Физические основы обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов стр.42

Сечения захвата тепловых нейтронов радионуклидами 107Pd и 932г довольно близки. Поэтому и среднее время жизни ядра нуклида 107Pd также будет слабо отличаться от 932г. В предположении, что процесс трансмутации 107Pd в смеси со своими стабильными изотопами происходит с непрерывной очисткой и подпиткой, нетрудно оценить установившийся изотопный состав палладия (таблица П.1.4). Если сравнить изотопный состав палладия, выделенного из облученного топлива (состав подпитки), с установившимся равновесным составом палладия в трансмутаторе, то можно заметить, что состав подпитки содержит существенно большую долю 105Pd. Это значит, что при облучении палладия исходного состава прежде всего будет происходить интенсивное выжигание 105Pd и, соответственно, интенсивный расход нейтронов на этот процесс. Поскольку сечение захвата нейтронов нуклидом 105Pd достаточно велико (21,8 барн при Еп = 0,025 эВ), то для осуществления быстрого его выжигания нет смысла помещать такой состав палладия сразу в зону с высокой плотностью потока тепловых нейтронов, т.е. в зону трансмутации. Поэтому трансмутацию 107Pd без изотопного разделения можно осуществлять в два этапа так же, как это рассматривалось применительно к трансмутации 135Cs без изотопного разделения (см. раздел П.1.3).

В силу низкого сечения захвата нейтронов изотопами Pd в блан-кете необходимо использовать такие материалы, чтобы захват нейтронов в них не оказался доминирующим по сравнению с захватом в трансмутируемом Pd.

Как уже отмечалось, наиболее богатым источником нейтронов из тех, что рассматривались, является термоядерный синтез на основе частично катализированной (dd)-реакции. В режиме зажигания такой реакции с помощью термоядерной установки типа ITER (проект 1998 года) можно было бы трансмутировать 107Pd без изотопного разделения, нарабатываемый в энергетических реакторах типа ВВЭР-1000 суммарной мощностью 15 ГВт(эл.). При осуществлении предварительного изотопного выделения 107Pd такой термоядерный трансмутатор смог бы обезвреживать его от энергетических реакторов типа ВВЭР-1000 суммарной мощностью 90 ГВт (эл.).

Такую возможность целесообразно иметь в виду, т.к. долгоживущий изотоп 107Pd испускает мягкое p-излучение (максимальная энергия 35 кэВ), которое не сопровождается у-радиацией. Поскольку мягкое p-излучение легко задерживается тонким защитным слоем, то радиационная обстановка на установках по изотопному разделению в данном случае может поддерживаться благоприятной для эксплуатации. Следует признать, что радиоактивный палладий или его газообразные соединения, находящиеся внутри разделительных установок, все же будут представлять определенную опасность. Заметим, однако, что при этом в качестве «отвала» может быть получен высокоценный материал, пригодный для практически неограниченного использования в неядерных отраслях промышленности.

П.1.8. Обращение с осколочным стронцием (среднеживущий изотоп 90Sr)

Осколочный стронций содержит два изотопа: радиоактивный 90Sr (T1/2 = 28,6 лет) и стабильный 88Sr. Радиоактивный 90Sr подвержен в-распаду, который не сопровождается проникающим у-из-лучением и поэтому в настоящее время находит применение в качестве изотопного источника энергии. Этот нуклид обладает чрезвычайно низким сечением захвата нейтронов (сечение в тепловой точке составляет всего 0,014 барн). Так как он сам распадается естественным образом со средним временем жизни 41,3 лет, то его трансмутация могла бы иметь смысл, если бы обеспечила среднее время жизни в нейтронном поле хотя бы на порядок меньше, чем естественный распад. Однако для этого потребовался бы поток тепловых нейтронов плотностью ~ 5-1017 нейтр./(см2 • с), что в настоящее время нереально. Поэтому в отношении осколочного стронция рассматривается временное приповерхностное хранение (300-500 лет), в настоящее время он в ограниченных количествах используется в качестве изотопного источника энергии и ионизирующего излучения.


⇐ вернуться назад | | далее ⇒