使用済み燃料プール

使用済み燃料プール（SFP）は、原子炉からの使用済み燃料の貯蔵プールです。それらは通常、深さ40フィート（12 m）以上で、底部14フィート（4.3 m）には、原子炉から取り外した燃料集合体を保持するように設計された保管ラックが装備されています。原子炉のプールは、燃料が使用され、原子炉サイトに配置されている原子炉用に特別に設計されています。 Morris Operationにあるような、原子炉から離れた独立使用済燃料貯蔵施設（ISFSI）も時々使用されます。多くの国では、燃料集合体は原子炉内で3〜6年間使用された後、再処理またはドライキャスクの保管に送られる前に10〜20年間水中で保管されます。水は燃料を冷却し、放射線からの遮蔽を提供します。

放射レベルを許容レベル以下に保つために必要なのは約20フィート（約6 m）の水だけですが、余分な深さは安全マージンを提供し、オペレーターを保護する特別なシールドなしで燃料集合体を操作できます。

操作

原子炉の総燃料負荷の約4分の1から3分の1が12から24か月ごとに炉心から取り除かれ、新しい燃料に置き換えられます。使用済みの燃料棒は、閉じ込めなければならない強烈な熱と危険な放射を生成します。燃料は原子炉から移動され、一般的に自動処理システムによってプール内で操作されますが、一部の手動システムはまだ使用されています。炉心からの新鮮な燃料バンドルは、通常、初期冷却のために数ヶ月間分離された後、最終処分を待つためにプールの他の部分に分類されます。金属製のラックは、物理的な保護のために燃料を制御された位置に保ち、追跡と再配置を容易にします。高密度ラックには、多くの場合炭化ホウ素（Metamic、Boraflex、Boral、TetraborおよびCarborundum）またはその他の中性子吸収材料として、未臨界性を確保するためにホウ素10も組み込まれています。水質は厳しく管理され、燃料またはその被覆が劣化するのを防ぎます。米国の現在の規制では、使用済みロッドの再配置が許可されているため、保管の効率を最大限に高めることができます。

労働者は、ソスノヴィボルのレニングラード原子力発電所で使用済み燃料棒を保管するための池を調べます。

使用済み燃料バンドルの最高温度は、2〜4年で大幅に低下し、4〜6年では低下します。燃料プールの水は継続的に冷却され、使用済み燃料集合体によって生成される熱を除去します。ポンプは、使用済み燃料プールから熱交換器に水を循環させ、使用済み燃料プールに戻します。通常の動作条件では、水温は50°C（120°F）未満に保たれます。放射線が分子の解離である放射線分解は、水が残留放射線によって分割され、水素ガスが増加して蓄積する可能性があるため、湿気貯蔵において特に懸念されます爆発のリスク。このため、水だけでなく、プールの部屋の空気も継続的に監視および処理する必要があります。

その他の可能な構成

中国は、プールの在庫を管理して継続的な核分裂活動の可能性を最小限に抑えるのではなく、200 MWtの原子炉を建設して、原子力発電所からの使用済み燃料で稼働し、地域の暖房と淡水化のためのプロセス熱を生成しています。本質的に、ディーププールタイプのリアクターとして動作するSFP。大気圧で動作するため、安全のためのエンジニアリング要件が軽減されます。

他の研究では、使用済み燃料を使用する同様の低出力原子炉が想定されており、放射線分解による水素の生成を制限する代わりに、冷却水に触媒とイオンスカベンジャーを追加することにより促進されます。その後、この水素は燃料として使用するために除去されます。

リスク

使用済み燃料プール内の中性子吸収材料は、時間の経過とともに著しく劣化することが観察されており、未臨界状態を維持する安全マージンが減少しています。さらに、これらの中性子吸収体の評価に使用されるその場測定技術（ラック評価用のボロン面積密度ゲージ、またはBADGER）の不確実性の程度は不明であることが示されています。

緊急事態により冷却が長時間中断されると、使用済み燃料プールの水が蒸発し、放射性元素が大気中に放出される可能性があります。

2011年3月に福島原子力発電所を襲ったマグニチュード9の地震では、使用済み燃料プールのうち3つが屋根を失い、水蒸気を放出している建物にありました。米国NRCは、原子炉4のプールが乾燥して沸騰したと誤って述べた。これは当時日本人によって否定され、その後の検査およびデータ検査で誤りであることが判明した。

原子力発電所の安全性の専門家によると、使用済み燃料プールの臨界の可能性は非常に低く、通常、燃料集合体の分散、貯蔵ラックへの中性子吸収材の使用、および使用済み燃料があまりにも多いという事実によって回避されます核分裂反応を自立させるための濃縮レベルが低い。彼らはまた、使用済み燃料を覆っている水が蒸発した場合、中性子を緩和することにより連鎖反応を可能にする要素はないと述べている。

原子力放射線研究委員会のケビン・クロウリー博士によると、「使用済み燃料プールへのテロ攻撃は成功しますが、困難ですが、攻撃がジルコニウム被覆火災の伝播につながる場合、大量の放出につながる可能性があります。放射性物質。」 2001年9月11日の攻撃の後、原子力規制委員会は、特定の数の攻撃者の能力を含む特定の脅威から「高い保証で保護する」ためにアメリカの原子力発電所を要求しました。プラントは、「セキュリティ担当者の数を増やす」こと、および「施設へのアクセス制御」を改善することも要求されました。