Energie & Umwelt

Wie werden Atommüll verschifft?

Wie werden Atommüll verschifft?


Radioaktives Material

Radioaktive Materialien gehören zu den flüchtigsten Verbindungen auf dem Planeten. Mit der richtigen Technologie kann jedoch selbst ein Zug nicht in die beeindruckenden Schilde eindringen, die sie vor Gefahren auf Straße, Gleis oder See schützen. Durch jahrzehntelange raffinierte Technik entwickelten sich Wissenschaftler mechanisch robust nukleare Transportflaschen. Diese Flaschen sind in der Lage, den größten und verheerendsten Gefahren zu widerstehen, die beim Transport auf der ganzen Welt entstehen. Obwohl viele Menschen die Sicherheitssysteme und -maßnahmen in Frage stellen, die zum Schutz des Atommülls vor der Umwelt und allem anderen vor den möglichen Gefahren der Strahlung eingeführt wurden.

Es ist keine leichte Aufgabe, eine Flasche für das gefährlichste Material der Welt zu bauen. Der Kolben muss schwer genug sein, um eine ausreichende Abschirmung zu gewährleisten, damit keine Strahlung * in die Wände des Behälters eindringt. Der Behälter muss jedoch robust genug sein, um den schwersten Unfällen standzuhalten. Allerdings emittieren nicht alle Arten radioaktiver Stoffe die gleichen Strahlungsformen. Ingenieure müssen verschiedene radioaktive Transportkolben aufnehmen und herstellen, um verschiedene Arten von radioaktivem Material zu enthalten. Radioaktives Material reicht weit über abgebrannte Brennelemente hinaus. Es kommt in vielen Zuständen von Gasen bis zu Flüssigkeiten und Feststoffen.

Atommüll

Atommüll ist typischerweise das Material, das übrig bleibt, nachdem der Kernbrennstoff aufgebraucht ist. Obwohl Kernbrennstoff so energiereich ist, produziert er nicht viel Atommüll. Wenn zum Beispiel die gesamte US-Bevölkerung ausschließlich auf Atomkraft angewiesen wäre, würde jede Person erzeugen 39,5 Gramm von Atommüll. Wenn die Energie durch Verbrennen von Holz gewonnen würde, würde jeder Einzelne am Ende mit 10.000 kg.

Unterschiedliche Strahlungsformen erfordern unterschiedliche Schutzarten

Radioaktive Materialien werden anhand des Elements klassifiziert, das für die Emission der Strahlung verantwortlich ist. Im Allgemeinen ist die radioaktive Energie umso höher, je schwerer das Element ist. Es gibt auch zwei Arten von Strahlung: ionisierend, und nicht ionisierend. Nichtionisierende Strahlung gibt dem Atom mehr Energie, bewirkt jedoch keine physikalische Veränderung. Die häufigsten Formen nichtionisierender Strahlung sind sichtbares Licht, Infrarot, Mikrowellen usw. Obwohl sie radioaktiv sind, stellen sie normalerweise keine große Gefahr dar. Ionisierende Strahlung hingegen verursacht physikalische Veränderungen in Molekülen und zwingt sie, Elektronen zu verlieren oder vollständig auseinanderzubrechen. Das Zerlegen eines Atoms führt dazu, dass eine absurde Menge an Strahlung freigesetzt wird. Während die Strahlung kontrolliert und für großartige Dinge verwendet werden kann, muss sie in der Welt enthalten sein am stärksten Behälter.

Um eine Flasche zu schaffen, die es wert ist, Nuklearangestellte, die breite Öffentlichkeit und die Umwelt vor jahrzehntelanger Kontamination zu schützen, muss sie mit höchster Präzision und strenger Qualität hergestellt werden, um eine Katastrophe zu verhindern.

* Strahlung ist Energie, die aus einem Atom ausgestoßen wird. Es bewegt sich wie eine elektromagnetische Welle (genau wie ein Sonnenstrahl) oder als subatomares Teilchen, das sich unglaublich schnell bewegt. Wenn Strahlung auf ein anderes Atom trifft, gibt es seine gesamte Energie an das Atom ab und kann dazu führen, dass es sich erwärmt. Es ist das, was uns sehen und warm halten lässt und manchmal die gesamte Elektronik mit Strom versorgt.

Arten von Flaschen

Nicht alle radioaktiven Substanzen strahlen die gleiche Strahlung aus und erfordern daher unterschiedliche Schutzgrade aus unterschiedlichen Materialien. Die Kolben variieren für Zwecke wie die kleinen undichten Behälter, die für den Transport radioaktiver Gase und medizinischer Isotope ausgelegt sind. Der Versand abgebrannter Brennelemente erfordert den größten Schutz. Nukleare Transportflaschen können mehr als vorbei sein50 Tonnen!

Atommüllcontainer [Bildquelle:Wikimedia Commons]

Das Schutzniveau hängt von zwei Hauptvariablen ab: wie viel Material transportiert wird und welche Art von Strahlung emittiert wird.

Kleine radioaktive Partikel emittieren Strahlung mit niedrigerer Energie, im Allgemeinen von Beta-Partikelemittern. Beta-Partikelemitter sind bei minimaler Strahlenabschirmung leicht einzudämmen. Da die Partikel so klein sind, ergibt sich das größte Problem aus dem Potenzial eines Bruchs oder einer Unvollkommenheit. Ein Bruch könnte dazu führen, dass die kleinen Partikel aus dem Behälter in die Welt gelangen. Die Behälter müssen jedoch nicht so zäh sein wie andere Formen ionisierender Strahlung.

Schwerere Atome emittieren wie höhere EnergieGammastrahlung.Gammastrahlen erfordern eine wesentlich stärkere Abschirmung, da sie die Strahlen mit der höchsten Energie aller Strahlung sind. Große Atome wie Uran erzeugen die meiste Gammastrahlung. Im Zentrum des Atoms befinden sich die Protonen und Neutronen. Neutronen sind ausgezeichnete Absorber für Gammastrahlung, was sie zu großartigen Schutzschildern gegen Gammastrahlen macht. Je mehr Neutronen vorhanden sind, desto besser ist der Behälter, weshalb extrem schwere Elemente zur Aufnahme der energiereichen Strahlung verwendet werden. Stahl, Blei, Beton und manchmal sogar abgereichertes Uran werden zur Herstellung der Behälter verwendet, von denen die größten Trockengewichte ab haben 50 Tonnen.

Bau eines undurchdringlichen Schildes

Die Wände des Behälters können über sein 35 Zentimeter dick um sicherzustellen, dass keine Gammastrahlung entweicht. Ein nahtloser Kolben wird gebildet, um Gammastrahlung aufzunehmen, indem der Körper aus einer festen Einheit aus Stahl geschmiedet wird. Ironischerweise wird Gammastrahlung verwendet, um jeden Zentimeter des Kolbens zu inspizieren, bevor er in Betrieb genommen wird. Regierungspersonal verfügt über extrem hohe Sicherheitscodes und -praktiken, die strikt eingehalten werden.

Einige radioaktive Materialien müssen von einer dicken Bleischicht umgeben sein. Blei ist eines der weichsten Metalle, obwohl es eines der besten ist, um Strahlung zu absorbieren. Bleischilde verhindern, dass Strahlung mit dem Außenkolben in Kontakt kommt. Gammastrahlung ist zwar leicht einzudämmen, kann jedoch andere Partikel ionisieren und sie dazu zwingen, gefährlichere Strahlungsformen freizusetzen. Um sicherzustellen, dass die Flaschen angemessen sind, halten die Regierungsmitarbeiter die strengsten Sicherheitsverfahren ein, um einen Unfall zu verhindern.

Wie radioaktive Materialien vorbereitet und transportiert werden

Das bloße Gewicht der Atomkolben verhindert, dass die meisten Atommülls auf dem Luftweg verschifft werden. Die meisten radioaktiven Stoffe verwenden dieselben Transportwege, die von der Öffentlichkeit, insbesondere mit dem Zug, befahren werden.

Sobald Kernbrennstoff verbraucht ist, enthält er noch 96% Uran, 1% Plutonium und 3% Spaltprodukte (aus der Kernreaktion) sowie einige Transurane (was nach dem Zerfall des Urans übrig bleibt). Während des Betriebs arbeitet ein Kernreaktor bei etwa300 Grad. Innerhalb des Reaktorkerns können die Temperaturen jedoch überschritten werden1000 Grad. Einmal verbraucht, ist der Kraftstoff immer noch extrem heiß. Es muss in a gekühlt werden Lagerplatz für abgebrannte Brennelemente für Monate, bevor es sicher in einem Transportkolben versendet werden kann. Die abgebrannten Brennelemente sind typischerweise massive Kühlbecken, in denen das radioaktive Material untergebracht ist, bis es ein nachhaltiges Niveau erreicht.

Nach dem Abkühlen wird der Kraftstoff in ein geeignetes Fass gegeben. Einige Fässer können abgebrannte Brennelemente bis zu bis zu 15% aufnehmen120 Jahre! Gelegentlich muss der Kraftstoff jedoch über große Entfernungen transportiert werden. Obwohl es Monate gedauert hat, bis es abgekühlt ist, ist der Kraftstoff immer noch immens heiß.

Die meisten Versandflaschen sind mit Wasser gefüllt, um einen Teil der Wärmeenergie aufzunehmen. Obwohl in der begrenzten Region Wasser allein oft nicht ausreicht. Kühlrippen sind normalerweise an der Außenseite des Versandbehälters integriert, um Wärme in die Atmosphäre abzuleiten. Der Kolben bewegt sich kontinuierlich, sobald er an einem Fahrzeug angebracht ist, um einen kontinuierlichen Luftstrom bereitzustellen. Kontinuierlicher Transport begrenzt auch die Zeit, die der Kolben in einem anfälligeren Behälter ausgesetzt ist, obwohl die Kolben praktisch undurchdringlich sind.

Wie gefährlich ist der Versand?

Der Versand von radioaktiven Stoffen ist ein präziser und einwandfrei sicherer Vorgang, der täglich ohne Zwischenfälle weltweit durchgeführt wird. Nach Angaben der World Nuclear Association werden jährlich weltweit rund 20 Millionen Sendungen aller Größen mit radioaktivem Material routinemäßig auf öffentlichen Straßen, Eisenbahnen und Schiffen transportiert. Im Laufe der Jahre wurde radioaktives Material verschifft Millionen von Kilometern weltweit. Obwohl es im Laufe der Jahrzehnte kleinere Unfälle gegeben hat, ist noch nie ein Behälter mit hochradioaktiven Geräten in die Umwelt gelangt.

Gewährleistung der Sicherheit durch strenge Tests

Während Nukleartechniker in ihrer Arbeit kompetent sind, ist nichts dem Zufall überlassen. Internationale Nuklearprotokolle verlangen von allen Agenturen, dass sie umfangreiche Tests an jedem Schiffscontainer durchführen, bevor dieser in die reale Welt implementiert wird.

Ein solcher Test, der 1984 von British Nuclear Fuels durchgeführt wurde, untersuchte die Stärke ihrer Nuklearcontainer in "Operation Smash Hit". Die unwahrscheinlichsten Ereignisse wurden unter den schlechtesten Bedingungen auf extremste Weise getestet, um festzustellen, wie gut die Kolben funktionieren und Atommüll enthalten können.

Der Kolben, der den meisten Tests unterzogen wurde, versagte bei einem der 8-Meter-Falltests. Eine kleine Menge Wasser wurde freigesetzt, als der Behälter mit unglaublicher Kraft in den Boden schlug. Während das Spray fast keine Strahlung enthält und keine Gefahr für die Umwelt darstellt, hat Sellafield Ltd (früher bekannt als British Nuclear Fuels) den Kolben so überarbeitet, dass er der Kraft vollständig standhält, bevor er mit echten abgebrannten Brennelementen verwendet werden soll. Die folgenden Experimente haben die Kompetenz des Containers erfolgreich unter Beweis gestellt, da er von den extremsten Situationen getroffen wurde.

Beim Umgang mit radioaktivem Material besteht immer ein inhärentes Risiko. Die strengen Richtlinien für alle Aspekte des Umgangs mit radioaktivem Material sowie die genauen technischen Verfahren verringern jedoch die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls erheblich. Die Nuklearpolitik wird ständig überarbeitet und reformiert, um die Sicherheit der Öffentlichkeit zu gewährleisten.

Geschrieben von Maverick Baker


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