Младшие актиниды
Топливо с минорами на БН-800
На энергоблоке №4 Белоярской АЭС в реактор на быстрых нейтронах БН-800 впервые загружены тепловыделяющие сборки с уран-плутониевым МОКС-топливом, в которые были добавлены т.н. минорные актиниды - наиболее радиотоксичные и долгоживущие компоненты, содержащиеся в облучённом ядерном топливе.
Загрузка топлива в активную зону реактора состоялась после согласования с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор), которая подтвердила безопасность эксплуатации инновационных сборок.
После планово-предупредительного ремонта энергоблок возобновил работу.
Три экспериментальных МОКС-ТВС с содержанием америция-241 и нептуния-237 были изготовлены и прошли приёмку на Горно-химическом комбинате Росатома (ФГУП "ГХК") в конце 2023 года.
В реакторе БН-800 они пройдут...
Приняты три первые опытные ТВС-МОКС с добавкой миноров для БН-800
Радиохимики ВНИИНМ успешно завершили цикл экспериментальных работ по выделению и очистке америция из растворов ОЯТ
О чём писали в журналах - трансмутация
Мы продолжаем наш цикл обзоров статей, опубликованных в научных журналах по тематике атомной отрасли. Сегодня в фокус нашего внимания попали статьи по проблеме выжигания младших актинидов.
Младшие актиниды - тема старая, заговорили о ней едва ли не с первых лет существования атомной энергетики. Их предлагают захоранивать навсегда или временно, использовать для наработки полезных изотопов (в первую очередь, плутония-238) или применять непосредственно (например, америций-242 метастабильный).
Некоторые авторы считают, что миноры можно поставить на службу геополитике - принудительные добавки миноров в топливо легководных реакторов сделают ОЯТ за счёт накопления 238Pu слишком горячим и неперерабатываемым, что весьма порадует нераспространенцев.
Другие специалисты обращают внимание на...
Трансмутация по-японски - гетерогенный вариант
Разработка технологий извлечения и трансмутации младших актинидов - один из исследовательских проектов, включённых в национальную программу Японии по снижению нагрузки на экологию.
Для целей трансмутации миноров авторы доклада предложили рассмотреть комбинированный вариант.
Трансмутация производится в быстром натриевом реакторе с MOX-топливом, так как по данному виду топлива у Японии имеется практический опыт работы (JOYO, Monju). А вот материал для трансмутации (миноры) загружается в активную зону в виде металлического топлива как более привлекательного для решения задачи по выжиганию.
Переработку ОЯТ авторы предлагают обычную, водную. Для получения металлического топлива предлагается задействовать пирохимические методы.
Успешно проведён эксперимент по выделению и разделению америция и кюрия
EdF оценит, насколько Astrid соответствует стратегии компании по переходу на быстрые реакторы и обращению с ОЯТ
МАГАТЭ выпустило доклад по состоянию дел с трансмутацией МА
В период с 1986 по 1988 годы на французском реакторе Phenix проводилось облучение урановых и MOX-твэлов с различными весовыми добавками нептуния и америция - от 2 до 45% весовых процентов по тяжёлым металлам. Эти эксперименты легли в дальнейшем в основу французских расчётных работ по изучению трансмутации МА в быстрых реакторах.
Демонстрационные исследования по возможности трансмутации америция в инертной матрице осуществлялись в 1996-1998 годах на исследовательском реакторе HFR в Нидерландах (эксперимент EFFTRA-T4). Эксперимент X501 был поставлен в США в 1993-1994 годах в обоснование концепции интегрального быстрого реактора IFR.
Ряд других практических исследований по трансмутации проводился в США, Франции и Нидерландах. Несколько отдельных секций главы посвящены экспериментам в НИИАР, в том числе, результатам программы DOVITA и выжиганию сборок с добавками нептуния до выгорания 19,5%.
Аталанте - французский центр изучения ОЯТ
Следующее направление работ - подготовка к рециклированию младших актинидов. В лаборатории изучаются различные методы их выделения из ОЯТ. В 2005 году были с успехом проведены демонстрационные эксперименты по выделению нептуния, америция и кюрия из 15 кг ОЯТ мокрыми методами с эффективностью более 99%.
В качестве альтернативы в Аталанте ведутся исследования по пирохимическому направлению переработки ОЯТ. Испытываются методики, в которых в качестве растворителя выступают расплавленные соли при высоких температурах - до 500-800°C.
Здесь же в лаборатории получают топливные таблетки из смеси урана, плутония и младших актинидов. Так, в 2008 году были сделаны уран-америциевые таблетки.
Перспективы расширения лаборатории во многом связаны с программой по младшим актинидам. Так, планируется установить производственную линию, способную выпускать ежегодно 10 твэлов с младшими актинидами для быстрых натриевых реакторов.
Из Саванна-Ривер отправлена последняя партия нептуния для космической программы США
Израильский атомный технический пиар - 20 лет с младшими актинидами
Какодкар: торий - лучшее средство от плутония
Сравнивая сечения захвата 232Th и 238U в тепловой области (7,4 барна против 2,7 барн), можно увидеть, что торий даёт больший вклад в захват нейтронов, чем его урановый сырьевой коллега. Это означает, что в реакторе с ториевым топливом можно обеспечить меньшую в процентном отношении потерю нейтронов за счёт паразитных захватов на конструкционных материалах и, соответственно, более высокие параметры воспроизводства.
У изотопа 233U величина η превышает 2,0 и остаётся практически неизменной в тепловой и эпитепловой областях энергий - в противоположность 235U и 239Pu. Такая особенность делает ториевый ЯТЦ слабо чувствительным с точки зрения нейтроники к конкретным типам тепловых реакторов.
Сечение захвата для изотопа 233U для тепловых нейтронов намного меньше, чем для изотопов 235U и 239Pu - соответственно, 46, 101 и 271 барн.
Младшие актиниды позволят защитить ВВЭР-1000 от распространенческих угроз
Возможно ли создать такие реакторные системы, которые были бы технологическим путём полностью защищены от угрозы распространения? В атомном экспертном сообществе многие полагают, что ответ на такой вопрос станет отрицательным. Однако у технических методов по-прежнему сохраняется немало сторонников.
Образующийся в реакторном ОЯТ плутоний может стать непригодным для использования в военных целях, если в его составе будет повышено содержание изотопа 238Pu. Этот изотоп, как известно, подвержен α-распаду с периодом 87,74 года, а также имеет высокие показатели спонтанного деления, что существенно осложняет задачу по созданию ядерного оружия.
Для повышения устойчивости к распространению легководных реакторов на тепловых нейтронах, Грей С. Чанг из национальной лаборатории Айдахо предлагает вернуться к давней идее об использовании младших актинидов в свежем топливе в качестве выгорающего поглотителя.
