Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Трансмутация малых актинидов в спектре нейтронов реактора на тепловых нейтронах

14.07.2014 2014 - №02 Топливный цикл и радиоактивные отходы

Ю.А. Казанский М.И. Романов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2014.2.15

УДК: 621.039.54(04)

Замыкание топливного цикла на основе природного урана предполагает извлечение урана и плутония из отработавшего топлива. Среди оставшихся тяжелых ядер главный вклад в радиоактивность вносят малые актиниды. Одна из идей сокращения радиоактивности переработанного топлива заключается в повторном длительном облучении малых актинидов (такой процесс принято называть трансмутацией). Есть работы, в которых утверждается необходимость трансмутации в спектрах жестких нейтронов и для этого планируется включать в топливный цикл специализированные реакторы-выжигатели и подкритические системы с ускорителями.

В данной работе рассмотрена целесообразность трансмутации малых актинидов в нейтронных спектрах реакторов на тепловых нейтронах. Использован основной фактор, влияющий на целесообразность трансмутации, отношение радиоактивностей с трансмутацией и без нее ѕ К (t). Это отношение в функции времени может быть и больше, и меньше единицы, и ее значения вносят решающий вклад в оценку целесообразности. Проведены расчеты функций ѕ К (t) для малых актинидов. Сделаны выводы (с точки зрения уменьшения радиоактивности): вряд ли стоит трансмутировать нептуний, поскольку десятикратное снижение радиоактивности будет через сотню тысяч лет; сравнительно малый эффект (снижение радиоактивности на порядок через пятьсот лет) наблюдается для кюрия; для америция радиоактивность уменьшается от десяти до ста раз через 300 лет после облучения. Показано также, что наилучшие значения ѕ К (t) достигаются при выгорании малых актинидов до 70–80%.

Для заключения о целесообразности трансмутации америция и кюрия предлагается учесть в рассматриваемых сценариях различие в вероятностях выхода в окружающую среду, различие биологических эффективностей, а также эффективность трансмутации малых актинидов, непрерывно поступающих в хранилища отработавшего топлива при работающей ядерной энергетике.

Ссылки

  1. Лейпунский А.И., Орлов В.В., Лыткин В.Б., Троянов М.Ф., Юрова Л.Н. Пути эффективного использования горючего в ядерной энергетике с быстрыми реакторами.// Атомная энергия. – 1971. – Т. 31. – Вып. 4. – С. 241.
  2. Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года», утвержденная постановлением Правительства РФ 03 февраля 2010 г. №50.
  3. Pigford Т. Actinide Burning and Waste Disposal, Proc. Int. Conf. Next Generation of Nuclear Power Technology, Berkley, University of California, 5 October, UCB-NE-4176 (1990)
  4. Лебедев В.М. Ядерный топливный цикл. Технологии, безопасность, экология. –М.: Энергоатомиздат. 2005.
  5. Казанский Ю.А., Дудкин А.Н., Клинов Д.А. Трансмутация: мода или необходимость? // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 1993. – № 1. – С. 65-69.
  6. Slessarev I., Salvatores M. The potential of nuclear transmutation: “neutron economics” of critical reactors and hybrids. International Conference on Evaluation of Emerging Nuclear Fuel Cycle Systems. September 11-14, 1995. Vol. 1, pp. 482-488.
  7. Казанский Ю.А., Клинов Д.А. Эффективность трансмутации осколков деления. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2000. – №4. – С. 38-46.
  8. Ганев И.Х, Орлов В.В., Адамов Е.О. Достижение радиационной эквивалентности при обращении с радиоактивными отходами ядерной энергетики. // Атомная энергия. – 1992. – Т. 73. – Вып.1. – С. 44-50.
  9. Адамов Е.О., Ганев И.Х., Лопаткин А.В. Муратов В.Г., Орлов В.В. Степень приближения к радиационной эквивалентности высокоактивных отходов и природного урана в топливном цикле ядерной энергетики России. // Атомная энергия. – 1996. – Т. 81. –Вып. 6. – С.403-409.
  10. Адамов Е.О., Ганев И.Х., Лопаткин А.В. Муратов В.Г., Орлов В.В. Трансмутационный топливный цикл в крупномасштабной ядерной энергетике России. – М.: ГУП НИКИЭТ, 1999.
  11. Groff A.G. A user’s manual for the ORIGEN2 computer code. // Oak Ridge National Laboratory, 1980.

малые актиниды топливный цикл трансмутация отработавшее топливо