetry als auch für AC Scheinwiderstand-Experimente verwendet worden, und diese bieten eine Scharfsinnigkeit ins wahrscheinliche durchfilternde Verhalten des Uran-Dioxyds an.

Kraftstoffhüllwechselwirkungen

Die Studie des Kernbrennstoff-Zyklus schließt die Studie des Verhaltens von Kernmaterialien sowohl unter üblichen Zuständen als auch unter Unfallbedingungen ein. Zum Beispiel hat es viel Arbeit daran gegeben, wie Uran-Dioxyd basierter Brennstoff wirkt mit den Zirkonium-Legierungsröhren aufeinander, gepflegt hat, es zu bedecken. Während des Gebrauches schwillt der Brennstoff wegen der Thermalvergrößerung und fängt dann an, mit der Oberfläche der Zirkonium-Legierung zu reagieren, eine neue Schicht bildend, die sowohl Brennstoff als auch Zirkonium (von der Verkleidung) enthält. Dann, auf der Kraftstoffseite dieser Mischschicht, gibt es eine Schicht des Brennstoffs, der ein höheres Cäsium zum Uran-Verhältnis hat als der grösste Teil des Brennstoffs. Das ist, weil xenon Isotope als Spaltungsprodukte gebildet werden, die sich aus dem Gitter des Brennstoffs in die Leere wie die schmale Lücke zwischen dem Brennstoff und der Verkleidung verbreiten. Nach dem Verbreiten in diese Leere verfällt es zu Cäsium-Isotopen. Wegen des Thermalanstiegs, der im Brennstoff während des Gebrauches besteht, neigen die flüchtigen Spaltungsprodukte dazu, aus dem Zentrum des Kügelchens zum Rand-Gebiet vertrieben zu werden. Unten ist ein Graph der Temperatur von Uran-Metall, Uran-Nitrid und Uran-Dioxyd als eine Funktion der Entfernung vom Zentrum eines 20-Mm-Diameter-Kügelchens mit einer Rand-Temperatur von 200 C. Das Uran-Dioxyd (wegen seines schlechten Thermalleitvermögens) wird am Zentrum des Kügelchens heißlaufen, während die anderen mehr thermisch leitenden Formen von Uran unter ihren Schmelzpunkten bleiben.

Normale und anomale Bedingungen

Die mit dem Kernbrennstoff-Zyklus vereinigte Kernchemie kann in zwei Hauptgebiete geteilt werden, ein Gebiet ist mit Operation unter den beabsichtigten Bedingungen beschäftigt, während das andere Gebiet mit maloperation Bedingungen beschäftigt ist, wo etwas Modifizierung von den normalen Betriebsbedingungen vorgekommen ist oder (seltener) ein Unfall vorkommt.

Die Ausgaben der Radioaktivität von normalen Operationen sind die kleinen geplanten Ausgaben von der Uran-Erzverarbeitung, der Bereicherung, den Macht-Reaktoren, Werke und überflüssige Läden neu bearbeitend. Diese können in einer verschiedenen chemischen/physischen Form zu den Ausgaben sein, die unter Unfallbedingungen vorkommen konnten. Außerdem kann die Isotop-Unterschrift eines hypothetischen Unfalls zu dieser einer geplanten normalen betrieblichen Entladung der Radioaktivität zur Umgebung sehr verschieden sein.

Gerade, weil ein Radioisotop veröffentlicht wird, bedeutet es nicht, dass es in einen Menschen eingehen und dann Schaden zufügen wird. Zum Beispiel kann die Wanderung der Radioaktivität durch die Schwergängigkeit des Radioisotops zu den Oberflächen von Boden-Partikeln verändert werden. Zum Beispiel bindet Cäsium dicht zu Tonmineralen wie illite und montmorillonite folglich es bleibt in den oberen Schichten von Boden, wo darauf von Werken mit seichten Wurzeln (wie Gras) zugegriffen werden kann. Folglich können Gras und Pilze einen beträchtlichen Betrag von Cs tragen, der Menschen durch die Nahrungsmittelkette übertragen werden kann. Aber Cs ist nicht im Stande, schnell durch die meisten Böden abzuwandern, und wird kaum so Brunnenwasser verseuchen. Kolloide von Boden-Mineralen können durch Boden abwandern, so befestigt die einfache Schwergängigkeit eines Metalls zu den Oberflächen von Boden-Partikeln das Metall völlig nicht.

Gemäß dem Textbuch von Jiří Hála ist der Vertriebskoeffizient K das Verhältnis der Radioaktivität von Boden (Bq g) zu diesem des Boden-Wassers (Bq ml). Wenn das Radioisotop zu den Mineralen im Boden dann dicht gebunden wird, kann weniger Radioaktivität von Getreide und Gras gefesselt sein, das auf dem Boden wächst.

• Cs-137 K = 1000
• Pu-239 K = 10000 bis 100000
• Sr-90 K = 80 bis 150
• I-131 K = 0.007 zu 50

Eine der besten Gegenmaßnahmen im Milchbetrieb gegen Cs soll den Boden durch das tiefe Pflügen vom Boden verwechseln. Das hat die Wirkung, unerreichbaren Cs der seichten Wurzeln des Grases zu bringen, folglich wird das Niveau der Radioaktivität im Gras gesenkt. Auch nach einem Atomkrieg oder ernstem Unfall die Eliminierung der Spitze wenige wird der Cm Boden und sein Begräbnis in einem seichten Graben die langfristige Gammadosis auf Menschen wegen Cs reduzieren, weil die Gammafotonen durch ihren Durchgang durch den Boden verdünnt werden.

Sogar nachdem das radioaktive Element die Wurzeln des Werks erreicht, kann das Metall durch die Biochemie des Werks zurückgewiesen werden. Die Details des Auffassungsvermögens von Sr und Cs in unter hydroponic Bedingungen angebaute Sonnenblumen sind berichtet worden. Das Cäsium wurde in den Blatt-Adern im Stamm und in den Spitzenblättern gefunden. Es wurde gefunden, dass 12 % des Cäsiums ins Werk, und 20 % des Strontiums eingegangen sind. Dieses Papier meldet auch Details der Wirkung des Kaliums, des Ammoniums und der Kalzium-Ionen auf dem Auffassungsvermögen der Radioisotope.

Im Viehbestand, eine wichtige Gegenmaßnahme gegen Cs bebauend, soll Tiere ein kleiner Betrag des preußischen Blaus füttern. Dieses Eisenkaliumzyanid setzt Taten als ein Ion-Ex-Wechsler zusammen. Das Zyanid wird zum Eisen so dicht verpfändet, dass es für einen Menschen sicher ist, mehrere Gramme des preußischen Blaus pro Tag zu essen. Das preußische Blau reduziert die biologische Halbwertzeit (verschieden von der Kernhalbwertzeit) des Cäsiums. Die physische oder Kernhalbwertzeit von Cs ist ungefähr 30 Jahre. Das ist eine Konstante, die nicht geändert werden kann, aber die biologische Halbwertzeit ist nicht eine Konstante. Es wird sich gemäß der Natur und den Gewohnheiten zum Organismus ändern, für den es ausgedrückt wird. Das Cäsium in Menschen hat normalerweise eine biologische Halbwertzeit zwischen einem und vier Monaten. Ein zusätzlicher Vorteil des preußischen Blaus besteht darin, dass das Cäsium, das vom Tier in den Exkrementen abgezogen wird, in einer Form ist, die für Werke nicht verfügbar ist. Folglich hält es das Cäsium davon ab, wiederverwandt zu werden. Die Form des preußischen Blaus, das für die Behandlung von Menschen oder Tieren erforderlich ist, ist ein spezieller Rang. Versuche, den in Farben verwendeten Pigment-Rang zu verwenden, sind nicht erfolgreich gewesen. Bemerken Sie, dass eine gute Quelle von Daten auf dem Thema von Cäsium im radioaktiven Niederschlag von Tschernobyl an http://www.uiar.org.ua/Eng/index.htm (ukrainisches Forschungsinstitut für die Landwirtschaftliche Röntgenologie) besteht.

Ausgabe der Radioaktivität vom Brennstoff während des normalen Gebrauches und der Unfälle

Die IAEO nimmt an, dass unter der normalen Operation das Kühlmittel eines wasserabgekühlten Reaktors etwas Radioaktivität enthalten wird, aber während eines Reaktorunfalls kann sich das Kühlmittel-Radioaktivitätsniveau erheben. Der Staat von IAEO, dass unter einer Reihe von verschiedenen Bedingungen verschiedene Beträge des Kernwarenbestands vom Brennstoff, die vier Bedingungen die IAEO veröffentlicht werden können, zieht in Betracht sind normale Operation, eine Spitze in der Kühlmittel-Tätigkeit wegen einer plötzlichen Stilllegung/Verlustes des Drucks (bleibt Kern bedeckt mit Wasser), ein Hüllmisserfolg, der auf die Ausgabe der Tätigkeit in der Lücke des Brennstoffs/Verkleidung hinausläuft (das konnte wegen des Brennstoffs sein, der durch den Verlust von Wasser seit 15-30 Minuten wird aufdeckt, wo die Verkleidung eine Temperatur von 650-1250 C erreicht hat) oder ein Schmelzen des Kerns (der Brennstoff seit mindestens 30 Minuten wird aufgedeckt werden müssen, und die Verkleidung eine Temperatur über 1650 C erreichen würde).

Gestützt auf der Annahme, dass ein PWR 300 Tonnen Wasser enthält, und dass die Tätigkeit des Brennstoffs eines 1 GWe Reaktors ist, weil sagt die IAEO, dann die Kühlmittel-Tätigkeit nach einem Unfall wie der Drei-Meile-Inselunfall voraus (wo ein Kern aufgedeckt und dann mit Wasser wieder erlangt wird), kann vorausgesagt werden.

Ausgaben davon, unter üblichen Zuständen neu zu bearbeiten

Es ist normal, verwendetem Brennstoff zu erlauben, nach dem Ausstrahlen zu ertragen, den kurzlebigen und radiotoxic Jod-Isotopen zu erlauben, weg zu verfallen. In einem Experiment in den USA wurde frischer Brennstoff, dem nicht erlaubt worden war zu verfallen (der Green geführt http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=7296321 http://www10.antenna.nl/wise/index.html?http://www10.antenna.nl/wise/381/3733.html http://archive.tri-cityherald.com/thyroid/history.html) neu bearbeitet, um die Effekten einer großen Jod-Ausgabe von der Wiederaufbereitung des kurzen abgekühlten Brennstoffs zu untersuchen. Es ist in der Wiederaufbereitung von Werken normal, von Benzin vom dissolver zu schrubben, um die Emission des Jods zu verhindern. Zusätzlich zur Emission des Jods werden das edle Benzin und Tritium vom Brennstoff veröffentlicht, wenn es aufgelöst wird. Es ist vorgeschlagen worden, dass durch voloxidation (den Brennstoff in einem Brennofen unter dem Oxidieren von Bedingungen heizend), von der Mehrheit des Tritiums fuel.http://www.ornl.gov/~webworks/cppr/y2001/pres/123514.pdf erholt werden kann

Eine Zeitung wurde über die Radioaktivität in im irischen Meer gefundenen Austern geschrieben. Wie man fand, haben diese durch die Gammaspektroskopie Ce, Ce, Ru, Ru, Cs, Zr und Nb enthalten. Zusätzlich wurde ein Zinkaktivierungsprodukt (Zn) gefunden, der, wie man denkt, wegen der Korrosion der magnox Kraftstoffverkleidung in kühl werdenden Teichen ist. Es ist wahrscheinlich, dass die modernen Ausgaben aller dieser Isotope von Windscale kleiner sind.

Reaktoren auf der Last

Einige Reaktordesigns, wie RBMKs oder CANDU Reaktoren, können getankt werden ohne, geschlossen zu werden. Das wird durch den Gebrauch von vielen kleinen Druck-Tuben erreicht, um den Brennstoff und das Kühlmittel, im Vergleich mit einem großem Druck-Behälter als in Designs des unter Druck gesetzten Wasserreaktors (PWR) oder Reaktors des kochenden Wassers (BWR) zu enthalten. Jede Tube kann individuell isoliert und durch eine Maschinenbediener-kontrollierte Brennstoff liefernde Maschine, normalerweise an einer Rate von bis zu 8 Kanälen pro Tag aus ungefähr 400 in CANDU Reaktoren getankt werden. Das Auftanken auf der Last berücksichtigt, dass der optimale Brennstoff Problem umlädt, unaufhörlich befasst zu werden, zu effizienterem Gebrauch des Brennstoffs führend. Diese Zunahme in der Leistungsfähigkeit wird durch die zusätzliche Kompliziertheit teilweise ausgeglichen, Hunderte von Druck-Tuben und den Brennstoff liefernden Maschinen zu haben, um sie zu bedienen.

Zwischenlagerung

Nach seinem Betriebszyklus wird der Reaktor für das Auftanken geschlossen. Der Brennstoff entladen damals (ausgegebener Brennstoff) wird irgendein an der Reaktorseite (allgemein in einer verausgabten Kraftstofflache) oder potenziell in einer allgemeinen Möglichkeit weg von Reaktorseiten versorgt. Wenn vor Ort ein Kartell bilden, wird Lagerungskapazität überschritten, es kann wünschenswert sein, jetzt abgekühlt im Alter vom Brennstoff in trockenen Modullagerungsmöglichkeiten bekannt als Independent Spent Fuel Storage Installations (ISFSI) an der Reaktorseite oder an einer Möglichkeit weg von der Seite zu versorgen. Die Brennstäbe werden gewöhnlich in Wasser- oder Borsäure versorgt, die das beides Abkühlen zur Verfügung stellt (der verausgabte Brennstoff setzt fort, Zerfall-Hitze infolge des restlichen radioaktiven Zerfalls zu erzeugen), und beschirmend, um die Umwelt von der restlichen ionisierenden Strahlung zu schützen, obwohl nach mindestens einem Jahr des Abkühlens sie bewegt werden können, um Tonne-Lagerung auszutrocknen.

Transport

Wiederaufbereitung

Verausgabter von Reaktoren entladener Brennstoff enthält merkliche Mengen von spaltbaren (U-235 und Pu-239), fruchtbar (U-238), und andere radioaktive Materialien einschließlich Reaktionsgifte, der ist, warum der Brennstoff entfernt werden musste. Diese spaltbaren und fruchtbaren Materialien können chemisch getrennt und der verausgabte Brennstoff erholt werden. Das wieder erlangte Uran und Plutonium, wenn Wirtschafts- und Institutionsbedingungen erlauben, können für den Gebrauch als Kernbrennstoff wiederverwandt werden. Das wird zurzeit für ausgegebenen Kernbrennstoff des Bürgers in den Vereinigten Staaten nicht getan.

Mischoxyd oder MOX Brennstoff, ist eine Mischung von neu bearbeitetem Uran und Plutonium und entleertem Uran, das sich ähnlich benimmt, obwohl nicht identisch, zum bereicherten Uran fressen, für den die meisten Kernreaktoren entworfen wurden. MOX Brennstoff ist eine Alternative zum Brennstoff des niedrig bereicherten Urans (LEU), der in den leichten Wasserreaktoren verwendet ist, die Kernkraft-Generation vorherrschen.

Zurzeit bearbeiten Werke in Europa ausgegebenen Brennstoff von Dienstprogrammen in Europa und Japan neu. Die Wiederaufbereitung von verausgabtem Kommerziell-Reaktorkernbrennstoff wird zurzeit in den Vereinigten Staaten wegen der wahrgenommenen Gefahr der Kernproliferation nicht erlaubt. Jedoch würde die kürzlich bekannt gegebene Globale Kernenergie-Partnerschaft die Vereinigten Staaten sehen eine internationale Partnerschaft bilden, um ausgegebenen Kernbrennstoff zu sehen, der in einem Weg neu bearbeitet ist, der das Plutonium darin verwendbar für Kernbrennstoff, aber nicht für Kernwaffen macht.

Das Verteilen und Umwandlung

Als eine Alternative zur Verfügung des PUREX raffinate im Glas oder Synroc können die meisten radiotoxic Elemente durch die fortgeschrittene Wiederaufbereitung entfernt werden. Nach der Trennung haben der geringe actinides und einige lange gelebt Spaltungsprodukte können zu kurzlebigen Isotopen entweder durch das Neutron- oder durch Foton-Ausstrahlen umgewandelt werden. Das wird Umwandlung genannt.

Müllbeseitigung

Eine aktuelle Sorge im Kernkraft-Feld ist die sichere Verfügung und Isolierung entweder des ausgegebenen Brennstoffs von Reaktoren oder, wenn die Wiederaufbereitungsauswahl, Verschwendung davon verwendet wird, Werke neu zu bearbeiten. Diese Materialien müssen von der Biosphäre isoliert werden, bis die Radioaktivität in ihnen enthalten hat, hat sich zu einem sicheren Niveau vermindert. In den Vereinigten Staaten, auf das Politikgesetz des Radioaktiven Abfalls von 1982, wie amendiert, hat das Energieministerium Verantwortung für die Entwicklung des Müllbeseitigungssystems für verausgabten Kernbrennstoff und radioaktive Verschwendung auf höchster Ebene. Aktuelle Pläne verlangen nach der äußersten Verfügung der Verschwendung in der festen Form in einer lizenzierten tiefen, stabilen geologischen Struktur genannt ein tiefes geologisches Behältnis. Das Energieministerium hat Palmlilie-Berg als die Position für das Behältnis gewählt. Jedoch ist seine Öffnung wiederholt verzögert worden.

Schnell-Neutronreaktoren können Spaltung der ganze actinides, während der Thorium-Kraftstoffzyklus niedrige Stufen von transuranics erzeugt. Verschieden von LWRs im Prinzip konnten diese Kraftstoffzyklen ihr Plutonium und geringen actinides wiederverwenden und nur Spaltungsprodukte und Aktivierungsprodukte als Verschwendung verlassen. Die hoch radioaktiven Medium-gelebten Spaltungsprodukte Cs-137 und Sr-90 vermindern sich durch einen Faktor 10 jedes Jahrhundert; während die langlebigen Spaltungsprodukte relativ niedrige Radioaktivität, häufig verglichen günstig mit diesem des ursprünglichen Uran-Erzes haben.

Kraftstoffzyklen

Einmal durch den Kernbrennstoff-Zyklus

Nicht ein Zyklus per se, Brennstoff wird einmal verwendet und dann an die Lagerung ohne weitere Verarbeitung gesandt sparen das zusätzliche Verpacken, um für bessere Isolierung von der Biosphäre zu sorgen. Diese Methode wird durch sechs Länder bevorzugt: die Vereinigten Staaten, Kanada, Schweden, Finnland, Spanien und Südafrika. Einige Länder, namentlich Schweden und Kanada, haben Behältnisse entworfen, um zu erlauben, dass die zukünftige Wiederherstellung des Materials das Bedürfnis sollte entstehen, während andere für den dauerhaften Ausschluss in einem geologischen Behältnis wie das Palmlilie-Bergbehältnis des radioaktiven Abfalls in den Vereinigten Staaten planen.

Plutonium-Zyklus

Mehrere Länder, einschließlich Japans, der Schweiz, und vorher Spaniens und Deutschlands, verwenden oder haben die Wiederaufbereitungsdienstleistungen verwendet, die durch BNFL und COGEMA angeboten sind. Hier werden die Spaltungsprodukte, geringer actinides, die Aktivierungsprodukte und das neu bearbeitete Uran vom Reaktorrang-Plutonium getrennt, das dann in den MOX Brennstoff fabriziert werden kann. Weil das Verhältnis der nichtspaltbaren Gleich-Massenisotope von Plutonium-Anstiegen mit jedem den Zyklus durchführt, gibt es zurzeit keine Pläne, Plutonium vom verwendeten MOX Brennstoff für einen dritten Pass in einem Thermalreaktor wiederzuverwenden. Jedoch, wenn schnelle Reaktoren verfügbar werden, können sie im Stande sein, diese oder fast irgendwelche anderen actinide Isotope zu verbrennen.

Geringe Actinides-Wiederverwertung

Es ist vorgeschlagen worden, dass zusätzlich zum Gebrauch von Plutonium der geringe actinides in einem kritischen Macht-Reaktor verwendet werden konnte. Tests werden bereits geführt, in dem Americium als ein Brennstoff verwendet wird.

Mehrere Reaktordesigns, wie der Integrierte Schnelle Reaktor, sind für diesen ziemlich verschiedenen Kraftstoffzyklus entworfen worden. Im Prinzip sollte es möglich sein, Energie von der Spaltung jedes actinide Kerns abzuleiten. Mit einem sorgfältigen Reaktordesign kann der ganze actinides im Brennstoff verbraucht werden, nur leichtere Elemente mit kurzen Halbwertzeiten verlassend. Wohingegen das in Prototyp-Werken getan worden ist, ist kein solcher Reaktor jemals auf einem in großem Umfang bedient worden, und, wie man erwartet, sind die ersten Werke mit der vollen actinide Wiederherstellung zur kommerziellen Aufstellung 2015 am frühsten bereit.

Jedoch würden solche Schemas am wahrscheinlichsten fortgeschrittene entfernte Wiederaufbereitungsmethoden wegen der gebildeten Neutronausstrahlen-Zusammensetzungen verlangen. Zum Beispiel, wenn curium mit Neutronen bestrahlt wird, wird er das sehr schwere actinides Kalifornium und Fermium bilden, die spontane Spaltung erleben. Infolgedessen wird die Neutronemission von einem verwendeten Kraftstoffelement, das curium eingeschlossen hatte, viel höher eine Gefahr Arbeitern am Zurückende des Zyklus, potenziell aufstellen, wenn die ganze Wiederaufbereitung entfernt nicht getan wird. Das konnte als ein Nachteil gesehen werden, aber andererseits macht er auch das Kernmaterial schwierig, zu stehlen oder abzulenken, es widerstandsfähiger gegen die Kernproliferation machend

Es geschieht so, dass der Neutronquerschnitt durch viele Actinides-Abnahmen mit der Erhöhung der Neutronenergie, aber das Verhältnis der Spaltung zur einfachen Aktivierung (Neutronfestnahme) Änderungen zu Gunsten von der Spaltung als die Neutronenergie nimmt zu. So mit einer genug hohen Neutronenergie sollte es möglich sein, sogar curium ohne die Generation von transcurium Metallen zu zerstören. Das konnte sehr wünschenswert sein, weil es es bedeutsam leichter machen würde, den actinide Brennstoff neu zu bearbeiten und zu behandeln.

Eine viel versprechende Alternative von dieser Perspektive ist ein Gaspedal gesteuerter unterkritischer Reaktor. Hier wird ein Balken von jedem Protone (europäische und USA-Designs) oder Elektronen (japanisches Design) in ein Ziel geleitet. Im Fall von Protonen werden sehr schnelle Neutronen vom Ziel abblättern, während im Fall von den Elektronen sehr hohe Energiefotonen erzeugt werden. Diese energiereichen Neutronen und Fotonen werden dann im Stande sein, die Spaltung des schweren actinides zu verursachen.

Solche Reaktoren vergleichen sich sehr gut mit anderen Neutronquellen in Bezug auf die Neutronenergie:

• Thermischer 0 bis 100 eV
• Epithermal 100 eV zu 100 KeV
• Schnell (von der Atomspaltung) 100 KeV zu 3 MeV
• DD Fusion 2.5 MeV
• DT Fusion 14 MeV
• Gaspedal gesteuerte 200 KernmeV (Leitung, die durch 1.6 Protone von GeV gesteuert ist)
• Muon-katalysierte Fusion 7 GeV.

Als eine Alternative konnte der curium-244, mit einer Halbwertzeit von 18 Jahren, verlassen werden, in Plutonium 240 zu verfallen, bevor er im Brennstoff in einem schnellen Reaktor verwendet wird.

Brennstoff oder Ziele für diese actinide Umwandlung

Bis heute ist die Natur des Brennstoffs (Ziele) für die actinide Transformation nicht gewählt worden.

Wenn actinides in einem Unterkritischen Reaktor umgewandelt werden, ist es wahrscheinlich, dass der Brennstoff wird im Stande sein müssen, mehr Thermalzyklen zu dulden, als herkömmlicher Brennstoff. Ein Gaspedal gesteuertes U-Boot kritischer Reaktor wird kaum im Stande sein, eine unveränderliche Operationsperiode seit ebenso langen Zeiten als ein kritischer Reaktor, und jedes Mal das Gaspedal aufrechtzuerhalten, hört dann den Brennstoff auf, wird sich beruhigen.

Andererseits, wenn actinides mit einem schnellen Reaktor wie ein Integrierter Schneller Reaktor zerstört werden, dann wird der Brennstoff am wahrscheinlichsten zu noch vielen Thermalzyklen nicht ausgestellt als in einem normalen Kraftwerk.

Abhängig von der Matrix kann der Prozess mehr transuranics von der Matrix erzeugen. Das konnte entweder als gut angesehen werden (erzeugen Sie mehr Brennstoff), oder kann als schlecht (Generation von mehr radiotoxic transuranic Elemente) angesehen werden. Eine Reihe von verschiedenem matrices besteht, der diese Produktion von schwerem actinides kontrollieren kann.

Spaltbare Kerne, wie Uran 235, Plutonium 239 und Uran 233 antworten gut auf verzögerte Neutronen und sind so wichtig, um einen kritischen Reaktorstall zu behalten, und das beschränkt den Betrag von geringem actinides, der in einem kritischen Reaktor zerstört werden kann. Demzufolge ist es wichtig, dass die gewählte Matrix dem Reaktor erlaubt, das Verhältnis von spaltbaren zu nichtspaltbaren Kernen hoch zu behalten, weil das ihm ermöglicht, den langen gelebten actinides sicher zu zerstören. Im Gegensatz wird die Macht-Produktion eines unterkritischen Reaktors durch die Intensität des Fahrpartikel-Gaspedals beschränkt, und so braucht es kein Uran oder Plutonium überhaupt zu enthalten. In solch einem System kann es vorzuziehend sein, eine träge Matrix zu haben, die zusätzliche langlebige Isotope nicht erzeugt.

Actinides in einer trägen Matrix

Der actinides wird mit einem Metall gemischt, das mehr actinides nicht bilden wird, zum Beispiel konnte eine Legierung von actinides in einem Festkörper wie Zirkoniumdioxid verwendet werden.

Actinides in einer Thorium-Matrix

Thorium wird auf Neutronbeschießungsform-Uran 233. U-233 ist spaltbar, und hat eine größere Spaltungskreuz-Abteilung sowohl als U-235 als auch als U-238, und so wird es wahrscheinlich sehr wenig zusätzlichen actinides durch die Neutronfestnahme erzeugen.

Actinides in einer Uran-Matrix

Wenn die actinides in eine mit dem Uran metallene oder mit dem Uranoxydmatrix vereinigt werden, dann wird die Neutronfestnahme von U-238 wahrscheinlich neues Plutonium 239 erzeugen. Ein Vorteil, den actinides mit Uran und Plutonium zu mischen, besteht darin, dass die großen Spaltungskreuz-Abteilungen von U-235 und Pu-239 für die weniger energischen verzögerten Neutronen die Reaktion stabil genug machen konnten, um in einem kritischen schnellen Reaktor ausgeführt zu werden, der wahrscheinlich sowohl preiswerter als auch einfacher sein wird als ein Gaspedal gesteuertes System.

Mischmatrix

Es ist auch möglich, eine von einer Mischung der obengenannten erwähnten Materialien gemachte Matrix zu schaffen. Das wird meistens in schnellen Reaktoren getan, wo man das Fortpflanzungsverhältnis des neuen Brennstoffs hoch genug könnte behalten mögen, um fortzusetzen, den Reaktor anzutreiben, aber noch niedrig genug, dass der erzeugte actinides sicher zerstört werden kann, ohne sie zu einer anderen Seite zu transportieren. Eine Weise zu tun ist das, Brennstoff zu verwenden, wo actinides und Uran mit dem trägen Zirkonium gemischt werden, Kraftstoffelemente mit den gewünschten Eigenschaften erzeugend.

Thorium-Zyklus

Im Thorium-Kraftstoffzyklus-Thorium 232 absorbiert ein Neutron entweder in einem schnellen oder in thermischen Reaktor. Das Thorium 233 Beta-Zerfall zum Protactinium 233 und dann zu Uran 233, der der Reihe nach als Brennstoff verwendet wird. Folglich, wie Uran 238, ist Thorium 232 ein fruchtbares Material.

Nach dem Starten des Reaktors mit vorhandenem U-233 oder einem anderen spaltbaren Material wie U-235 oder Pu-239 kann ein Fortpflanzungszyklus, der dem ähnlich ist, aber effizienter ist als das mit U-238 und Plutonium, geschaffen werden. Der Th-232 absorbiert ein Neutron, um Th-233 zu werden, der schnell zum Protactinium 233 verfällt. Protactinium 233 der Reihe nach Zerfall mit einer Halbwertzeit von 27 Tagen zu U-233. In einigen geschmolzenen Salz-Reaktordesigns wird der Papa 233 herausgezogen und vor Neutronen geschützt (der es in den Papa 234 und dann in U-234 umgestalten konnte), bis es zu U-233 verfallen ist. Das wird getan, um das Fortpflanzungsverhältnis zu verbessern, das im Vergleich zu schnellen Reaktoren niedrig ist.

Thorium ist in der Natur mindestens 4-5mal reichlicher als alle verbundenen Uran-Isotope; Thorium wird um die Erde mit vielen Ländern ziemlich gleichmäßig ausgebreitet

riesigen Bedarf davon habend; die Vorbereitung des Thorium-Brennstoffs verlangt schwierigen nicht

und teure Bereicherungsprozesse; der Thorium-Kraftstoffzyklus schafft hauptsächlich Uran 233 verseuchte mit Uran 232, der es härter macht, in einem normalen zu verwenden, hat Kernwaffe vorgesammelt, die im Laufe langer Zeiträume der Zeit stabil ist (leider, sind Nachteile für unmittelbare Gebrauch-Waffen viel niedriger, oder wo Endzusammenbau gerade vor der Gebrauch-Zeit vorkommt); die Beseitigung mindestens des transuranic Teils des Problems des radioaktiven Abfalls ist in MSR und anderen Züchter-Reaktordesigns möglich.

Eine der frühsten Anstrengungen, einen Thorium-Kraftstoffzyklus zu verwenden, hat am Eiche-Kamm Nationales Laboratorium in den 1960er Jahren stattgefunden. Ein experimenteller Reaktor wurde gestützt auf der geschmolzenen Salz-Reaktortechnologie gebaut, um die Durchführbarkeit solch einer Annäherung zu studieren, das Verwenden von Thorium-Fluorid-Salz hat heiß genug gehalten, um Flüssigkeit zu sein, so das Bedürfnis danach beseitigend, Kraftstoffelemente zu fabrizieren. Diese Anstrengung hat im Reaktorexperiment des Geschmolzenen Salzes kulminiert, das Th als das fruchtbare Material und U als der spaltbare Brennstoff verwendet hat. Wegen eines Mangels an der Finanzierung wurde das MSR Programm 1976 unterbrochen.

Aktuelle Industrietätigkeit

Zurzeit sind die einzigen als Kernbrennstoff verwendeten Isotope Uran 235 (U-235), Uran 238 (U-238) und Plutonium 239, obwohl der vorgeschlagene Thorium-Kraftstoffzyklus im Vorteil ist. Einige moderne Reaktoren, mit geringen Modifizierungen, können Thorium verwenden. Thorium ist in der Kruste der Erde etwa dreimal reichlicher als Uran (und 550mal reichlicher als Uran 235). Jedoch hat es wenig Erforschung für Thorium-Mittel gegeben, und so ist die bewiesene Quelle klein. Thorium ist reichlicher als Uran in einigen Ländern, namentlich Indien.

Schwere Wasserreaktoren und Grafit-gemäßigte Reaktoren können natürliches Uran verwenden, aber die große Mehrheit der Reaktoren in der Welt verlangt bereichertes Uran, in dem das Verhältnis von U-235 zu U-238 vergrößert wird. In Zivilreaktoren wird die Bereicherung zu nicht weniger als 5-%-U-235 und 95-%-U-238 vergrößert, aber in Marinereaktoren gibt es nicht weniger als 93-%-U-235.

Der Begriff Kernbrennstoff wird hinsichtlich der Fusionsmacht nicht normalerweise gebraucht, die Isotope von Wasserstoff in Helium verschmilzt, um Energie zu veröffentlichen.