كيف يتم التخلص من القضبان المستنفدة للوقود النووي؟

الوقود النووي المستخدم في مفاعل الماء الخفيف هو اليورانيوم المخصب وهو يشكل على شكل وحدات قفصية الشكل تُسمى وحدات الوقود. وتتكون وحدة الوقود من عدد من قضبان الوقود محفوظة في أنابيب من سبيكة الزركونيوم بأعداد 17 في 17 من قضبان الوقود في هيئة قفص يبلغ مقطعه 45 سم في 45 سم وطوله نحو 4 متر.

كيف يتم التخلص من القضبان المستنفدة للوقود النووي؟

يستخدم اليورانيوم المخصب في صورة أكسيد اليورانيوم ويكون في شكل أسطوانة بارتفاع 2.5 سم وقطر نحو 0.9 سم وتعبأ في الأنابيب من سبيكة الزركونيوم (تتحمل الحرارة العالية وقليلة امتصاصها للنيوترونات)، طول الأنبوب 4 متر وتغلق من طرفيها محكمان بحيث لا تخرج منها شوائب مشعة أثناء عمل المفاعل. يحتوي أكسيد اليورانيوم المخصب في العادة على نسبة من النظير الانشطاري اليورانيوم-235 تصل إلى 6و3 % ، ونسبة 3و96% يورانيوم-238. ونظرا لأن خام اليورانيوم الطبيعي يحتوي على 0.7% من اليورانيوم-235 الانشطاري فقط والباقي يورانيوم-238 لا ينشطر، فلا بد من استخدام اليورانيوم المخصب بنسبة بين 5و2 % و 0و4 % باليورانيوم-235 في المفاعلات التي تعمل بالماء العادي . ينقل الماء الحرارة العالية الصادرة من وحدات الوقود أثناء التشغيل ، وترتفع درجة حرارته إلى نحو 500 درجة مئوية ؛ وحدات الوقود والماء موجودان في خزان المفاعل من الفولاذ سميك ، ويرتفع الضغط أيضا تحت تلك درجة الحرارة العالية ويتحول جزء من الماء إلى بخار يقوم بتشغيل مولد كهربائي لإنتاج الكهرباء. يعمل الماء في نفس الوقت كمهديء لسرعة النيوترونات المتولدة من التفاعل الانشطاري لليورانيوم-235 ، حيث أن تهدئة سرعة النيوترونات لازمة لكي تنشطر أنوية اليورانيوم-235 . نسبة اليورانيوم-235 المقدرة ب 6و3 % في وحدات الوقود النووي تنتج نيوترونات خلال التفاعل النووي وتعمل على استمرارية التفاعل التسلسلي.