Pemrosesan ulang nuklir

Sellafield nuclear reprocessing site, UK
Pemrosesan ulang nuklir atau Nuclear reprocessing adalah pemisahan kimia produk fisi dan uranium yang tidak terpakai dari bahan bakar nuklir bekas. Awalnya, pemrosesan ulang hanya digunakan untuk mengekstrak plutonium untuk memproduksi senjata nuklir. Dengan komersialisasi tenaga nuklir, plutonium yang diproses ulang didaur ulang kembali menjadi bahan bakar nuklir MOX untuk reaktor termal. Reprocessed uranium, juga dikenal sebagai bahan bakar bekas, bisa pada prinsipnya juga akan digunakan kembali sebagai bahan bakar, tapi itu hanya ekonomis bila volume pasokan uranium rendah dan harga tinggi. Sebuah reaktor breeder tidak diijinkan pada penggunaan plutonium dan uranium bekas daur ulang. Ia dapat menggunakan semua aktinida, menutup siklus bahan bakar nuklir dan berpotensi melipatgandakan energi yang diekstraksi dari uranium alam sekitar 60 kali.
Pemrosesan ulang harus sangat dikontrol dan dilakukan dengan hati-hati di fasilitas canggih oleh personel yang sangat terspesialisasi. Bundel bahan bakar yang tiba di lokasi dari pembangkit listrik tenaga nuklir (setelah didinginkan selama beberapa tahun) benar-benar larut dalam rendaman kimia, yang dapat menimbulkan risiko kontaminasi jika tidak dikelola dengan benar. Dengan demikian, pabrik pemrosesan ulang harus dianggap sebagai situs kimia tingkat lanjut, bukan pabrik nuklir.
Biaya yang relatif tinggi terkait dengan pemrosesan ulang bahan bakar bekas dibandingkan dengan siklus bahan bakar sekali pakai, tetapi penggunaan bahan bakar dapat ditingkatkan dan volume limbah berkurang. Pemrosesan ulang bahan bakar nuklir dilakukan secara rutin di Eropa, Rusia dan Jepang. Di Amerika Serikat, pemerintahan Obama mundur dari rencana Presiden Bush untuk pemrosesan ulang skala komersial dan kembali ke program yang berfokus pada penelitian ilmiah terkait pemrosesan ulang.
Komponen yang berpotensi berguna yang dibahas dalam pemrosesan ulang nuklir terdiri dari aktinida spesifik (plutonium, uranium, dan beberapa aktinida minor). Komponen elemen ringan meliputi produk fisi, produk aktivasi, dan cladding.
| material | disposition |
| --- | --- |
plutonium, minor actinides, reprocessed uranium: fission in fast, fusion, or subcritical reactor
reprocessed uranium, cladding, filters: less stringent storage as intermediate-level waste
long-lived fission and activation products: nuclear transmutation or geological repository
medium-lived fission products 137Cs and 90Sr: medium-term storage as high-level waste
useful radionuclides, rare earths (lanthanides), and noble metals: industrial and medical uses
Uranium yang diproses ulang atau Reprocessed uranium (RepU) adalah uranium yang diperoleh dari pemrosesan ulang nuklir, seperti yang dilakukan secara komersial di Prancis, Inggris dan Jepang dan oleh program produksi plutonium militer negara - negara senjata nuklir. Uranium ini sebenarnya merupakan bagian terbesar dari material yang dipisahkan selama pemrosesan ulang. Bahan bakar nuklir bekas LWR komersial mengandung rata-rata (tidak termasuk kelongsong) hanya empat persen plutonium, aktinida minor dan produk fisi menurut beratnya. Penggunaan kembali uranium yang diproses ulang belum umum karena harga rendah di pasar uranium selama dekade terakhir, dan karena mengandung isotop uranium yang tidak diinginkan .
| Isotope | Proportion | Characteristics |
| --- | --- | --- |
| uranium-238 | 98.5% | Fertile material |
| uranium-237 | 0% | Around 0.001% at discharge, but half-life only 1 week. Produces soluble, long-lived neptunium-237 which is hard to contain in a geological repository. |
| uranium-236 | 0.4%-0.6% | Neither fissile nor fertile. Affects reactivity. |
| uranium-235 | 0.5%-1.0% | Fissile material |
| uranium-234 | >0.02% | Fertile material but can affect reactivity differently |
| uranium-233 | trace | Fissile material |
| uranium-232 | trace | Fertile material, decay product thallium-208 emits strong gamma radiation making handling difficult |
Mengingat harga uranium yang cukup tinggi, uranium yang telah diproses ulang dapat diperkaya kembali dan digunakan kembali. Tingkat pengayaan yang lebih tinggi diperlukan untuk mengkompensasi 236 U yang lebih ringan dari 238 U dan oleh karena itu terkonsentrasi dalam produk yang diperkaya.Juga, jika reaktor pemulia cepat digunakan secara komersial, uranium yang diproses ulang, seperti uranium bekas, akan dapat digunakan dalam selimut pemuliaan.
Ada beberapa penelitian yang melibatkan penggunaan uranium yang diproses ulang dalam reaktor CANDU. CANDU dirancang untuk menggunakan uranium alam sebagai bahan bakar; 235 U konten yang tersisa di menghabiskan bahan bakar PWR / BWR biasanya lebih besar daripada yang ditemukan dalam uranium alam, yaitu sekitar 0,72% 235 U, yang memungkinkan langkah re-pengayaan akan dilewati. Uji siklus bahan bakar juga telah menyertakan siklus bahan bakar DUPIC (Penggunaan Langsung bahan bakar PWR bekas Dalam CANDU), di mana bahan bakar bekas dari Reaktor Air Bertekanan (PWR) dikemas ke dalam bundel bahan bakar CANDU hanya dengan pemrosesan ulang fisik (dipotong-potong) tetapi tidak pemrosesan ulang kimia.
Penggunaan langsung uranium yang dipulihkan untuk bahan bakar reaktor CANDU pertama kali ditunjukkan di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Qinshan di Cina. Penggunaan pertama uranium yang diperkaya ulang dalam LWR komersial adalah pada tahun 1994 di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Cruas di Prancis.