Физические основы обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов стр.5

Рис. 2.1. Изменение со временем количества радионуклида при различном уровне плотности потока нейтронов

Из рисунка видно, что с увеличением плотности потока нейтронов Ф скорость уменьшения количества нуклида возрастает. Темп этого спада характеризуется величиной

которую можно назвать средним временем жизни радионуклида в нейтронном поле. Если Ф = 0, то Іі = 1/А, - среднее время жизни радионуклида относительно естественного распада. Часто также используется понятие периода полураспада нуклида Т1/2 = 1п(2)/А,. При Ф Ф 0 величину

называют эффективным периодом полураспада радионуклида, находящегося в нейтронном поле.

2.2. Трансмутация продуктов деления с учетом их накопления в ядерных реакторах

Рассмотрим систему ядерных реакторов, в которой происходит N делений в единицу времени, что обуславливает накопление /-го продукта деления с выходом Yf1 в расчете на одно деление. Предположим также, что этот радионуклид переносится для трансмутации в нейтронном поле, например, специализированной установки. Тогда изменение количества этого нуклида во времени 0() будет описываться следующим уравнением:

где Ф - плотность потока нейтронов, в котором осуществляется трансмутация.

Характер изменения во времени решения этого уравнения будет зависеть от начальных условий, т.е. с какого момента времени начинается процесс трансмутации. Здесь будут рассмотрены два случая.

Первый случай - трансмутация начинается одновременно с началом работы системы реакторов. Тогда решение будет иметь следующий вид:

График зависимости 07(г) для различных уровней плотности потока нейтронов Ф приведен на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Зависимость О^Г) от времени при различных значениях плотности потока нейтронов Ф, в котором происходит трансмутация

Из рис. 2.2 видно, что если Ф = 0, т.е. трансмутация в нейтронном поле отсутствует, то количество радионуклида асимптотически выходит на равновесный уровень, обусловленный накоплением и естественным распадом. При этом равновесное количество радионуклида составит

Если Ф Ф 0, то в зависимости от плотности потока нейтронов равновесное количество радионуклида будет меньше, чем в отсутствие потока нейтронов:

и к равновесию оно будет приближаться тем быстрее, чем выше (а7-Ф), т.е. чем выше Ф, при неизменном а1.

Учитывая асимптотический характер временной зависимости 0(), нетрудно получить, что выход на уровень, отличающийся на 10% от равновесного, будет достигаться через

Таким образом, в рассматриваемой модели ядерной системы радионуклиды - продукты деления всегда будут выходить на равновесие (рано или поздно) даже и без специального трансмутационного процесса (Ф = 0). Однако поскольку для долгоживущих продуктов деления, представляющих определенную опасность, среднее время жизни 17 = 1/А,- составляет десятки, сотни, тысячи или даже миллионы лет, то и время выхода их на равновесие (даже с учетом 10%-го отличия от равновесного) будет таким же долгим и по существу воспринимается как недостижимое. В то же время, если разрабатываемая технология трансмутации (Фф0) позволит сократить среднее время жизни нуклида 17 = 1/[А7+(а7-Ф)] с миллионов


⇐ вернуться назад | | далее ⇒