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圣彼得堡“InnoPlasmaTech”正在开发突破性离子等离子体技术,用于核燃料后处理和辐照石墨净化

2024-10-23 09:16     来源:俄罗斯科学基金会     离子等离子体技术 辐照石墨净化 核技术

科学家们提出了一种全新的方法——离子等离子体技术——用于辐照反应堆石墨的净化和乏核燃料的后处理。该技术使得从石墨块中提取放射性碳成为可能,同时保持其完整性,显着减少二次放射性废物的体积并降低石墨的辐射危险等级,从而将其处置成本降低一个数量级。此外,新方法对于乏核燃料的后处理将比目前使用的放射化学方法便宜数十倍。同时,它将使燃料中的成分以 99% 的效率分离,从而使其中一些成分的重复利用成为可能。研究成果,支持外部链接,在新选项卡中打开俄罗斯科学基金会(RSF)的资助,发表外部链接,在新选项卡中打开在两篇文章中杂志外部链接,在新选项卡中打开《核物理与工程》。

以石墨堆作为中子慢化剂的铀石墨反应堆运行过程中形成的辐照反应堆石墨量,全球约26万吨,俄罗斯约6万吨,但尚无最佳技术。它的去污。辐照石墨中最大的危险是碳14,它的半衰期为5700年,因此科学家们正在寻找一种方法将其与其他元素分离,并从石墨块中提取出来进行安全处置。在反应堆中,氮氦混合物中的氮 14 受到中子照射而形成碳 14,并沉积在石墨块的表面。

有限责任公司的研究人员“创新等离子技术”外部链接,在新选项卡中打开(圣彼得堡)提供外部链接,在新选项卡中打开将经过辐照的石墨块放入充满氩等离子体的室中,并通过从石墨表面溅射氩离子来去除碳14。同时,用等离子体将石墨块加热到约 1700°C 的温度会导致其他放射性核素从石墨移动到表面,并通过溅射从表面去除。该技术的优点是其使用不会产生二次放射性废物,也不会破坏石墨块的完整性。

根据离子等离子体技术,乏核燃料芯块被放置在配备有可拆卸圆柱形衬里的分离管中。惰性气体氩气通过管道,并在其帮助下对乏燃料芯块进行等离子体分离。沿管道的温度从燃料芯块所在处的2600℃逐渐变化到末端的室温。由于温度梯度和饱和蒸气压的差异,不同的化学元素“沉淀”在分离管(可拆卸内衬)的不同部位,因此可以以至少99%的准确度进行分离。通过移除衬里,这将允许获得乏核燃料的逐个元素成分。其中一些,例如铀和钚,可以重复使用,其他的则用于其他行业(例如,用于“持久”β伏特电池的锶),其余的则被紧凑地掩埋,因为不会产生二次放射性废物。



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