Den behandling af brugt kernebrændsel (tidligere oparbejdning af brugt brændsel ) samler adskillige mekaniske og kemiske processer til behandling af kernebrændsel efter brug i en reaktor, der tager sigte på at adskille potentielt genanvendelige elementer såsom uran og plutonium , men også " actinider ". Minearbejdere ” , fissionsprodukter indeholdt i brugt nukleart brændsel . Behandlingen af brugt brændsel er en af faserne i atombrændselscyklussen .
Historisk set blev de første behandlingsteknikker udviklet til at opnå det nødvendige plutonium til fremstilling af atomvåben . Siden slutningen af det XX th århundrede, er behandlingen af brugt brændsel, der anvendes af den nukleare industri kalender af nogle lande til at reducere affald ved at genbruge en del af det brugte brændsel ved at adskille den oparbejdet uran (URT), som kan være re-beriget for at fremstille nyt brændstof og plutonium, som kan genbruges i en blanding af uran og plutoniumoxid, MOX anvendelig som brændstof i visse effektreaktorer.
Øjeblikket, under behandlingen af brugt brændsel, de brændselselementer klippes og stykkerne opnåede opløst i salpetersyre . De metalliske bestanddele (kapper, strukturer osv.) Er konditioneret som langtidsholdbart mellemniveau radioaktivt affald (LLAM-affald), mens fissionsprodukterne og visse aktinider behandles og konditioneres til at blive højt niveau, langtidsaffald. (HAVL spild). I Frankrig er ifølge HCTISN mængderne af genanvendt plutonium mindre end 1% af affaldet fra atomkraftværker, hvilket sparer omkring 10% af uran.
På længere sigt kan genanvendelse være mere komplet takket være udviklingen af en sektor for hurtige neutronreaktorer . Forskningsprogrammer og eksperimentel bestråling udføres også for at udvikle behandlingen af mindre aktinider.
Formålet med behandling af brugt nukleart brændsel er at genbruge dets hovedkomponenter for at fuldføre nukleart brændselscyklus . Denne behandling gør det muligt at begrænse affald ved at genbruge 96% af det brugte brændsel: uran og plutonium.
Uran ekstraheret fra brugt brændsel kan genberiges. Plutonium genanvendes i form af MOX-brændstof . Dette brændstof bruges i en tredjedel af reaktorerne i den franske atomflåde og producerer omkring 10% af landets elektricitet. I nuværende reaktorer kan brændstof kun genbruges effektivt en gang. Efter dette andet liv opbevares det i en swimmingpool i afventning af yderligere genanvendelse, som kan udføres i en ny generation af reaktorer: hurtige neutronreaktorer , kendt som " 4. generation ".
Den nuværende kemiske proces PUREX (Plutonium and Uranium Refining by EXtraction) gør det muligt at adskille plutonium og uran uafhængigt af hinanden fra mindre actinider og fissionsprodukter ved hjælp af en væske-væske-ekstraktionsmetode .
Andre processer er i øjeblikket under udvikling: vandige processer (UREX, TRUEX, DIAMEX, SANEX, UNEX, THOREX, GANEX) samt pyrometallurgiske processer.
Global forarbejdningskapacitet for brugt brændsel i 2017:
I 2007 var der planlagt et russisk militært plutoniumforarbejdningsanlæg i USA. Den Brasilien og Argentina også annonceret i 2008 et forslag til uran oparbejdning, under gensidig aftale. I 2011 sluttede Fukushima-katastrofen disse projekter.
Orano loggede på 9. januar 2018, under Emmanuel Macrons officielle besøg i Kina, et kommercielt aftalememorandum med CNNC om opførelse af et oparbejdningsanlæg til nukleart affald i landet. Anlægget, som ikke vil være i drift inden 2030, skal kunne genoparbejde 800 ton brændstof om året. De to parter planlægger at underskrive den endelige kontrakt inden udgangen af 2018. Ijuni 2018, Orano har underskrevet en aftale med CNNC om at udføre forberedende arbejde for det anvendte brændselsbehandlings- og genbrugsanlæg.
MOX-brændstof (“Blanding af oxider”) er en blanding af uranoxid (ca. 93%) og plutoniumoxid (ca. 7%) som følge af genbearbejdning; en reaktor, der fungerer med 30% MOX-brændstof, forbruger så meget plutonium, som det producerer det bidrager således til stabiliseringen af lagrene af nukleare materialer og muliggør besparelser i berigelsen. MOX-brændstof har været brugt i over 40 år i letvandsreaktorer: siden 1972 i Tyskland, 1984 i Schweiz, 1987 i Frankrig, 1995 i Belgien og 2009 i Japan. I 2017 fungerede omkring tredive europæiske reaktorer delvist med MOX-brændstof og var kendt som “MOX”. I Frankrig anvendte EDF MOX-brændstof i 2013 i 22 reaktorer, der var teknisk tilpasset til at modtage denne type brændstof på de 58 reaktorer i den franske atomflåde, og 2 yderligere reaktorer modtog i 2014 tilladelse til at bruge MOX. I Japan begyndte brugen af MOX-brændstof i 2009, hvor det var planlagt at fylde 16 til 18 reaktorer med denne type brændstof; ijuli 2017, 3 af de 5 japanske reaktorer, der er taget i brug igen efter Fukushima Daiichi-ulykken, er MOXed.
Behandlingen af brugt nukleart brændstof fører til isolering af plutonium (og uran) fra andre actinider . De Forenede Stater mener, at denne proces - kaldet PUREX-adskillelse - medfører en risiko for nuklear spredning .
Ud over risikoen for tyveri eller handel med fissilt materiale eller ulykker under transporten af det affald, der skal oparbejdes, indebærer selve behandlingen de risici, der er forbundet med håndtering af radioaktive og giftige materialer. Ulykker er mulige.
Det 19. april 2005, 83.000 liter radioaktivt materiale blev opdaget i en armeret beton kabinet på den Thorp rensningsanlægget i Sellafield (Det Forenede Kongerige), der fulgte en rørbrud, der ikke var blevet opdaget i flere måneder. 200 kg plutonium i opløsning i salpetersyre var strømmet langs en tank og akkumuleret i en drypbakke med risiko for kritisk ulykke . Undersøgelsen konkluderede, at uran og plutonium således var forløbet ca. 9 måneder på jorden og derefter i sumpen. En rapport på 28 sider blev offentliggjort og sat online og afsluttede den undersøgelse, som den britiske sikkerhedsmyndighed anmodede om (HSE / ND, som siden er blevet Office for Nuclear Regulation - ONR). Virksomheden, der blev retsforfulgt for manglende overholdelse af tre tilladelser vedrørende henholdsvis " sikkerhed , mekanismer, apparater og kredsløb", "driftsvejledning" og "lækager og tab af radioaktivt materiale eller radioaktivt affald" måtte betale 500.000 £ i bøder plus ca. £ 68.000 i juridiske omkostninger. Omkring 19 tons af uran og 160 kg af plutonium (ud af 200 kg ifølge IRSN) opløst i salpetersyre blev udvundet ved at pumpe i sumpen af reservoiret uden den nu lukkede Thorp plante. Ifølge IRSN er det et "overskydende tillid til anlæggets design" og "en utilstrækkelig sikkerhedskultur", der er baggrunden for disse fejl. Ulykken blev klassificeret som ” niveau 3 ” på INES-skalaen. Den søster fabrikken i La Hague (Frankrig) har ændret sine procedurer for at undgå denne type ulykker.
I USA blev West Valley Reprocessing Plant lukket ned i 1980, fordi de ændringer, der blev indført med de gældende standarder, derefter blev anset for at være økonomisk uøkonomiske.
Ifølge udgangen fra atomnettet genererer behandlingen af brugt nukleart brændsel yderligere nukleart affaldstransport, som frigiver radioaktivitet og varme, hvilket vil medføre risiko for nukleare ulykker og radioaktiv forurening .
Derudover genanvendes de radioaktive materialer, der hidrører fra genoparbejdning, ikke alle og ville have en bogført værdi nul og en negativ markedsværdi, ifølge Mycle Schneider, international konsulent og medlem af IPFM.
Endelig udleder rensningsanlægget (f.eks. La Hague-anlægget ) i overensstemmelse med de gældende udledningsstandarder spildevand med lav og middel aktivitet i små mængder i havet eller atmosfæren (se OSPAR ).
I slutningen af 1980'erne blev Wackersdorf-oparbejdningsanlægsprojektet opgivet på grund af stærk lokal og national modstand mod oparbejdning af uran.