تحقیق در مورد انرژی هسته ای

بخشی از مقاله

مقدمه :
شناخت اورانيوم به عنوان يك منبع براي توليد الكتريسيته بيش از سه دهه است كه مورد توجه فيزيك دان ها قرار گرفته است.شناسايي اين ماده وكلا انرژي هسته اي تحولي عظيم در زندگي بشر به وجود آورد.
انرژي هسته اي نسبت به سوخت هاي فسيلي برتري هايي دارد، كه سبب ارزشمندي آن مي شود.از مهم ترين اين مزايا مي توان نداشتن آلودگي هوايي ناشي از مصرف آن را نام برد.
دراين پروژه سعي شده در حداقل زمان ،حداكثر اطلاعات را در اختيار مخاطب قرار دهيم.

انرژي هسته اي
نحوه آزاد شدن انرژي:
اگر بتوانیم هسته را به طریقی به دو تکه تقسیم کنیم، تکه ها در اثر نیروی دافعه الکتریکی خیلی سریع از هم فاصله گرفته و انرژی جنبشی فوق العاده ای پیدا می‌کنند. در کنار این تکه ها ذرات دیگری مثل نوترون و اشعه‌های گاما و بتا نیز تولیدمی‌شود. كه تمامي آنهادر اثربرهم كنش ذراتبا مواد اطراف سرانجام به انرژي گرمايي تبديل مي شوند.

سوخت راكتورهاي هسته اي :
ماده‌ای که به عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد باید شکاف پذیر باشد یا به طریقی شکاف پذیر شود. اورانیوم 235 شکاف پذیر است ولی اکثر هسته‌های اورانیوم در سوخت از انواع اورانیوم 238 است. این اورانیوم بر اثر واکنشهایی که به ترتیب با تولید پرتوهای گاما و بتا به پلوتنیوم 239 تبدیل می شود پلوتونیوم هم مثل اورانیوم 235 شکافت پذیر است.میزان اورانیومی که از صخره‌ها شسته می‌شود و از طریق رودخانه‌ها به دریا حمل می‌شود، به اندازه‌ای است که می تواند 25 برابر کل مصرف برق کنونی جهان را تامین کند. با استفاده از این نوع موضوع ، بر اساس استخراج اورانیوم از آب دریاها قادر خواهند بود تمام انرژی مورد نیاز بشررا برای همیشه تامین کنند، بی آنکه قیمت برق به علت هزینه سوخت خام آن حتی به اندازه یک درصد هم افزایش یابد .

و اكنون در پايان جايي است براي تقدير و تشكر از محضر استادان ارجمند و نيز مسئولين و مربيان دلسوز و همچنين عوامل وابسته به اين پروژه.
اميد است كه توانسته باشيم پاسخي شايسته به زحمات گرانبهاي آن بزرگواران داده باشيم.

اورانيوم

خصوصيت هاي قابل توجه:

اورانیوم هنگام عمل پالایش به رنگ سفید مایل به نقره ای فلزی با خاصیت رادیو اکتیوی ضعیف یباشد که کمی از فولادنرم تر است. این فلز چکش خاررسانای جریان الکتریسیته و کمی Paramagnetic میباشد. چگالی اورانیوم 65% بیشتر از چگالی سرب میباشد. . اورانیوم استخراج شده از معادن میتواند به صورت شیمیایی به دی اکسید اورانیوم و دیگر گونه های قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.

اورانیوم طبیعی
ازایزوتوپ U-238, U-235, U-234 تشکیل شده است که U-238 فراوان ترین آنها
(99.3%) میباشد.

اورانيوم در طبيعت سه گونه دارد:
آلفا (Orthohombic) که تا دمای 667.7 درجه پایدار است.
بتا (Tetragonal) که از دمای 667.7 تا 774.8 درجه پایدار است.

گاما (Body-centered cubic) که از دمای 774.8 درجه تا نقطه ذوب پایدار است. ( این رساناترین و چکش خوارترین گونه اورانیوم میباشد.)
تركيبات :

تترا فلوروئید اورانیوم UF4که به نمک سبز معروف است یک محصول میانی هگزافلورید اورانیوم میباشد. هگزا فلورید اورانیوم UF6 جامد است که در دمای بالای 56 درجه سانتیگراد بخار میشود. UF6 ترکیب اورانیوم است که برای دو فرایند غنی سازی Gaseous Diffusion و Centrifuge استفاده میشود. و در صنعت با نام ساده Hex خوانده میشود. Yellowcake اورانیوم غلیظ شده است. نام این عنصر بدلیل رنگ و شکل آن در هنگام تولید میباشد اگرچه تولید امروزه Yellowcake بیشتر به رنگ سبز مایل به سیاه میگراید تا زرد. Yellowcake تقریبا 70 تا 90 درصد اکسید اورانیوم دارد.
غني سازي اورانيوم

1.غني سازي اورانيوم با ديفوزيون گازي :
گراهان در سال 1864 پدیده ای را کشف کرد که در آن سرعت متوسط مولکولهای ‏گاز با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود. از این پدیده که به نام دیفوزیون ‏گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می کنند. در عمل اورانیوم ‏هکزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستون هایی که جدار آنها از اجسام

متخلخل ‏‏(خلل و فرج دار) درست شده است عبور می دهند. سوراخهای موجود در جسم ‏متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم (-7‏25x10 سانتیمتر) باشد. ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکول ها است. روش غنی سازی ‏اورانیوم تقریباً مطابق همین اصولی است که در اینجا گفته شد. با وجود این ‏می توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین ‏مرحله غنی سازی ایزوتوپ ها است زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن اورانیوم ‏‏140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی به دست می آید که فقط یک کیلوگرم اورانیوم 235 ‏خالص در آن وجود دارد. ‏

2.غني سازي اورانيوم از طريق ميدان مغناطيسي :
یکی از روش های غنی سازی اورانیم استفاده از میدان مغناطیسی بسیار قوی می باشد. در این روش ابتدا اورانیم هگزا فلوئورید را حرارت می دهند تا تبخیر شود. از طریق تبخیر، اتم های اورانیم و فلوئورید از هم تفکیک می شوند. در این حالت، اتم های اورانیم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت می کنند. میدان مغناطیسی بر هسته های باردار اورانیم نیرو وارد می کند ( این نیرو به نیروی لورنتس معروف می باشد)، و اتم های اورانیم را از مسیر مستقیم خود منحرف می کند. اما هسته های سنگین اورانیم (اورانیم238) نسبت به هسته های سبک تر(اورانیم 235) انحراف کمتری دارند، و درنتیجه از این طریق می توان اورانیم 235 را از اورانیم طبیعی تفکیک کرد.

كاربرد هاي اورانيوم غني شده :
شرایطی ایجاد کرده اند که نسبت اورانیوم 235 به اورانیوم 238 را به 5 درصد می ‏رساند. برای این کار و تخلیص کامل اورانیوم از سانتریفوژهای بسیار قوی استفاده ‏می کنند.برای ساختن نیروگاه اتمی، اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین 1 تا 5 ‏درصد کافی است. برای تهیه بمب اتمی حداقل 5 تا 6 کیلوگرم اورانیوم 235 صددرصد خالص نیاز ‏است. در صنایع نظامی از این روش استفاده نمی شود و بمب های اتمی را از ‏پلوتونیوم 239 که سنتز و تخلیص شیمیایی آن بسیار ساده تر است تهیه ‏می کنند.

نحوه توليد سوخت پلوتونيوم راديواكتيو:
این عنصر ناپایدار را در نیروگاه های بسیار قوی می سازند که تعداد نوترون های ‏موجود در آنها از صدها هزار میلیارد نوترون در ثانیه در سانتی متر مربع تجاوز ‏می کند. عملاً کلیه بمب های اتمی موجود در زراد خانه های جهان از این عنصر ‏درست می شود.‏ روش ساخت این عنصر در داخل نیروگاه های هسته ای به این صورت که ‏ایزوتوپ های اورانیوم 238 شکست پذیر نیستند ولی جاذب نوترون کم انرژی ‏‏(نوترون حرارتی) هستند. تعدادی از نوترون های حاصل از شکست

اورانیوم 235 را ‏جذب می کنند و تبدیل به اورانیوم 239 می شوند. این ایزوتوپ از اورانیوم بسیار ‏ناپایدار است و در کمتر از ده ساعت تمام اتم های به وجود آمده تخریب ‏می شوند. در درون هسته پایدار اورانیوم 239 یکی از نوترون ها خودبه خود به ‏پروتون و یک الکترون تبدیل می شود. بنابراین تعداد پروتون ها یکی اضافه شده و عنصر جدید را که 93 پروتون دارد ‏نپتونیم می نامند که این عنصر نیز ناپایدار است که یکی از نوترون های آن خود به ‏خود به پروتون تبدیل شده و در نتیجه به تعداد پروتون ها یکی اضافه شده و عنصر ‏جدید پلوتونیم را که 94 پروتون دارد ایجاد می کنند. این کار حدودا در مدت یک هفته ‏صورت می گیرد.

ايزوتوپهاي اورانيوم

ايزوتوپ هاي عناصر:
اتم های یک عنصر از اجتماع ذرات بنیادی به نام پرتون ، نوترون و الکترون تشکیل یافته اند . ‏تعداد نوترون ها در اتم های مختلف یک عنصر همواره یکسان نیستند بنابراین اتم های مختلف یک عنصر را ایزوتوپ می گویند.

ايزوتوپ هاي اورانيوم:‏
عنصر اورانیوم، چهار ایزوتوپ دارد که فقط دو ایزوتوپ آن به علت داشتن نیمه عمر نسبتاً بالا ، در طبیعت و در ‏سنگ معدن یافت می شوند. این دو ایزوتوپ عبارتند از اورانیوم 235 و 238 که در هر دو 92 پروتون ‏وجود دارد ولی اولی 143 و دومی 146 نوترون دارد. ‏

شكافت هسته هاي اورانيوم:
ایزوتوپ اورانیوم 235 شکافت پذیر است و در نیروگاه های اتمی از این خاصیت استفاده می شود و حرارت ‏ایجاد شده در اثر این شکست تبدیل به انرژی الکتریکی می شود.به ازای هر اتم شکسته شده ‏ Mev ‎‏200 ‏انرژی آزاد شده و به دو تکه تقسيم و تعدادی نوترون حاصل می شود که می توانند اتم های دیگر را بشکنند.
كاربرد ايزوتوپ هاي اورانيوم:
- در راکتورهای هسته ای به عنوان سوخت به کار می روند.‏
- در نیروگاه های هسته ای برای تولید انرژی الکتریکی به کار برده می شود.‏
- در ساخت انواع مهمات هسته ای از جمله بمبهای هسته ای ، بمب هیدروژنی و ... کاربرد دارند.‏
- در درمان بیماریهای سرطانی ، تومورهای مغزی و غیره به کار می گيرند.
بمب اتم

بمب اتمي چيست؟
بمب اتمی در اصل یک راکتور هسته‌ای ‌کنترل نشده است که در آن یک واکنش هسته‌ای بسیار وسیع در مدت یک میلیونیم ثانیه در سراسر ماده صورت می‌گیرد.بنابراین ، این واکنش با راکتور هسته‌ای کنترل شده تفاوت دارد. در راکتور هسته‌ای کنترل شده ، شرایط به گونه‌ای سامان یافته است که انرژی حاصل از شکافت بسیار کندتر و با سرعت ثابت رها می‌شود.در این راکتور ، ماده شکافت پذیر به گونه‌ای با مواد دیگر آمیخته می‌شود که به طور متوسط ، فقط یک نوترون گسیل یافته از عمل شکافت موجب شکافت هسته دیگر می‌شود، و واکنش زنجیری به این طریق فقط تداوم خود را حفظ می‌کند. اما در یک بمب اتمی ، ماده شکافت‌پذیر خالص است.
عناصر اصلي سازنده:

برای ساخت بمب اتم از pu289 و u235 استفاده می‌شود. هر دو این عناصر می‌توانند یک واکنش زنجیری کنترل نشده سریع ایجاد کنند. تنها یک بمب اتمی که از u235 ساخته شده بود، شهر هیروشیما در ژاپن را در 6 آگوست سال 1945 میلادی ویران کرد. بمب دیگری که از u239 در ساختن آن به کار رفته بود ، سه روز بعد شهر ناکازاکی کشور ژاپن را با خاک یکسان ساخت.

عواقب ناشي از بمب اتم:
در انفجار بمب اتمی مقدار قابل توجهی محصولات شکافت رادیواکتیو پراکنده می‌شوند. این مواد به وسیله باد از یک بخش جهان به نقاط دیگر آن منتقل می‌شوند و به وسیله باران و برف از جو زمین فرو می‌ریزند. بعضی از این مواد رادیو اکتیو طول عمر زیادی دارند، لذا به وسیله مواد غذایی گیاهی جذب شده و توسط مردم و حیوانات خورده می‌شوند. معلوم شده است که این گونه مواد رادیواکتیو آثار ژنتیکی و همچنین آثار جسمانی زیان آوری دارند. یکی از فراوانترین محصولات حاصل از شکافت u235 یا pu239 ، که از لحاظ شیمیایی شبیه Ga4020 است. بنابراین وقتی که sr90 حاصل از ریزش های رادیواکتیو وارد بدن می‌شود، به ماده استخوانی بدن راه می‌یابد. این عنصر می‌تواند با گسیل ذرات بتا با انرژی Mev0.54 نابود می‌شوند، که می‌تواند به سلولها آسیب رسانده و موجب بروز انواع بیماریها از قبیل تومور استخوان ، لوکمیا و ... ، به خصوص در کودکان در حال رشد ، می‌شود.
رادیواکتیویته
Radioactive
خطرات ناشي از تابش هاي راديواكتيو:
سه نوع تابش رادیواکتیو وجود دارد که ذرات آلفا از چهار ذره اتمی ، یعنی دو پروتون و دو نوترون تشکیل می شوند. این ذرات ضعیف ترین نوع تابش رادیواکتیو هستند. و بار الکتریکی مثبت دارند. مسیر آنها را می توان با صفحه کاغذ مسدود کرد. ذرات بتا قدرتمند و از ذرات اتمی که الکترون خوانده می شوند و بار منفی دارند تشکیل می شوند. كه آلومینیوم مسير آن را مسدود می کند.پرتوهای گاما از همه قدرتمند ترند. آن ها امواج الکترومغناطیسی اند و فاقد بارالکتریکی می باشند. اما پرتوهای گاما را فقط لایه ضخیمی از سرب متوقف می سازد. تابش رادیواکتیو می تواند وارد بافت های زنده شود و به آن ها صدمه بزند. بنابراین

اطراف آن باید کنترل شود.این تابش را با وسیله ای به نام شمارنده گایگر – مولر ، که نام آن از مخترعانش اقتباس شده است ، می توان اندازه گرفت. وقتی تابش رادیواکتیو وارد این شمارنده می شود ، گاز موجود در آن حامل الکتریسیته می شود. مقدار بار را می توان روی صفحه ای قرائت کرد یا از طریق یک بلند گو به صورت صداهای تیک تیک خاصی شنید.

كاربردها:
بسیاری از ایزوتوپ ها رادیواکتیو هستند یعنی ذرات با فرکانس بالا را از هسته (مرکز) اتم های خود ساطع می کنند. از آنها می توان برای دنبال کردن مسیر مواد متحرکی که از دید پنهان هستند ، مانند جریان خون در بدن یک بیمار در بیمارستان ، استفاده کرد.
در جريان خون:

مقدار کمی از یک ایزوتوپ رادیواکتیو به درون جریان خون بیمار تزریق می شود. سپس مسیر آن توسط آشکار سازهای خاصی که فعالیت رادیواکتیویته را مشخص می کنند دنبال می شود. این اطلاعات به یک کامپیوتر داده می شود که صفحه آن هرگونه اختلالی مانند انعقاد خون در رگها را نشان می دهد. با استفاده از روشی مشابه در جریان مایعات در تاسیسات شیمیایی نیز مي توان استفاده کرد.
در فرسودگي ماشين آلات :

مقادیر اندکی از ایزوتوپ ها رادیواکتیو به بخش های فلزی ماشین آلات مانند یاتاقان ها و رینگ پیسون ها اضافه می شود ، سپس سرعت فرسودگی با اندازه گرفتن رادیواکتیویته روغنی که برای روغن کاری این بخش ها به کار رفته است محاسبه می شود.
اندازه گيري راديو اكتيويته :
تابش رادیواکتیو می تواند وارد بافت های زنده شود و به آنها صدمه بزند ، بنابراین بايد از آن حفاظت شود.این تابش را با وسیله ای به نام شمارنده گایگر ـ مولر می توان اندازه گرفت كه در قسمت قبل به طرز كار آن اشاره شده است.

راكتورهاي هسته اي

انواع راكتورهاي هسته اي
ديدكلي:
راکتورها در اصل سیستم هایی هستند که واکنش های هسته ای مثل شکافت هسته‌ای در آنها صورت می گیرد. و انرژی تولیدشده در آنها تحت کنترل در می آید. به عنوان مثال خورشید یک راکتور هسته ای طبیعی است که در آن عناصر سبک هسته ای به هم جوش می خورند (همجوشی هسته ای) و تولید انرژی می کنند.انواع راکتورها را از لحاظ عملکردشان در زیر می آوریم.

راكتورهاي حرارتي (كند) Termal Reactor:
راكتورهاي حرارتي خودش به دو دسته تقسيم مي شود:
راکتورحرارتی با کند کننده و خنک کننده آب راکتور حرارتی با خنک کننده گازی AGR در راکتورهای حرارتی از نوترون کند شده که نوترون حرارتی نامیده می شود، برای شکافت هسته‌ای استفاده می شود اما در راکتورهای تند از نوترون سریع استفاده می شود.

در شکافت اورانیوم 235 نوترون کند یا حرارتی در اثر واکنش 2 الی 3 نوترون سریع ایجاد می شود. حتما این نوترون های سریع باید کند شوند. بنابراین درراکتورهای حرارتی از کند کننده و خنک کننده استفاده می شود در حالی که در راکتورهای سریع ماده کندکننده لازم نیست اما ماده خنک کننده لازم است. در راکتورهای PWR و BWR کند کننده و خنک کننده آب می باشد یک تیپ از راکتورهای کانادایی وجود دارد که در آن از آب سنگین یا دوتریوم استفاده می شود در عوض از اورانیوم غنی شده 1درصد استفاده می شود. در راکتور AGR کند کننده زغال و خنک کننده گاز می باشد. در این راکتور نوترون ها با یک برخورد کند نمی شوند بلکه ممکن است بارها برخورد کنند تا کند شوند. برای تولید 1000 مگا وات انرژی روزانه حدود 1 کیلوگرم اورانیوم 235 مصرف می شود.

راكتور هاي سريع (تند) Fast Reactor :
خود به دو دسته تقسيم مي شوند:
راکتورهای سریع LMFR
راکتورهای سریع BFR

راكتورهاي LMFR:
در راکتورهای LMFR ماده کند کننده لازم نیست ولی خنک کننده فلز مذاب سدیم است. در این راکتور پلوتنیوم 239 به عنوان سوخت استفاده مي شود وخيلي پيشرفته است.در راكتورهاي BFRاورانيوم 238به عنوان سوخت استفاده مي شود.درواقع اين راكتورهدف توليد پلوتنيوم يا اورانيوم233از اورانيوم طبيعي دراطراف راكتور يك لايه مي گذارند براي اين كه هم حفاظ باشدوهم در اثر برخورد نوترون هاي سريع به اورانيوم آن را به پلوتنيوم تبديل كند كه پس از مدتي ديوارها را خراب كرده وپلوتنيوم را استخراج مي كند. پلوتونیوم تولید شده برای مصارف صنعتی یا بمب های هسته ای یا به عنوان سوخت نیروگاههای هسته ای بکار می رود.که ماده ای خیلی گران قیمت و با ارزش می باشد، با این حال خیلی خطرناک هم هست.
زباله هاي راديو اكتيو

ديد كلي:
مشکل مربوط به راکتورهای شکافتی آن است که مقدار زیادی انرژی به صورت زباله‌های رادیواکتیو باقی می‌ماند.وجود زباله‌های واجد تابش براي بشر خطري جدي است.می‌توان در ظرف فولادی ضد زنگ این زباله‌ها را به مایع تبدیل کرد اما چون اتم‌های انرژی‌دار آن ها گرما ایجاد می‌کنند ،از این رو یک سیستم خنک کننده دائمی ضرورت پیدا می‌کند. گازهایی نیز تولید می‌شوند که در صورت نشت خطرناک هستند.
روش هاي دفع زباله هاي هسته اي :

می‌توان زباله‌ها را در تابوت هایی در اعماق اقیانوس ها دفن کرد. اما این خطر وجود دارد که بر اثر فعالیت های شدید دریایی از آنجا فرار کرده یا شکسته شوند. می‌توان زباله‌های هسته‌ای را توسط موشک در درون فضا پخش کرد. اما این عمل هم با اعتراضاتی مواجه شد، و نیز شبهه‌هایی وجود دارد که در صورت شکست پرتاب موشک‌ها ، امکان آلودگی کره زمین وجود دارد.

استفاده از تشت هیدرولیکی روش دیگر می‌باشد.یعنی حفره‌هایی در سنگ‌ها ایجاد کرد. و با استفاده از فشار هیدرولیکی سنگ رسی را به صورت افقی قطع می‌کنند. سپس زباله‌های رادیواکتیو مانند لایه‌ای در داخل ساندویچی در داخل مایع سیمانی پخش می‌شوند. یکی دیگر از پیشنهادهای محتمل ، استفاده از معدن نمک است. دفع نهایی به هر طریق که صورت گیرد. روش آماده سازی برتر زباله‌ها این است که آنها را در سرامیک هایی که عناصر رادیواکتیو از آنها قابل نشت هستند ، به صورت متبلور در آورند.
زباله هسته اي

مشكلات ناشي از زباله هسته اي:
-خطر واپاشي راديواكتيوي
- فراواني زباله هسته اي
- زباله هاي گازي
- آب هاي زير زميني
راه حل چيست ؟

اصل قضیه این است که زباله‌ها را هر چه ممکن است از محيط زندگي خود دور کنیم. طرحهای خیالی از این قبیل که زباله‌های هسته‌ای را با موشک به خورشید یا فضای بسیار دور حمل کنیم یا آنها را در اقیانوس های عمیق دفن کنیم. عمدتا به خاطر هزینه زیاد و خطرات احتمالی کنار گذاشته شده‌اند. وزارت انرژی متعهد شده است که در سال 1998 انبارهای زیرزمینی دربسترهای نمکی ، رسی و صخره‌ای ایجاد کند. بر طبق این طرح زباله‌ها نخست در محفظه‌های خاصی که در مقابل ضربه خوردگی مقاومت هزاران ساله دارند، قرار می‌گیرند سپس به انبارها منتقل می‌شوند. دانشمندان بر این باورند که این بهترین راه موجود است.
دفن زباله هاي هسته اي:

مرحله عملیاتی برای دفن زباله هسته‌ای بستگی به قدرت تشعشع و خطر حاصل از آنها دارد.

زباله هايي با اكتيويته پايين:
پسماند یا زباله هسته‌ای از مرحله معدن کاری اورانیم و توریم شروع می‌گردد.قسمت اعظم پسماند با اکتیویته پائین و متوسط در طی کار عادی راکتیو تشکیل می‌گردد. پس از اعمال شیمیایی مناسب در صورتی که زباله‌ها دارای اکتیویته پائین باشند در اعماق دریا در محل امنی دفن می‌شود.
زباله هايي با اكتيويته متوسط:

در جایی که پسماند دارای اکتیویته متوسط و یا نسبتا بالا باشد، لازم است ابتدا حجم به وسیله مجهز در استخرهایی که بوسیله پلی اتیلن پوشش داده شده بارهای اکتیویته صفر در اتمسفر به یک بیستم رساند. سپس محلول در شبکه فولادی بوسیله افزایش پسماند مخصوص در امثال آن به جامد تبدیل شده و شبکه‌های مهر شده در زیر زمین دفن می‌شود.

زباله هايي با اكتيويته بالا :
هر جا که پسماندها با اکتیویته بالا باشند مانند آنهایی که در نیروگاه‌های هسته‌ای یا جایی که سوخت مصرف شده برای جدا سازی اورانیم و پلوتونیوم بازیابی می‌شوند دقیق دفع پسماند به کار می‌رود. ابتدا میله‌های سوخت رادیواکتیو بالا یا داغ برای چندین ماه در زیر آب نگهداری می‌شوند تا خنک شده و اکتیویته آن ها فروپاشی نماید.سپس عملیات شیمیایی مشخص را برای جداسازی اورانیوم و پلوتونیوم به کار گرفته می‌شود. مایع باقیمانده تا حجم کوچکی تبخیر می‌گردد و در ماتریسي از شیشه قرار می‌گیرد.

سپس این مواد به شبکه‌های فولادی ضد زنگ کوچک انتقال می‌یابد که در آنها کلسینه شده و در حرارت بالا در کوره‌های مخصوصی به شیشه تبدیل می‌شوند. شبکه‌های مهر شده در نهایت در عمق زمین در گودالهای گنبدی که دیواره آنها با ورقه‌های فولادی ضد زنگ پوشانده شده‌اند دفن می‌شوند. این مواد به مدت 25 سال در آنجا دفن می‌شوند که در این مدت کلیه مواد رادیواکتیو به جز آن هایی که نیم عمر بلند دارند به طور کامل فروپاشی می‌نمایند.
دفع دائمي :

پس از گذشت دوره فوق پیشنهاد می‌شود که بسته‌های دفن شده را در محل های عمیق و صخره‌های سخت که از نظر زمین شناسی پایدار بوده و دور از جریان آب قرار دارند ، انتقال داد.قسمتی از میدان های طلای کولار ، يكي از انبارهای ممکن برای این کار هستند.

شكافت هسته اي

تعريف شكافت هسته اي:
اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ اوارنیوم235 نفوذ کند در اثربرخورد به هسته اتم ، كه به دو قسمت شكسته شده مقادیر زیادی انرژی در حدود (200Mev) آزاد می كند كه نتيجه آن آزادی دو نوترون است که می تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را به وجود آورد.این چهار نوترون نیز چهار هسته اورانیوم 235 را می شکند بنابراين چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می باشند. سپس شکست هسته ای و آزاد شدن نوترون ها به صورت زنجیروار به سرعت ، تکثیر و توسعه می یابد. در هر دوره تعداد نوترون ها دو برابر می شود.

انرژي بستگي هسته اي:
می توان تصور کرد که جرم هسته M با جمع کردن Z تعداد پروتون ها ضربدر جرم پروتون و N تعداد نوترون ها ضربدر جرم نوترون بدست می آید. M=ZxMp p+NxMn از طرف دیگر M همیشه کمتر از مجموع جرم های تشکیل دهنده های منزوی هسته است. این اختلاف به توسط فرمول انشتین توضیح داده می شود که رابطه بین جرم و انرژی ( هم ارزی جرم و انرژی ) را برقرار می سازد.اگر یک دستگاه مادی دارای جرم باشد در این صورت دارای انرژی کلی E است. 2E=M C که در آن C سرعت نور در خلا و M جرم کل هسته مرکب از نوکلئون ها و E مقدار انرژیی است که در اثر فروپاشی جرم M تولید می شود. بنابر این اصول انرژی

هسته ای بر آزاد سازی انرژی پیوندی هسته ، استوار است. هر سیستمی که دارای انرژی پیوندی بیشتر باشد پایدار می باشد.در واقع جرم مفقود شده در واکنش های هسته ای طبق فرمول 2E=M C به انرژی تبدیل می شود. پس انرژی بستگی اختلاف جرم هسته و جرم نوکلئون های تشکیل دهنده آن است. که معرف کاری است که باید انجام شود تا نوکلئون ها از هم جدا شوند.