科學家們提出了一種全新的方法——離子等離子體技術——用于輻照反應堆石墨的凈化和乏核燃料的后處理。該技術使得從石墨塊中提取放射性碳成為可能,同時保持其完整性,顯著減少二次放射性廢物的體積并降低石墨的輻射危險等級,從而將其處置成本降低一個數量級。此外,新方法對于乏核燃料的后處理將比目前使用的放射化學方法便宜數十倍。同時,它將使燃料中的成分以 99% 的效率分離,從而使其中一些成分的重復利用成為可能。研究成果,支持外部鏈接,在新選項卡中打開俄羅斯科學基金會(RSF)的資助,發表外部鏈接,在新選項卡中打開在兩篇文章中雜志外部鏈接,在新選項卡中打開《核物理與工程》。

以石墨堆作為中子慢化劑的鈾石墨反應堆運行過程中形成的輻照反應堆石墨量,全球約26萬噸,俄羅斯約6萬噸,但尚無最佳技術。它的去污。輻照石墨中最大的危險是碳14,它的半衰期為5700年,因此科學家們正在尋找一種方法將其與其他元素分離,并從石墨塊中提取出來進行安全處置。在反應堆中,氮氦混合物中的氮 14 受到中子照射而形成碳 14,并沉積在石墨塊的表面。
有限責任公司的研究人員“創新等離子技術”外部鏈接,在新選項卡中打開(圣彼得堡)提供外部鏈接,在新選項卡中打開將經過輻照的石墨塊放入充滿氬等離子體的室中,并通過從石墨表面濺射氬離子來去除碳14。同時,用等離子體將石墨塊加熱到約 1700°C 的溫度會導致其他放射性核素從石墨移動到表面,并通過濺射從表面去除。該技術的優點是其使用不會產生二次放射性廢物,也不會破壞石墨塊的完整性。
根據離子等離子體技術,乏核燃料芯塊被放置在配備有可拆卸圓柱形襯里的分離管中。惰性氣體氬氣通過管道,并在其幫助下對乏燃料芯塊進行等離子體分離。沿管道的溫度從燃料芯塊所在處的2600℃逐漸變化到末端的室溫。由于溫度梯度和飽和蒸氣壓的差異,不同的化學元素“沉淀”在分離管(可拆卸內襯)的不同部位,因此可以以至少99%的準確度進行分離。通過移除襯里,這將允許獲得乏核燃料的逐個元素成分。其中一些,例如鈾和钚,可以重復使用,其他的則用于其他行業(例如,用于“持久”β伏特電池的鍶),其余的則被緊湊地掩埋,因為不會產生二次放射性廢物。
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