Физические основы обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов стр.24

Поскольку в ^)-реакции появляется один нейтрон, а на восполнение сгорающего трития требуется тоже один нейтрон (на самом деле, несколько больше чем один, если учитывать потери трития в бланкете вследствие его распада и при выделении), то, учитывая неизбежные потери нейтронов в бланкете за счет паразитного поглощения и утечки, для самообеспечения необходимо предусмотреть дополнительное размножение получаемых термоядерных нейтронов. Энергия термоядерных нейтронов достаточно высока (14,1 МэВ), что выше порога (п,2п)-реакции. Поэтому такие нейтроны могут быть эффективно размножены. Для этого рассматривается использование РЬ, Ве и других материалов, способных размножать нейтроны. В табл. 3.3 приведен выход нейтронов с учетом их размножения в различных материалах в расчете на один первичный термоядерный нейтрон.

Таблица 3.3

Выход нейтронов за счет (п,2п)-реакции в различных материалах в расчете на один первичный термоядерный нейтрон (Еп = 14,1 МэВ)

Материал размножителя

РЬ

Мо

Би

Ве

V

Ті

Те

Бді -выход нейтронов на один термоядерный нейтрон

1,84

1,84

1,79

1,78

1,57

1,38

1,29

Из этого числа нейтронов необходимо как минимум один нейтрон израсходовать на воспроизводство сгорающего трития. Принято считать, что с учетом потерь и радиоактивного распада требуется воспроизводить 1,06 ядра трития в расчете на одну (&)-реакцию. Тогда величина выхода нейтронов с учетом размножения и за вычетом 1,06 нейтрона на воспроизводство трития может служить верхней оценкой потенциала (Л)-реакции по генерации нейтронов для трансмутации.

В реальности, конечно, необходимо будет учитывать потери нейтронов в бланкете и утечку из него. Строго говоря, необходимо также учитывать, что некоторое количество нейтронов придется расходовать на трансмутацию долгоживущих радионуклидов, которые появятся в результате активации материала бланкета. Соответствующим подбором материалов этот расход нейтронов может быть сделан относительно небольшим и в нашем рассмотрении учитываться не будет.

Принципиальная схема бланкета ТЯУ для трансмутации долгоживущих радионуклидов приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Принципиальная схема бланкета ТЯУ на основе (Л)-реакции синтеза для трансмутации долгоживущих радионуклидов

На этом рисунке видно, что первая стенка - это стенка камеры, внутри которой осуществляется термоядерная реакция. За первой стенкой располагается размножитель термоядерных нейтронов, которые используются в следующей зоне для трансмутации загруженных долгоживущих радионуклидов. Эта зона может содержать также и замедлитель для формирования смягченного спектра нейтронов, во многих случаях предпочтительного с точки зрения повышения эффективности трансмутации. Далее располагаются зоны, где обеспечивается дальнейшее замедление нейтронов и воспроизводство трития. Снаружи располагается магнитная система, обеспечивающая удержание плазмы.

Толщина зоны размножителя выбирается таким образом, чтобы существенная часть термоядерных нейтронов провзаимодействова-ла с ядрами размножителя. Иными словами, чтобы утечка термоядерных нейтронов за зоной размножителя была небольшой, а полная утечка нейтронов из размножителя достигла насыщения (рис. 3.6).


⇐ вернуться назад | | далее ⇒