Выход изотопов селена при делении 239Ри тепловыми нейтронами и минимальный расход нейтронов на трансмутацию (в расчете на одно деление)
|
Изотоп |
Выход Уу, % |
Минимальный расход нейтронов на трансмутацию, 10-4 нейтр./дел. |
|
77Ье |
0,007 |
2,8 |
|
78Ье |
0,0168 |
5,1 |
|
79Ье |
0,0390 |
7,8 |
|
80Ье |
0,0890 |
8,9 |
|
82Ье |
0,242 |
24,2 |
|
Сумма |
0,394 |
48,8 |
Если смесь изотопов селена подвергать облучению в спектре тепловых нейтронов, то будет реализовываться цепочка изотопных превращений, представленная на рис. П.1.11.
Рис.П.1.11. Цепочка нуклидных превращений при трансмутации 79Бе (в смеси изотопов осколочного селена) в нейтронном поле
Исходя из вида этой цепочки, минимальный расход нейтронов на трансмутацию 798е без изотопного разделения можно оценить по следующей формуле:
Подставив значения выходов изотопов селена, получим ~ 0,005 нейтр./дел. В то же время на трансмутацию собственно 798е тратится только 0,0008 нейтр./дел., что составляет 16% от минимального расхода нейтронов на трансмутацию всего осколочного селена. Причем стабильные легкие изотопы 778е и 788е, предшествующие долгоживущему 798е, будут переходить в него, поддерживая таким образом долгоживущую радиоактивность в процессе трансмутации.
Сечения захвата тепловых нейтронов для изотопов селена невелики, менее 1 барна, за исключением 778е, сечение захвата которого составляет 42 барна при Еп = 0,025 эВ. Величины этих сечений соизмеримы с сечениями для изотопов олова, извлеченного из продуктов деления (см. П.1.4). Поэтому для эффективной трансмутации 798е без изотопного разделения необходимо использовать также высокопоточный бланкет, содержащий материалы с низкими сечениями захвата нейтронов. Для этого воспользуемся концепцией бланкета ЭЛЯУ, рассмотренной применительно к трансмутации долгоживущего радионуклида 12б8и (см. рис.П.1.10).
При средней плотности потока тепловых нейтронов в зоне трансмутации 5-1015 нейтр./(см2 • с) и среднем сечении захвата нейтронов ядром 798е около 0,3 барна среднее время жизни этого радионуклида в нейтронном поле составляет 21 год.
Как уже указывалось, в ЭЛЯУ с линейным ускорителем протонов и мишенью из свинца в расчете на 200 МэВ энергии деления, которая используется для питания ускорителя, генерируется ~ 0,8 нейтрона. В бланкете рассматриваемой ЭЛЯУ при использовании малопоглощающего нейтроны свинца, обогащенного изотопом
РЬ, в смеси изотопов селена поглощается около половины нейтронов, генерируемых в мишени. Поэтому в расчете на 200 МэВ энергии деления, которая используется для питания ускорителя, может трансмутироваться селен от ~ 80 делений. Тогда такая ЭЛЯУ будет способна трансмутировать осколочный селен без изотопного разделения от 48 реакторов типа ВВЭР-1000.
Из суммарного расхода 0,005 нейтрона на одно деление только около 1б% нейтронов тратится на трансмутацию собственно долгоживущего изотопа 798е. Если предварительно провести операцию изотопного разделения и выделить 798е, то подобный электроядер-ный трансмутатор будет способен трансмутировать 798е, производимый при работе 300 реакторов типа ВВЭР-1000. Заметим, что в настоящее время вся атомная энергетика планеты имеет суммарную мощность такого порядка.