Трансмутация на актиноиди с енергийни частици GeV - PDF безплатно изтегляне

Институт по изотопна и повърхностна химия на Унгарската академия на науките, Департамент по радиационна безопасност, 1525 Будапеща, стр. 77 Трансмутация на актиноиди с GeV енергийни частици Spallation, ядрени отпадъци, производство на електроенергия Árpád Veres E-mail: [email protected]. hu Есенните радиохимични дни (октомври 2001 г.) 17-19, Mátraháza) разширена лекция на конференцията. ИКИ - 2002-01 бр. публикация

трансмутация

Предшественици и основни причини за ситуацията:. По отношение на социалната преценка: Двете атомни бомби, хвърлени върху Япония, тестовете за ядрена и водородна бомба, катастрофата в Чернобилския реактор, скоростта на натрупване на дълготрайни и големи количества ядрени отпадъци и страхът от радиационна опасност доведоха до много силно социално отхвърляне на всички видове радиоактивни материали в целия свят. Б). По отношение на енергийните нужди: населението на нашата планета, (в момента 6,1 милиарда души),

10 Gigatonnes петролен еквивалент е прогнозното годишно търсене на енергия. В края на века населението наброява 15 милиарда души и търсенето на енергия

Прогнозира се на 40 Gt петролен еквивалент. (1 Gigatonne от петролна енергия

еквивалентно на 10 тераватчаса електроенергия). Системите за производство на енергия се променят бавно, но по спирален механизъм въглеродният газ се развива чрез ядрени или възобновяеми енергийни системи. Ядрените централи представляват значителен дял от производството на електроенергия в много страни по света, включително Унгария (средна стойност в света: 17%, САЩ: 15%, средна стойност в ЕС: 35%). Това също породи редица проблеми, които насърчиха изследователите и енергийните политици да търсят все повече и повече ресурси. ° С). Цел на презентацията: Да очертае новите възможности за преработка на ядрени отпадъци и производство на енергия, осигурени от спалирането. В рамките на презентацията очертаваме: реакционните механизми на трансмутация; основни характеристики на протонните ускорители и източниците на неутрон на спалиране; методи за химическо разделяне на отработено гориво и цели; проучените досега процедури за намаляване на натрупването на ядрени отпадъци и тяхното оползотворяване за производство на енергия, както и международни програми. 3

2. ЯДРЕНО ПРЕДАВАНЕ НА АТОМНАТА ЯДРНА НИСКА ЕНЕРГИЯ ядрени реакции (mev-mev). Улавяне на частици (p, n и др.) (> 32 вида реакции). Деление (n t = 0,025 ev, n gy = 0,5-15 MeV): Делението произвежда две ядра (около 90 и 130 по маса) и 2-3 неутрона. Тези две форми на взаимодействие са добре известни и няма да бъдат обсъждани допълнително. ПРОСТРАНСТВО (1947, Сербер; САЩ) Когато ядрото се бомбардира с частици с много висока енергия (GeV) (протон, фотон и др.), Се образуват много леки частици и ядрени образувания. Този тип реакция се нарича спалиране. Адронно спалиране: Спалиране, индуцирано от адронни мезони (пион, каон едамезон), бариони (р, п, хиперон и др.) И техните античастици. Фотонно спалиране: (γ-фотон, спирачно излъчване) 4

Добив на неутрони от GeV протони 50 Брой вторични неутрони (n/ge 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Протонна енергия (GeV) U-238 W Pb Фигура 2 . Енергийна зависимост на добива на неутрон/протон в мишени Pb, W и 238 U, (W. Gudowski, Nucl. Phys. A663 & 664, 169c; 2000) Оценка на делението на неутрон на делене Известно е, че 235 U ядра са 86% вероятност на делене: 235 U (n, f) продукти на делене + 200 MeV/енергия на делене и 2.493 неутрона Ако деленето не е придружено от горепосочената неутронна емисия, 100000 MeV енергия ще се освободи при делене 500. Ускорителят може да преобразува това в 45000x0. 45 = 19800 MeV енергия на протонния лъч с 45% ефективност, което в случай на 1600 MeV протон може да доведе до образуването на 19800/1600 = 12.375 протони.