Физические основы обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов стр.35

Третье звено содержит два изотопа: 1248и и 1258и (Т1/2 = 9,6 сут), причем вследствие короткого периода полураспада практически отсутствуют переходы в долгоживущий 1268и.

Последнее звено состоит только из одного долгоживущего радионуклида 1268и. Поэтому можно заключить, что характер трансмутации нуклида 1268и определяется главным образом его сечением захвата нейтронов, а присутствие остальных изотопов проявляется через дополнительный расход нейтронов на переходы в остальных звеньях цепочки.

Захват нейтрона изотопом 1268и приводит к образованию корот-коживущего 1278и, который в результате цепочки из трех Р"-распадов 1278и(Р-, 2,1 час) 1278Ь(Р-, 3,9 сут) 127Те(Р-, 2,4 час) 1271(стаб) превращается в стабильный 1271. Этот нуклид может быть выделен химическими методами из облученного материала, однако проще выделять стабильный инертный газ 128Хе - продукт реакции 1271(и,у) 1281(Р-, 25 мин) 128Хе.

П.1.4.1. Концепция бланкета ЭЛЯУ для трансмутации 12^п

Структура высокопоточного бланкета ЭЛЯУ для эффективной трансмутации 1268и может выглядеть следующим образом (рис.П.1.10).

Рис.П.1.10. Схема бланкета ЭЛЯУ для трансмутации 126Би

Мишенно-бланкетный комплекс ЭЛЯУ бассейнового типа заполнен свинцом, обогащенным по изотопу 208РЬ. В центре расположена мишень (208РЬ), отделенная трубной конструкцией от бланкета, для обеспечения интенсивного теплоотвода из мишени. Как

208ту1

известно, ядро РЬ является дважды магическим с замкнутыми нейтронными и протонными оболочками, что обуславливает рекордно низкое сечение захвата медленных нейтронов (~ 0,5 мбарн при Еп = 0,025 эВ). В качестве замедлителя нейтронов выбран графит, так как его сечение захвата тепловых нейтронов также мало (~ 3,5 мбарн при Еп = 0,025 эВ).

Таким образом, выбор 208РЬ в качестве теплоносителя и графита в качестве замедлителя позволяет сформировать в зоне трансмутации поток тепловых нейтронов с высокой плотностью.

Нейтроны, генерируемые в мишени, сначала претерпевают замедление вследствие неупругого и упругого замедления в буферном слое свинца (рис.П.1.10). Затем формирование спектра тепловых нейтронов происходит при замедлении на графите в зоне трансмутации. За зоной трансмутации размещается графитовый отражатель. Нейтроны, продиффундировавшие через отражатель и обладающие уже меньшей плотностью потока, утилизируются во второй зоне трансмутации, где облучаются радионуклиды со значимым сечением захвата, например 99Тс или радиойод. Это позволяет использовать эти нейтроны для трансмутации и одновременно уменьшить облучение корпуса установки.

Расчет распределения плотности потока нейтронов в модели такого бланкета показал, что при токе пучка протонов 1Р = 200 мА и их энергии ЕР = 1,5 ГэВ средняя плотность потока тепловых нейтронов приблизительно равна 5-1015 нейтр./(см2 • с), а среднее сечение захвата нейтронов ядром 12б8и ~ 0,1 барн. При этом среднее время жизни ядра 12б8и в нейтронном поле - 65 лет. В рассматриваемом бланкете ЭЛЯУ при использовании малопоглощающего нейтроны свинца, обогащенного 208РЬ, в трансмутируемом олове поглощается около половины нейтронов, попадающих в бланкет. Если же вместо свинца, обогащенного 208РЬ, использовать природный свинец, то плотность потока тепловых нейтронов в зоне трансмутации снижается примерно в 3 раза, поскольку сечение захвата нейтронов природным свинцом (0,17 барн при Еп = 0,025 эВ) существенно больше, чем для 208РЬ (0,0005 барн при Еп = 0,025 эВ). Среднее время жизни ядра 12б8и в нейтронном поле возрастает до 240 лет. Наряду с этим резко ухудшается эффективность использования генерируемых в мишени нейтронов вследствие паразитного захвата в природном свинце. В этом случае полезное использова ние нейтронов составляет только 1/6 часть нейтронов, генерируемых в мишени.


⇐ вернуться назад | | далее ⇒