Kullanılmış yakıttan uranyum ve plütonyumun tam birlikte geri kazanıldığı yakıt çevriminin nükleer silahsızlanma açısından değerlendirilmesi

Tipik bir PWR tipi reaktörden çıkarılan kullanılmış yakıtta kütlece yaklaşık %95 civarında uranyum (U), %0,5-1 plütonyum (Pu) ve az miktarda minör aktinitlerle fisyon ürünleri bulunur. Kullanılmış yakıtlar, içerdikleri yararlı U ve Pu izotoplarını geri kazanmak amacıyla yeniden işlenebilir. PUREX (Plutonium Uranium Extraction) kimyasal ayırma işlemi kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesi için yaygın olarak uygulanan yöntemdir. PUREX yönteminde U ve Pu ayrı akış kanallarında saf olarak elde edilir. Pu'un saf bir şekilde geri kazanılması nükleer silahlanma ile ilgili kaygılara neden olmaktadır. Alternatif bir yöntem olarak önerilen tam birlikte yeniden işleme yönteminde ise U ve Pu bütün işlem boyunca fisyon ürünlerinden ve aktinitlerden birlikte arındırılır ve birlikte kazanılır. Bu çalışmada, kullanılmış yakıttaki uranyum ve plütonyumun tek bir ürün olarak işlendiği ve beraberce geri kazanıldığı kapalı yakıt çevriminin nükleer silahsızlanma açısından değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, tek geçişli yakıt çevrimi, standart yeniden işleme uygulanan kapalı yakıt çevrimi ve tam birlikte işleme uygulanan kapalı yakıt çevriminin nükleer silahlanmaya karşı direnç özellikleri karşılaştırılmıştır. İncelenen yakıt çevrimlerinin nükleer silahlanmaya karşı direnci, 1 GWe-yıl elektrik üretimi sonucunda oluşan plütonyum miktarı ve kalitesi ile kullanılmış yakıtın sahip olduğu radyasyon bariyeri bakımından ele alınmıştır. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı nükleer silah üretimi riskinin ihmal edilemeyeceği yaklaşık nükleer madde miktarını "kayda değer miktar" olarak tanımlamaktadır. Bu sebeple, çalışmada 1 kayda değer miktar plütonyum elde etmek için barışçıl amaçlardan saptırılması gereken kullanılmış yakıt miktarları ile ilgili değerlendirmeler yapılmıştır. Nükleer silahlanmaya karşı direnç özelliklerinin davranışı ile reaktörün yanma oranı arasındaki ilişkiyi değerlendirmek amacıyla hesaplamalar 33000 MW-gün/tHM, 40000 MW-gün/tHM ve 50000 MW-gün/tHM için gerçekleştirilmiştir. Yakıt çevrimlerinde oluşan nükleer madde miktarı ve kalitesi ile ilgili analizlerde MONTEBURNS yanma ve bozunum kodu, kullanılmış yakıtın radyasyon bariyeri ile ilgili analizlerde ise Microshield doz değerlendirme kodu kullanılmıştır. Çalışma sonuçları, incelenen çevrimler arasında kullanılmış yakıta tam birlikte işlemenin uygulandığı ve elde edilen ürünün zenginleştirilmiş uranyum ile karıştırılarak tekrar yakıt olarak kullanıldığı yakıt çevriminin tüm direnç parametreleri birlikte değerlendirildiğinde en yüksek silahlanma direncine sahip olduğunu göstermektedir. Yakıt çevrimlerinin nükleer silahsızlanmaya karşı direnç özellikleri yanma oranının artmasından olumlu etkilenmektedir. Anahtar Kelimeler: Kullanılmış Yakıt, Nükleer Yakıt Çevrimi, Yeniden İşleme, Nükleer Silahsızlanma, Plütonyum, Nükleer Silahlanma Direnci