Miért forró a kiégett fűtőanyag?

"Az is lehűlne 5 perc alatt a vízben, mégis 5 évig tartják benne és folyamatosan cserélik a vizet..."

Így lenne, ahogy mondod. De még sincs így, azaz a reaktorból kivett fűtőelemek nemcsak a "tárolt" hőtől melegek. Ha csak attól lennének forrók, akkor nagyon rövid idő alatt lehűlnének a hideg vízben.

De nem teszik. Még évekig melegítik a hűtővizet. Azt azért is folyamatosan cserélik. Elvezetik a forróvizet, és hideg vizet áramoltatnak a helyére. Évekig!

Miért termelnek (sok!) hőt a "kiégett" fűtőelemek? És miért nem termelnek hőt a friss, nem "használt" fűtőelemek? Miért (nagyon!!) veszélyesek a "kiégett" (vagy használt) fűtőelemek, amikor a friss (nem használt) fűtőelemeket akár puszta kézzel is megfoghatod. (Minimális a sugárzása.)

A kérdéseimre adott válaszok megadják a választ arra, hogy "miért forró a kiégett fűtőanyag".

Kezdjük azzal, hogy az atomreaktorban a fűtőelemek tömegével, kötegeben vannak elhelyezve. Vagyis a - szabályozott és szabályozható(!) - atommag hasadáshoz kellő mennyiségű hasítható atommag van együtt ahhoz, hogy a maghasadást előidéző ("lassú") neutronok megfelelő számú atommagot bírjanak hasadásra. Az elhasadó atommagok további neutronokat termelve fenntarthatják a reakciót. Kialakul a láncreakció.

Az, hogy hogyan érik el az egyensúlyt a hasadó magok és a termelődő neutronok között, most lényegtelen. Mivel az atomerőművi "üzemanyagban" viszonylag kevés a hasadóképes atommagok aránya, ezért nem történhet "megszaladó" láncreakció. Ez sem fontos most.

A maghasadás(!!) a lényeg. A fűtőrudak tömege, és a neutron lassítók (moderátorok) "indítják" és tartják fenn a "láncreakciót". Mind e felett neutron elnyelő anyagokat is alkalmaznak, hogy szabályozni, féken tartani tudják a maghasadási reakciót. A kulcsszó: maghasadás(!!). (Az üzemelő atomerőművek szinte kizárólag az U235 atommagok hasadási energiáját használják. A többi dolog melléktermék, szemét, káros, nem kívánatos általában. De mindjárt rátérek.

A reaktorban benne lévő fűtőanyag rudakban ez játszódik le... Azaz az lenne a kívánatos, hogy csak a maghasadás legyen. De ez nyilván lehetetlen, hiszen megjelennek a "hasadvány" termékek, és azok között nagyon sok a "nagy aktivitású". Ezek bomlása rengeteg hőt(!) és persze durva erős sugárzást termel. Vagyis a használt-"kiégett" fűtőelemek baromi veszélyesek. Megfelelően kell tudni kezelni.

Tehát a kiégett fűtőanyag vízbe kerül, mert az hűti, és - nem utolsó sorban - leárnyékolja az összes fajtájú rádióaktív sugárzást. Persze megfelelő rétegben, azaz jó mély medencében pihennek a rudak, míg a nagy aktivitású izotópok annyira el nem bomlanak, hogy már nem olvadnának tócsává a rudak a keletkező hőtől hűtés nélkül.

A friss kazettában még nincsenek "nagy aktivitású" hasadványtermékek, így nincsen számot tevő sugárzása, sem. Így hőtermelése sincs.

dellfil

Válasz a #11 kiegészítő kérdésre.

A néhány éves pihentetés alatt sem áll vissza a radioaktivitás az eredeti szintre, csupán a kiégett kazetta kezelhetővé válik. ( Megfelelő biztonsági intézkedések mellett.)

Sok izotóp van melynek a felezési ideje percekben mérhető, de vannak amelyek sokára bomlanak el.

Példaként említem a hírhedt stroncium 90 izotópot, melynek felezési ideje 28,9 év.