Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Радиационные характеристики «реакторных» металлов платиновой группы

20.12.2024 2024 - №04 Топливный цикл и радиоактивные отходы

Н.В. Ковалев А.М. Прокошин П.В. Давыдова В.А. Королев

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2024.4.04

УДК: 546.98; 621.039.59; 661.898.1

Исследуются радиационные характеристики благородных металлов платиновой группы, выделенных из отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) реактора ВВЭР-1000. Это так называемые «реакторные» рутений, родий и палладий. При выделении из ОЯТ они радиоактивны, но после выдержки рутения около 27 лет, а родия 13 лет их можно использовать в неограниченном количестве. Выдерживать «реакторный» палладий не имеет смысла в силу периода полураспада его радиоактивного изотопа 107Pd – 6.5 млн. лет. Согласно нормативным документам, такой палладий можно беспрепятственно использовать только в количестве до 34 г. 107Pd является мягким бета-излучателем с максимальной энергией β-частиц 34 кэВ. Результаты расчетов показывают, что длина пробега β-частиц от 107Pd в металлическом палладии составила 0.8 мкм, поэтому «реакторный» палладий излучает только с поверхностного слоя, остальные электроны поглощаются в самом материале. Длина пробега электронов с энергией 34 кэВ в биологической ткани составляет около 20 мкм, что не превышает толщину рогового слоя эпидермиса кожи. Расчеты показали, что мощность эквивалентной дозы (МЭД) на поверхности «реакторного» палладия составляет 0,04 мкЗв/ч, что ниже значения МЭД для населения, вследствие чего делается вывод, что «реакторный» палладий не представляет какой-либо опасности при внешнем контакте.

Ссылки

  1. Похитонов Ю.А. Выделение платиноидов из отработавшего топлива АЭС и перспективы их использования // Атомная энергия. – 2019. – Т. 127. – № 6. – С. 332 − 339.
  2. Ковалев Н.В., Прокошин А.М., Кудинов А.С., Невиница В.А. Расчет нуклидного состава выгружаемого ОЯТ по ядерно-физической модели активной зоны и бесконечной ТВС ВВЭР‑1000 // ВАНТ. Cерия: Ядерно-реакторные константы. – 2024. – № 1. – С. 72 − 82.
  3. Ковалев Н.В., Прокошин А.М., Кудинов А.С., Невиница В.А. Использование плутония из отработавшего смешанного топлива РЕМИКС в реакторе БН-1200. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2023. – № 1. – С. 70 − 81. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2023.1.06
  4. Leppanen J., Pusa M., Viitanen T., Valtavirta V., Kaltiaisenaho T. The Serpent Monte Carlo code: Status, development and applications in 2013. // Annals of Nuclear Energy. – 2015. – Vol. 82. – PP. 142 −
  5. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2014.08.024
  6. Стратегия развития ядерной энергетики России до 2050 года и перспективы на период до 2100 года. – М.: Госкорпорация «Росатом», 2018. – 62 с.
  7. Баторшин Г.Ш., Кириллов С.Н., Смирнов И.В., Сарычев Г.А., Тананаев И.Г., Федорова О.В., Мясоедов Б.Ф. Комплексное выделение ценных компонентов из техногенных радиоактивных отходов как вариант создания рентабельного ЗЯТЦ. // Вопросы радиационной безопасности. – 2015. – Т. 79. – № 3. – С. 30 − 36. Электронный ресурс: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24833978 (дата доступа: 07.05.2024).
  8. Onishi T., Sekioka K., Suto M., Tanaka K., Koyama Sh., Inaba Yu., Takahashi H., Harigai M., Takeshita K. Adsorption of platinum−group metals and molybdenum onto aluminum ferrocyanide in spent fuel solution. // Energy Procedia. – 2017. – № 131. – PP. 151 − 156. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.09.421
  9. Lopukh D.B., Skrigan I.N., Vavilov A.V., Martynov A.P. Numerical Studies of Processes in an Induction Furnace with a Cold Crucible for Vitrification of High-Level Waste That Contains Noble Metals. // Russian Electrical Engineering. – 2023. – № 94. – PP 169 − 173. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068371223030100
  10. Labe V., Hollebecque J.F., Gruber P., Lemonnier S., Nonnet H., Puig J., Chauvin E., Boudot E. Incorporation of Noble Metals in High-Level Waste Borosilicate Glass: Focus on Vitrification Process Developments. / Proc. of the WM2014 Conference, Phoenix, Arizona, USA, March 2 − 6, 2014. Электронный ресурс: https://archivedproceedings.econference.io/wmsym/2014/papers/14067.pdf (дата доступа: 07.05.2024).
  11. Mishima R., Inaba Yu., Tachioka S., Harigai M., Watanabe Sh., Onoe J., Nakase M., Matsumura T., Takeshita K. Sorption properties of aluminum hexacyanoferrate for platinum group elements. // Chemistry Letters, – 2020. – Vol. 49. – PP. 83 − 86. DOI: https://doi.org/10.1246/cl.190741
  12. Wang Q., Sang H., Chen L., Wu Y., Wei Y. Selective separation of Pd (II) through ion exchange and oxidation−reduction with hexacyanoferrates from high−level liquid waste. // Separation and Purification Technology. – 2020. – Vol. 231. – PP. 1 − 10. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115932
  13. Давыдова П.В., Корнейко Ю.И., Королев В.А., Красников Л.В., Крецер Ю.Л. Извлечение палладия из азотнокислых растворов переработки отработавшего ядерного топлива. // Радиохимия. – 2022. – Т. 64. – № 3. – С. 1 − 4.
  14. Shiho Asai, Takumi Yomogida, Morihisa Saeki, Hironori Ohba, Yukiko Hanzawa, Takuma Horita, and Yoshihiro Kitatsuji. Determination of 107Pd in Pd Recovered by Laser-Induced Photoreduction with Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. // Analytical Chemistry. – 2016. – Vol. 88 (24). – PP. 12227 − 12233. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6b03286
  15. Галль Н.Р., Галль Л.Н., Бердников А.С., Семенов А.А., Лизунов А.В., Сафиулина А.М. Перспективы электромагнитного метода разделения изотопов и возможные пути его модернизации // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2019. – № 1. – С. 65 − 77.
  16. Похитонов Ю.А., Тананаев И.Г. Перспективы использования палладия из отработавшего ядерного топлива АЭС и пути освоения технологии его выделения на радиохимическом предприятии // Радиохимия. – 2022. – Т. 64. – № 3. – С. 203 − 212.

отработавшее ядерное топливо благородные металлы платиноиды реакторные и техногенные металлы платиновой группы рутений родий палладий

Ссылка для цитирования статьи: Ковалёв Н.В., Прокошин А.М., Давыдова П.В., Королев В.А. Радиационные характеристики «реакторных» металлов платиновой группы. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2024. – № 4. – С. 47-55. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2024.4.04 .